रेडियो-फ्रीक्वेंसी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम: Difference between revisions
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{{About||जैव एमईएमएस|जैव एमईएमएस|एमईएमएस त्वरणमापी|त्वरणमापी|एमईएमएस प्रदर्श| व्यतिकरणमितिक माडुलक प्रदर्श|एमईएमएस घूर्णाक्षस्थापी|घूर्णाक्षस्थापी|एमईएमएस माइक्रोफोन|माइक्रोफोन|एमईएमएस दाब संवेदक|त्वरणमापी|एमईएमएस|माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली}} | {{About||जैव एमईएमएस|जैव एमईएमएस|एमईएमएस त्वरणमापी|त्वरणमापी|एमईएमएस प्रदर्श| व्यतिकरणमितिक माडुलक प्रदर्श|एमईएमएस घूर्णाक्षस्थापी|घूर्णाक्षस्थापी|एमईएमएस माइक्रोफोन|माइक्रोफोन|एमईएमएस दाब संवेदक|त्वरणमापी|एमईएमएस|माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली}} | ||
[[File:RF MEMS.png|thumb|300px|चित्र 1: (ए) एक संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन, शंट में एक सीपीडब्ल्यू लाइन से जुड़ा हुआ है। (बी) एक ओमिक ब्रैकट आरएफ एमईएमएस | [[File:RF MEMS.png|thumb|300px|चित्र 1: (ए) एक संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन, शंट में एक सीपीडब्ल्यू लाइन से जुड़ा हुआ है। (बी) एक ओमिक ब्रैकट आरएफ एमईएमएस | ||
स्विचन, श्रृंखला में एक माइक्रोस्ट्रिप लाइन से जुड़ा हुआ है।]]एक [[आकाशवाणी आवृति|रेडियो आवृति]] माइक्रोविद्युत् यांत्रिक प्रणाली (आरएफ एमईएमएस) एक [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम|माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली]] है जिसमें [[इलेक्ट्रॉनिक घटक]] होते हैं जिनमें उप मिलीमीटर-आकार के भाग होते हैं जो रेडियो-आवृत्ति (आरएफ) फलनक्षमता प्रदान करते हैं।<ref name="Lucyszyn2004">{{cite journal|last1=Lucyszyn|first1=S.|title=रेडियो फ्रीक्वेंसी माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम टेक्नोलॉजी की समीक्षा|journal=IEE Proceedings - Science, Measurement and Technology|volume=151|issue=2|year=2004|pages=93–103|issn=1350-2344|doi=10.1049/ip-smt:20040405|citeseerx=10.1.1.535.8466}}</ref> विभिन्न प्रकार की आरएफ तकनीकों का उपयोग करके आरएफ फलनक्षमता को लागू किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस तकनीक के अतिरिक्त , III-V यौगिक अर्धचालक ([[GaAs]], [[GaN]], [[ इंडियम फास्फाइड |इंडियम फास्फाइड]] , [[InSb]]), [[फेराइट (चुंबक)]], [[फेरोइलेक्ट्रिक]], [[सिलिकॉन]]-आधारित अर्धचालक ([[CMOS]], [[SiC]] और [[SiGe]]), और [[ वेक्यूम - ट्यूब |निर्वात नलिका]] तकनीक आरएफ डिज़ाइनर के लिए उपलब्ध हैं। प्रत्येक आरएफ प्रौद्योगिकियां लागत, [[आवृत्ति]], [[लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स)|लाभ (इलेक्ट्रानिकी)]], बड़े पैमाने पर एकीकरण बड़े पैमाने पर एकीकरण, जीवनकाल, [[रैखिकता]], रव आंकड़ा, [[इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग|इलेक्ट्रॉनिक संवेष्टन]], विद्युत् से निपटने, [[बिजली की खपत|विद्युत् उपभोग]], परिपथ के बीच एक अलग व्यापार-संवृत, विश्वसनीयता, असभ्यता, आकार, [[बिजली की आपूर्ति|विद्युत् की आपूर्ति]], [[स्विचिंग समय|स्विचन समय]] और भार प्रदान करती हैं। | स्विचन, श्रृंखला में एक माइक्रोस्ट्रिप लाइन से जुड़ा हुआ है।]]एक [[आकाशवाणी आवृति|रेडियो आवृति]] माइक्रोविद्युत् यांत्रिक प्रणाली (आरएफ एमईएमएस) एक [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम|माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली]] है जिसमें [[इलेक्ट्रॉनिक घटक]] होते हैं जिनमें उप मिलीमीटर-आकार के भाग होते हैं जो रेडियो-आवृत्ति (आरएफ) फलनक्षमता प्रदान करते हैं।<ref name="Lucyszyn2004">{{cite journal|last1=Lucyszyn|first1=S.|title=रेडियो फ्रीक्वेंसी माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम टेक्नोलॉजी की समीक्षा|journal=IEE Proceedings - Science, Measurement and Technology|volume=151|issue=2|year=2004|pages=93–103|issn=1350-2344|doi=10.1049/ip-smt:20040405|citeseerx=10.1.1.535.8466}}</ref> विभिन्न प्रकार की आरएफ तकनीकों का उपयोग करके आरएफ फलनक्षमता को लागू किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस तकनीक के अतिरिक्त , III-V यौगिक अर्धचालक ([[GaAs]], [[GaN]], [[ इंडियम फास्फाइड |इंडियम फास्फाइड]] , [[InSb]]), [[फेराइट (चुंबक)]], [[फेरोइलेक्ट्रिक|लोहवैद्युत]], [[सिलिकॉन]]-आधारित अर्धचालक ([[CMOS]], [[SiC]] और [[SiGe]]), और [[ वेक्यूम - ट्यूब |निर्वात नलिका]] तकनीक आरएफ डिज़ाइनर के लिए उपलब्ध हैं। प्रत्येक आरएफ प्रौद्योगिकियां लागत, [[आवृत्ति]], [[लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स)|लाभ (इलेक्ट्रानिकी)]], बड़े पैमाने पर एकीकरण बड़े पैमाने पर एकीकरण, जीवनकाल, [[रैखिकता]], रव आंकड़ा, [[इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग|इलेक्ट्रॉनिक संवेष्टन]], विद्युत् से निपटने, [[बिजली की खपत|विद्युत् उपभोग]], परिपथ के बीच एक अलग व्यापार-संवृत, विश्वसनीयता, असभ्यता, आकार, [[बिजली की आपूर्ति|विद्युत् की आपूर्ति]], [[स्विचिंग समय|स्विचन समय]] और भार प्रदान करती हैं। | ||
== अवयव == | == अवयव == | ||
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आरएफ एमईएमएस घटक एक द्विध्रुवी गैर-पुनरागमन-शून्य प्रेरित वोल्टता का उपयोग करके स्थिर वैद्युत रूप से पक्षपाती हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, ताकि इलेक्ट्रानिकी के विफलता मोड से बचने<ref>J. R. Reid and R. T. Webster: "Measurements of Charging in Capacitive Microelectromechanical Switches," Electronics Letters, vol. 38, no. 24, pp. 1544-1545, Nov. 2002</ref> और उपकरण के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए। परावैद्युत आवेश किरणपुंज पर स्थायी स्थिर वैद्युत बल लगाते हैं। डीसी प्रेरित वोल्टता के अतिरिक्त द्विध्रुवीय एनआरजेड प्रेरित वोल्टता का उपयोग परावैद्युत आवेशन से बचाता है, जबकि किरणपुंज पर लगाए गए स्थिर वैद्युत बल को बनाए रखा जाता है, क्योंकि स्थिर वैद्युत बल डीसी प्रेरित वोल्टता के साथ चतुर्भुज रूप से भिन्न होता है। स्थिर वैद्युत अभिनतीकरण का अर्थ कोई धारा प्रवाह नहीं है, जिससे आरएफ [[चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स)|चोक (इलेक्ट्रानिकी)]] के अतिरिक्त उच्च-प्रतिरोधक अभिनतीकरण लाइनों का उपयोग किया जा सकता है। | आरएफ एमईएमएस घटक एक द्विध्रुवी गैर-पुनरागमन-शून्य प्रेरित वोल्टता का उपयोग करके स्थिर वैद्युत