Регистрация / Вход
Прислать материал

АНАЛИЗ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО ФАЗОВРАЩАТЕЛЯ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА KU ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ РАДИОЧАСТОТНЫХ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ВАРАКТОРОВ.

Докладчик: Балашов Александр Геннадьевич

Должность: Генеральный директор, доцент, к.т.н.

Цель проекта:
Проект направлен на решение проблемы создания новой элементной базы СВЧ электроники. Целью проекта является проектирование и изготовление экспериментального образца цифрового конденсатора переменной емкости с добротностью более 100 на частоте 2 ГГц на основе радиочастотных микроэлектромеханических переключаемых конденсаторах с напряжением переключения меньше 100 В.

Основные планируемые результаты проекта:
Экспериментальные образцы РЧ МЭМС элементов.
- время переключения - менее 50 мкс;
- управляющие напряжения - менее 100 В;
- емкость – от 0,1 до 1 пФ.

Экспериментальные образцы конденсаторов переменной емкости.
- время переключения - менее 50 мкс;
- коэффициент перекрытия – (5±0,5);
- добротность - более 100 на частоте 2 ГГц;
- емкость – (от 0,4±0,04 до 2±0,2) пФ;
- управляющие напряжения - менее 100 В;
- размеры корпусированного образца - менее 5мм x 5мм x 5мм;
- вес образца - менее 1 г.

Эскизная конструкторская и технологическая документация на РЧ МЭМС элемент.
Эскизная конструкторская и технологическая документация на конденсатор переменной емкости.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые экспериментальные образцы РЧ МЭМС элементов, предназначены для использования в качестве структурного элемента в конденсаторах переменной емкости.

Разрабатываемые экспериментальные образцы конденсаторов переменной емкости предназначены для использования в области СВЧ электроники - в схемах перестройки частот в СВЧ устройствах.

Применение конденсаторов переменной емкости на основе радиочастотных микроэлектромеханических систем позволит снизить потери и уменьшить влияние нелинейностей в СВЧ устройствах.

Текущие результаты проекта:
1. Результаты теоретических исследований, направленные на определение основных научно-технических решений, в том числе определение материалов и конструкции РЧ МЭМС элементов;
По результатам аналитических исследований решено использовать в качестве РЧ МЭМС элемента металлический варактор с нитридом кремния в качестве изолирующего слоя. Конструкция варактора представляет собой балочную структуру с электростатической актуацией и обладает размерами порядка 450*500 мкм. По результатам аналитических оценок добротность составляет более 100 на частоте 2 ГГЦ, а напряжение актуации менее 100В
2. Компьютерные модели РЧ МЭМС элементов и результаты моделирования тестовых структур;
Проведено конечно-элементное моделирование тестовых структур РЧ МЭМС элементов в том
числе:
-анализ деформации кантилевера при приложении напряжения к управляющему электроду, что позволяет определить минимальное напряжение актуации РЧ МЭМС элемента
-модальный анализ для определения собственных частот колебаний конструкций балочного типа
- динамический анализ деформации кантилевера, позволяющий определить время переключения
- анализ РЧ характеристик в виде S-параметров, из которых были вычислены такие
характеристики как емкость, добротность и т.п.
Результаты конечно-элементного моделирования согласуются с результатами аналитических исследований, таким образом подтверждая их корректность.
3. Топологии тестовых РЧ МЭМС элементов;
Были разработаны топологии тестовых структур РЧ МЭМС элементов исходя из разработанного технологического маршрута, учитывающего технические возможности производства.
Технологический маршрут был разработан с учетом доступных технологий, обеспечивающих необходимую функциональность разрабатываемым устройствам.
4. Результаты аналитических оценок надежности разрабатываемых РЧ МЭМС элементов;
Выполняется аналитическое исследование возможных причин отказа РЧ МЭМС элементов.
Конструкции разрабатываются с учетом этого исследования. Рассмотрены такие варианты отказа
как:
- механический излом;
- прилипание
- износ;
- усталость;
- короткое замыкание электрической цепи.