نظام كهروميكانيكي دقيق يعمل بترددات الراديو

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة

الشكل 1 : (أ) مفتاح MEMS بترددات الراديو ذو شعاع ثابت سعوي، موصول بالتوازي مع خط CPW. (ب) مفتاح MEMS بترددات الراديو ذو ناتئ أومي، موصول على التوالي مع خط ميكروستريب.

نظام ميكروإلكتروميكانيكي يعمل بترددات الراديو ( RF MEMS ) هو نظام ميكروإلكتروميكانيكي يتكون من مكونات إلكترونية تشمل أجزاء متحركة بأبعاد دون المليمتر، توفر وظائف ترددات الراديو (RF). [ 1 ] يمكن تنفيذ وظائف ترددات الراديو باستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات ترددات الراديو. إلى جانب تقنية RF MEMS، تتوفر لمصممي أنظمة ترددات الراديو تقنيات أخرى مثل أشباه الموصلات المركبة من النوع III-V ( GaAs ، GaN ، InP ، InSb )، والفريت ، والمواد الكهروإجهادية ، وأشباه الموصلات القائمة على السيليكون ( RF CMOS ، SiC ، SiGe )، وتقنية الصمامات المفرغة . تقدم كل تقنية من تقنيات ترددات الراديو مفاضلة مميزة بين التكلفة، والتردد ، والكسب ، والتكامل واسع النطاق ، والعمر الافتراضي ، والخطية ، ومعامل الضوضاء ، والتغليف ، وقدرة تحمل الطاقة ، واستهلاك الطاقة ، والموثوقية ، والمتانة، والحجم، وجهد التغذية ، وزمن التبديل ، والوزن.

عناصر

توجد أنواع مختلفة من مكونات RF MEMS، مثل رنانات RF MEMS المتكاملة بتقنية CMOS والمذبذبات ذاتية الاستدامة ذات الحجم الصغير والضوضاء الطورية المنخفضة، والمحاثات القابلة للضبط بتقنية RF MEMS ، ومفاتيح RF MEMS ، والمكثفات المبدلة ، والمكثفات المتغيرة .

المفاتيح، والمكثفات المُبدَّلة، والمُتغيرات السعة

تعتمد المكونات المذكورة في هذه المقالة على مفاتيح RF MEMS، والمكثفات المُبدَّلة، والمُتغيرات السعة. يمكن استخدام هذه المكونات بدلاً من مفاتيح FET و HEMT (ترانزستورات FET وHEMT في تكوين بوابة مشترك )، وثنائيات PIN . تُصنَّف مفاتيح RF MEMS، والمكثفات المُبدَّلة، والمُتغيرات السعة حسب طريقة التشغيل ( كهروستاتيكية ، كهروحرارية، مغناطيسية ، كهرضغطية )، وحسب محور الانحراف (جانبي، رأسي)، وحسب تكوين الدائرة ( توالي ، توازي )، وحسب تكوين التثبيت ( ناتئ ، عارضة ثابتة )، أو حسب سطح التلامس ( سعوي ، أومي ). توفر مكونات RF MEMS التي تعمل بالكهرباء الساكنة فقدًا منخفضًا للإدخال وعزلًا عاليًا وخطية وقدرة على التعامل مع الطاقة وعامل Q ، ولا تستهلك الطاقة، ولكنها تتطلب جهد تحكم عاليًا وتغليفًا محكمًا لرقاقة واحدة ( تغليف الأغشية الرقيقة ، أو تغليف LCP أو LTCC ) أو تغليفًا على مستوى الرقاقة ( ربط الرقاقة بالأنودة أو الزجاج المفتت ).

طُوِّرت مفاتيح RF MEMS بواسطة مختبر أبحاث IBM في سان خوسيه ، كاليفورنيا ، [ 2 ] [ 3 ] ومختبرات أبحاث هيوز في ماليبو ، كاليفورنيا، [ 4 ] وجامعة نورث إيسترن بالتعاون مع شركة Analog Devices في بوسطن ، ماساتشوستس ، [ 5 ] وشركة Raytheon في دالاس ، تكساس ، [ 6 ] [ 7 ] وشركة Rockwell Science في ثاوزاند أوكس ، كاليفورنيا. [ 8 ] مفتاح RF MEMS ذو الحزمة الثابتة السعوية، كما هو موضح في الشكل 1(أ)، هو في جوهره مكثف مصغر ذو قطب كهربائي علوي متحرك، وهو ما يمثل الحزمة. يُوصَّل عادةً بالتوازي مع خط النقل ويُستخدم في مكونات RF MEMS في نطاقي التردد X وW (77 جيجاهرتز و94  جيجاهرتز). مفتاح MEMS الترددي ذو الناتئ الأومي، كما هو موضح في الشكل 1(ب)، يكون سعويًا في حالة التشغيل، ولكنه يُكوّن اتصالًا أوميًا في حالة الإيقاف. ويُوصل عادةً على التوالي مع خط النقل ويُستخدم في نقل التيار المستمر إلى مكونات نطاق Ka .

من منظور كهروميكانيكي، تتصرف المكونات كنظام كتلة-نابض مخمد ، يتم تشغيله بقوة كهروستاتيكية . ثابت النابض دالة لأبعاد العارضة، بالإضافة إلى معامل يونغ ، والإجهاد المتبقي ، ونسبة بواسون لمادة العارضة. القوة الكهروستاتيكية دالة للسعة الكهربائية وجهد الانحياز . معرفة ثابت النابض تسمح بحساب جهد السحب يدويًا، وهو جهد الانحياز اللازم لسحب العارضة، بينما معرفة ثابت النابض والكتلة تسمح بحساب زمن التبديل يدويًا.