रूप से पक्षपाती हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, ताकि इलेक्ट्रानिकी के विफलता मोड से बचने<ref>J. R. Reid and R. T. Webster: "Measurements of Charging in Capacitive Microelectromechanical Switches," Electronics Letters, vol. 38, no. 24, pp. 1544-1545, Nov. 2002</ref> और उपकरण के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए। परावैद्युत आवेश किरणपुंज पर स्थायी स्थिर वैद्युत बल लगाते हैं। डीसी प्रेरित वोल्टता के अतिरिक्त द्विध्रुवीय एनआरजेड प्रेरित वोल्टता का उपयोग परावैद्युत आवेशन से बचाता है, जबकि किरणपुंज पर लगाए गए स्थिर वैद्युत बल को बनाए रखा जाता है, क्योंकि स्थिर वैद्युत बल डीसी प्रेरित वोल्टता के साथ चतुर्भुज रूप से भिन्न होता है। स्थिर वैद्युत अभिनतीकरण का अर्थ कोई धारा प्रवाह नहीं है, जिससे आरएफ [[चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स)|चोक (इलेक्ट्रानिकी)]] के अतिरिक्त उच्च-प्रतिरोधक अभिनतीकरण लाइनों का उपयोग किया जा सकता है। | ||
[[File:RF MEMS BIASING.png|thumb|300px|चित्र 2: संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र या | [[File:RF MEMS BIASING.png|thumb|300px|चित्र 2: संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र या वैरेक्टर का स्थिर वैद्युत अभिनतीकरण।]] | ||
== संवेष्टन == | == संवेष्टन == | ||
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एक आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रिया पृष्ठ सूक्ष्म मशीन तकनीकों पर आधारित है, और SiCr या [[टैंटलम नाइट्राइड]] पतली फिल्म प्रतिरोधों (टीएफआर), धातु-वायु-धातु (एमएएम) संधारित्र, धातु-विसंवाहक-धातु (एमआईएम) संधारित्र और आरएफ एमईएमएस घटकों के एकीकरण की अनुमति देती है। एक आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रिया को विभिन्न प्रकार के वेफर्स पर सिद्ध किया जा सकता है: III-V यौगिक अर्ध-रोधक, बोरोसिलिकेट काँच, [[ फ्युज़्ड सिलिका |संगलित सिलिका]] ([[क्वार्ट्ज]]), एलसीपी, [[नीलम]], और [[पैसिवेशन (रसायन विज्ञान)]] सिलिकॉन वेफर्स। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, आरएफ एमईएमएस घटकों को 5 माइक्रोन संपर्क संरेखण त्रुटि के साथ 6 से 8 [[ऑप्टिकल लिथोग्राफी|प्रकाशिक अश्ममुद्रण]] चरणों का उपयोग करके कक्षा 100 [[साफ कमरे|स्वच्छ कक्ष]] में बनाया जा सकता है, जबकि अत्याधुनिक [[अखंड माइक्रोवेव एकीकृत सर्किट|अखंड सूक्ष्म तरंग एकीकृत परिपथ]] और [[रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटीग्रेटेड सर्किट|रेडियो आवृत्ति एकीकृत परिपथ]] निर्माण प्रक्रियाओं में 13 से 25 अश्ममुद्रण चरणों की आवश्यकता होती है। | एक आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रिया पृष्ठ सूक्ष्म मशीन तकनीकों पर आधारित है, और SiCr या [[टैंटलम नाइट्राइड]] पतली फिल्म प्रतिरोधों (टीएफआर), धातु-वायु-धातु (एमएएम) संधारित्र, धातु-विसंवाहक-धातु (एमआईएम) संधारित्र और आरएफ एमईएमएस घटकों के एकीकरण की अनुमति देती है। एक आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रिया को विभिन्न प्रकार के वेफर्स पर सिद्ध किया जा सकता है: III-V यौगिक अर्ध-रोधक, बोरोसिलिकेट काँच, [[ फ्युज़्ड सिलिका |संगलित सिलिका]] ([[क्वार्ट्ज]]), एलसीपी, [[नीलम]], और [[पैसिवेशन (रसायन विज्ञान)]] सिलिकॉन वेफर्स। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, आरएफ एमईएमएस घटकों को 5 माइक्रोन संपर्क संरेखण त्रुटि के साथ 6 से 8 [[ऑप्टिकल लिथोग्राफी|प्रकाशिक अश्ममुद्रण]] चरणों का उपयोग करके कक्षा 100 [[साफ कमरे|स्वच्छ कक्ष]] में बनाया जा सकता है, जबकि अत्याधुनिक [[अखंड माइक्रोवेव एकीकृत सर्किट|अखंड सूक्ष्म तरंग एकीकृत परिपथ]] और [[रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटीग्रेटेड सर्किट|रेडियो आवृत्ति एकीकृत परिपथ]] निर्माण प्रक्रियाओं में 13 से 25 अश्ममुद्रण चरणों की आवश्यकता होती है। | ||
[[File:RF MEMS FABRICATION PROCESS.png|thumb|320px|चित्र 4: आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र, या | [[File:RF MEMS FABRICATION PROCESS.png|thumb|320px|चित्र 4: आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र, या वैरेक्टर निर्माण प्रक्रिया]]जैसा कि चित्र 4 में रेखांकित किया गया है, आवश्यक [[ microfabrication |सूक्ष्म निर्माण]] कदम हैं: | ||
* अभिनतीकरण रेखाओं का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 1) | * अभिनतीकरण रेखाओं का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 1) | ||
* इलेक्ट्रोड परत का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 2) | * इलेक्ट्रोड परत का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 2) | ||
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* किरणपुंज [[फोटोलिथोग्राफी|प्रकाश अश्ममुद्रण]], निष्पादन और [[महत्वपूर्ण बिंदु सुखाने|महत्वपूर्ण बिंदु शुष्कन]] (चित्र 4, चरण 6) | * किरणपुंज [[फोटोलिथोग्राफी|प्रकाश अश्ममुद्रण]], निष्पादन और [[महत्वपूर्ण बिंदु सुखाने|महत्वपूर्ण बिंदु शुष्कन]] (चित्र 4, चरण 6) | ||
बलिदान अन्तरक स्थानांतरण के अपवाद के साथ, जिसके लिए महत्वपूर्ण बिंदु शुष्कन की आवश्यकता होती है, निर्माण चरण सीएमओएस निर्माण प्रक्रिया चरणों के समान होते हैं। [[बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट]] या [[लीड जिरकोनेट टाइटेनेट]] [[ढांकता हुआ|परावैद्युत]] और एमएमआईसी निर्माण प्रक्रियाओं के विपरीत आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रियाओं में [[इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी|इलेक्ट्रॉन किरणपुंज अश्ममुद्रण]], [[आणविक बीम एपिटॉक्सी|आणविक किरणपुंज एपिटॉक्सी]] या [[धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव|धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प निक्षेपण]] की आवश्यकता नहीं होती है। | बलिदान अन्तरक स्थानांतरण के अपवाद के साथ, जिसके लिए महत्वपूर्ण बिंदु शुष्कन की आवश्यकता होती है, निर्माण चरण सीएमओएस निर्माण प्रक्रिया चरणों के समान होते हैं। [[बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट]] या [[लीड जिरकोनेट टाइटेनेट|लीड जिरकोणट टाइटेनेट]] [[ढांकता हुआ|परावैद्युत]] और एमएमआईसी निर्माण प्रक्रियाओं के विपरीत आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रियाओं में [[इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी|इलेक्ट्रॉन किरणपुंज अश्ममुद्रण]], [[आणविक बीम एपिटॉक्सी|आणविक किरणपुंज एपिटॉक्सी]] या [[धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव|धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प निक्षेपण]] की आवश्यकता नहीं होती है। | ||
