基于相移量机电耦合的分布式mems移相器工作电压的调整方法_2

文档序号:9721146阅读:来源:国知局
0041]
[0042] 式中,k是MEMS桥的弹性刚度,Ah是MEMS桥向上的高度误差,ε〇是空气的相对介电 常数,Wc是中屯、导体宽度,Wb是桥宽度;
[0043] (7c)根据步骤(6b)中MEMS桥向上的高度误差值,因 MEMS桥"down"工作状态下理想 的工作电压为V/,所W第i个MEMS桥"down"工作状态下工作电压的调整量如下:
[0044]
[0045] 式中,k是MEMS桥的弹性刚度,h是MEMS桥的理想高度,Δ h是MEMS桥向上的高度误 差,ε〇是空气的相对介电常数,wc是中屯、导体宽度,Wb是桥宽度。
[0046] 所述步骤(8)当相移量测量值Δ φ?小于或等于标准值Δ φο时,计算第i个MEMS桥 的等效电路参数:
[0047] (8a)将步骤(3)中的相移量测量值与步骤(2)的标准值比较,当相移量测量值Δ Φ?小于标准值A Φο时,可得MEMS桥有向下的高度误差,当相移量测量值Δ Φ?等于标准值 Δ Φο时,MEMS桥没有误差,工作电压不需要调整;
[0048] (8b)计算第i个MEMS桥的等效电路参数,MEMS桥未加载时,传输线上单位长度的等 效电容值Ct公式为:
[0049]
[0050] 式中,Er是介质层的相对介电常数,C是光速,Zo是传输线的特征阻抗;
[0051 ] MEMS桥未加载时,传输线上单位长度的等效电感值k公式为:
[0化2]
[0053] 式中,Ct是传输线上单位长度的等效电容值,Zo是传输线的特征阻抗。
[0054] 所述步骤(9)利用单个MEMS桥的机电禪合模型,反推计算第i个MEMS桥向下的高度 误差值:
[0055] (9a)利用单个MEMS桥的机电禪合模型,W及步骤(3)第i个MEMS桥相移量的测量值 可反推计算出"up"工作状态下可变电容值Cui( Δ h),该禪合模型如下:
[0化6]
[0057]式中,S是相邻MEMS桥间距值,ω是工作频率,Ct是传输线上单位长度的等效电容 值,U是传输线上单位长度的等效电感值,Cd是"down"工作状态下可变电容值,Cui( Ah)是 "up"工作状态下可变电容值";Δ φι是第i个MEMS桥相移量的测量值;
[0化引(9b)根据步骤(9a)计算的"啡"工作状态下可变电容值Cui( Ah),利用"啡"工作状 态下可变电容值与MEMS桥高度误差的关系式,可W反推得到第i个MEMS桥向下的高度误差 Ah,该关系式如下:
[0化9]
[0060]式中,Wc是中屯、导体宽度,wb是桥宽度,h是MEMS桥距介质层的理想高度,td是介质 层厚度,ε〇是空气的相对介电常数,Er是介质层的相对介电常数,L是MEMS桥长,A h是MEMS桥 向下的高度误差。
[0061 ]所述步骤(10)利用工作电压对MEMS桥高度的控制关系式,根据MEMS桥向下的高度 误差值,计算第i个MEMS桥"叫"工作状态下工作电压的调整量根据步骤(7a)中工作电压对 MEMS桥高度的控制关系式,利用步骤(9b )MEMS桥向下的高度误差值,因 MEMS桥"啡"工作状 态下的理想工作电压为零,故计算第i个MEMS桥"up"工作状态下工作电压的调整量如下:
[0062]
[0063] 式中,k是MEMS桥的弹性刚度,Ah是MEMS桥向下的高度误差,ε〇是空气的相对介电 常数,Wc是中屯、导体宽度,Wb是桥宽度。
[0064] 本发明与现有技术相比,具有W下特点:
[0065] 1.本发明利用分布式MEMS移相器中关键结构参数MEMS桥高度和电参数相移量之 间禪合关系的禪合模型,可直接分析在工作过程中分布式MEMS移相器受内部载荷环境和外 界载荷环境的影响,导致MEMS桥高度偏移对相移量的影响,解决了目前不能直接得到结构 参数和电参数的问题。
[0066] 2.利用分布式MEMS移相器机电禪合模型,当测量出分布式MEMS移相器相移量时, 可定量得到MEMS桥高度的误差,利用工作电压对MEMS桥高度的控制关系式,可快速给出合 理的工作电压调整量,有效降低了分布式MEMS移相器在实际工况下环境载荷对其电性能的 影响。
【附图说明】
[0067] 图1是本发明一种基于相移量机电禪合的分布式MEMS移相器工作电压的调整方法 的流程图;
