VHF波段的MEMS振蕩器研究.pdf

1、時(shí)鐘是電子系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，而MEMS振蕩器具有替代石英晶體振蕩器的前景和競(jìng)爭(zhēng)性。VHF（甚高頻）波段頻率范圍為30MHz-300MHz，計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)中使用的石英晶體振蕩器的工作頻率大多數(shù)也在該波段內(nèi)。對(duì)于替代傳統(tǒng)的石英晶體振蕩器，重點(diǎn)研究VHF波段的MEMS振蕩器顯得尤其重要。
　　本文中分析了主流的靜電式和壓電式諧振器設(shè)計(jì)方案，根據(jù)性能對(duì)比最終選取壓電式諧振器方案。壓電式諧振器的具體實(shí)現(xiàn)采用AlN作為壓電換能材料的TPoS(

2、Thin-Film Piezoelectric-on-Substrate)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)頻率為70MHz、100MHz和150MHz?；贛EMS CAPs的PiezoMUMPs加工工藝，利用L-EDIT軟件完成諧振器的版圖設(shè)計(jì)，并由MEMS CAPs公司完成加工。
　　加工后利用探針臺(tái)進(jìn)行了裸片測(cè)試，然后在封裝完成后做了常溫和高低溫實(shí)驗(yàn)，研究輸入功率和溫度對(duì)諧振器的影響?；贛BVD(Modified Butterworth-Van

3、Dyke)模型對(duì)100MHz諧振器進(jìn)行建模，并基于模型在ADS內(nèi)完成振蕩器電路的設(shè)計(jì)和仿真。然后在常溫條件下進(jìn)行了頻率穩(wěn)定度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明MEMS振蕩器的頻率穩(wěn)定度較差。最后研究了MEMS振蕩器的溫度補(bǔ)償方案，創(chuàng)新性地提出了雙MEMS諧振器結(jié)構(gòu)的高精度溫度測(cè)量方案，理論推導(dǎo)了多層材料的溫度系數(shù)公式。
　　本課題研制了VHF波段的MEMS振蕩器，其實(shí)際工作頻率為101.97MHz，相位噪聲指標(biāo)為-110dBc/Hz@1kHz，-