रेडियो-फ्रीक्वेंसी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम

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File:RF MEMS.png
चित्र 1: (ए) एक कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम आरएफ एमईएमएस स्विच, शंट में एक सीपीडब्ल्यू लाइन से जुड़ा हुआ है। (बी) एक ओमिक ब्रैकट आरएफ एमईएमएस स्विच, श्रृंखला में एक माइक्रोस्ट्रिप लाइन से जुड़ा हुआ है।

एक आकाशवाणी आवृति माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (RF MEMS) एक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम है जिसमें इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं जिनमें सब-मिलीमीटर-आकार के पुर्जे होते हैं जो रेडियो-फ़्रीक्वेंसी (RF) कार्यक्षमता प्रदान करते हैं।[1] विभिन्न प्रकार की RF तकनीकों का उपयोग करके RF कार्यक्षमता को लागू किया जा सकता है। RF MEMS तकनीक के अलावा, III-V मिश्रित सेमीकंडक्टर (GaAs, GaN, इंडियम फास्फाइड , InSb), फेराइट (चुंबक), फेरोइलेक्ट्रिक, सिलिकॉन-आधारित सेमीकंडक्टर (CMOS, SiC और SiGe), और वेक्यूम - ट्यूब तकनीक RF डिज़ाइनर के लिए उपलब्ध हैं। . प्रत्येक आरएफ प्रौद्योगिकियां लागत, आवृत्ति, लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स), बड़े पैमाने पर एकीकरण #LSI | बड़े पैमाने पर एकीकरण, जीवनकाल, रैखिकता, शोर आंकड़ा, इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग, बिजली से निपटने, बिजली की खपत, सर्किट के बीच एक अलग व्यापार-बंद प्रदान करती हैं। विश्वसनीयता, असभ्यता, आकार, बिजली की आपूर्ति, स्विचिंग समय और वजन।

अवयव

विभिन्न प्रकार के आरएफ एमईएमएस घटक हैं, जैसे कि सीएमओएस इंटीग्रेबल आरएफ एमईएमएस प्रतिध्वनिकारक और आत्म स्थिरता । सेल्फ-सस्टेन्ड माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम ऑसिलेटर विद स्मॉल फॉर्म फैक्टर और लो फेज नॉइज़, आरएफ एमईएमएस इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनर प्रारंभ करनेवाला ्स, और आरएफ एमईएमएस स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और चर।

स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और वैरेक्टर

इस लेख में चर्चा किए गए घटक RF MEMS स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और वैरेक्टर पर आधारित हैं। इन घटकों का उपयोग एफईटी और एचईएमटी स्विच (सामान्य गेट कॉन्फ़िगरेशन में एफईटी और एचईएमटी ट्रांजिस्टर), और पिन डायोड डायोड के बजाय किया जा सकता है। RF MEMS स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और वैरेक्टर को एक्ट्यूएशन विधि (इलेक्ट्रोस्टैटिक, इलेक्ट्रोथर्मल, magnetostatics, piezoelectric) द्वारा वर्गीकृत किया जाता है, सर्किट कॉन्फ़िगरेशन (श्रृंखला सर्किट, शंट (विद्युत) ), दबाना (उपकरण) द्वारा डिफ्लेक्शन (लेटरल, वर्टिकल) के अक्ष द्वारा ) कॉन्फ़िगरेशन (ब्रैकट , फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम (संरचना)), या संपर्क इंटरफ़ेस (संधारित्र , ओमिक संपर्क) द्वारा। इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से सक्रिय आरएफ एमईएमएस घटक कम सम्मिलन हानि और उच्च अलगाव, रैखिकता, बिजली से निपटने और क्यू कारक प्रदान करते हैं, बिजली की खपत नहीं करते हैं, लेकिन एक उच्च नियंत्रण वोल्टेज और हर्मेटिक सील सिंगल-चिप पैकेजिंग (पतली फिल्म कैपिंग, लिक्विड क्रिस्टल पॉलिमर या कम तापमान) की आवश्यकता होती है। को-फायर्ड सिरेमिक पैकेजिंग) या वेफर-स्तरीय पैकेजिंग | वेफर-लेवल पैकेजिंग (एनोडिक या ग्लास मुक्त वेफर बॉन्डिंग)।

