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MEMS电热驱动器多场耦合模型及温度特性
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作者 谢海鹏 曹云 +3 位作者 孔啸宇 朱恒伯 陈旺生 席占稳 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第4期142-150,共9页
为研究微小尺度下MEMS电热驱动器的温度特性,考虑空气对驱动器动态热平衡的影响,提出了一种基于空气对流传热的电-热-流-固多场耦合模型。根据能量守恒方程以及气体对流换热和热传导等理论,建立MEMS电热驱动器的电-热-流-固多场耦合模型... 为研究微小尺度下MEMS电热驱动器的温度特性,考虑空气对驱动器动态热平衡的影响,提出了一种基于空气对流传热的电-热-流-固多场耦合模型。根据能量守恒方程以及气体对流换热和热传导等理论,建立MEMS电热驱动器的电-热-流-固多场耦合模型,并进行了有限元仿真。搭建MEMS电热驱动器温度特性试验平台,将恒定电压激励下的驱动器温度响应试验结果与电-热-流-固多场耦合模型以及传统传热模型仿真结果进行对比分析,结果表明:相较于基于恒定对流换热系数及经验公式的模型,采用电-热-流-固多场耦合模型得到的结果准确性更高,稳态温度分布误差在0.8%~7.6%之间;驱动器各表面的对流换热系数分布不均匀;对流换热系数在上表面、下表面及竖直壁面分别呈现先下降后上升、上升以及先上升后下降的趋势,但在3个特征面上对流换热系数几乎同时达到稳态,此时驱动器温度也达到稳态。基于空气对流换热不均匀特性,所获得的电热驱动器温度特性为MEMS电热驱动器在微机电系统中的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 电热驱动器 温度特性 对流换热 电-热-流-固 微机电系统(mems)
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一种基于压电驱动的扭转式MEMS电场传感器设计与仿真优化 被引量:1
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作者 刘阳 饶宇飞 +6 位作者 李海峰 王誉铮 魏诗超 马斌 杨庆 柯锟 廖伟 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第28期12211-12219,共9页
电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电... 电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电极在感应电极表面周期性振动实现电场的调制测量。其压电驱动结构为4个对称分布的L型压电悬臂梁,屏蔽电极和感应电极为两对交错耦合的梳齿电极构成。接着通过COMSOL仿真软件建立了结构的固体力学-静电耦合模型,计算了敏感结构的谐振频率和振动幅值。结果显示:结构的工作模态下的谐振频率可达到25047 Hz,在3 V的交流驱动电压下屏蔽电极末端位移为85.06μm。进一步通过参数扫描方式对敏感结构的关键参数进行仿真分析。优化了梳齿电极的长度、宽度、间距、个数等参数以及感应电极长度、感应电极宽度、梳齿电极的个数和感应电极间距。最后完成了传感器的测试。测试结果表明:该传感器的灵敏度为3.24 mV/(kV/m),测量误差最大仅为3.75%。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 电场传感器 压电驱动 COMSOL
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用于MEMS惯性开关的微弹簧有限元动力学分析 被引量:3
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作者 杨卓青 丁桂甫 +2 位作者 蔡豪刚 付世 赵小林 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期586-589,共4页
设计水平和垂直方向两种驱动形式MEMS(micro-electro-mechanical system)惯性开关,应用ANSYS10.0有限元软件对其中的镍质微弹簧结构进行实体建模和动力学模拟分析,得到其在动载荷下的应力分布情况和端部位移响应曲线,并比较静动载荷下... 设计水平和垂直方向两种驱动形式MEMS(micro-electro-mechanical system)惯性开关,应用ANSYS10.0有限元软件对其中的镍质微弹簧结构进行实体建模和动力学模拟分析,得到其在动载荷下的应力分布情况和端部位移响应曲线,并比较静动载荷下结构参数对微弹簧水平和垂直方向上弹性常数(klevel和kvertic)的影响规律。文中的有限元动力学分析方法为较准确地评定类似MEMS微弹簧弹性常数提供一条有效途径,具有工程实际应用价值,特别是为动载荷下工作的惯性类微器件中弹簧的进一步优化与加工提供重要依据。 展开更多