من منظور الترددات الراديوية، تتصرف المكونات كدائرة RLC متسلسلة ذات مقاومة وحث مهملين. تبلغ سعة المكثف في حالتي التشغيل والإيقاف حوالي 50 فمتوفاراد و1.2 بيكوفاراد على التوالي، وهي قيم عملية لتصميم دوائر الموجات المليمترية . عادةً ما تكون نسبة سعة المفاتيح 30 أو أعلى، بينما تتراوح نسبة سعة المكثفات المبدلة والمكثفات المتغيرة بين 1.2 و10. يتراوح عامل الجودة (Q) المحمل بين 20 و50 في نطاقات X و Ku وKa. [ 9 ]

المكثفات المُبدَّلة بتقنية RF MEMS هي مفاتيح شعاعية ثابتة ذات نسبة سعة منخفضة. أما المكثفات المتغيرة RF MEMS فهي مفاتيح شعاعية ثابتة تعمل بجهد أقل من جهد التشغيل. ومن الأمثلة الأخرى على مفاتيح RF MEMS مفاتيح الكابولي الأومية، ومفاتيح السعة أحادية القطب ذات الرمية N (SPNT) القائمة على محرك التذبذب ذي الفجوة المحورية . [ 10 ]

التحيز

تُحَيَّز مكونات RF MEMS إلكتروستاتيكيًا باستخدام جهد تشغيل ثنائي القطب NRZ ، كما هو موضح في الشكل 2، لتجنب الشحن العازل [ 11 ] ولزيادة عمر الجهاز. تُؤثر الشحنات العازلة بقوة إلكتروستاتيكية دائمة على الشعاع. يُجنِّب استخدام جهد تشغيل ثنائي القطب NRZ بدلًا من جهد تشغيل DC الشحن العازل، مع الحفاظ على القوة الإلكتروستاتيكية المؤثرة على الشعاع، لأن القوة الإلكتروستاتيكية تتناسب طرديًا مع مربع جهد تشغيل DC. لا يُؤدي التحيز الإلكتروستاتيكي إلى تدفق تيار، مما يسمح باستخدام خطوط تحيز عالية المقاومة بدلًا من خانقات الترددات الراديوية .

الشكل 2 : التحيز الكهروستاتيكي لمفتاح RF MEMS ذي الحزمة الثابتة السعوية، أو المكثف المبدل أو المكثف المتغير السعة.

التغليف

مكونات أنظمة MEMS الترددية حساسة وتتطلب تغليفًا على مستوى الرقاقة أو تغليفًا أحادي الشريحة يسمح بإحكام إغلاق التجويف . التجويف ضروري للسماح بالحركة، بينما الإحكام ضروري لمنع إلغاء قوة الزنبرك بفعل قوة فان دير فالس التي تمارسها قطرات الماء والملوثات الأخرى على الشعاع. يمكن تغليف مفاتيح MEMS الترددية والمكثفات المبدلة والمكثفات المتغيرة باستخدام التغليف على مستوى الرقاقة. أما مرشحات MEMS الترددية المتجانسة الكبيرة ومغيرات الطور وشبكات المطابقة القابلة للضبط فتتطلب تغليفًا أحادي الشريحة.

تُنفذ عملية تغليف الرقاقات قبل تقطيعها ، كما هو موضح في الشكل 3(أ)، وتعتمد على تقنيات ربط الرقاقات التالية: الربط الأنودي، والربط المعدني الانتشار، والربط المعدني اليوتكتيكي ، والربط الزجاجي، والربط باستخدام مادة لاصقة بوليمرية ، والربط بالسيليكون الانصهاري. يعتمد اختيار تقنية التغليف على مستوى الرقاقة على موازنة معاملات التمدد الحراري لطبقات مواد مكون RF MEMS مع معاملات الركائز لتقليل تقوس الرقاقة والإجهاد المتبقي، بالإضافة إلى متطلبات المحاذاة والإحكام. تشمل معايير جودة تقنيات التغليف على مستوى الرقاقة: حجم الشريحة، والإحكام، ودرجة حرارة المعالجة ، ومدى تحمل أخطاء المحاذاة، وخشونة السطح . لا يتطلب الربط الأنودي والربط بالسيليكون الانصهاري طبقة وسيطة، ولكنهما لا يتحملان خشونة السطح. أما تقنيات التغليف على مستوى الرقاقة التي تعتمد على تقنية ربط بطبقة وسيطة موصلة (حلقة موصلة مشقوقة)، فتحد من عرض النطاق الترددي وعزل مكون RF MEMS. تعتمد أكثر تقنيات تغليف الرقاقات شيوعًا على ربط الرقاقات باستخدام الأنود والزجاج المفتت. وتتيح تقنيات تغليف الرقاقات، المعززة بالوصلات الرأسية، إمكانية التكامل ثلاثي الأبعاد.

تُنفذ عملية تغليف الرقاقة المفردة، كما هو موضح في الشكل 3(ب)، بعد تقطيع الرقاقة، باستخدام عبوات خزفية أو عضوية مُصنّعة مسبقًا ، مثل عبوات LCP المصبوبة بالحقن أو عبوات LTCC. تتطلب هذه العبوات المُصنّعة مسبقًا إحكام إغلاق التجويف عن طريق الانسداد أو التقشير أو اللحام . وتشمل معايير جودة تقنيات تغليف الرقاقة المفردة حجم الرقاقة، وإحكام الإغلاق، ودرجة حرارة المعالجة.

