一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟

提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度。同时模拟了两种结构的阻抗匹配特性,其差异不大,在1~6GHz的频率范围内,三明治结构的回波损耗小于-30dB;在6~20GHz的频率范围内,其回波损耗小于-20dB,显示了良好的匹配特性。     

掺杂n+GaAs的热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段的研究

本文主要通过理论设计和性能测试,研究了热电堆的半导体臂n+GaAs的掺杂浓度对热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段工作性能的影响.该类传感器基于微波功率-热-电转换原理工作,其中热电堆是由半导体臂n+GaAs和金属臂Au构成.通过建立理论分析模型,探究了灵敏度、信噪比与掺杂浓度之间的关系,以指导传感器的结构设计,并基...     

一种海洋MEMS电导率传感器结构优化设计

为提高一种海洋MEMS电导率传感器的测量性能,基于电场基本理论分析了影响传感器测量性能的主要因素,并对 传感器结构进行优化设计, 采用COMSOL软件分别构建和仿真了优化前后传感器测量模型,得出海水电导率在5ｍＳ/ｃｍ~ 70ｍＳ/ｃｍ,激励频率在10ｋＨｚ~ 100ｋＨｚ 范围内,传感器结构优化后比优化前对应的海水测量阻值范围提高了4.39倍,优化后的传感器结构准确度提升至±1.18％,灵敏度提升至1.56ｃｍ－１,且优化前传感器结构准确度与灵敏度的仿真值与相关文献同类型结构传感器实际数据相近,因此本文优化设计贴近实际,参考价值较高。     

微梁结构热偶微波功率传感器芯片的制作工艺

在微波技术研究中，微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数，微波功率测量已成为电磁测量的重要部分，可应用于很多场合，如发射机输出功率（包括天线系统辐射的功率）和振荡器输出功率的测量，毫瓦计的校准，标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探 头中的核心元件。微染结构热偶微波功率传感器芯片选择具有低电阻温度系数的Ta2N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热 材料，利用半导体工艺和MEMS工艺制作，并最终研制成合格的芯片，芯片具有尺寸小，功耗低，灵敏度高，频带宽等特点，简要介绍了芯片的结构原理，并详细介绍了芯片的制作工艺。     

Ka波段在线自检测MEMS微波功分器的设计与优化

提出了一种基于MEMS技术,由MEMS微波功分器和在线式MEMS微波功率传感器组成的在线自检测MEMS微波功分器,实现了MEMS微波功分器在Ka波段的实时在线功率自检测。MEMS微波功分器为T型功率等分功分器,由共面波导、圆形的不对称共面带线和空气桥构成,三个端口处分别放置三个相同的在线式MEMS微波功率传感器用于端口处信号功率的实时监测。该结构基于GaAs MMIC工艺,它可以与GaAs微波电路实现单片集成,通过ADS和HFSS软件的协同仿真,在中心频率34GHz处,回波损耗S11小于-30dB?插入损耗S21(S31)约为-4.7dB。在26GHz ~40GHz的频率范围内,S11约小于-15dB,隔离度S23小于-15dB。     

2.4GHz微功率无线MEMS传感器基本安全性能要求

通过研究MEMS技术、传感器技术、无线通讯技术、电池安全性能技术及电子产品防爆性能设计等相关国际、国家标准,结合产品实际认证测试经验,对无线微功率MEMS传感器安全性能要求进行了全面的阐述.微功率无线传感器安全要求主要包括射频安全性能、电磁兼容安全性能、安规、防护性能、发热性能、机械性能、电源安全性能及产品安全标记.本文可作为工程技术人员进行无线微功率电子产品设计或认证测试时的参考.     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高.     

一种基于MEMS传感器基准电流源设计

基于微机电系统传感器工作原理,提出了一种应用于MEMS传感器系统的低温度系数和高电源抑制比基准电流源设计方案。在研究传统Widlar型基准电流源结构基础上,运用BJT小信号模型分析,得出通过增大反馈环路增益来提高PSRR的结论。     

基于MEMS热电堆传感器的高温测量技术

为了拓宽MEMS热电堆传感器的温度测量范围,实现高温测量,根据MEMS热电堆传感器的原理,设计完成了A2TPMB34型MEMS热电堆传感器静态与动态标定装置,通过试验得到标定结果;同时,提供了基于MEMS热电堆传感器实现瞬态高温测试的技术方案和实现手段,并对其关键部分一红外衰减片性能进行了分析和讨论。     

MEMS热电堆传感器的红外探测系统

为了实现远距离红外目标的运动和静止状态的识别,设计了基于热电堆红外传感器的红外探测系统,系统包括梯析(GRIN)透镜、微系统(MEMS)热电堆传感器、信号调理电路、数据采集电路和识别算法.探测结果表明:在相同光路系统的情况下,探测系统实现了比热释电系统更远的探测距离,实现了动态目标和静态目标的识别,并基于探测目标温度、辐射面积的区别,实现了人、车辆和其他红外目标的分类识别,可为红外目标的探测识别提供一种新的解决方案.     