== विश्वसनीयता == | == विश्वसनीयता == | ||
संपर्क अंतराफलक गिरावट ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन के लिए एक विश्वसनीयता निर्गम बनती है, जबकि परावैद्युत आवेशन किरणपुंज स्टिचिंग,<ref>Samuel Mellé, Student Member IEEE, David De Conto, David Dubuc, Member IEEE, Katia Grenier, Member IEEE, Olivier Vendier, Jean-Luc Muraro, Jean-Louis Cazaux, Senior Member IEEE, and Robert Plana Member IEEE : Reliability Modeling of Capacitive RF MEMS, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 53, NO. 11, NOVEMBER 2005</ref> जैसा कि चित्र 5 (ए) में दिखाया गया है, और आर्द्रता प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग, जैसा कि चित्र 5 (बी) में दिखाया गया है, संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन के लिए एक विश्वसनीयता समस्या उत्पन्न करता है। प्रेरित वोल्टता को स्थानांतरण के बाद निष्पादन करने के लिए किरणपुंज की अक्षमता है। एक उच्च संपर्क दबाव एक निम्न-ओमिक संपर्क का आश्वासन देता है या परावैद्युत आवेशन प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग को निम्न करता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन और संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन ने 100 [[मिलीवाट]] आरएफ निवेश सामर्थ्य पर 100 बिलियन चक्र से अधिक के जीवनकाल का प्रदर्शन किया है।<ref>H. S. Newman, J. L. Ebel, D. Judy, and J. Maciel: "Lifetime Measurements on a High-Reliability RF MEMS Contact Switch," IEEE Microwave Wireless Compon. Lett., vol. 18, no. 2, pp. 100-102, Feb. 2008</ref><ref>C. Goldsmith, J. Maciel, and J. McKillop: "Demonstrating reliability," IEEE Microwave Magazine, vol. 8, no. 6, pp. 56-60, Dec. 2007</ref> उच्च- | संपर्क अंतराफलक गिरावट ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन के लिए एक विश्वसनीयता निर्गम बनती है, जबकि परावैद्युत आवेशन किरणपुंज स्टिचिंग,<ref>Samuel Mellé, Student Member IEEE, David De Conto, David Dubuc, Member IEEE, Katia Grenier, Member IEEE, Olivier Vendier, Jean-Luc Muraro, Jean-Louis Cazaux, Senior Member IEEE, and Robert Plana Member IEEE : Reliability Modeling of Capacitive RF MEMS, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 53, NO. 11, NOVEMBER 2005</ref> जैसा कि चित्र 5 (ए) में दिखाया गया है, और आर्द्रता प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग, जैसा कि चित्र 5 (बी) में दिखाया गया है, संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन के लिए एक विश्वसनीयता समस्या उत्पन्न करता है। प्रेरित वोल्टता को स्थानांतरण के बाद निष्पादन करने के लिए किरणपुंज की अक्षमता है। एक उच्च संपर्क दबाव एक निम्न-ओमिक संपर्क का आश्वासन देता है या परावैद्युत आवेशन प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग को निम्न करता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन और संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन ने 100 [[मिलीवाट]] आरएफ निवेश सामर्थ्य पर 100 बिलियन चक्र से अधिक के जीवनकाल का प्रदर्शन किया है।<ref>H. S. Newman, J. L. Ebel, D. Judy, and J. Maciel: "Lifetime Measurements on a High-Reliability RF MEMS Contact Switch," IEEE Microwave Wireless Compon. Lett., vol. 18, no. 2, pp. 100-102, Feb. 2008</ref><ref>C. Goldsmith, J. Maciel, and J. McKillop: "Demonstrating reliability," IEEE Microwave Magazine, vol. 8, no. 6, pp. 56-60, Dec. 2007</ref> उच्च-सामर्थ्य संचालन से संबंधित विश्वसनीयता के निर्गमों पर सीमक अनुभाग में चर्चा की गई है। | ||
[[File:RF MEMS RELIABILITY.png|thumb|240px|चित्र 5: (ए) [नीचे] परावैद्युत आवेशन प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग। (बी) [शीर्ष] आर्द्रता प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग।]] | [[File:RF MEMS RELIABILITY.png|thumb|240px|चित्र 5: (ए) [नीचे] परावैद्युत आवेशन प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग। (बी) [शीर्ष] आर्द्रता प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग।]] | ||
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यदि एंटीना पर्याप्त [[चयनात्मकता (रेडियो)]] प्रदान करने में विफल रहता है, तो आरएफ [[ बंदपास छननी |संवृतपास निस्यंदक]] का उपयोग [[आउट-ऑफ-बैंड डेटा|बैंड बाड्य डेटा]] अस्वीकृति को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। बैंड बाड्य अस्वीकृति [[हस्तक्षेप (संचार)|अंतःक्षेप (संचार)]] के प्रकाश में [[कम शोर एम्पलीफायर|निम्न रव प्रवर्धक]] और [[फ्रीक्वेंसी मिक्सर|आवृत्ति मिश्रण]] पर गतिशील श्रेणी आवश्यकता को निम्न करती है। स्थानीकृत बल्क [[ध्वनि-विज्ञान]] तरंग(बीएडब्ल्यू), सिरैमिक, [[ सतह ध्वनिक तरंग |पृष्ठ ध्वनिक तरंग]] , क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल, और [[ पतली फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र |पतली फिल्म बल्क ध्वनिक अनुनादक यंत्र]] अनुनादक पर आधारित संवृत-चिप आरएफ बैंडपास निस्यंदक ने संचरण लाइन अनुनादक पर आधारित वितरित आरएफ बैंडपास निस्यंदक का स्थान ले लिया है, जो निम्न हानि वाले स्पर्शरेखा वाले कार्यद्रव पर मुद्रित किया गया है, या वेवगाइड गुहाओं पर आधारित है। | यदि एंटीना पर्याप्त [[चयनात्मकता (रेडियो)]] प्रदान करने में विफल रहता है, तो आरएफ [[ बंदपास छननी |संवृतपास निस्यंदक]] का उपयोग [[आउट-ऑफ-बैंड डेटा|बैंड बाड्य डेटा]] अस्वीकृति को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। बैंड बाड्य अस्वीकृति [[हस्तक्षेप (संचार)|अंतःक्षेप (संचार)]] के प्रकाश में [[कम शोर एम्पलीफायर|निम्न रव प्रवर्धक]] और [[फ्रीक्वेंसी मिक्सर|आवृत्ति मिश्रण]] पर गतिशील श्रेणी आवश्यकता को निम्न करती है। स्थानीकृत बल्क [[ध्वनि-विज्ञान]] तरंग(बीएडब्ल्यू), सिरैमिक, [[ सतह ध्वनिक तरंग |पृष्ठ ध्वनिक तरंग]] , क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल, और [[ पतली फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र |पतली फिल्म बल्क ध्वनिक अनुनादक यंत्र]] अनुनादक पर आधारित संवृत-चिप आरएफ बैंडपास निस्यंदक ने संचरण लाइन अनुनादक पर आधारित वितरित आरएफ बैंडपास निस्यंदक का स्थान ले लिया है, जो निम्न हानि वाले स्पर्शरेखा वाले कार्यद्रव पर मुद्रित किया गया है, या वेवगाइड गुहाओं पर आधारित है। | ||