الشكل 3 : (أ) تغليف على مستوى الرقاقة. (ب) تغليف شريحة واحدة لمفتاح RF MEMS ذي ناتئ أومي.

التصنيع الدقيق

تعتمد عملية تصنيع أنظمة RF MEMS على تقنيات التصنيع الدقيق للأسطح، وتتيح دمج مقاومات الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيليكون والكروم أو نيتريد التنتالوم، ومكثفات المعدن-الهواء-المعدن، ومكثفات المعدن-العازل-المعدن، ومكونات RF MEMS. يمكن تنفيذ عملية تصنيع RF MEMS على مجموعة متنوعة من الرقاقات: رقاقات شبه عازلة مركبة من النوع III-V ، وزجاج البوروسيليكات، والسيليكا المنصهرة ( الكوارتز )، وبلورات الكريستال السائل، والياقوت ، ورقاقات السيليكون المُخَمَّلة . كما هو موضح في الشكل 4، يمكن تصنيع مكونات RF MEMS في غرف نظيفة من الفئة 100 باستخدام 6 إلى 8 خطوات طباعة ضوئية مع خطأ محاذاة تلامس يبلغ 5 ميكرومتر، بينما تتطلب عمليات تصنيع الدوائر المتكاملة أحادية الرقاقة (MMIC) ودوائر RFIC الحديثة 13 إلى 25 خطوة طباعة ضوئية.

الشكل 4 : عملية تصنيع مفتاح RF MEMS، أو المكثف المُبدَّل، أو المكثف المتغير السعة

كما هو موضح في الشكل 4، فإن خطوات التصنيع الدقيق الأساسية هي:

باستثناء إزالة الفاصل التضحوي، الذي يتطلب تجفيفًا عند النقطة الحرجة، فإن خطوات التصنيع مماثلة لخطوات عملية تصنيع CMOS. ولا تتطلب عمليات تصنيع RF MEMS، على عكس عمليات تصنيع BST أو PZT الكهروإجهادية وMMIC، استخدام الطباعة الحجرية بشعاع الإلكترون ، أو الترسيب الجزيئي الشعاعي ، أو الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني .

مصداقية

يُشكل تدهور سطح التلامس مشكلة موثوقية لمفاتيح RF MEMS ذات الناتئ الأومي، بينما يُشكل احتكاك حزمة الشحن العازل، [ 12 ] كما هو موضح في الشكل 5(أ)، واحتكاك الحزمة الناتج عن الرطوبة، كما هو موضح في الشكل 5(ب)، مشكلة موثوقية لمفاتيح RF MEMS ذات الحزمة الثابتة السعوية. الاحتكاك هو عدم قدرة الحزمة على التحرر بعد إزالة جهد التشغيل. يضمن ضغط التلامس العالي تلامسًا منخفض المقاومة أو يُخفف من احتكاك الحزمة الناتج عن الشحن العازل. وقد أظهرت مفاتيح RF MEMS ذات الناتئ الأومي ومفاتيح RF MEMS ذات الحزمة الثابتة السعوية المتوفرة تجاريًا أعمارًا افتراضية تتجاوز 100 مليار دورة عند قدرة دخل RF تبلغ 100 ميلي واط . [ 13 ] [ 14 ] وتُناقش مشكلات الموثوقية المتعلقة بالتشغيل عالي الطاقة في قسم المُحدد.

الشكل 5 : (أ) [أسفل] احتكاك الحزمة الناتج عن الشحن العازل. (ب) [أعلى] احتكاك الحزمة الناتج عن الرطوبة.

التطبيقات

تُستخدم رنانات RF MEMS في المرشحات ومذبذبات المرجعية. [ 15 ] وتُستخدم مفاتيح RF MEMS والمكثفات المُبدَّلة والمكثفات المتغيرة في المصفوفات (الفرعية) الممسوحة إلكترونيًا ( مغيرات الطور ) وأجهزة الراديو المُعرَّفة برمجياً ( هوائيات قابلة لإعادة التشكيل ، ومرشحات تمرير النطاق القابلة للضبط ). [ 16 ]

الهوائيات

عادةً ما تُحقق إمكانية إعادة تشكيل الاستقطاب ونمط الإشعاع ، بالإضافة إلى ضبط التردد، من خلال دمج مكونات أشباه الموصلات من النوع III-V، مثل مفاتيح SPST أو ثنائيات الفاريكتور. مع ذلك، يمكن استبدال هذه المكونات بسهولة بمفاتيح RF MEMS وثنائيات الفاريكتور للاستفادة من انخفاض فقد الإدخال وارتفاع عامل الجودة الذي توفره تقنية RF MEMS. علاوة على ذلك، يمكن دمج مكونات RF MEMS بشكل متجانس على ركائز عازلة منخفضة الفقد، [ 17 ] مثل زجاج البوروسيليكات أو السيليكا المنصهرة أو البوليمر البلوري السائل (LCP)، في حين أن ركائز السيليكون شبه العازلة المركبة من النوع III-V والمُخَمَّلة تكون عمومًا ذات فقد أعلى وثابت عزل كهربائي أكبر . يُعد انخفاض معامل الفقد وانخفاض ثابت العزل الكهربائي من العوامل المهمة لكفاءة وعرض نطاق الهوائي.