关键词 微机电系统(micro-electro-mechanical system mems) 惯性开关 有限元 动力学 弹性系数
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平面线圈型MEMS微电磁驱动器的理论分析与实验研究 被引量:6
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作者 杨昊宇 赵小林 +2 位作者 戴旭涵 邵国成 丁桂甫 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1920-1923,共4页
介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS微驱动器,基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明考... 介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS微驱动器,基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明考虑线圈绕组半径不同而产生的分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型,便于定量分析微驱动器结构物理参数对于磁通分布和电磁力的影响,从而为进一步优化设计该微电磁驱动器提供了理论分析依据. 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 继电器 电磁驱动 非线性磁路
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MEMS安全与解除隔离装置发展现状及趋势 被引量:6
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作者 席占稳 聂伟荣 曹云 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期1-14,共14页
MEMS技术是未来提升武器性能最有发展前途的技术之一,引信MEMS安全与解除隔离(S&A)装置具有体积小、成本低,易于和引信起爆控制电路集成等优点,国内外对MEMS安全与起爆技术开展了深入的研究。针对引信MEMS S&A装置研究进展,在... MEMS技术是未来提升武器性能最有发展前途的技术之一,引信MEMS安全与解除隔离(S&A)装置具有体积小、成本低,易于和引信起爆控制电路集成等优点,国内外对MEMS安全与起爆技术开展了深入的研究。针对引信MEMS S&A装置研究进展,在收集、分析国内外大量文献资料的基础上,总结了引信MEMS S&A装置发展现状及趋势。按照解除隔离的驱动力类型,将MEMS S&A装置划分为惯性力驱动、电热驱动、火药能量驱动三种类型。结合各类型典型装置的分析,分别总结了其技术特征,研判出MEMS S&A装置发展的三个趋势:硅基工艺制作MEMS S&A装置的结构以分层平行基板式,体积更小,更适于大规模生产;微火工品集成在MEMS S&A装置中一体化设计制造;MEMS S&A装置、含能材料设计与制作在一片或多片芯片上,并与微电子系统集成出片(状)上引信。 展开更多
关键词 mems 安全与解除隔离装置 惯性力驱动 电热驱动 火药气体驱动
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基于MEMS的流动主动控制技术及其研究进展 被引量:10
6
作者 程忠宇 吴学忠 李圣怡 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期577-584,共8页
MEMS技术与流动控制技术的结合,使得流动主动控制技术的实际应用逐步成为现实,极大地推动了流动主动控制技术的发展。简述了流动主动控制技术的基本原理、关键技术,以及应用MEMS技术实现流动主动控制的机理和途径。介绍了几家国外研... MEMS技术与流动控制技术的结合,使得流动主动控制技术的实际应用逐步成为现实,极大地推动了流动主动控制技术的发展。简述了流动主动控制技术的基本原理、关键技术,以及应用MEMS技术实现流动主动控制的机理和途径。介绍了几家国外研究机构近年来在流动主动控制技术领域基于MEMS技术的微传感、微控制和微执行技术及其集成技术的研究进展,以及在三角翼前沿涡控制、减阻研究、发动机喷流控制、细长体背风面分离流控制等方面的应用情况。 展开更多
关键词 流动控制 微机电系统 微传感器 微控制器 微驱动器
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电磁驱动的引信MEMS解除保险机构 被引量:10
7
作者 席占稳 聂伟荣 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2009年第5期1-4,共4页