समस्वरणशील आरएफ बैंडपास निस्यंदक स्विचन किए गए आरएफ बैंडपास [[ फ़िल्टर बैंक | | समस्वरणशील आरएफ बैंडपास निस्यंदक स्विचन किए गए आरएफ बैंडपास [[ फ़िल्टर बैंक |निस्यंदक बैंक]] पर एक महत्वपूर्ण आकार में कमी की प्रस्तुति करते हैं। उन्हें III-V अर्धचालन वैरेक्टर, BST या PZT लोहवैद्युत और आरएफ एमईएमएस अनुनादक और स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर, और [[यट्रियम आयरन गार्नेट]] फेराइट्स का उपयोग करके फलनान्वित किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस उच्च-Q अनुनादक यंत्र और निम्न-हानि वाले बैंडपास निस्यंदक के [[रेडियो-ऑन-ए-चिप|चिप पर रेडियो]] एकीकरण की क्षमता प्रदान करते हैं। आरएफ एमईएमएस अनुनादक यंत्रों का Q कारक 100-1000 के क्रम में है।<ref name="autogenerated251"/> आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर तकनीक, समस्वरणशील निस्यंदक डिज़ाइनर को सम्मिलन हानि, रैखिकता, विद्युत् उपभोग, विद्युत् से निपटने, आकार और स्विचन समय के बीच एक निश्चयात्मक व्यापार-संवृत प्रदान करता है।<ref>R. M. Young, J. D. Adam, C. R. Vale, T. T. Braggins, S. V. Krishnaswamy, C. E. Milton, D. W. Bever, L. G. Chorosinski, Li-Shu Chen, D. E. Crockett, C. B. Freidhoff, S. H. Talisa, E. Capelle, R. Tranchini, J. R. Fende, J. M. Lorthioir, A. R. Tories: “Low-Loss Bandpass RF Filter Using MEMS Capacitance Switches to Achieve a One-Octave Tuning Range and Independently Variable Bandwidth,” IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, vol. 3, pp. 1781-1784, Jun. 2003</ref> | ||
=== | === कला विस्थापक === | ||
[[File:RF MEMS EIRP TIMES GT VERSUS N 1.png|thumb|300px|अंजीर। 6: ईआईआरपी एक्स जी<sub>r</sub>/टी]] | [[File:RF MEMS EIRP TIMES GT VERSUS N 1.png|thumb|300px|अंजीर। 6: ईआईआरपी एक्स जी<sub>r</sub>/टी]] | ||
[[File:RF MEMS EIRP VERSUS N.png|thumb|240px|चित्र 7: | [[File:RF MEMS EIRP VERSUS N.png|thumb|240px|चित्र 7: ईआईआरपी बनाम एक निष्क्रिय उपश्रेणी में ऐन्टेना अवयवों की संख्या।]]आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक पर आधारित निष्क्रिय उप-सरणी का उपयोग सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणी में टी/आर मॉड्यूल की मात्रा को निम्न करने के लिए किया जा सकता है। कथन को चित्र 6 में उदाहरणों के साथ चित्रित किया गया है: मान लें कि एक-बटा-आठ निष्क्रिय सबर्रे का उपयोग संचारित के साथ-साथ निम्नलिखित विशेषताओं के साथ प्राप्त करने के लिए किया जाता है: f = 38 गीगाहर्ट्ज, G<sub>r</sub> = G<sub>t</sub> = 10 [[dBi]], BW = 2 गीगाहर्ट्ज, P<sub>t</sub> = 4 [[वाट]]।आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक की निम्न हानि (6.75 [[पीकोसैकन्ड]]) और ठीक सामर्थ्य संचालन (500 मेगावाट) 40 [[वाट]] के ईआईआरपी और 0.036 1/K के G<sub>r</sub>/T की अनुमति देती है। ईआईआरपी, जिसे सामर्थ्य- छिद्र् त्पाद के रूप में भी जाना जाता है, संचारित लाभ, G<sub>t</sub> और संचारित सामर्थ्य, P<sub>t</sub> का उत्पाद है। G<sub>r</sub>/ T प्राप्त लाभ और एंटीना रव तापमान का भागफल है। एक उच्च ईआईआरपी और G<sub>r</sub>/ T लंबी दूरी की पहचान के लिए एक प्रतिबन्ध है। ईआईआरपी और G<sub>r</sub>/ टी प्रति उप सरणी एंटीना अवयवों की संख्या और अधिकतम क्रमवीक्षण कोण फलन है। ईआईआरपी या ईआईआरपी x G<sub>r</sub>/T उत्पाद को अनुकूलित करने के लिए प्रति उपश्रेणियों में एंटीना अवयवों की संख्या को चुना जाना चाहिए, जैसा कि चित्र 7 और चित्र 8 में दिखाया गया है। [[रडार समीकरण]] का उपयोग उस अधिकतम सीमा की गणना के लिए किया जा सकता है जिसके लिए गृहीता के निवेश पर से संकेत रव अनुपात के 10 dB के साथ लक्ष्यों का पता लगाया जा सकता है। | ||
:<math>{\mathrm{R = \sqrt[4]{\frac{\displaystyle {\mathrm{\lambda^2 \, EIRP \, G_R/T \, \sigma}}}{{\mathrm{\displaystyle 64 \, \pi^3 \, k_B \, BW \, SNR}}}}}}</math> | :<math>{\mathrm{R = \sqrt[4]{\frac{\displaystyle {\mathrm{\lambda^2 \, EIRP \, G_R/T \, \sigma}}}{{\mathrm{\displaystyle 64 \, \pi^3 \, k_B \, BW \, SNR}}}}}}</math> | ||
जिसमें | जिसमें k<sub>B</sub> बोल्ट्जमैन स्थिरांक है, λ मुक्त-समष्टि तरंग दैर्ध्य है, और σ लक्ष्य का [[रडार क्रॉस-सेक्शन|रडार प्रतिनिध्यात्मक]] है। निम्नलिखित लक्ष्यों के लिए श्रेणी मान तालिका 1 में सारणीबद्ध हैं: त्रिज्या के साथ एक क्षेत्र, 10 सेमी (σ = π a<sup>2</sup>) [[डायहेड्रल (विमान)|द्वितल (विमान)]] कोण परावर्तक , पार्श्व आकार के साथ, 10 सेमी (σ = 12 a<sup>4</sup>/λ<sup>2</sup>) एक कार के पीछे (σ = 20 मीटर<sup>2</sup>) और एक गैर-आक्रमणकारी लड़ाकू जेट के लिए (σ = 400 m<sup>2</sup>)। | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
|+ | |+ तालिका 1: अधिकतम पता लगाने योग्य सीमा | ||
(एसएनआर = 10 डीबी) | |||
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[[File:RF MEMS EIRP TIMES GT VERSUS N 2.png|thumb|240px|अंजीर। 8: ईआईआरपी एक्स जी<sub>r</sub>/ टी बनाम एक निष्क्रिय उपश्रेणी में एंटीना | [[File:RF MEMS EIRP TIMES GT VERSUS N 2.png|thumb|240px|अंजीर। 8: ईआईआरपी एक्स जी<sub>r</sub>/ टी बनाम एक निष्क्रिय उपश्रेणी में एंटीना अवयवों की संख्या।]]आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक उच्च [[प्रभावी आइसोट्रोपिक रूप से विकीर्ण शक्ति|प्रभावी आइसोट्रोपिक रूप से विकीर्ण सामर्थ्य]] और उच्च जी के साथ [[ लेंस (प्रकाशिकी) |लेंस (प्रकाशिकी)]] , [[चिंतनशील सरणी एंटीना]], उप सरणी और स्विचन [[ beamforming |beamforming]] नेटवर्क जैसे वाइड-एंगल निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणियों को सक्षम करते हैं।<sub>r</sub>/टी। निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणियों में पूर्व कला में ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन के आधार पर सोलह 5-बिट रिफ्लेक्ट-टाइप आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक द्वारा संश्लेषित एक लाइन स्रोत द्वारा खिलाया गया एक्स-बैंड निरंतर अनुप्रस्थ स्टब (सीटीएस) सरणी सम्मिलित है।