تتضمن التقنيات السابقة هوائيًا كسريًا قابلًا لضبط التردد بتقنية MEMS بترددات الراديو لنطاق التردد 0.1-6  جيجاهرتز، [ 18 ] والتكامل الفعلي لمفاتيح MEMS بترددات الراديو على هوائي حشية سيربينسكي ذاتي التشابه لزيادة عدد ترددات الرنين ، وتوسيع نطاقه إلى 8  جيجاهرتز و14  جيجاهرتز و25  جيجاهرتز، [ 19 ] [ 20 ] وهوائيًا حلزونيًا قابلًا لإعادة تشكيل نمط الإشعاع بتقنية MEMS بترددات 6 و10  جيجاهرتز، [ 21 ] وهوائيًا حلزونيًا قابلًا لإعادة تشكيل نمط الإشعاع بتقنية MEMS بترددات الراديو لنطاق التردد  6-7 جيجاهرتز يعتمد على مفاتيح Radant MEMS SPST-RMSW100 المعبأة، [ 22 ] وهوائيًا كسريًا متعدد النطاقات بتقنية MEMS بترددات الراديو ، مزودًا أيضًا بمفاتيح MEMS مدمجة بترددات الراديو، ويعمل على نطاقات مختلفة من 2.4 إلى 18 جيجاهرتز، [ 23 ] و هوائي فتحة قابل للضبط الترددي بتقنية MEMS بتردد Ka-band ثنائي البت . [ 24 ] 

كان هاتف سامسونج أومنيا دبليو أول هاتف ذكي يتضمن هوائي RF MEMS. [ 25 ]

الفلاتر

يمكن استخدام مرشحات تمرير النطاق الترددي لزيادة رفض الإشارات خارج النطاق ، في حال فشل الهوائي في توفير انتقائية كافية . يُسهّل رفض الإشارات خارج النطاق متطلبات النطاق الديناميكي لمضخم الضوضاء المنخفض ( LNA) والخلاط في ظل وجود التداخل . وقد حلت مرشحات تمرير النطاق الترددي الخارجية، القائمة على رنانات الموجات الصوتية الحجمية المجمعة (BAW) والسيراميك وموجات الصوت السطحية ( SAW ) وبلورات الكوارتز ورنانات FBAR ، محل مرشحات تمرير النطاق الترددي الموزعة القائمة على رنانات خط النقل، أو المطبوعة على ركائز ذات معامل فقد منخفض، أو القائمة على تجاويف الموجهات الموجية.

توفر مرشحات تمرير النطاق الترددي القابلة للضبط صغرًا ملحوظًا في الحجم مقارنةً بمجموعات مرشحات تمرير النطاق الترددي ذات التبديل . ويمكن تنفيذها باستخدام مكثفات متغيرة السعة من أشباه الموصلات من النوع III-V، ومواد BST أو PZT الكهروإجهادية، ورنانات ومفاتيح RF MEMS، ومكثفات ومكثفات متغيرة السعة قابلة للتبديل، وفيريتات YIG . توفر رنانات RF MEMS إمكانية دمج رنانات عالية الجودة ومرشحات تمرير نطاق منخفضة الفقد على شريحة واحدة . ويتراوح عامل الجودة (Q) لرنانات RF MEMS بين 100 و1000. [ 15 ] توفر تقنية مفاتيح RF MEMS والمكثفات والمكثفات المتغيرة السعة القابلة للتبديل لمصمم المرشحات القابلة للضبط توازنًا مثاليًا بين فقد الإدخال، والخطية، واستهلاك الطاقة، وقدرة تحمل الطاقة، والحجم، وزمن التبديل. [ 26 ]

مُغيّرات الطور

الشكل 6 : EIRP x G r /T
الشكل 7 : EIRP مقابل عدد عناصر الهوائي في مصفوفة فرعية سلبية.

يمكن استخدام المصفوفات الفرعية السلبية القائمة على مُزحزحات الطور بتقنية MEMS للترددات الراديوية لتقليل عدد وحدات الإرسال/الاستقبال في مصفوفة نشطة ممسوحة إلكترونيًا . يوضح الشكل 6 هذا الأمر بأمثلة: لنفترض استخدام مصفوفة فرعية سلبية بحجم 1×8 للإرسال والاستقبال، بالخصائص التالية: f = 38  جيجاهرتز، G <sub>r</sub> = G <sub> t</sub> = 10 ديسيبل ، BW = 2  جيجاهرتز، P <sub>t</sub> = 4 واط . يسمح الفقد المنخفض (6.75 بيكو ثانية /ديسيبل) وقدرة معالجة الطاقة الجيدة (500  ميلي واط) لمُزحزحات الطور بتقنية MEMS للترددات الراديوية بقدرة إشعاعية فعالة مكافئة (EIRP) تبلغ 40 واط ونسبة G<sub> r</sub> /T تبلغ 0.036 لكل كلفن. تُعرف EIRP أيضًا باسم حاصل ضرب القدرة في الفتحة، وهي حاصل ضرب كسب الإرسال G<sub> t </sub> في قدرة الإرسال P<sub> t</sub> . أما G <sub>r</sub> /T فهي حاصل قسمة كسب الاستقبال على درجة حرارة ضوضاء الهوائي. يُعدّ كلٌّ من معدل الإشعاع الفعال المتناحي (EIRP) ونسبة التوصيلية النسبية ( Gr /T) العالية شرطًا أساسيًا للكشف بعيد المدى. ويعتمد كلٌّ من EIRP وGr / T على عدد عناصر الهوائي في كل مصفوفة فرعية وعلى زاوية المسح القصوى. يجب اختيار عدد عناصر الهوائي في كل مصفوفة فرعية لتحسين EIRP أو حاصل ضرب EIRP × Gr / T، كما هو موضح في الشكلين 7 و8. ويمكن استخدام معادلة مدى الرادار لحساب أقصى مدى يمكن عنده الكشف عن الأهداف بنسبة إشارة إلى ضوضاء (SNR)  تبلغ 10 ديسيبل عند مدخل جهاز الاستقبال.