[0068] 图2是分布式MEMS移相器"up"工作状态下部分结构示意图;
[0069] 图3是分布式MEMS移相器"down"工作状态下部分结构示意图;
[0070] 图4是分布式MEMS移相器剖面示意图。
【具体实施方式】
[0071 ]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0072] 参照图1,本发明为一种基于相移量机电禪合的分布式MEMS移相器工作电压的调 整方法,具体步骤如下:
[0073] 步骤1,确定分布式MEMS移相器的结构参数和电磁工作参数。
[0074] 分布式MEMS移相器结构参数如图2所示,包括共面波导传输线、MEMS桥和介质层的 长度、宽度和厚度,相邻两个桥的间距,MEMS桥距介质层的高度。分布式MEMS移相器的材料 属性,包括介质层的相对介电常数。分布式MEMS移相器的电磁工作参数,包括分布式MEMS移 相器的电磁工作频率ω。
[0075] 步骤2,确定分布式MEMS移相器的工作电压标准值Vo和相移量标准值Δ φο。
[0076] 步骤3,测量分布式MEMS移相器第i个(1 ^ i ^M)MEMS桥产生的相移量Δ φι。
[0077] 对分布式MEMS移相器施加 2Vo的工作电压,测量分布式MEMS移相器此工作状态下, Μ个MEMS桥中第i个(1 y <M)MEMS桥产生的相移量Δ φ?。
[007引步骤4,比较相移量测量值Δ Φ i与标准值Δ Φ 0。
[0079] 如果测量值大于标准值,则继续步骤5,否则转至步骤8。
[0080] 步骤5,当相移量测量值Δ φ?大于标准值Δ φο时,计算第i个MEMS桥的等效电路参 数。
[0081] (5a)将步骤3中的相移量测量值与步骤2的标准值比较,当相移量测量值Δ Φ i大 于标准值Δ Φ 0时,可得MEMS桥有向上的高度误差;
[0082] 巧b)计算第i个MEMS桥的等效电路参数,MEMS桥未加载时,传输线上单位长度的等 效电容值Ct公式为:
[0083]
[0084] 式中,Er是介质层的相对介电常数,C是光速,Zo是传输线的特征阻抗;
[0085] MEMS桥未加载时,传输线上单位长度的等效电感值k公式为:
[0086]
[0087] 式中,Ct是传输线上单位长度的等效电容值,Zo是传输线的特征阻抗。
[0088] 步骤6,利用单个MEMS桥的机电禪合模型,反推计算第i个MEMS桥向上的高度误差 值。
[0089] (6a)利用单个MEMS桥的机电禪合模型,W及步骤3第i个MEMS桥相移量的测量值可 反推计算出"up"工作状态下可变电容值Cui( Δ h),该禪合模型如下:
[0090]
[0091] 式中,S是相邻MEMS桥间距值,ω是工作频率,Ct是传输线上单位长度的等效电容 值,Lt是传输线上单位长度的等效电感值,Cd是"down"工作状态下可变电容值,Cui( Ah)是 "up"工作状态下可变电容值;Δ φι是第i个MEMS桥相移量的测量值;
[0092] (6b)根据步骤(6a)计算的"up"工作状态下可变电容值Cui( Ah),利用"up"工作状 态下可变电容值与MEMS桥高度误差的关系式,可W反推得到第i个MEMS桥向上的高度误差 Ah,该关系式如下:
[0093]
[0094] 式中,wc是中屯、导体宽度,wb是桥宽度,h是MEMS桥距介质层的理想高度,td是介质 层厚度,ε〇是空气的相对介电常数,Er是介质层的相对介电常数,L是MEMS桥长,A h是MEMS桥 向上的局度误差。
[0095] 步骤7,根据MEMS桥向上的高度误差值,分别计算第i个1615桥"啡"和"down"两个 工作状态下工作电压的调整量。
[0096] (7a)工作电压对MEMS桥高度的控制关系式如下所示:
[0097]
[009引式中,k是MEMS桥的弹性刚度,h是MEMS桥的理想高度,ε0是空气的相对介电常数,W。 是中屯、导体宽度,Wb是桥宽度;
[0099] (7b)根据步骤(6b)中MEMS桥向上的高度误差值,因 MEMS桥"啡"工作状态下的理想 工作电压为零,故计算第i个MEMS桥"up"工
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