基于3D EM建模的RF MEMS 电磁兼容研究

批准号:
61604096
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
18.0 万元
负责人:
姜梅
依托单位:
学科分类:
F0407.微纳机电器件与控制系统
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
鲁君伟、朱博远、唐锡辉、李小龙、黎永泉、杨智、何彦哲、孙凯、刘诗琪
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中文摘要
本项目根植于研究微波及以上频段的RF MEMS电磁兼容性能的需要,以提高RF MEMS的可靠性并优化其设计为目标,从RF MEMS器件物理结构的多样性出发,建立内部的电磁拓扑,提取3D结构中的关键层次,分析RF MEMS 电磁干扰问题产生的机理和表现规律,获得抑制RF MEMS 3D结构的电磁干扰的方法;在现代计算电磁学理论的指导下,利用高性能VEMC云计算平台,将高性能的增强混合电磁数值计算方法运用在可动部件、平面传输线、多层薄膜、多层介质、孔、凹槽等基本关键层次的电磁建模中;建立电磁EDA软件中可调用的、包含EM性能参数的系列器件模型库;建立计算机仿真与电磁测试验证相结合的方法。项目的研究内容不仅能够实现微纳尺寸下MEMS 3D复杂结构的电磁场可视化分析,而且为3D MEMS电磁-机械-材料的协同设计与优化设计提供有效依据。本项目的研究对促进我国RF MEMS产业有积极意义。
英文摘要
This project is driven by the needs of electromagnetic compatibility of 3D RF MEMS devices working within microwave band and above. It aims at optimizing design and improving reliability of RF MEMS devices. Starting from their diversities of physical structure and discontinuities of electromagnetic wave propagation, internal electromagnetic topology will be established to analyze mechanism and pattern of electromagnetic interference problems for RF MEMS devices and summarize a methodology to suppress electromagnetic interference of RF MEMS devices in 3D structure. Under the guidance of modern computational electromagnetic theory and use of high-performance VEMC cloud computing platform, an advanced numerical method of enhanced hybrid computational electromagnetics will be applied in the critical basic level of electromagnetic modelling on moving parts, planar transmission line, multilayer film, multilayer medium, holes, grooves, etc, to establish a series of 3D RF MEMS device model libraries with EM performance parameters that can be imported by electromagnetic EDA software. Also, a combined method of computer simulation and test verification can be delivered. To conclude, this research project can not only realize 3D electromagnetic visual analysis of complex structure MEMS at the size of micro-nano, but also provide an effective basis for synergy and optimization of 3D MEMS electromagnetic, mechanical and materials design. Research on this project also has a positive meaning for the promotion of Chinese RFMEMS industry.
目前,RF MEMS(射频微机电系统:Radio-Frequency Micro-Electro-Mechanical System)在无线通讯、空间技术、传感技术、生物技术、雷达、医疗等方面得到广泛应用,其开发和应用有着巨大的经济和军事价值。本项目根植于研究RF MEMS器件和电路的可靠性和信号完整性的需要,从无法避免又亟待解决的电磁干扰问题出发,系统深入地研究RF MEMS 3D结构的EMC问题,具有学术前沿性和应用价值。.本项目展开的主要研究内容及取得的关键成果如下:.1.完善了器件与电路系统近、远场电磁性能的测试平台的建设。.2.探索研究了先进的混合计算电磁算法,利用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)准确分析了吸收材料在集成电路中的应用,降低了芯片外部复杂电磁环境对芯片本身造成的电磁干扰。.3.建立了RF MEMS开关的基本模型,分析各参数对RF MEMS开关机械性能的影响,并优化设计了相关参数,提出了新颖的“多曲折”梁结构、优化设计了旋转方孔,实现了一款下拉电压为1.9 V、电容比为165.78:1、开关整体面积为80600 μm2、在0-29GHz频率范围内容,最差的插入损耗S11为-0.35dB的高性能低面积的并联电容式RF MEMS开关。.4.研究并设计了基于RF MEMS开关的可重构天线,设计并加工了一款适用于5G通信频段(3.30 GHz-3.40 GHz、4.80 GHz-5.0 GHz)的频率可重构天线与一款谐振频率均为4.81 GHz的方向图可重构天线,测试结果良好。.5.利用有限元法(FEM),提出了适用于UFH RFID通信的四种不同的环形天线结构。.本项目的研究成果对RFMEMS的器件研究和系统的EMC研究都具有可推广并借鉴的意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A 3.9ppm/degrees C 8.8nW and High PSRR Subthreshold CMOS Multiple Voltage Reference
3.9ppm/摄氏度 8.8nW 和高 PSRR 亚阈值 CMOS 多电压基准
DOI:10.1049/cje.2016.11.005
发表时间:2017
期刊:Chinese Journal of Electronics
影响因子:1.2
作者:Jiang Mei;Li Yongquan;Yang Zhi
通讯作者:Yang Zhi
Reduced-dimension space-time adaptive processing with sparse constraints on beam-Doppler selection
波束多普勒选择稀疏约束的降维空时自适应处理
DOI:10.1016/j.sigpro.2018.11.013
发表时间:2019-04
期刊:Signal Processing
影响因子:4.4
作者:Yang Zhaocheng;Wang Zetao;Liu Weijian;de Lamare Rodrigo C
通讯作者:de Lamare Rodrigo C
Space-Time Adaptive Processing for Airborne Radars With Space-Time Coprime Sampling Structure
具有时空互质采样结构的机载雷达空时自适应处理
DOI:10.1109/access.2018.2822046
发表时间:2018-04
期刊:IEEE Access
影响因子:3.9
作者:Wang Xiaoye;Yang Zhaocheng;Huang Huiping;Huang Jianjun;Jiang Mei
通讯作者:Jiang Mei
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