R=λ2هـأناRPجيR/تيσ64π3كببدبليوSشمالR4{\displaystyle {\mathrm {R={\sqrt[{4}]{\frac {\displaystyle {\mathrm {\lambda ^{2}\,EIRP\,G_{R}/T\,\sigma } }}{\mathrm {\displaystyle 64\,\pi ^{3}\,k_{B}\,BW\,SNR} }}}} }}

حيث k<sub> B </sub> هو ثابت بولتزمان ، وλ هو الطول الموجي في الفراغ، وσ هو المقطع الراداري للهدف. تم تدوين قيم المدى في الجدول 1 للأهداف التالية: كرة نصف قطرها a يساوي 10  سم (σ = πa<sup> 2</sup> )، وعاكس زاوية ثنائي السطوح بحجم وجه a يساوي 10  سم (σ = 12a<sup> 4 </sup> /λ<sup> 2</sup> )، ومؤخرة سيارة (σ = 20  م <sup> 2</sup> )، وطائرة مقاتلة غير مراوغة (σ = 400 م<sup>  2</sup> ) .

الجدول 1 : أقصى مدى قابل للكشف (نسبة الإشارة إلى الضوضاء = 10  ديسيبل)
RCS (م 2 )المدى (م)
جسم كروي0.031410
مؤخرة السيارة2051
عاكس الزاوية ثنائي السطوح60.967
طائرة مقاتلة400107
الشكل 8 : EIRP x G r /T مقابل عدد عناصر الهوائي في مصفوفة فرعية سلبية.

تُمكّن مُبدِّلات الطور بتقنية RF MEMS من إنشاء مصفوفات مسح إلكتروني سلبية واسعة الزاوية ، مثل مصفوفات العدسات ، ومصفوفات الانعكاس ، والمصفوفات الفرعية، وشبكات تشكيل الحزمة المُبدَّلة ، مع قدرة إشعاعية فعالة عالية (EIRP) ونسبة توصيل عالية (Gr / T). تشمل التقنيات السابقة في مجال مصفوفات المسح الإلكتروني السلبية مصفوفة وصلة عرضية مستمرة (CTS) في نطاق X، تُغذَّى بمصدر خطي مُصنَّع بواسطة ستة عشر مُبدِّل طور بتقنية RF MEMS من نوع الانعكاس، ذات 5 بتات، تعتمد على مفاتيح RF MEMS ذات ناتئ أومي، [ 27 ] [ 28 ] ومصفوفة عدسات ثنائية الأبعاد في نطاق X تتكون من موجهات موجية متوازية الألواح وتضم 25000 مفتاح RF MEMS ذي ناتئ أومي، [ 29 ] وشبكة تشكيل حزمة مُبدَّلة في نطاق W تعتمد على مفتاح RF MEMS SP4T وماسح ضوئي لمستوى بؤري لعدسة Rotman . [ 30 ]

يُتيح استخدام مُبدِّلات الطور ذات التأخير الزمني الحقيقي (TTD) بدلاً من مُبدِّلات الطور RF MEMS الحصول على أشكال موجية رادارية فائقة العرض النطاق (UWB) بدقة نطاق عالية، ويتجنب تضييق الحزمة أو مسح التردد. تُصمَّم مُبدِّلات الطور TTD باستخدام مبدأ الخط المُبدَّل [ 8 ] [ 31 ] [ 32 ] أو مبدأ الخط المُحمَّل المُوزَّع [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]. تتفوق مُبدِّلات الطور TTD ذات الخط المُبدَّل على مُبدِّلات الطور TTD ذات الخط المُحمَّل المُوزَّع من حيث التأخير الزمني لكل ديسيبل NF ، خاصةً عند الترددات حتى نطاق X، ولكنها رقمية بطبيعتها وتتطلب مفاتيح SPNT منخفضة الفقد وعالية العزل. مع ذلك، يُمكن تحقيق مُبدِّلات الطور TTD ذات الخط المُحمَّل المُوزَّع بشكل تناظري أو رقمي، وبأحجام أصغر، وهو أمر مهم على مستوى المصفوفة الفرعية. يتم تحيز محولات الطور التناظرية من خلال خط تحيز واحد، في حين تتطلب محولات الطور الرقمية متعددة البتات ناقلًا متوازيًا بالإضافة إلى مخططات توجيه معقدة على مستوى المصفوفة الفرعية.

