定 價:128 元
叢書名:半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)叢書
- 作者:廖小平[等]著
- 出版時間:2017/2/9
- ISBN:9787030513304
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:TN4
- 頁碼:294
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
《微電子機械微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)》共分為12章,從第1章共性的設(shè)計理論和實現(xiàn)方法出發(fā),對MEMS微波器件進行了一系列設(shè)計、實驗和系統(tǒng)級S參數(shù)模型的研究。這些器件包括:第2章的一分為二微波功分器,第3章的間接加熱熱電式功率傳感器,第4章的直接加熱熱電式功率傳感器,第5章的電容式功率傳感器,第6章的電容式和熱電式級聯(lián)功率傳感器,以及集成MEMS系統(tǒng),第7章的在線電容耦合式微波功率檢測器,第8章的在線定向耦合式毫米波功率檢測器,第9章微波相位檢測器和第10章微波頻率檢測器,第11章分別對微波功率、相位和頻率檢測器進行了封裝研究;最后,第12章進行了總結(jié)和展望。由于集成的MEMS相位檢測器和集成的MEMS頻率檢測器研究都是基于MEMS微波功率傳感器技術(shù),因此,《微電子機械微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)》用較大篇幅來詮釋MEMS微波功率傳感器及其集成的微波功率檢測器的研究。
《微電子機械微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)》所涵蓋的學(xué)術(shù)成果在本專業(yè)國際上的重要學(xué)術(shù)期刊,以及國際重要學(xué)術(shù)會議上已發(fā)表,同時,書中所提出的結(jié)構(gòu)新穎,創(chuàng)新性突出,已獲得中華人民共和國國家發(fā)明專利授權(quán),應(yīng)用價值高。《微電子機械微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)》適合高校電子、通訊和儀器專業(yè)的研究生和本科生作為教材和參考書,同時,也可作為相關(guān)專業(yè)的科研人員和工程技術(shù)人員的參考書。
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在微波通訊中,功率、相位和頻率是用來表征微波信號的三大參數(shù)。例如,作為電子對抗、目標(biāo)探測和信息采集的關(guān)鍵信息裝備的雷達,,在微波通訊中占有重要的地位,在雷達整機中,微波信號的產(chǎn)生、發(fā)射、傳輸、接收和處理等各個環(huán)節(jié),都必須進行微波信號的檢測。相控陣雷達的每一面陣中都有非常多的微波功率放大處理電路單元,每個單元都需要進行微波功率的檢測,如何精確地進行檢測一直是重要的課題;而隨著微波頻率的增加,信號的波長與電路中各種元器件尺寸越來越接近,電磁波通過微波器件時,除了會發(fā)生衰減,造成功率的變化外,同時還發(fā)生相移,引起相位的變化,檢測并控制信號相位的變化有著非常重要的意義;同時,微波信號的頻率同樣已成為重要的檢測參數(shù),頻率的標(biāo)準及其計量方法具有最高的精度,其測量決定著其他相關(guān)參數(shù)的準確度。
低直流功耗、高抗燒毀水平、高靈敏度、高線性度、大動態(tài)范圍、易集成、小體積和低成本的微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)已成為軍用和民用微波通訊技術(shù)發(fā)展的重要裝備之一,針對軍用和民用微波通訊裝備的以上需求,應(yīng)用RF MEMS(射頻微電子機械系統(tǒng))技術(shù),東南大學(xué)MEMS教育部重點實驗室RF MEMS課題組從2003年開始了微電子機械微波信號檢測集成系統(tǒng)的研究。相對應(yīng)微波信號的功率、相位和頻率的檢測,作為RF MEMS課題組負責(zé)人,我已經(jīng)主持完成了三個國家自然科學(xué)基金面上項目:“在線式MEMS微波功率傳感器的設(shè)計理論和實現(xiàn)方法的研究”(批準號:60676043,起止時間:2007年1月~2009年12月),“基于MEMS功率傳感技術(shù)的單片微波相位集成檢測系統(tǒng)的設(shè)計理論和實現(xiàn)方法”(批準號:60976094,起止時間:2010年1月~2012年12月),“基于MEMS微波功率傳感器的無線接收式微波頻率檢測集成系統(tǒng)的設(shè)計理論和實現(xiàn)方法”(批準號:61076108,起止時間:2011年1月~2013年12月)。另外,已經(jīng)主持完成了一項國家863計劃(國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃)項目:“在線式MEMS微波功率傳感器及其集成檢測系統(tǒng)研究(批準號:2007AA042328,起止時間:2007年10月~2010年5月)。通過以上科研,基于GaAs MMIC兼容工藝,課題組研制了MEMS集成的在線式微波功率檢測器和MEMS集成的微波相位檢測器,以及MEMS集成的微波頻率檢測器,其創(chuàng)新性表現(xiàn)為:全是由無源器件集成,實現(xiàn)零直流功耗;采用MEMS電容式和熱電式兩種微波功率傳感器級聯(lián)結(jié)構(gòu),不僅擴展了測量動態(tài)范圍,而且提高了靈敏度和抗燒毀水平;同時,具有高線性度、易集成、小體積和低成本等MEMS的鮮明特點。