基于PXI平台的MEMS电场传感器自动测试系统的设计

针对MEMS电场传感器的传统测试系统复杂、测试效率低和兼容性差等问题,设计了一种新型电场传感器自动测试系统。该系统基于高度集成的NI PXI平台,采用LabVIEW图形化编程语言,构成了传感器自动测试系统虚拟仪器框架。系统采用集散控制理念,将控制器与操作站分离,实现了对标准电场发生装置的控制、传感器微弱信号的采集与处理、数据的分析与存储等;并且基于数字化相关解调技术,实现了电场传感器对直流电场和交流电场的高精度标定测试。通过实验验证了测试系统工作的稳定,传感器的测试精度小于1%。     

一种MEMS热风速计的系统级封装

提出一种MEMS风速计的封装结构,采用这种结构可以集成信号处理电路,实现系统功能。利用ANSYS软件对封装结构进行建模,主要从风速和风向两个方面,对风速计封装前后的性能进行了模拟,并将模拟数据与理想数据和实验数据进行了比较,模拟数据、理想数据与理想数据的误差在7%以内。总体上,风速计在封装前后的性能大致相同,但是在灵敏度方面有所下降。     

新颖的可增强功率处理能力的X-波段RF MEMS开关

介绍了一种可用于射频系统中的微电子机械开关,通过新颖的三层板结构解决了高功率带来的自执行和自锁效应,并且消除了传统三层板结构引入的应力.采用阻抗匹配的方法提高开关结构的射频性能.利用CoventorWare软件模拟了开关结构的机电特性,利用HFSS软件匹配了开关结构并且模拟了射频性能.开关结构的吸合(pull-in)电压模拟结果为26V.在整个X波段,开关“开“态时的回波损耗低于-28dB,插入损耗小于0.25dB;“关“态时的隔离度大于28dB.     

RF MEMS悬臂梁开关的设计与仿真

利用有限元软件HFSS和ANSYS系统研究了串联MEMS开关的微波性能和力学性能与其结构参数之间的关系,并在此基础上优化出悬臂梁开关的几何结构参数,设计了RF MEMS开关,实验表明：在外施电压为10V左右时,悬臂梁的挠度可达3μm左右,5GHz时,回波损耗小于0．2dB,隔离度大于35dB。     

一种面向微型传感器的新型微能源的结构设计与仿真

传统同位素微电池的能量转换结构采用单层阵列形式,造成电池输出功率较小,不能满足微型传感器件的需求.设计了一种基于大阵列多层压制的能量转换结构,以引入高深宽比工艺并增大比表面积,从而提高了放射源利用率,使得微电池可以根据微型传感器件的需求作出设计,并能与其进行工艺集成.对这种结构的微电池性能进行仿真得到最佳p-n结结深,结果证明了该结构具有较高的输出功率.     

基于MEMS传感器的虚拟射击系统的枪支设计

实弹射击系统是一种行之有效、可以直观真实地反映操作手射击水平的训练和考核系统,但也有保障条件高、成本昂贵、改造困难、难以进行复杂条件下的训练考核等缺点,为了解决现有的虚拟射击系统中光学模拟枪逼真度不高的问题,采用微机电系统传感器和软件技术设计了一种新的枪支模型.根据仿真枪支上安装的磁场传感器和加速度传感器测量值算出子弹的初始状态,结合弹道方程对子弹在三维空间中的运行轨迹进行计算,最后利用虚拟目标简化和场景分割方法设计算法对子弹命中进行实时判定.改进模型实时性好、易于实现、逼真度高,具有一定的商业应用推广价值.     

基于PI衬底的柔性MEMS电容式触觉力传感器设计与制作

论述了一种可应用于机器人或医学修补技术的触觉传感器及其在旋涂的柔性聚酰亚胺衬底的新制作方法.该传感器是由多层无机和有机薄膜组成的柔性薄膜结构.结合传感器结构特点及各结构层材料的加工性能,进行工艺优化整合.尤其首次在载体硅片与PI衬底之间引进PDMS分离层,使得柔性器件的分离工艺大大简化.最后得到一种简单、低廉且与常规MEMS技术兼容的工艺.所制的传感器结构轻薄,可挠性好,且能贴附在任意形状的物体表面同时实现法向力和切向力的测量.     

一种用于恶劣环境下的贴片式MEMS压力传感器

为了降低振动、气流冲击以及外界杂质对压力传感器检测性能及可靠性的影响,满足压力探针与MEMS压力传感器一体化集成设计的要求,设计了一种单电阻贴片式MEMS压力传感器。通过在压敏薄膜下方制作压敏电阻的方式,并通过硅-玻璃阳极键合工艺实现对压敏电阻的真空封装,以隔离传感器使用环境中杂质颗粒对检测性能的影响;另外,在压敏薄膜上方设计两个大尺寸焊盘,通过锡焊（或钎焊）技术实现传感器芯片与外部电路的可靠连接,使传感器在在强振动和冲击载荷环境下仍能正常工作。通过与高精度压力传感对比标定,结果表明：在25～125 ℃温度范围内,该传感器的灵敏度高于106 mV·mA-1·MPa-1,非线性度优于03%。     

MEMS加速度传感器标定测试采集系统的设计

在传统MEMS加速度传感器标定设备的基础上,设计了一套基于以太网传输的20路传感器信号自动采集系统.W5300芯片作为硬件采集卡的核心,Visual Studio+QT作为上住机软件的开发平台.传感器产生的电压信号经过A/D采样,经由以太网收发模块将采集的数据通过网线传输给计算机.系统具有多通道连续采集、参数设置、数据存储、多路实时显示波形的功能.简化了数据采集过程,解决了因数据拥堵导致的数据丢失的问题,提高了标定测试采集效率.