<ref>J. J. Lee, C. Quan, and B. M. Pierce: “Low-Cost 2-D Electronically Scanned Array with Compact CTS Feed and MEMS Phase Shifters,” U.S. Patent 6 677 899, Jan. 13, 2004</ref><ref>C. Quan, J. J. Lee, B. M. Pierce, and R. C. Allison: “Wideband 2-D Electronically Scanned Array with Compact CTS Feed and MEMS Phase Shifters,” U.S. Patent 6 822 615, Nov. 23, 2004</ref> एक एक्स-बैंड 2-डी लेंस सरणी जिसमें समानांतर-प्लेट [[वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व)]] सम्मिलित है और 25,000 ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन की विशेषता है,<ref>J. J. Maciel, J. F. Slocum, J. K. Smith, and J. Turtle: “MEMS Electronically Steerable Antennas for Fire Control Radars,” IEEE Aerosp. Electron. Syst. Mag, pp. 17–20, Nov. 2007</ref> और एक आरएफ एमईएमएस SP4T स्विचन और एक रोटमैन लेंस फोकल प्लेन#फोकल पॉइंट और प्लेन स्कैनर पर आधारित W-बैंड स्विचन किरणपुंजफॉर्मिंग नेटवर्क।<ref>J. Schoebel, T. Buck, M. Reimann, M. Ulm, M. Schneider, A. Jourdain, G. J. Carchon, and H. A. C. Tilmans: "Design Considerations and Technology Assessment of Phased Array Antenna Systems with RF MEMS for Automotive Radar Applications," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 53, no. 6, pp. 1968-1975, Jun. 2005</ref> | ||
आरएफ एमईएमएस | आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक के अतिरिक्त ट्रू-टाइम-डिले टीटीडी कला विस्थापक का उपयोग [[ अल्ट्रा वाइड बैंड |अल्ट्रा वाइड बैंड]] [[राडार]] [[ तरंग |तरंग]] को संबद्ध उच्च श्रेणी के रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है, और [[बीम स्क्विंट|किरणपुंज स्क्विंट]]िंग या आवृत्ति क्रमवीक्षण से बचता है। टीटीडी कला विस्थापक को स्विचन-लाइन सिद्धांत का उपयोग करके डिजाइन किया गया है<ref name="autogenerated305"/><ref>G. L. Tan, R. E. Mihailovich, J. B. Hacker, J. F. DeNatale, and G. M. Rebeiz: “Low-loss 2- and 4-Bit TTD MEMS Phase Shifters Based on SP4T Switches,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 51, no. 1, pp. 297–304, Jan. 2003</ref><ref>C. D. Nordquist, C. W. Dyck, G. M. Kraus, I. C. Reines, C. L. Goldsmith, W. D. Cowan, T. A. Plut, F. Austin, P. S. Finnegan, M. H. Ballance, and C. T. Sullivan: “A DC to 10 GHz 6-Bit RF MEMS Time Delay Circuit,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 16, no. 5, pp. 305–307, May 2006</ref> या वितरित लोड-लाइन सिद्धांत।<ref>N. S. Barker and G. M. Rebeiz, “Optimization of distributed MEMS phase shifters,” in IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig., pp. 299–302, 1999</ref><ref>A. S. Nagra and R. A. York, “Distributed Analog Phase Shifters with Low Insertion Loss: ” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 47, no. 9, pp. 1705–1711, Sep. 1999</ref><ref>J. Perruisseau-Carrier, R. Fritschi, P. Crespo-Valero, and A. K. Skrivervik: “Modeling of Periodic Distributed MEMS Application to the Design of Variable True-Time-Delay Lines,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 1, pp. 383–392, Jan. 2006</ref><ref>B. Lakshminarayanan and T. M. Weller: “Design and Modeling of 4-Bit Slow-Wave MEMS Phase Shifters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 1, pp. 120–127, Jan. 2006</ref><ref>B. Lakshminarayanan and T. M. Weller: “Optimization and Implementation of Impedance-Matched True-Time-Delay Phase Shifters on Quartz Substrate,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 55, no. 2, pp. 335–342, Feb. 2007</ref><ref>K. Van Caekenberghe and T. Vaha-Heikkila: "An Analog RF MEMS Slotline True-Time-Delay Phase Shifter," IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 56, no. 9, pp. 2151-2159, Sep. 2008</ref> स्विचन-लाइन टीटीडी कला विस्थापक वितरित भारित-लाइन टीटीडी कला विस्थापक को प्रति डेसिबल रव आंकड़े में समय की देरी के संदर्भ में, विशेष रूप से एक्स-बैंड तक आवृत्तियों पर बेहतर प्रदर्शन करते हैं, परन्तु स्वाभाविक रूप से डिजिटल होते हैं और निम्न-हानि और उच्च-वियोजन एसपीएनटी स्विचन की आवश्यकता होती है। वितरित लोड-लाइन टीटीडी कला विस्थापक, यद्यपि, अनुरूप या डिजिटल रूप से और छोटे रूप के कारकों में महसूस किए जा सकते हैं, जो सबरे स्तर पर महत्वपूर्ण है। एनालॉग कला विस्थापक एकल बायस लाइन के माध्यम से पक्षपाती होते हैं, जबकि मल्टीबिट डिजिटल कला विस्थापक को समानांतर स्तर पर जटिल रूटिंग योजनाओं के साथ समानांतर बस की आवश्यकता होती है। | ||
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Revision as of 15:49, 2 June 2023
एक रेडियो आवृति माइक्रोविद्युत् यांत्रिक प्रणाली (आरएफ एमईएमएस) एक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली है जिसमें इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं जिनमें उप मिलीमीटर-आकार के भाग होते हैं जो रेडियो-आवृत्ति (आरएफ) फलनक्षमता प्रदान करते हैं।[1] विभिन्न प्रकार की आरएफ तकनीकों का उपयोग करके आरएफ फलनक्षमता को लागू किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस तकनीक के अतिरिक्त , III-V यौगिक अर्धचालक (GaAs, GaN, इंडियम फास्फाइड , InSb), फेराइट (चुंबक), लोहवैद्युत, सिलिकॉन-आधारित अर्धचालक (CMOS, SiC और SiGe), और निर्वात नलिका तकनीक आरएफ डिज़ाइनर के लिए उपलब्ध हैं। प्रत्येक आरएफ प्रौद्योगिकियां लागत, आवृत्ति, लाभ (इलेक्ट्रानिकी), बड़े पैमाने पर एकीकरण बड़े पैमाने पर एकीकरण, जीवनकाल, रैखिकता, रव आंकड़ा, इलेक्ट्रॉनिक संवेष्टन, विद्युत् से निपटने, विद्युत् उपभोग, परिपथ के बीच एक अलग व्यापार-संवृत, विश्वसनीयता, असभ्यता, आकार, विद्युत् की आपूर्ति, स्विचन समय और भार प्रदान करती हैं।
अवयव
विभिन्न प्रकार के आरएफ एमईएमएस घटक हैं, जैसे कि सीएमओएस समाकलनीय आरएफ एमईएमएस प्रतिध्वनिकारक और आत्म स्थिरता माइक्रोविद्युत् यांत्रिक प्रणाली दोलक और छोटे रूप कारक और निम्न चरण रव के साथ, आरएफ एमईएमएस इलेक्ट्रॉनिक समस्वरणीय प्रेरक , और आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर।
स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर
इस लेख में चर्चा किए गए घटक आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर पर आधारित हैं। इन घटकों का उपयोग एफईटी और एचईएमटी स्विचन (सामान्य गेट विन्यास में एफईटी और एचईएमटी ट्रांजिस्टर), और पिन डायोड के अतिरिक्त किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर को प्रवर्तन विधि (स्थिर वैद्युत, विद्युत ऊष्मीय, स्थिर चुंबकीय, दाब वैद्युत) द्वारा, विक्षेपण के अक्ष द्वारा (पार्श्व, लंबवत), परिपथ विन्यास द्वारा (श्रृंखला परिपथ, शंट (विद्युत) ), कीलक (उपकरण) विन्यास द्वारा (ब्रैकट , निश्चित-निश्चित किरणपुंज (संरचना)), या संपर्क अंतराफलक द्वारा (संधारित्र , ओमिक संपर्क) द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। स्थिर वैद्युत रूप से सक्रिय आरएफ एमईएमएस घटक निम्न सम्मिलन हानि और उच्च वियोजन, रैखिकता, विद्युत् से निपटने और क्यू कारक प्रदान करते हैं, विद्युत् उपभोग नहीं करते हैं, परन्तु एक उच्च नियंत्रण वोल्टता और वायुरुद्ध सील एकल-चिप संवेष्टन (पतली फिल्म आच्छादन, लिक्विड क्रिस्टल पॉलिमर या एलटीसीसी संवेष्टन) या वेफर-स्तरीय संवेष्टन (ऐनोडी या काँच मुक्त वेफर आबंधन) की आवश्यकता होती है।
आरएफ एमईएमएस स्विचन आईबीएम रिसर्च, सैन जोस, कैलिफोर्निया, कैलिफोर्निया[2][3] ह्यूजेस रिसर्च लेबोरेटरीज, मालिबू, कैलिफोर्निया, सीए,[4] एनालॉग उपकरणेस, बोस्टान , एमए,[5] रेथियॉन, डलास, टेक्सास,[6][7] और रॉकवेल इंटरनेशनल साइंस, थाउजेंड ओक्स , सीए के सहयोग से अग्रणी थे।[8] एक संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन, जैसा कि चित्र 1 (ए) में दिखाया गया है, संक्षेप में एक माइक्रो-मशीन संधारित्र है जिसमें एक गतिशील शीर्ष इलेक्ट्रोड होता है, जो कि किरणपुंज होता है। यह सामान्यतः संचरण लाइन के साथ शंट में जुड़ा होता है और एक्स-बैंड से डब्ल्यू-बैंड (77 गीगाहर्ट्ज और 94 गीगाहर्ट्ज) आरएफ एमईएमएस घटकों में उपयोग किया जाता है। एक ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन, जैसा कि चित्र 1 (बी) में दिखाया गया है, शीर्ष-अवस्था में संधारित्र है, परन्तु निम्न-अवस्था में ओमिक संपर्क बनाता है। यह सामान्यतः संचरण लाइन के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है और एकदिश धारा में Ka-बैंड घटकों के लिए प्रयोग किया जाता है।
विद्युत् यांत्रिक दृष्टिकोण से, घटक एक अवमन्दित द्रव्यमान-स्प्रिंग प्रणाली के जैसे व्यवहार करते हैं, जो एक विद्युत बल द्वारा क्रियान्वित होता है। स्प्रिंग स्थिरांक किरणपुंज के आयामों के साथ-साथ यंग के मापांक, अवशिष्ट तनाव और किरणपुंज पदार्थ के पॉइसन अनुपात का एक फलन है। स्थिर वैद्युत बल धारिता और बायस वोल्टता का एक फलन है। स्प्रिंग स्थिरांक का ज्ञान अंतर्कर्ष वोल्टता की हाथ से गणना करने की अनुमति देता है, जो कि अंतर्कर्ष किरणपुंज के लिए आवश्यक अभिनतीकरण वोल्टता है, जबकि स्प्रिंग स्थिरांक और द्रव्यमान का ज्ञान स्विचन समय की हाथ से गणना करने की अनुमति देता है।
एक आरएफ परिप्रेक्ष्य से, घटक नगण्य प्रतिरोध और अधिष्ठापन के साथ एक श्रृंखला आरएलसी परिपथ के जैसे व्यवहार करते हैं। शीर्ष-और निम्न-अवस्था धारिता 50 फेमटोफैरड और 1.2 पीएफ के क्रम में हैं, जो मिलीमीटर तरंग परिपथ डिजाइन के लिए फलनात्मक मान हैं। स्विचन में सामान्यतः 30 या उससे अधिक का धारिता अनुपात होता है, जबकि स्विचन किए गए संधारित्र और वैरेक्टर का धारिता अनुपात लगभग 1.2 से 10 होता है। भारित Q कारक X-, Ku बैंड-और Ka-बैंड में 20 और 50 के बीच होता है।[9]
आरएफ एमईएमएस स्विचन संधारित्र निम्न धारिता अनुपात वाले संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज स्विचन होते हैं। आरएफ एमईएमएस वैरेक्टर संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज स्विचन हैं जो अंतर्कर्ष वोल्टता के नीचे अभिनत हैं। आरएफ एमईएमएस स्विचन के अन्य उदाहरण ओमिक कैंटिलीवर स्विचन हैं, और संधारित्र एकल ध्रुव N छोडना (एसपीएनटी) स्विचन अक्षीय अंतराल वॉबल इंजन पर आधारित हैं।[10]
अभिनतीकरण
आरएफ एमईएमएस घटक एक द्विध्रुवी गैर-पुनरागमन-शून्य प्रेरित वोल्टता का उपयोग करके स्थिर वैद्युत रूप से पक्षपाती हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, ताकि इलेक्ट्रानिकी के विफलता मोड से बचने[11] और उपकरण के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए। परावैद्युत आवेश किरणपुंज पर स्थायी स्थिर वैद्युत बल लगाते हैं। डीसी प्रेरित वोल्टता के अतिरिक्त द्विध्रुवीय एनआरजेड प्रेरित वोल्टता का उपयोग परावैद्युत आवेशन से बचाता है, जबकि किरणपुंज पर लगाए गए स्थिर वैद्युत बल को बनाए रखा जाता है, क्योंकि स्थिर वैद्युत बल डीसी प्रेरित वोल्टता के साथ चतुर्भुज रूप से भिन्न होता है। स्थिर वैद्युत अभिनतीकरण का अर्थ कोई धारा प्रवाह नहीं है, जिससे आरएफ चोक (इलेक्ट्रानिकी) के अतिरिक्त उच्च-प्रतिरोधक अभिनतीकरण लाइनों का उपयोग किया जा सकता है।
संवेष्टन
आरएफ एमईएमएस घटक भंगुर होते हैं और वेफर स्तर संवेष्टन या एकल चिप संवेष्टन की आवश्यकता होती है जो वायुरुद्ध सूक्ष्म तरंग गुहा परिबंधन की अनुमति देती है। संचलन की अनुमति देने के लिए एक गुहा की आवश्यकता होती है, जबकि किरणपुंज पर जल की बूंदों और अन्य दूषित पदार्थों द्वारा लगाए गए वैन डेर वाल्स बल द्वारा स्प्रिंग बल को निराकरण करने से रोकने के लिए वायुरुद्ध की आवश्यकता होती है। आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर को वेफर स्तर संवेष्टन का उपयोग करके पैक किया जा सकता है। बड़े एकाश्मक आरएफ एमईएमएस निस्यंदक, कला विस्थापक और समस्वरणीय प्रतिबाधा मिलान नेटवर्क के लिए एकल चिप संवेष्टन की आवश्यकता होती है।
वेफर-स्तर संवेष्टन को वेफर डाइसिंग से पहले लागू किया जाता है, जैसा कि चित्र 3 (ए) में दिखाया गया है, और यह ऐनोडी, धातु विसरण, धातु गलनक्रांतिक , काँच मिश्रित, बहुलक आसंजक और सिलिकॉन संलयन वेफर आबंधन पर आधारित है। वेफर-स्तर संवेष्टन तकनीक का चयन आरएफ एमईएमएस घटक की पदार्थ परतों के ऊष्मीय विस्तार गुणांक और वेफर बंकन और अवशिष्ट तनाव को निम्न करने के साथ-साथ संरेखण और वायुरुद्ध आवश्यकताओं पर आधारित है। वेफर-स्तर संवेष्टन तकनीकों के लिए योग्यता के आंकड़े चिप आकार, वायुरुद्ध, प्रसंस्करण तापमान, (इन) संरेखण त्रुटियों और पृष्ठ रूक्षता के लिए सहनशीलता हैं। ऐनोडी और सिलिकॉन संलयन आबंधन को एक मध्यवर्ती परत की आवश्यकता नहीं होती है, परन्तु पृष्ठ रूक्षता को धैर्य नहीं रखते हैं। एक प्रवाहकीय मध्यवर्ती परत (प्रवाहकीय विभाजन वलय के साथ एक संबंध तकनीक पर आधारित वेफर-स्तरीय संवेष्टन तकनीक बैंड विस्तार और आरएफ एमईएमएस घटक के वियोजन को प्रतिबंधित करती है। सबसे सामान्य वेफर-स्तर संवेष्टन तकनीक ऐनोडी और काँच मिश्रित वेफर आबंधन पर आधारित हैं। लंबवत अन्तर्संबद्ध के साथ बढ़ाए गए वेफर-स्तर संवेष्टन तकनीक, त्रि-आयामी एकीकरण की सुविधा प्रदान करते हैं।