आरएफ एमईएमएस स्विच आईबीएम रिसर्च, सैन जोस, कैलिफोर्निया, कैलिफोर्निया द्वारा अग्रणी थे।[2][3] ह्यूजेस रिसर्च लेबोरेटरीज, मालिबू, कैलिफोर्निया, सीए,[4] एनालॉग डिवाइसेस, बोस्टान , मैसाचुसेट्स के सहयोग से पूर्वोत्तर विश्वविद्यालय,[5] रेथियॉन, डलास, टेक्सास,[6][7] और रॉकवेल इंटरनेशनल साइंस, हजार ओक्स , सीए।[8] एक कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम आरएफ एमईएमएस स्विच, जैसा कि चित्र 1 (ए) में दिखाया गया है, संक्षेप में एक माइक्रो-मशीन कैपेसिटर है जिसमें एक मूविंग टॉप इलेक्ट्रोड होता है, जो कि बीम होता है। यह आमतौर पर 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 स्विच, जैसा कि चित्र 1 (बी) में दिखाया गया है, अप-स्टेट में कैपेसिटिव है, लेकिन डाउन-स्टेट में ओमिक संपर्क बनाता है। यह आम तौर पर ट्रांसमिशन लाइन के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है और का-बैंड | के-बैंड घटकों के एकदिश धारा में उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल दृष्टिकोण से, घटक एक नम वसंत-द्रव्यमान प्रणाली | डैम्प्ड मास-स्प्रिंग सिस्टम की तरह व्यवहार करते हैं, जो एक विद्युत बल द्वारा क्रियान्वित होता है। वसंत स्थिरांक बीम के आयामों के साथ-साथ यंग के मापांक, अवशिष्ट तनाव और बीम सामग्री के पॉइसन अनुपात का एक कार्य है। इलेक्ट्रोस्टैटिक बल कैपेसिटेंस और बयाझिंग वोल्टेज का एक कार्य है। वसंत स्थिरांक का ज्ञान पुल-इन वोल्टेज की हाथ से गणना करने की अनुमति देता है, जो कि पुल-इन बीम के लिए आवश्यक पूर्वाग्रह वोल्टेज है, जबकि वसंत स्थिरांक और द्रव्यमान का ज्ञान स्विचिंग समय की हाथ से गणना करने की अनुमति देता है।

एक आरएफ परिप्रेक्ष्य से, घटक नगण्य प्रतिरोध और अधिष्ठापन के साथ एक श्रृंखला आरएलसी सर्किट की तरह व्यवहार करते हैं। अप- और डाउन-स्टेट कैपेसिटेंस 50 फेमटोफैरड और 1.2 पीएफ के क्रम में हैं, जो मिलीमीटर लहर सर्किट डिजाइन के लिए कार्यात्मक मूल्य हैं। स्विच में आमतौर पर 30 या उससे अधिक का कैपेसिटेंस अनुपात होता है, जबकि स्विच किए गए कैपेसिटर और वैरेक्टर का कैपेसिटेंस अनुपात लगभग 1.2 से 10 होता है। लोडेड क्यू फैक्टर X-, Ku बैंड- और Ka-बैंड में 20 और 50 के बीच होता है।[9] RF MEMS स्विच्ड कैपेसिटर कम कैपेसिटेंस अनुपात वाले कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम स्विच होते हैं। RF MEMS वैरेक्टर कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम स्विच हैं जो पुल-इन वोल्टेज के नीचे बायस्ड हैं। आरएफ एमईएमएस स्विच के अन्य उदाहरण ओमिक कैंटिलीवर स्विच हैं, और कैपेसिटिव सिंगल पोल एन थ्रो (एसपीएनटी) स्विच एक्सियल गैप विक्ट:वॉबल इंजन पर आधारित हैं।[10]


पूर्वाग्रह

आरएफ एमईएमएस घटक एक द्विध्रुवी गैर-रिटर्न-टू-जीरो ड्राइव वोल्टेज का उपयोग करके इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से पक्षपाती हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, ताकि इलेक्ट्रॉनिक्स के विफलता मोड से बचा जा सके।[11] और डिवाइस के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए। डाइलेक्ट्रिक चार्ज बीम पर स्थायी इलेक्ट्रोस्टैटिक बल लगाते हैं। डीसी ड्राइव वोल्टेज के बजाय द्विध्रुवीय एनआरजेड ड्राइव वोल्टेज का उपयोग ढांकता हुआ चार्जिंग से बचाता है, जबकि बीम पर लगाए गए इलेक्ट्रोस्टैटिक बल को बनाए रखा जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रोस्टैटिक बल डीसी ड्राइव वोल्टेज के साथ चतुर्भुज रूप से भिन्न होता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक बायसिंग का मतलब कोई करंट प्रवाह नहीं है, जिससे आरएफ चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स) के बजाय उच्च-प्रतिरोधक पूर्वाग्रह लाइनों का उपयोग किया जा सकता है।

File:RF MEMS BIASING.png
चित्र 2: कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम आरएफ एमईएमएस स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर या वैराक्टर का इलेक्ट्रोस्टैटिक बायसिंग।