针对现有引信MEMS安全系统仍依赖后坐和旋转环境解除保险,通用性受限制,提出一种微小型MEMS安全与起爆控制机构,它采用电磁驱动和弹簧回复力控制错位式MEMS保险与解除保险机构的动作,可综合利用通过传感器探测的弹道信息,并借助弹载计... 针对现有引信MEMS安全系统仍依赖后坐和旋转环境解除保险,通用性受限制,提出一种微小型MEMS安全与起爆控制机构,它采用电磁驱动和弹簧回复力控制错位式MEMS保险与解除保险机构的动作,可综合利用通过传感器探测的弹道信息,并借助弹载计算机控制该机构实现引信的解除保险过程。该机构与常规装置相比可以大大减小引信安全与解除保险装置体积,同时该机构具有一定的通用性。 展开更多
关键词 引信 mems 安全与保险机构 电磁驱动
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基于MEMS工艺的高能量密度微电磁驱动器 被引量:11
8
作者 张涛 吴一辉 +3 位作者 黎海文 刘波 张平 王淑荣 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期866-872,共7页
提出了制作高能量密度电磁驱动器的工艺方法。利用微机械(MEMS)工艺在硅片上得到多匝平面线圈和磁芯的掩模图形,接着沉积种子层铜(Cu),然后对种子层进行整体Cu的电铸;当种子层生长到20μm左右时,剥离硅片表面的镀层并用光刻胶保护磁芯... 提出了制作高能量密度电磁驱动器的工艺方法。利用微机械(MEMS)工艺在硅片上得到多匝平面线圈和磁芯的掩模图形,接着沉积种子层铜(Cu),然后对种子层进行整体Cu的电铸;当种子层生长到20μm左右时,剥离硅片表面的镀层并用光刻胶保护磁芯位置的镀层;再用沿线电铸的方法对线圈进行电铸;最后保护制作好的线圈镀层,电铸NiFe合金材料。在10 mm×10 mm×0.38 mm的硅片上,制作出线圈匝数22×2(铜线截面积60μm×60μm、总长度达1 164 mm)、NiFe合金磁芯尺寸为3mm×3 mm×0.2 mm的高能量密度微型电磁驱动器。把这种微型驱动器应用于无阀微泵做驱动实验:通入0.3 A的正弦电流时,微驱动器产生约50 mN的电磁力。实验结果表明:这种型微电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器具有更高的能量密度,能产生更大的电磁驱动力。 展开更多
关键词 mems 微型电磁驱动器 高能量密度 多匝双层平面微线圈 厚NiFe合金镀层
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MEMS技术在流动分离主动控制中的应用 被引量:4
9
作者 邓进军 苑伟政 +2 位作者 罗剑 马炳和 姜澄宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期381-387,共7页
文章面向飞行器翼型绕流的控制,设计开发了气泡型和合成射流等2类采用MEMS技术制造的微型致动器,并对其性能进行了测试。结合三角翼及二元超临界翼型,通过风洞实验考察了MEMS微型致动器在翼型流动分离主动控制的应用效果。结果表明,微... 文章面向飞行器翼型绕流的控制,设计开发了气泡型和合成射流等2类采用MEMS技术制造的微型致动器,并对其性能进行了测试。结合三角翼及二元超临界翼型,通过风洞实验考察了MEMS微型致动器在翼型流动分离主动控制的应用效果。结果表明,微致动器能够有效控制边界层流动状态,改变翼型绕流的宏观流场,实现增升减阻以及产生辅助力矩等控制目标。 展开更多
关键词 致动器 微电子机械器件 流动控制 微机电系统 流动分离 主动控制
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宽带直接接触式RF MEMS开关 被引量:4
10
作者 郁元卫 贾世星 +1 位作者 朱健 陈辰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期688-691,共4页
本文提出一种静电驱动直接接触式宽带MEMS开关,包含CPW传输线、双U型金属悬臂梁、触点和锚区,兼顾了开关接触可靠、克服微结构粘连和低驱动电压三大结构可靠性设计因素。本开关为三端口开关,使用低温表面微机械工艺,制作在400μm厚的高... 本文提出一种静电驱动直接接触式宽带MEMS开关,包含CPW传输线、双U型金属悬臂梁、触点和锚区,兼顾了开关接触可靠、克服微结构粘连和低驱动电压三大结构可靠性设计因素。本开关为三端口开关,使用低温表面微机械工艺,制作在400μm厚的高阻硅衬底上,芯片尺寸0.8mm×0.9mm。样品在片测试结果表明,在6GHz频点,开关本征损耗0.1dB,隔离度24.8dB,等效开关接触电阻0.6Ω,关态电容6.4fF,开关时间47μs,开关驱动电压为20-60V。 展开更多
关键词 射频微机电开关 直接接触式 宽带 宽驱动电压
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基于MEMS技术的微扑翼飞行器研究 被引量:7
11
作者 侯宇 方宗德 +1 位作者 刘岚 吴立言 《航空制造技术》 北大核心 2003年第9期38-42,63,共6页