مراجع

  1. ↑ لوسيزين، س. (2004). "مراجعة لتكنولوجيا أنظمة الترددات الراديوية الكهروميكانيكية الدقيقة". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - العلوم والقياس والتكنولوجيا . 151 (2): 93-103 . CiteSeerX 10.1.1.535.8466 . doi : 10.1049/ip-smt:20040405 (غير نشط في 12 يوليو 2025). ISSN 1350-2344 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: تم تعطيل DOI اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  2. ↑ بيترسن، ك. إي. (يوليو 1979). "مفاتيح غشائية ميكانيكية دقيقة على السيليكون" . مجلة آي بي إم للبحوث والتطوير . 23 (4): 376-385 . doi : 10.1147/rd.234.0376 . ISSN 0018-8646 . 
  3. ↑ بيترسن، ك. إي. (مايو 1982). "السيليكون كمادة ميكانيكية". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 70 (5): 420-457 . doi : 10.1109/PROC.1982.12331 . ISSN 0018-9219 . 
  4. ↑ إل إي لارسون: "مفتاح مصنّع بتقنية التصنيع الدقيق وطريقة تصنيعه"، براءة اختراع أمريكية رقم 5,121,089، 1 نوفمبر 1990
  5. ↑ زافراكي، بي إم؛ ماجومدر، إس؛ ماكجروير، إن إي (مارس 1997). "مفاتيح ميكانيكية دقيقة مصنعة باستخدام تقنية التصنيع الدقيق لسطح النيكل". مجلة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة . 6 (1): 3-9 . doi : 10.1109/84.557524 .
  6. ↑ سي إل غولدسميث، بي إم كاناك، تي لين، بي آر نورفيل، إل واي بانغ، بي باورز، سي رودز، دي سيمور: "التحويل الميكروي الميكانيكي". براءة اختراع أمريكية رقم 5,619,061، 31 أكتوبر 1994
  7. ↑ جولدسميث، سي إل؛ زيمين ياو؛ إيشلمان، إس؛ دينستون، دي. (أغسطس 1998). "أداء مفاتيح سعوية RF MEMS منخفضة الفقد". رسائل IEEE للموجات الدقيقة والموجات الموجهة . 8 (8): 269-271 . doi : 10.1109/75.704410 .
  8. هاكر ، جيه بي؛ ميهايلوفيتش، آر إي؛ مونيل كيم؛ دي ناتالي، جيه إف (يناير 2003). "شبكة تأخير زمني حقيقي بتقنية MEMS بترددات الراديو في نطاق Ka، ذات 3 بتات". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 51 (1): 305-308 . رمز Bibcode : 2003ITMTT..51..305H . doi : 10.1109/TMTT.2002.806508 . ISSN 0018-9480 . 
  9. ↑ تيجلمان، إم بي جيه؛ ريمان، ك.؛ فان ريس، إف.؛ شميتز، ج.؛ هوتينج، آر جيه إي (سبتمبر 2009). "حول المفاضلة بين عامل الجودة ونسبة الضبط في المكثفات عالية التردد القابلة للضبط" . معاملات IEEE للأجهزة الإلكترونية . 56 (9): 2128-2136 . Bibcode : 2009ITED...56.2128T . doi : 10.1109/TED.2009.2026391 . ISSN 0018-9383 . 
  10. ↑ برانونساتيت، سونيت؛ هولمز، أندرو س.؛ روبرتسون، إيان د.؛ لوسيزين، ستيبان (ديسمبر 2006). "مفتاح دوار أحادي القطب ثماني الرميات بتقنية MEMS بترددات الراديو". مجلة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة . 15 (6): 1735-1744 . Bibcode : 2006JMemS..15.1735P . doi : 10.1109/JMEMS.2006.883578 . ISSN 1057-7157 . 
  11. ↑ ريد، جيه آر؛ ويبستر، آر تي (21-11-2002). "قياسات الشحن في المفاتيح الكهروميكانيكية الدقيقة السعوية" . رسائل الإلكترونيات . 38 (24): 1544-1545 . رمز Bibcode : 2002ElL....38.1544R . doi : 10.1049/el:20021071 . ISSN 0013-5194 . 
  12. ^ ميلي، س. دي كونتو، د.؛ دوبوك، D.؛ جرينير، ك . فينديير، O .؛ مورارو، J.-L.؛ كازو، J.-L.؛ بلانا، ر. (نوفمبر 2005). “نمذجة موثوقية MEMS RF السعوية”. معاملات IEEE حول نظرية وتقنيات الميكروويف . 53 (11): 3482– 3488. بيب كود : 2005ITMTT..53.3482M . دوى : 10.1109/TMTT.2005.857109 . ISSN 0018-9480 . 
  13. ↑ نيومان، إتش إس؛ إيبل، جيه إل؛ جودي، دي؛ ماسيل، جيه. (فبراير 2008). "قياسات عمر مفتاح تلامس RF-MEMS عالي الموثوقية". رسائل IEEE للمكونات الميكروية واللاسلكية . 18 (2): 100-102 . رمز Bibcode : 2008IMWCL..18..100N . doi : 10.1109/LMWC.2007.915037 . ISSN 1531-1309 . 
  14. ↑ جولدسميث، تشاك؛ ماسيل، جون؛ ماكيلوب، جون (ديسمبر 2007). "إثبات الموثوقية". مجلة IEEE للميكروويف . 8 (6): 56-60 . رمز Bibcode : 2007IMMag...8f..56G . doi : 10.1109/MMM.2007.907197 . ISSN 1527-3342 . 
