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毫米波MEMS开关自激励机理实验验证结构的模拟与设计 被引量：1
1
作者 肖建斌 廖小平 周易 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期923-928,共6页
提出了一种新型的毫米波MEMS开关自激励机理的实验验证结构,该结构由一分四功率分配器和5个相同开关形成的阵列组成.通过CST Microwave Studio和HFSS电磁仿真软件完成了一分四功率分配器和开关阵列的设计.在频率为35 GHz时,一分四功率... 提出了一种新型的毫米波MEMS开关自激励机理的实验验证结构,该结构由一分四功率分配器和5个相同开关形成的阵列组成.通过CST Microwave Studio和HFSS电磁仿真软件完成了一分四功率分配器和开关阵列的设计.在频率为35 GHz时,一分四功率分配器的4个输出端口的隔离度小于-48 dB,同时由于结构的对称性,4个输出端口具有等分功率的性质.这2个特性对开关自激励机理的实验验证的功能实现至关重要.设计的毫米波MEMS电容式并联开关在35 GHz的插入损耗为0.076 dB,隔离度为-55 dB;设计的毫米波MEMS直接接触式串联开关在35 GHz具有0.14 dB的插入损耗和-25 dB隔离度. 展开更多
关键词 毫米波 MEMS开关 自激励 实验验证
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谐振式MEMS温度传感器设计 被引量：16
2
作者 马洪宇 黄庆安 秦明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2022-2027,共6页
为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度... 为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度的测量。根据硅基传感器的正面腐蚀工艺,设计了谐振悬臂梁的双层结构,采用有限元方法分析了悬臂梁的谐振模态、可利用的振型及其温度与各模态谐振频率的关系,并利用多普勒振动系统对悬臂梁的谐振特性进行了研究。实验发现悬臂梁的二阶弯曲振型Q值相对于其它振型是最大的,其Q值约为150;高阶振型特别是二阶弯曲振型适合用于以ZnO为压电材料的温度传感器的频率检测,并且具有相对较高的灵敏度(约为20Hz/℃)和频率温度系数(1.9×10-4/℃)。结果表明,微型温度传感器能够满足气象温度检测的要求,并具有抗干扰能力强、灵敏度高、信号传输接口简单等优点。 展开更多
关键词 温度传感器 微机电系统(MEMS) 频率测量 谐振 悬臂梁
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一种新型MEMS微波功率传感器的理论模型与优化设计 被引量：10
3
作者 黄从朝 黄庆安 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1938-1944,1950,共8页
提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏... 提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏度、时间常数、噪声的理论解析式.最后根据拉格朗日乘数法原理,以给定的时间常数和噪声大小为约束条件,求得灵敏度达最大时热偶长度和串联数目的最佳值. 展开更多
关键词 新型MEMS微波功率传感器 热电堆 理论模型 优化
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MEMS工艺中反应离子深刻蚀硅片的数值模型研究 被引量：7
4
作者 张鉴 黄庆安 李伟华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1426-1429,1433,共5页
反应离子深刻蚀(DRIE)是目前MEMS加工中便捷有效的主流加工工艺之一.开发较为快捷有效的工艺仿真模型与工具,对于工艺的数值预报,有着重要的作用.通过对现有表面演化算法的比较,建立了一种基于单一表面演化算法的反应离子深刻蚀模型,有... 反应离子深刻蚀(DRIE)是目前MEMS加工中便捷有效的主流加工工艺之一.开发较为快捷有效的工艺仿真模型与工具,对于工艺的数值预报,有着重要的作用.通过对现有表面演化算法的比较,建立了一种基于单一表面演化算法的反应离子深刻蚀模型,有效地解决了运算效率、材料区分等问题及对原表面演化算法稳定性的改善,并对深刻蚀中的淀积模型进行了改进.与实验结果较为一致的模拟结果验证了本文模型的有效性. 展开更多
关键词 反应离子深刻蚀 表面演化算法 模型 仿真
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MEMS磁场传感器的设计及测试 被引量：6
5
作者 陈洁 秦明 黄庆安 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期929-933,共5页