एकल-चिप संवेष्टन, जैसा कि चित्र 3 (बी) में दिखाया गया है, वेफर डाइसिंग के बाद लागू किया जाता है, पूर्वनिर्मित सिरेमिक या कार्बनिक मिश्रण पैकेज, जैसे एलसीपी अंतःक्षेप संचित पैकेज या एलटीसीसी पैकेजों को अवरोधन, ताना अलगन, सोल्डरन या वेल्डिंग के माध्यम से वायुरुद्ध गुहिका परिबंधन की आवश्यकता होती है। एकल-चिप संवेष्टन तकनीकों के लिए योग्यता के आंकड़े चिप आकार, वायुरुद्ध और प्रसंस्करण तापमान हैं।
सूक्ष्म निर्माण
एक आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रिया पृष्ठ सूक्ष्म मशीन तकनीकों पर आधारित है, और SiCr या टैंटलम नाइट्राइड पतली फिल्म प्रतिरोधों (टीएफआर), धातु-वायु-धातु (एमएएम) संधारित्र, धातु-विसंवाहक-धातु (एमआईएम) संधारित्र और आरएफ एमईएमएस घटकों के एकीकरण की अनुमति देती है। एक आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रिया को विभिन्न प्रकार के वेफर्स पर सिद्ध किया जा सकता है: III-V यौगिक अर्ध-रोधक, बोरोसिलिकेट काँच, संगलित सिलिका (क्वार्ट्ज), एलसीपी, नीलम, और पैसिवेशन (रसायन विज्ञान) सिलिकॉन वेफर्स। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, आरएफ एमईएमएस घटकों को 5 माइक्रोन संपर्क संरेखण त्रुटि के साथ 6 से 8 प्रकाशिक अश्ममुद्रण चरणों का उपयोग करके कक्षा 100 स्वच्छ कक्ष में बनाया जा सकता है, जबकि अत्याधुनिक अखंड सूक्ष्म तरंग एकीकृत परिपथ और रेडियो आवृत्ति एकीकृत परिपथ निर्माण प्रक्रियाओं में 13 से 25 अश्ममुद्रण चरणों की आवश्यकता होती है।
जैसा कि चित्र 4 में रेखांकित किया गया है, आवश्यक सूक्ष्म निर्माण कदम हैं:
- अभिनतीकरण रेखाओं का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 1)
- इलेक्ट्रोड परत का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 2)
- परावैद्युत परत का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 3)
- बलि अन्तरक का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 4)
- बीज की परत का निक्षेपण और बाद में विद्युत लेपन (चित्र 4, चरण 5)
- किरणपुंज प्रकाश अश्ममुद्रण, निष्पादन और महत्वपूर्ण बिंदु शुष्कन (चित्र 4, चरण 6)
बलिदान अन्तरक स्थानांतरण के अपवाद के साथ, जिसके लिए महत्वपूर्ण बिंदु शुष्कन की आवश्यकता होती है, निर्माण चरण सीएमओएस निर्माण प्रक्रिया चरणों के समान होते हैं। बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट या लीड जिरकोणट टाइटेनेट परावैद्युत और एमएमआईसी निर्माण प्रक्रियाओं के विपरीत आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन किरणपुंज अश्ममुद्रण, आणविक किरणपुंज एपिटॉक्सी या धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प निक्षेपण की आवश्यकता नहीं होती है।
विश्वसनीयता
संपर्क अंतराफलक गिरावट ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन के लिए एक विश्वसनीयता निर्गम बनती है, जबकि परावैद्युत आवेशन किरणपुंज स्टिचिंग,[12] जैसा कि चित्र 5 (ए) में दिखाया गया है, और आर्द्रता प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग, जैसा कि चित्र 5 (बी) में दिखाया गया है, संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन के लिए एक विश्वसनीयता समस्या उत्पन्न करता है। प्रेरित वोल्टता को स्थानांतरण के बाद निष्पादन करने के लिए किरणपुंज की अक्षमता है। एक उच्च संपर्क दबाव एक निम्न-ओमिक संपर्क का आश्वासन देता है या परावैद्युत आवेशन प्रेरित किरणपुंज स्टिचिंग को निम्न करता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन और संधारित्र निश्चित-निश्चित किरणपुंज आरएफ एमईएमएस स्विचन ने 100 मिलीवाट आरएफ निवेश सामर्थ्य पर 100 बिलियन चक्र से अधिक के जीवनकाल का प्रदर्शन किया है।[13][14] उच्च-सामर्थ्य संचालन से संबंधित विश्वसनीयता के निर्गमों पर सीमक अनुभाग में चर्चा की गई है।
अनुप्रयोग
आरएफ एमईएमएस अनुनादक यंत्र निस्यंदक और संदर्भ दोलक में लागू होते हैं।[15] आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन किए गए संधारित्र और वैरेक्टर इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन (उप) सरणी ( कला विस्थापक ( कला विस्थापक मॉड्यूल) और सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो (पुन: विन्यास योग्य एंटेना, समस्वरणीय बैंड पारक निस्यंदक) में लागू होते हैं।[16]
एंटेना
ध्रुवीकरण और विकिरण आकृति पुनः विन्यास योग्य एंटीना, और आवृत्ति समस्वरणीय, सामान्यतः III-V अर्धचालक घटकों, जैसे स्विचन पर परिवर्तन स्विचन या वैरेक्टर डायोड को सम्मिलित करके उपलब्ध की जाती है। यद्यपि, आरएफ एमईएमएस प्रौद्योगिकी द्वारा प्रस्तुत किए गए निम्न सम्मिलन हानि और उच्च Q कारक का लाभ उठाने के लिए इन घटकों को सरलता से आरएफ एमईएमएस स्विचन और वैरेक्टर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त , आरएफ एमईएमएस घटकों को निम्न-हानि वाले परावैद्युत कार्यद्रव पर अखंड रूप से एकीकृत किया जा सकता है,[17] जैसे बोरोसिलिकेट काँच, संगलित सिलिका या एलसीपी, जबकि III-V यौगिक अर्ध-रोधक और निष्क्रिय सिलिकॉन कार्यद्रव सामान्यतः हानिपूर्ण होते हैं और उच्च परावैद्युत स्थिरांक होता है। एंटीना दक्षता और एंटीना की बैंड विस्तार के लिए एक निम्न हानि स्पर्शरेखा और निम्न परावैद्युत स्थिरांक महत्वपूर्ण हैं।
पूर्व कला में 0.1–6 गीगाहर्ट्ज आवृत्ति श्रेणी के लिए एक आरएफ एमईएमएस आवृत्ति समस्वरणशील आशिक एंटीना सम्मिलित है,[18] और आरएफ एमईएमएस का वास्तविक एकीकरण एक स्व-समान सीरपिंस्की गैसकेट एंटीना पर स्विचन करता है ताकि इसकी अनुनाद आवृत्तियों की संख्या बढ़ाने के लिए, इसकी सीमा को 8 गीगाहर्ट्ज, 14 गीगाहर्ट्ज और 25 गीगाहर्ट्ज तक विस्तारित करने के लिए,[19][20] 6 और 10 गीगाहर्ट्ज के लिए एक आरएफ एमईएमएस विकिरण आकृति पुन: विन्यास योग्य सर्पिल एंटीना,[21] कोष्ठित रैडेंट एमईएमएस एसपीएसटी-आरएमएसडब्ल्यू100 स्विचन पर आधारित 6–7 गीगाहर्ट्ज आवृत्ति बैंड के लिए एक आरएफ एमईएमएस विकिरण आकृति पुनः विन्यास योग्य सर्पिल एंटीना,[22] एक आरएफ एमईएमएस बहु बैंड सिएरपिन्स्की आशिक एंटीना, फिर से एकीकृत आरएफ एमईएमएस स्विचन के साथ, 2.4 से 18 गीगाहर्ट्ज तक विभिन्न बैंडों पर कार्य कर रहा है,[23] और एक 2-बिट का-बैंड आरएफ एमईएमएस आवृत्ति समस्वरणशील खाँचदार एंटीना।[24]
सैमसंग ओम्निया डब्ल्यू आरएफ एमईएमएस एंटीना सम्मिलित करने वाला पहला स्मार्टफोन था।[25]
निस्यंदक