  15. 1 2 نغوين، كلارك (2007). "تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة للتحكم في التوقيت والتردد". معاملات IEEE في الموجات فوق الصوتية، والمواد الكهروإجهادية، والتحكم في التردد . 54 (2): 251-270 . Bibcode : 2007ITUFF..54..251N . doi : 10.1109/TUFFC.2007.240 . ISSN 0885-3010 . PMID 17328323 .  
  16. ↑ ريبيز، غابرييل م. (2003). أنظمة MEMS بترددات الراديو: النظرية والتصميم والتكنولوجيا . هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي. ISBN 978-0-471-22528-7.
  17. ↑ أغيلار-أرمينتا، كريستيان جيمس؛ بورتر، ستيوارت جيه. (مارس 2015). "نظام RF-MEMS ذو ناتئ للتكامل المتجانس مع هوائيات المصفوفة الطورية على لوحة الدوائر المطبوعة". المجلة الدولية للإلكترونيات . 102 (12): 1978-1996 . Bibcode : 2015IJE...102.1978A . doi : 10.1080/00207217.2015.1017843 . S2CID 109549855 . 
  18. ↑ أناغنوستو، د.؛ خضير، م.؛ ليك، ج. س.؛ كريستودولو، س. ج. (2002). "هوائي كسري مزود بمفاتيح MEMS بترددات الراديو لتطبيقات متعددة الترددات" . ندوة IEEE الدولية لجمعية الهوائيات والانتشار (رقم تصنيف IEEE: 02CH37313) (تقرير). IEEE. الصفحات 22-25 . doi : 10.1109/APS.2002.1016019 . ISBN  0-7803-7330-8.
  19. ↑ أناغنوستو، دي إي؛ تشنغ، جي؛ كريسوماليس، إم تي؛ ليك، جي سي؛ بونشاك، جي إي؛ بابابوليميرو، جي ؛ كريستودولو، سي جي (فبراير 2006). "تصميم وتصنيع وقياسات هوائي قابل لإعادة التشكيل ذاتي التشابه قائم على تقنية RF-MEMS". معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار . 54 (2): 422-432 . Bibcode : 2006ITAP...54..422A . doi : 10.1109/TAP.2005.863399 . ISSN 0018-926X . 
  20. ↑ DE Anagnostou، G. Zheng، J. Papapolymerou و CG Christodoulou، براءة اختراع أمريكية رقم 7,589,674، "هوائي متعدد الترددات قابل لإعادة التكوين مع مفاتيح RF-MEMS"، 15 سبتمبر 2009.
  21. ↑ جونغ، سي.؛ لي، إم.؛ لي، جي بي؛ دي فلافيس، إف. (فبراير 2006). "هوائي حلزوني أحادي الذراع قابل لإعادة التشكيل بتقنية المسح الضوئي، مُدمج مع مفاتيح RF-MEMS". معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار . 54 (2): 455-463 . Bibcode : 2006ITAP...54..455J . doi : 10.1109/TAP.2005.863407 . ISSN 0018-926X . 
  22. ↑ هاف، جي إتش؛ برنارد، جيه تي (فبراير 2006). "دمج مفاتيح MEMS الترددية المعبأة مع هوائيات ميكروستريب حلزونية مربعة قابلة لإعادة تشكيل نمط الإشعاع". معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار . 54 (2): 464-469 . رمز Bibcode : 2006ITAP...54..464H . doi : 10.1109/TAP.2005.863409 . ISSN 0018-926X . 
  23. ↑ كينغسلي، ن.؛ أناغنوستو، د.إ.؛ تينتزيريس، م.؛ بابابوليميرو، ج. (أكتوبر 2007). "هوائي سيربينسكي قابل لإعادة التشكيل التسلسلي بتقنية MEMS بترددات الراديو على ركيزة عضوية مرنة مع تقنية تحيز تيار مستمر مبتكرة". مجلة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة . 16 (5): 1185-1192 . Bibcode : 2007JMemS..16.1185K . doi : 10.1109/JMEMS.2007.902462 . ISSN 1057-7157 . 
  24. ↑ فان كايكنبيرغ، ك.؛ ساراباندي، ك. (2008). "هوائي ذو فتحة قابلة لضبط التردد بتقنية MEMS بترددات الراديو في نطاق Ka ثنائي البت". رسائل IEEE للهوائيات وانتشار الموجات اللاسلكية . 7 : 179-182 . رمز Bibcode : 2008IAWPL...7..179V . doi : 10.1109/LAWP.2008.921390 . ISSN 1536-1225 . 
  25. ↑ "ما هذا بحق الجحيم... RF-MEMS؟"
  26. ↑ يونغ، آر إم؛ آدم، جيه دي؛ فال، سي آر؛ براغينز، تي تي؛ كريشناسوامي، إس في؛ ميلتون، سي إي؛ بيفر، دي دبليو؛ تشوروسينسكي، إل جي؛ لي-شو تشين؛ كروكيت، دي إي؛ فريدهوف، سي بي؛ تاليسا، إس إتش؛ كابيل، إي؛ ترانشيني، آر؛ فيندي، جيه آر (2003). "مرشح تمرير نطاق ترددي منخفض الفقد باستخدام مفاتيح سعوية بتقنية MEMS لتحقيق نطاق ضبط أوكتاف واحد وعرض نطاق ترددي متغير بشكل مستقل". ملخص ندوة IEEE MTT-S الدولية للميكروويف، 2003. المجلد 3. IEEE. الصفحات 1781-1784 . doi : 10.1109/MWSYM.2003.1210485 . ISBN   978-0-7803-7695-3.