以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模... 以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型并对其振动模态和频率进行了仿真.该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现.最后用多普勒仪对传感器的频率和振动幅度进行测试,并对传感器的感生电动势与磁场、电流的关系进行了测试.实验结果与理论分析一致,该传感器的灵敏度为14 mV/mT.该传感器结构简单,测试方便,可用于对mT级的磁场进行测试. 展开更多
关键词 磁场传感器 MEMS 洛仑兹力 谐振
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微电子与微电子机械系统(MEMS)中的现代光学测试技术 被引量：3
6
作者 何小元 康新 +1 位作者 衡伟 黄庆安 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期447-451,共5页
介绍了微电子和微电子机械系统 (MEMS)中几种常用的变形和形貌测量方法以及相关的测量设备。其中相移云纹干涉技术用于微电子器件的面内位移测量 ,灵敏度可达到纳米量级。显微栅线投影技术用于MEMS的离面变形和形貌测量 ,灵敏度可达 0 .... 介绍了微电子和微电子机械系统 (MEMS)中几种常用的变形和形貌测量方法以及相关的测量设备。其中相移云纹干涉技术用于微电子器件的面内位移测量 ,灵敏度可达到纳米量级。显微栅线投影技术用于MEMS的离面变形和形貌测量 ,灵敏度可达 0 .1微米。 展开更多
关键词 微电子机械系统 微电子 光测力学
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一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟 被引量：8
7
作者 田涛 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期611-614,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 MEMS 微波功率传感器 三明治结构 热传导 回波损耗
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一种MEMS热风速计的系统级封装 被引量：3
8
作者 张骅 沈广平 +1 位作者 吴剑 秦明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期571-573,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 MEMS 热风速计 封装
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MEMS器件热致封装效应的解析建模研究 被引量：3
9
作者 宋竞 黄庆安 唐洁影 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1613-1616,共4页
由封装结构热失配引入的结构变形和应力将对MEMS器件性能产生显著影响,即热致封装效应.基于单元库法思想构建了封装后MEMS器件的解析模型.新建锚区、芯片、封装基板等标准单元,利用节点分析法描述了各结构单元间的热弹性耦合行为,以此... 由封装结构热失配引入的结构变形和应力将对MEMS器件性能产生显著影响,即热致封装效应.基于单元库法思想构建了封装后MEMS器件的解析模型.新建锚区、芯片、封装基板等标准单元,利用节点分析法描述了各结构单元间的热弹性耦合行为,以此作为封装效应评估的基础.利用该模型计算了热致封装效应对常规芯片粘接封装的双端固支梁器件主要性能参数的影响. 展开更多
关键词 MEMS 热致封装效应 单元库法 节点分析法
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基于MEMS技术的差分式微波信号相位检测器 被引量：2
10
作者 焦永昌 廖小平 张俊 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期141-145,共5页
提出了基于MEMS技术,由功分器、45°移相器和MEMS电容式微波功率传感器组成差分式微波信号相位检测器,实现了在被测信号幅度未知条件下全周期的相位测量.利用HFSS对各组件进行了模拟设计,包括功分器的模拟与设计和MEMS电容式微波功... 提出了基于MEMS技术,由功分器、45°移相器和MEMS电容式微波功率传感器组成差分式微波信号相位检测器,实现了在被测信号幅度未知条件下全周期的相位测量.利用HFSS对各组件进行了模拟设计,包括功分器的模拟与设计和MEMS电容式微波功率传感器的模拟与设计,特别采用GaAs MMIC工艺制作了其中的MEMS电容式微波功率传感器,在8-12GHz的频率范围内,回波损耗小于-20dB,插入损耗小于0.2dB.最后利用ADS对整个系统进行了模拟,模拟结果与理论计算结果的误差在3.5%以内,并进行了误差分析. 展开更多
关键词 相位检测 功分器 移相器 MEMS电容式微波功率传感器
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芯片粘接对MEMS结构稳定性的影响 被引量：2
11
作者 蒋明霞 王磊 唐洁影 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第18期2155-2159,共5页