简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点及其应用 ,概述了微扑翼飞行器的国内外研究现状及未来发展趋势。在此基础上 ,重点讨论了基于微机电系统 (MEMS)技术的微型扑翼飞行器的系统结构和单元划分 。
关键词 微机电系统 结构 现状 微型扑翼飞行器 mems
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新型MEMS摆动式微电磁驱动器研制 被引量:5
12
作者 贾书海 李以贵 +4 位作者 杨春生 赵小林 丁桂甫 张琛 蔡炳初 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1004-1006,共3页
设计开发了一种新型MEMS摆动式微电磁驱动器,介绍了新型微驱动器的设计、制造工艺和性能。新型微驱动器采用多线圈多磁极结构,具有较大的驱动力矩,并且位置重复精度较高。用非硅的微细加工工艺制造了微驱动器的定子线圈,微摆盘的充磁采... 设计开发了一种新型MEMS摆动式微电磁驱动器,介绍了新型微驱动器的设计、制造工艺和性能。新型微驱动器采用多线圈多磁极结构,具有较大的驱动力矩,并且位置重复精度较高。用非硅的微细加工工艺制造了微驱动器的定子线圈,微摆盘的充磁采用了自制的磁极写入装置。这种微驱动器具有良好的实用性,目前已成功应用于光纤通讯开关中。 展开更多
关键词 微机电系统 微电磁驱动器 微细加工 光开关
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MEMS技术的现状和发展趋势 被引量:32
13
作者 刘光辉 亢春梅 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第1期52-56,共5页
MEMS技术是一门新兴的技术 ,近年来 ,越来越受到世界各国的重视。主要介绍了MEMS的发展背景、研究内容、特点。
关键词 微电子机械系统 传感器 执行器
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MEMS引信安全系统用火工作动器特性分析 被引量:3
14
作者 耿万钧 孙兴昀 +1 位作者 严楠 梁安定 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期103-107,共5页
基于MEMS引信安全系统的工作原理,分析了应用于MEMS引信的火工作动器的特性,总结了火工作动器在MEMS安全系统中的主要功能,提出了MEMS引信用火工作动器设计过程中需要解决的关键问题,为MEMS引信安全系统及相关火工作动器设计提供了参考。
关键词 mems系统 引信 安保机构 作动器 火工品
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MEMS执行机构在微小力传感器量值溯源中的应用 被引量:6
15
作者 徐立 郑培亮 +2 位作者 李闯 黄振宇 李倩 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第11期148-150,153,共4页
对一种基于微电子机械系统(MEMS)执行器结构的非接触式三维微小力装置测量原理、装置结构、标定方法、力学特性及使用方法等进行分析。结果表明:该装置可产生空间任意方向微小力,实现空间非竖直方向微小力传感器量值溯源;利用该装置对... 对一种基于微电子机械系统(MEMS)执行器结构的非接触式三维微小力装置测量原理、装置结构、标定方法、力学特性及使用方法等进行分析。结果表明:该装置可产生空间任意方向微小力,实现空间非竖直方向微小力传感器量值溯源;利用该装置对微小力传感器进行量值溯源时,能大幅减小极板间距离测量与控制不确定度对输出微小力影响,装置无需配备复杂昂贵的位移控制与测量辅助装置便可达较高精度。对简化微小力传感器量值溯源装置结构具有较大实际意义。 展开更多
关键词 微电子机械系统(mems)执行器 微小力 传感器 量值溯源
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光纤直接连接型MEMS光开关的设计方法研究 被引量:3
16
作者 赵兴海 高杨 程永生 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期473-476,共4页
仿真和实验研究了一种作为高功率激光能量续断器的光纤直接连接型MEMS光开关的设计方法,包括光纤对准误差对激光传能特性的影响、致动器的设计原则与基本性能指标。光纤对准误差中,横向偏移对耦合效率的影响较大,角度偏移的影响不明显... 仿真和实验研究了一种作为高功率激光能量续断器的光纤直接连接型MEMS光开关的设计方法,包括光纤对准误差对激光传能特性的影响、致动器的设计原则与基本性能指标。光纤对准误差中,横向偏移对耦合效率的影响较大,角度偏移的影响不明显。对比了芯径400μm光纤分别与芯径400μm、600μm光纤对接的耦合效率,证明芯径400μm光纤与芯径600μm光纤对接时的耦合效率对对准误差更加稳健。建立了光纤的等效悬臂梁模型,讨论了光开关中致动器的设计原则,论证了其基本性能指标。致动器的设计可以只考虑横向偏移对耦合效率的影响。 展开更多