  27. ↑ جي جي لي، سي كوان، وبي إم بيرس: "مصفوفة مسح إلكتروني ثنائية الأبعاد منخفضة التكلفة مع وحدة تغذية CTS مدمجة ومغيرات طور MEMS"، براءة اختراع أمريكية رقم 6677899، 13 يناير 2004
  28. ↑ سي. كوان، جيه جيه لي، بي إم بيرس، و آر سي أليسون: "مصفوفة مسح إلكتروني ثنائية الأبعاد واسعة النطاق مع وحدة تغذية CTS مدمجة ومغيرات طور MEMS"، براءة اختراع أمريكية رقم 6822615، 23 نوفمبر 2004
  29. ↑ ماكيل، جون جيه؛ سلوكوم، جون إف؛ سميث، جون كيه؛ تورتل، جون (أبريل 2007). هوائيات MEMS قابلة للتوجيه إلكترونيًا لرادارات التحكم في النيران . مؤتمر IEEE للرادار 2007. IEEE. الصفحات 677-682 . doi : 10.1109/radar.2007.374300 . 
  30. ↑ شوبل، ج.؛ باك، ت.؛ ريمان، م.؛ أولم، م.؛ شنايدر، م.؛ جوردان، أ.؛ كارشون، ج. ج.؛ تيلمانز، هـ. أ. س. (يونيو 2005). "اعتبارات التصميم وتقييم التكنولوجيا لأنظمة هوائيات المصفوفة الطورية المزودة بأنظمة MEMS بترددات الراديو لتطبيقات رادار السيارات" . معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 53 (6): 1968-1975 . Bibcode : 2005ITMTT..53.1968S . doi : 10.1109/tmtt.2005.848838 . ISSN 0018-9480 . 
  31. ↑ غوان-لينغ تان؛ ميهايلوفيتش، ر. إي.؛ هاكر، ج. ب.؛ دي ناتالي، ج. ف.؛ ربيز، ج. م. (يناير 2003). "مُبدِّلات طور MEMS منخفضة الفقد ثنائية ورباعية البتات تعتمد على مفاتيح SP4T". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 51 (1): 297-304 . رمز Bibcode : 2003ITMTT..51..297T . ​​doi : 10.1109/TMTT.2002.806509 . ISSN 0018-9480 . 
  32. ↑ نوردكويست، سي دي؛ دايك، دبليو؛ كراوس، إم؛ راينز، آي سي؛ غولدسميث، إل؛ كوان، دي؛ بلوت، تي إيه؛ أوستن، إف؛ فينيغان، بي إس؛ بالانس، إم إتش؛ سوليفان، تي. (مايو 2006). "دائرة تأخير زمني MEMS بترددات الراديو من التيار المستمر إلى 10 جيجاهرتز بستة بتات". رسائل مكونات الميكروويف واللاسلكية IEEE . 16 (5): 305-307 . رمز Bibcode : 2006IMWCL..16..305N . doi : 10.1109/LMWC.2006.873600 . ISSN 1531-1309 . 
  33. ↑ باركر، ن. س.؛ ربيز، ج. م. (1999). تحسين مُبدِّلات الطور الموزعة بتقنية MEMS . ملخص ندوة IEEE MTT-S الدولية للميكروويف لعام 1999. المجلد 1. IEEE. الصفحات 299-302 . doi : 10.1109/MWSYM.1999.779479 . ISBN   978-0-7803-5135-6.
  34. ↑ ناجرا، أ.س.؛ يورك، ر.أ. (سبتمبر 1999). "مُبدِّلات الطور التناظرية الموزعة ذات فقد الإدخال المنخفض". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 47 (9): 1705-1711 . Bibcode : 1999ITMTT..47.1705N . doi : 10.1109/22.788612 .
  35. ↑ بيرويسو-كاريير، ج.؛ فريتشي، ر.؛ كريسبو-فاليرو، ب.؛ سكريفيرفيك، أ.ك. (يناير 2006). "نمذجة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الموزعة الدورية - تطبيق على تصميم خطوط تأخير زمنية حقيقية متغيرة". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 54 (1): 383-392 . Bibcode : 2006ITMTT..54..383P . doi : 10.1109/TMTT.2005.860297 . ISSN 0018-9480 . 
  36. ↑ لاكشمينارايانان، ب.؛ ويلر، ت.م. (يناير 2006). "تصميم ونمذجة مُزحِّفات الطور الكهروميكانيكية الدقيقة ذات الموجة البطيئة 4 بت". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 54 (1): 120-127 . رمز Bibcode : 2006ITMTT..54..120L . doi : 10.1109/TMTT.2005.860332 . ISSN 0018-9480 . 
  37. ↑ لاكشمينارايانان، بالاجي؛ ويلر، توماس م. (فبراير 2007). "تحسين وتنفيذ مُزحِّفات الطور ذات التأخير الزمني الحقيقي المتوافقة مع المعاوقة على ركيزة كوارتز". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 55 (2): 335-342 . Bibcode : 2007ITMTT..55..335L . doi : 10.1109/TMTT.2006.890076 . ISSN 0018-9480 . 
  38. ↑ فان كايكنبيرغ، ك.؛ فاها-هيكيلا، ت. (سبتمبر 2008). "مُبدِّل طور تناظري بترددات الراديو بتقنية MEMS مع تأخير زمني حقيقي". معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الميكروويف . 56 (9): 2151-2159 . Bibcode : 2008ITMTT..56.2151V . doi : 10.1109/TMTT.2008.2002236 . ISSN 0018-9480 . 

قراءة