由可动结构组成的MEMS器件容易受到封装工艺引入的热失配应力的影响。这种影响不仅会改变器件性能,还会影响其可靠性。从MEMS结构稳定性角度研究封装效应,阐明封装可能彻底改变MEMS的结构稳定性状态,产生屈曲、黏附等可靠性问题。在传... 由可动结构组成的MEMS器件容易受到封装工艺引入的热失配应力的影响。这种影响不仅会改变器件性能,还会影响其可靠性。从MEMS结构稳定性角度研究封装效应,阐明封装可能彻底改变MEMS的结构稳定性状态,产生屈曲、黏附等可靠性问题。在传统结构黏附模型上,分析了屈曲梁的振动特性和黏附行为。通过表面加工多晶硅梁结构的实验,结合理论模型证明,常规芯片粘接工艺会在梁结构中引入显著压应力,完全改变器件的稳定性状态,并使谐振频率和接触电阻这两个参数发生显著变化。 展开更多
关键词 微机电系统封装 热失配 结构稳定性 黏附
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X波段MEMS膜开关的阻抗分析模型 被引量：1
12
作者 郑惟彬 黄庆安 +1 位作者 廖小平 李拂晓 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期2213-2215,共3页
射频微机械 (RFMEMS)开关由于其优越的高频特性在微波和毫米波电路中表现出巨大的应用前景 .但是目前对微机械开关的研究主要都集中在开关梁的结构设计和力学分析上 ,对开关的电磁特性的研究 ,尤其是开关高频阻抗匹配分析的研究与验证... 射频微机械 (RFMEMS)开关由于其优越的高频特性在微波和毫米波电路中表现出巨大的应用前景 .但是目前对微机械开关的研究主要都集中在开关梁的结构设计和力学分析上 ,对开关的电磁特性的研究 ,尤其是开关高频阻抗匹配分析的研究与验证比较少 .本文在高频传输线研究的基础上 ,推导出微机械开关的“开态”阻抗匹配模型 ,并利用HFSS软件对开关的高频特性进行模拟 . 展开更多
关键词 微机械膜开关 阻抗匹配 插入损耗 隔离度
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基于力学描述的MEMS悬臂梁系统级动态模拟方法 被引量：2
13
作者 张健 李伟华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1376-1380,共5页
提出基于受力分析与能量原理建立等效集总力学描述的思想,实现对机电耦合MEMS悬臂梁动态行为的系统级模拟.利用受控源的反馈作用实现耦合,所建立的等效电路可用于模拟静电驱动下悬臂梁的转移特性、瞬态响应与固有频率.与Saber模拟的数... 提出基于受力分析与能量原理建立等效集总力学描述的思想,实现对机电耦合MEMS悬臂梁动态行为的系统级模拟.利用受控源的反馈作用实现耦合,所建立的等效电路可用于模拟静电驱动下悬臂梁的转移特性、瞬态响应与固有频率.与Saber模拟的数据进行对比,证实了该方法的有效性. 展开更多
关键词 MEMS设计 系统级模拟 力学描述 等效电路 受控源
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热致封装效应对MEMS器件谐振特性影响的单元库模型 被引量：1
14
作者 宋竞 黄庆安 唐洁影 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期943-947,共5页
大量试验和数值仿真结果均已确认封装-器件的热失配对MEMS器件性能及可靠性有显著影响,即热致封装效应.然而迄今为止仍缺乏有效的物理模型对此加以系统描述.本文基于单元库法思想和节点法分析手段构建了MEMS热致封装效应的理论模型.通... 大量试验和数值仿真结果均已确认封装-器件的热失配对MEMS器件性能及可靠性有显著影响,即热致封装效应.然而迄今为止仍缺乏有效的物理模型对此加以系统描述.本文基于单元库法思想和节点法分析手段构建了MEMS热致封装效应的理论模型.通过对非器件结构如锚区、衬底等标准化单元建模,扩充了节点分析法在封装级MEMS仿真领域的应用.文中以常见MEMS基本器件和封装结构为例进行了研究,计算了热致封装效应对器件谐振特性的影响,并利用有限元仿真进行验证.最后讨论了封装级MEMS设计面临的挑战. 展开更多
关键词 MEMS 热致封装效应 谐振 单元库思想 节点分析法
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MEMS薄膜泊松比在线提取方法研究 被引量：1
15
作者 聂萌 黄庆安 李伟华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期379-381,共3页
提出了一种新的泊松比在线测量方法,在用两端固支梁静电吸合模型提取薄膜等效弹性模量的基础上,根据薄膜的等效弹性模量、杨氏模量、泊松比之间的关系提取薄膜的泊松比.在确定的工艺条件下,选择多组尺寸的测试结构用Coventor Ware软件... 提出了一种新的泊松比在线测量方法,在用两端固支梁静电吸合模型提取薄膜等效弹性模量的基础上,根据薄膜的等效弹性模量、杨氏模量、泊松比之间的关系提取薄膜的泊松比.在确定的工艺条件下,选择多组尺寸的测试结构用Coventor Ware软件计算吸合电压值,分析不同梁长对提取等效弹性模量精度的影响,表明选择合适的梁长可得到具有较高精度的泊松比. 展开更多
关键词 在线测量 两端固支梁 等效弹性模量 精度