关键词 mems光开关 高功率激光 连接特性 光纤致动器 激光能量续断器
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140单元MEMS变形镜研制及测试分析 被引量:2
17
作者 汪为民 王强 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期98-106,共9页
为了满足自适应光学技术更广泛的应用需求,针对传统变形镜体积大、成本高的问题,本文研制了基于微机电系统技术的MEMS变形镜并进行了实验测试。本文研制的变形镜共有140个六边形平行板电容静电驱动器,驱动器为12×12正方形排列,间距... 为了满足自适应光学技术更广泛的应用需求,针对传统变形镜体积大、成本高的问题,本文研制了基于微机电系统技术的MEMS变形镜并进行了实验测试。本文研制的变形镜共有140个六边形平行板电容静电驱动器,驱动器为12×12正方形排列,间距400μm。采用表面MEMS工艺加工了变形镜样品,并利用陶瓷PGA管壳和石英玻璃盖板对样品进行了封装,同时还研制了与之配套的小型化多通道高压驱动电源。测试结果表明,该变形镜表面PV值411 nm,RMS值78 nm,在600 nm到900 nm波段的反射率接近80%,行程1.8μm,交连值约15%,工作带宽13 k Hz,阶跃响应时间23μs,具有体积小、成本低、响应快等优势。除了进行了单元性能的测试之外,还开环控制变形镜进行了Zernike像差的拟合测试,验证了变形镜的校正能力。结果表明,该变形镜能初步满足自适应光学系统的应用需求。 展开更多
关键词 微机电系统 变形镜 自适应光学 静电驱动器
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新颖的可增强功率处理能力的X-波段RF MEMS开关 被引量:2
18
作者 董乔华 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1900-1903,共4页
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... 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. 展开更多
关键词 RF mems开关 高功率 自执行 自锁
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状态反馈法改善MEMS静电驱动结构瞬时特性的研究 被引量:1
19
作者 冯仁剑 于尚民 +1 位作者 万江文 吴银锋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1337-1339,1343,共4页
MEMS静电驱动结构的瞬时特性受其结构本身机械动态特性的影响,自然阻尼过高或者过低都可能会让系统发生操作偏差.利用状态空间分析法分析了MEMS静电驱动结构的工作机理.基于状态反馈原则设计了一种输入量控制方法,即根据系统要求指标来... MEMS静电驱动结构的瞬时特性受其结构本身机械动态特性的影响,自然阻尼过高或者过低都可能会让系统发生操作偏差.利用状态空间分析法分析了MEMS静电驱动结构的工作机理.基于状态反馈原则设计了一种输入量控制方法,即根据系统要求指标来配置极点,实现最优控制.仿真实验结果证明,该方法能提高系统的瞬时特性. 展开更多
关键词 mems静电驱动 瞬时特性 状态反馈 输入量控制 状态空间
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相位连续可调毫米波MEMS移相器的研制 被引量:1
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作者 郭方敏 朱守正 +7 位作者 魏华征 郑莹 朱荣锦 忻佩胜 朱自强 赖宗声 杨根庆 陆卫 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期49-55,共7页
MEMS毫米波相移器是MEMS毫米波相控阵天线的关键部件之一,它的性能直接决定了毫米波相控阵天线的性能。该文介绍毫米波MEMS相移器的设计,研究低损耗衬底,Au,AlxSi1-x可动膜对下拉电压和传输损耗的影响,测试表明:21桥相位连续可调的分布... MEMS毫米波相移器是MEMS毫米波相控阵天线的关键部件之一,它的性能直接决定了毫米波相控阵天线的性能。该文介绍毫米波MEMS相移器的设计,研究低损耗衬底,Au,AlxSi1-x可动膜对下拉电压和传输损耗的影响,测试表明:21桥相位连续可调的分布式压控开关阵列一毫米波相移器在35GHz时,启动电压5V,20V时相移量达到372°/3.5 mm,并能在不同的控制电压下根据要求改变相移量。 展开更多
关键词 mems 毫米波相移器 相位连续可调 传输损耗 插入损耗 启动电压
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