課題組深入地進行了模擬、設(shè)計、制備、測試和封裝等工作,最終建立了一整套微電子機械微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)的設(shè)計理論和實現(xiàn)方法,包括:①MEMS熱電堆、MEMS固支梁和懸臂梁、功率分配器和功率合成器、耦合器和移相器等的微波集成設(shè)計,以及MEMS微波功率傳感器、相位和頻率檢測器的電-熱-電轉(zhuǎn)換模型和電-力-電轉(zhuǎn)換模型建立的設(shè)計理論研究;②應(yīng)用理論研究成果指導(dǎo)微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)的設(shè)計,與GaAs MMIC工藝兼容的MEMS工藝進行的單片系統(tǒng)集成、測試和封裝;③實驗結(jié)果驗證微電子機械微波通訊信號檢測集成系統(tǒng)設(shè)計理論和實現(xiàn)方法的有效性。
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目錄
第1章設(shè)計理論和實現(xiàn)方法1
1.1共面波導(dǎo)的設(shè)計理論和實現(xiàn)方法1
1.2模型的建立方法3
1.2.1微波集總模型3
1.2.2微波{熱{電轉(zhuǎn)換模型4
1.2.3微波{力{電轉(zhuǎn)換模型5
1.3與GaAsMMIC兼容的MEMS工藝6
1.4微波、熱電勢和力的測試平臺6
1.5系統(tǒng)級S參數(shù)模型9
1.6MEMS集成的微波功率檢測器在微波接收機前端的應(yīng)用9
1.7MEMS集成的微波相位檢測器在鎖相環(huán)中的應(yīng)用10
1.8MEMS集成的微波頻率檢測器在微波接收檢測中的應(yīng)用11
1.9小結(jié)15
參考文獻15
第2章微波功率分配器17
2.1引言17
2.2微波功率分配器的模擬和設(shè)計17
2.3微波功率分配器的性能測試22
2.4微波功率分配器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型25
2.5小結(jié)31
參考文獻31
第3章MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器32
3.1引言32
3.2MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器32
3.2.1MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計32
3.2.2MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的性能測試42
3.2.3MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型47
3.3頻率補償型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器53
3.3.1頻率補償型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計53
3.3.2頻率補償型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的性能測試55
3.4無線接收型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器.60
3.4.1無線接收型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計60
3.4.2無線接收型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的性能測試62
3.5三通道型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器68
3.5.1三通道型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計69
3.5.2三通道型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的性能測試72
3.6小結(jié)75
參考文獻76
第4章MEMS直接加熱熱電式微波功率傳感器78
4.1引言78
4.2MEMS直接加熱熱電式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計78
4.2.1結(jié)構(gòu)和原理78
4.2.2模擬和設(shè)計80
4.3MEMS直接加熱熱電式微波功率傳感器的測試85
4.3.1微波性能的測試86
4.3.2靈敏度的測試87
4.3.3響應(yīng)時間的測試88
4.4MEMS直接加熱熱電式微波功率傳感器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型90
4.4.1系統(tǒng)級S參數(shù)模型的建立90
4.4.2微波頻率、隔直電容和熱電堆的電阻對模型的影響91
4.5小結(jié)95
參考文獻95
第5章MEMS電容式微波功率傳感器96
5.1引言96
5.2MEMS固支梁電容式微波功率傳感器96
5.2.1MEMS固支梁電容式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計96
5.2.2MEMS固支梁電容式微波功率傳感器的性能測試107
5.3MEMS懸臂梁電容式微波功率傳感器114
5.3.1MEMS懸臂梁電容式微波功率傳感器的模擬和設(shè)計114
5.3.2MEMS懸臂梁電容式微波功率傳感器的性能測試119
5.4MEMS電容式微波功率傳感器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型124
5.5小結(jié)128
參考文獻128