यदि एंटीना पर्याप्त चयनात्मकता (रेडियो) प्रदान करने में विफल रहता है, तो आरएफ संवृतपास निस्यंदक का उपयोग बैंड बाड्य डेटा अस्वीकृति को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। बैंड बाड्य अस्वीकृति अंतःक्षेप (संचार) के प्रकाश में निम्न रव प्रवर्धक और आवृत्ति मिश्रण पर गतिशील श्रेणी आवश्यकता को निम्न करती है। स्थानीकृत बल्क ध्वनि-विज्ञान तरंग(बीएडब्ल्यू), सिरैमिक, पृष्ठ ध्वनिक तरंग , क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल, और पतली फिल्म बल्क ध्वनिक अनुनादक यंत्र अनुनादक पर आधारित संवृत-चिप आरएफ बैंडपास निस्यंदक ने संचरण लाइन अनुनादक पर आधारित वितरित आरएफ बैंडपास निस्यंदक का स्थान ले लिया है, जो निम्न हानि वाले स्पर्शरेखा वाले कार्यद्रव पर मुद्रित किया गया है, या वेवगाइड गुहाओं पर आधारित है।
समस्वरणशील आरएफ बैंडपास निस्यंदक स्विचन किए गए आरएफ बैंडपास निस्यंदक बैंक पर एक महत्वपूर्ण आकार में कमी की प्रस्तुति करते हैं। उन्हें III-V अर्धचालन वैरेक्टर, BST या PZT लोहवैद्युत और आरएफ एमईएमएस अनुनादक और स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर, और यट्रियम आयरन गार्नेट फेराइट्स का उपयोग करके फलनान्वित किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस उच्च-Q अनुनादक यंत्र और निम्न-हानि वाले बैंडपास निस्यंदक के चिप पर रेडियो एकीकरण की क्षमता प्रदान करते हैं। आरएफ एमईएमएस अनुनादक यंत्रों का Q कारक 100-1000 के क्रम में है।[15] आरएफ एमईएमएस स्विचन, स्विचन संधारित्र और वैरेक्टर तकनीक, समस्वरणशील निस्यंदक डिज़ाइनर को सम्मिलन हानि, रैखिकता, विद्युत् उपभोग, विद्युत् से निपटने, आकार और स्विचन समय के बीच एक निश्चयात्मक व्यापार-संवृत प्रदान करता है।[26]
कला विस्थापक
आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक पर आधारित निष्क्रिय उप-सरणी का उपयोग सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणी में टी/आर मॉड्यूल की मात्रा को निम्न करने के लिए किया जा सकता है। कथन को चित्र 6 में उदाहरणों के साथ चित्रित किया गया है: मान लें कि एक-बटा-आठ निष्क्रिय सबर्रे का उपयोग संचारित के साथ-साथ निम्नलिखित विशेषताओं के साथ प्राप्त करने के लिए किया जाता है: f = 38 गीगाहर्ट्ज, Gr = Gt = 10 dBi, BW = 2 गीगाहर्ट्ज, Pt = 4 वाट।आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक की निम्न हानि (6.75 पीकोसैकन्ड) और ठीक सामर्थ्य संचालन (500 मेगावाट) 40 वाट के ईआईआरपी और 0.036 1/K के Gr/T की अनुमति देती है। ईआईआरपी, जिसे सामर्थ्य- छिद्र् त्पाद के रूप में भी जाना जाता है, संचारित लाभ, Gt और संचारित सामर्थ्य, Pt का उत्पाद है। Gr/ T प्राप्त लाभ और एंटीना रव तापमान का भागफल है। एक उच्च ईआईआरपी और Gr/ T लंबी दूरी की पहचान के लिए एक प्रतिबन्ध है। ईआईआरपी और Gr/ टी प्रति उप सरणी एंटीना अवयवों की संख्या और अधिकतम क्रमवीक्षण कोण फलन है। ईआईआरपी या ईआईआरपी x Gr/T उत्पाद को अनुकूलित करने के लिए प्रति उपश्रेणियों में एंटीना अवयवों की संख्या को चुना जाना चाहिए, जैसा कि चित्र 7 और चित्र 8 में दिखाया गया है। रडार समीकरण का उपयोग उस अधिकतम सीमा की गणना के लिए किया जा सकता है जिसके लिए गृहीता के निवेश पर से संकेत रव अनुपात के 10 dB के साथ लक्ष्यों का पता लगाया जा सकता है।
जिसमें kB बोल्ट्जमैन स्थिरांक है, λ मुक्त-समष्टि तरंग दैर्ध्य है, और σ लक्ष्य का रडार प्रतिनिध्यात्मक है। निम्नलिखित लक्ष्यों के लिए श्रेणी मान तालिका 1 में सारणीबद्ध हैं: त्रिज्या के साथ एक क्षेत्र, 10 सेमी (σ = π a2) द्वितल (विमान) कोण परावर्तक , पार्श्व आकार के साथ, 10 सेमी (σ = 12 a4/λ2) एक कार के पीछे (σ = 20 मीटर2) और एक गैर-आक्रमणकारी लड़ाकू जेट के लिए (σ = 400 m2)।
| RCS (m2) | Range (m) | |
|---|---|---|
| वृत्त | 0.0314 | 10 |
| कार का पिछला भाग | 20 | 51 |
| द्वितल कोण परावर्तक | 60.9 | 67 |
| फ़ाइटर जेट | 400 | 107 |
आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक उच्च प्रभावी आइसोट्रोपिक रूप से विकीर्ण सामर्थ्य और उच्च जी के साथ लेंस (प्रकाशिकी) , चिंतनशील सरणी एंटीना, उप सरणी और स्विचन beamforming नेटवर्क जैसे वाइड-एंगल निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणियों को सक्षम करते हैं।r/टी। निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणियों में पूर्व कला में ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन के आधार पर सोलह 5-बिट रिफ्लेक्ट-टाइप आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक द्वारा संश्लेषित एक लाइन स्रोत द्वारा खिलाया गया एक्स-बैंड निरंतर अनुप्रस्थ स्टब (सीटीएस) सरणी सम्मिलित है।[27][28] एक एक्स-बैंड 2-डी लेंस सरणी जिसमें समानांतर-प्लेट वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) सम्मिलित है और 25,000 ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विचन की विशेषता है,[29] और एक आरएफ एमईएमएस SP4T स्विचन और एक रोटमैन लेंस फोकल प्लेन#फोकल पॉइंट और प्लेन स्कैनर पर आधारित W-बैंड स्विचन किरणपुंजफॉर्मिंग नेटवर्क।[30]
आरएफ एमईएमएस कला विस्थापक के अतिरिक्त ट्रू-टाइम-डिले टीटीडी कला विस्थापक का उपयोग अल्ट्रा वाइड बैंड राडार तरंग को संबद्ध उच्च श्रेणी के रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है, और किरणपुंज स्क्विंटिंग या आवृत्ति क्रमवीक्षण से बचता है। टीटीडी कला विस्थापक को स्विचन-लाइन सिद्धांत का उपयोग करके डिजाइन किया गया है[8][31][32] या वितरित लोड-लाइन सिद्धांत।[33][34][35][36][37][38] स्विचन-लाइन टीटीडी कला विस्थापक वितरित भारित-लाइन टीटीडी कला विस्थापक को प्रति डेसिबल रव आंकड़े में समय की देरी के संदर्भ में, विशेष रूप से एक्स-बैंड तक आवृत्तियों पर बेहतर प्रदर्शन करते हैं, परन्तु स्वाभाविक रूप से डिजिटल होते हैं और निम्न-हानि और उच्च-वियोजन एसपीएनटी स्विचन की आवश्यकता होती है। वितरित लोड-लाइन टीटीडी कला विस्थापक, यद्यपि, अनुरूप या डिजिटल रूप से और छोटे रूप के कारकों में महसूस किए जा सकते हैं, जो सबरे स्तर पर महत्वपूर्ण है। एनालॉग कला विस्थापक एकल बायस लाइन के माध्यम से पक्षपाती होते हैं, जबकि मल्टीबिट डिजिटल कला विस्थापक को समानांतर स्तर पर जटिल रूटिंग योजनाओं के साथ समानांतर बस की आवश्यकता होती है।
संदर्भ
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पढ़ना
- S. Lucyszyn (Ed), एडवांस्ड आरएफ एमईएमएस, कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस, अगस्त 2010, ISBN 978-0-521-89771-6
श्रेणी:माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली