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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
16
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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MEMS电容式压力传感器片上接口电路测试分析及改进 被引量：1
17
作者 黄晓东 王斌 秦明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2426-2429,共4页
对电容式压力传感器片上接口电路测试结果进行分析.针对电路中施密特触发器存在较大的寄生电容以及阈值电平较难调整的问题,提出了改进型施密特触发器,仿真结果表明:改进施密特触发器传输特性与原触发器类似,却大大减少了寄生电容,阈值... 对电容式压力传感器片上接口电路测试结果进行分析.针对电路中施密特触发器存在较大的寄生电容以及阈值电平较难调整的问题,提出了改进型施密特触发器,仿真结果表明:改进施密特触发器传输特性与原触发器类似,却大大减少了寄生电容,阈值电平也容易调整.同时提出了负电容等效电路,解决了接口电路因初值电容偏大,所导致接口电路灵敏度偏低的缺点,并通过PSPICE仿真,验证了负电容改善接口电路的灵敏度的可行性. 展开更多
关键词 电容检测电路 施密特触发器 灵敏度 负电容
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MEMS薄膜平均应力梯度及弹性模量在线提取方法 被引量：1
18
作者 戎华 黄庆安 王鸣 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期311-314,共4页
提出了一种利用静电作用下悬臂梁的吸合电压提取MEMS薄膜沿厚度方向的平均应力梯度及弹性模量的方法,该方法的关键在于实现悬臂梁吸合电压的快速、精确计算.考虑了悬臂梁由应力梯度引起的沿宽度方向的弯曲,提高了吸合电压的计算精度.实... 提出了一种利用静电作用下悬臂梁的吸合电压提取MEMS薄膜沿厚度方向的平均应力梯度及弹性模量的方法,该方法的关键在于实现悬臂梁吸合电压的快速、精确计算.考虑了悬臂梁由应力梯度引起的沿宽度方向的弯曲,提高了吸合电压的计算精度.实际模拟表明该测量方法计算速度快、精度高,能够应用于实际工艺过程中材料参数的在线测量. 展开更多
关键词 悬臂梁 吸合电压 平均应力梯度 弹性模量
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元胞自动机方法在MEMS工艺模拟中的应用 被引量：1
19
作者 周再发 黄庆安 李伟华 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第4期77-80,共4页
随着计算机技术的发展和MEMS(micro electro mechanicalsystem)自身发展的需要,应用元胞自动机方法模拟MEMS加工工艺的研究发展迅速。首先,简要介绍了元胞自动机原理,然后,综述了元胞自动机方法在MEMS工艺模拟中的应用现状,分析了应用... 随着计算机技术的发展和MEMS(micro electro mechanicalsystem)自身发展的需要,应用元胞自动机方法模拟MEMS加工工艺的研究发展迅速。首先,简要介绍了元胞自动机原理,然后,综述了元胞自动机方法在MEMS工艺模拟中的应用现状,分析了应用元胞自动机方法模拟MEMS加工工艺的前景和方向。 展开更多
关键词 元胞自动机 MEMS 工艺仿真 微电子机械系统
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毫米波MEMS开关S参数在开关过程中的瞬态变化 被引量：1
20
作者 廖小平 肖建斌 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期593-597,共5页
研究了静电执行的电容式并联毫米波MEMS开关的S参数在开关过程中的瞬态变化。以一个电容式并联毫米波MEMS开关为实例,采用已有的开关一维力学动态模型,建立了开关过程中开关梁与介质层之间的间隙与时间的关系;通过HFSS电磁仿真软件,得... 研究了静电执行的电容式并联毫米波MEMS开关的S参数在开关过程中的瞬态变化。以一个电容式并联毫米波MEMS开关为实例,采用已有的开关一维力学动态模型,建立了开关过程中开关梁与介质层之间的间隙与时间的关系;通过HFSS电磁仿真软件,得到开关S参数在开关过程中的瞬态变化。结果显示,在开关下拉过程中(用时约9.4μs),插入损耗S21先缓慢减小(从Up态稳定值-0.20 dB缓慢减小到-1.02 dB需时9.11μs,占开关下拉时间的97%),但在下拉时间末段迅速减小;在开关释放过程中(用时约20μs),S21在初段就迅速增大(从Down态的稳定值-20.1 dB迅速增加到-1.16 dB只需1.09μs,占开关释放时间的5.5%)。结果表明,开关从导通信号到阻隔信号的转换时间约为开关的下拉时间;开关从阻隔信号到导通信号的转换时间要比开关的释放时间小一个数量级。 展开更多
关键词 毫米波开关 MEMS开关 S参数 瞬态变化
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