第6章MEMS級聯(lián)微波功率傳感器130
6.1引言130
6.2MEMS電容式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器130
6.2.1MEMS電容式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器的模擬和設(shè)計130
6.2.2MEMS電容式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器的性能測試131
6.2.3MEMS電容式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型137
6.3MEMS在線式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器138
6.3.1MEMS在線式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器的模擬和設(shè)計138
6.3.2MEMS在線式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器的性能測試139
6.3.3MEMS在線式和熱電式級聯(lián)微波功率傳感器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型142
6.4小結(jié)143
參考文獻143
第7章MEMS在線電容耦合式微波功率檢測器145
7.1引言145
7.2MEMS在線電容耦合式微波功率檢測器的模擬和設(shè)計145
7.2.1結(jié)構(gòu)和原理146
7.2.2模擬和優(yōu)化151
7.3MEMS在線電容耦合式微波功率檢測器的測試153
7.3.1具有阻抗匹配和開路傳輸線補償電容結(jié)構(gòu)154
7.3.2具有阻抗匹配、開路傳輸線補償電容和狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)158
7.4MEMS在線電容耦合式微波功率檢測器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型163
7.4.1考慮損耗和相移的微波集總模型的建立163
7.4.2MEMS膜對微波信號幅度和相位的影響166
7.4.3實驗驗證和誤差討論167
7.5小結(jié)171
參考文獻171
第8章MEMS在線定向耦合式毫米波功率檢測器173
8.1引言173
8.2MEMS在線定向耦合式毫米波功率檢測器的模擬和設(shè)計173
8.2.1結(jié)構(gòu)和原理173
8.2.2基于MEMS技術(shù)CPW定向耦合器的設(shè)計176
8.2.3MEMS在線定向耦合式毫米波功率檢測器的模擬181
8.3MEMS在線定向耦合式毫米波功率檢測器的測試185
8.3.1毫米波性能的測試185
8.3.2電容式傳感器的靈敏度測試187
8.3.3熱電式傳感器的靈敏度測試188
8.4MEMS在線定向耦合式毫米波功率檢測器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型190
8.5小結(jié)192
參考文獻193
第9章MEMS微波相位檢測器194
9.1引言194
9.2單端口MEMS微波相位檢測器194
9.2.1單端口MEMS微波相位檢測器的模擬和設(shè)計194
9.2.2單端口MEMS微波相位檢測器的性能測試196
9.2.3單端口MEMS微波相位檢測器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型202
9.3雙端口對稱式MEMS微波相位檢測器211
9.3.1雙端口對稱式MEMS微波相位檢測器的模擬和設(shè)計211
9.3.2雙端口對稱式MEMS微波相位檢測器的性能測試216
9.3.3雙端口對稱式MEMS微波相位檢測器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型221
9.4小結(jié)227
參考文獻227
第10章MEMS微波頻率檢測器229
10.1引言229
10.2一分二式MEMS微波頻率檢測器229
10.2.1一分二式MEMS微波頻率檢測器的模擬和設(shè)計229
10.2.2一分二式MEMS微波頻率檢測器的性能測試234
10.2.3一分二式MEMS微波頻率檢測器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型237
10.3一分三式MEMS微波頻率檢測器242
10.3.1一分三式MEMS微波頻率檢測器的模擬和設(shè)計242
10.3.2一分三式MEMS微波頻率檢測器的性能測試246
10.3.3一分三式MEMS微波頻率檢測器的系統(tǒng)級S參數(shù)模型249
10.4MEMS在線式微波頻率檢測器254
10.4.1MEMS在線式微波頻率檢測器的模擬和設(shè)計254
10.4.2MEMS在線式微波頻率檢測器的性能測試257
10.4.3MEMS在線式微波頻率檢測器的改進結(jié)構(gòu)259
10.5小結(jié)261
參考文獻262
第11章MEMS封裝263
11.1引言263
11.2MEMS微波功率傳感器的封裝研究263
11.2.1MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器的封裝與測試263
11.2.2頻率補償型MEMS間接加熱熱電式微波功率傳感器封裝與測試265
11.3MEMS在線電容耦合式微波功率檢測器的封裝研究275
11.4MEMS微波相位檢測器的封裝研究286
11.5MEMS微波頻率檢測器的封裝研究289
11.6小結(jié)290
參考文獻290
第12章總結(jié)和展望292
12.1總結(jié)292
12.2展望293
參考文獻294