पैकेजिंग

आरएफ एमईएमएस घटक नाजुक होते हैं और वेफर लेवल पैकेजिंग या सिंगल चिप पैकेजिंग की आवश्यकता होती है जो हर्मेटिक माइक्रोवेव गुहा सीलिंग की अनुमति देती है। आंदोलन की अनुमति देने के लिए एक गुहा की आवश्यकता होती है, जबकि बीम पर पानी की बूंदों और अन्य दूषित पदार्थों द्वारा लगाए गए वैन डेर वाल्स बल द्वारा वसंत बल को रद्द करने से रोकने के लिए हर्मेटिकिटी की आवश्यकता होती है। आरएफ एमईएमएस स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और वैरेक्टर को वेफर लेवल पैकेजिंग का उपयोग करके पैक किया जा सकता है। बड़े मोनोलिथिक आरएफ एमईएमएस फिल्टर, फेज शिफ्टर्स और ट्यूनेबल प्रतिबाधा मिलान नेटवर्क के लिए सिंगल चिप पैकेजिंग की जरूरत होती है।

वेफर-लेवल पैकेजिंग को वेफर dicing से पहले लागू किया जाता है, जैसा कि चित्र 3 (ए) में दिखाया गया है, और यह एनोडिक, मेटल डिफ्यूजन, मेटल गलनक्रांतिक , ग्लास फ्रिट, पॉलीमर गोंद और सिलिकॉन फ्यूजन वेफर बॉन्डिंग पर आधारित है। वेफर-लेवल पैकेजिंग तकनीक का चयन आरएफ एमईएमएस घटक की सामग्री परतों के थर्मल विस्तार गुणांक और वेफर झुकने और अवशिष्ट तनाव को कम करने के साथ-साथ संरेखण और हर्मेटिकिटी आवश्यकताओं पर आधारित है। वेफर-लेवल पैकेजिंग तकनीकों के लिए योग्यता के आंकड़े चिप आकार, हर्मेटिकिटी, प्रसंस्करण तापमान, (इन) संरेखण त्रुटियों और सतह खुरदरापन के लिए सहनशीलता हैं। एनोडिक और सिलिकॉन फ्यूजन बॉन्डिंग को एक मध्यवर्ती परत की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन सतह खुरदरापन को बर्दाश्त नहीं करते हैं। एक प्रवाहकीय मध्यवर्ती परत (प्रवाहकीय विभाजन रिंग) के साथ एक संबंध तकनीक पर आधारित वेफर-स्तरीय पैकेजिंग तकनीक बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और आरएफ एमईएमएस घटक के अलगाव को प्रतिबंधित करती है। सबसे आम वेफर-लेवल पैकेजिंग तकनीक एनोडिक और ग्लास फ्रिट वेफर बॉन्डिंग पर आधारित हैं। वर्टिकल इंटरकनेक्ट के साथ बढ़ाए गए वेफर-लेवल पैकेजिंग तकनीक, त्रि-आयामी एकीकरण का अवसर प्रदान करते हैं।

सिंगल-चिप पैकेजिंग, जैसा कि चित्र 3 (बी) में दिखाया गया है, वेफर डाइसिंग के बाद लागू किया जाता है, प्री-फैब्रिकेटेड सिरेमिक या कार्बनिक मिश्रण पैकेज, जैसे एलसीपी इंजेक्शन मोल्डेड पैकेज या एलटीसीसी पैकेज। प्री-फैब्रिकेटेड पैकेजों को क्लोजिंग, गिरना, टांकने की क्रिया या वेल्डिंग के माध्यम से हर्मेटिक कैविटी सीलिंग की आवश्यकता होती है। सिंगल-चिप पैकेजिंग तकनीकों के लिए योग्यता के आंकड़े चिप आकार, हर्मेटिकिटी और प्रसंस्करण तापमान हैं।

File:RF MEMS PACKAGING.png
चित्र 3: (ए) वेफर-लेवल पैकेजिंग। (बी) एक ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विच की सिंगल चिप पैकेजिंग।

माइक्रोफैब्रिकेशन

एक RF MEMS निर्माण प्रक्रिया सतह माइक्रोमशीनिंग तकनीकों पर आधारित है, और SiCr या टैंटलम नाइट्राइड पतली फिल्म प्रतिरोधों (TFR), मेटल-एयर-मेटल (MAM) कैपेसिटर, मेटल-इंसुलेटर-मेटल (MIM) कैपेसिटर और RF के एकीकरण की अनुमति देती है। एमईएमएस घटक। एक RF MEMS निर्माण प्रक्रिया को विभिन्न प्रकार के वेफर्स पर महसूस किया जा सकता है: कंपाउंड सेमीकंडक्टर | III-V कंपाउंड सेमी-इंसुलेटिंग, बोरोसिलिकेट ग्लास, फ्युज़्ड सिलिका (क्वार्ट्ज), LCP, 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 चरणों का उपयोग करके कक्षा 100 साफ कमरे में बनाया जा सकता है, जबकि अत्याधुनिक अखंड माइक्रोवेव एकीकृत सर्किट और रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटीग्रेटेड सर्किट निर्माण प्रक्रियाओं में 13 से 25 लिथोग्राफी चरणों की आवश्यकता होती है।

File:RF MEMS FABRICATION PROCESS.png
चित्र 4: आरएफ एमईएमएस स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर, या वैराक्टर निर्माण प्रक्रिया

जैसा कि चित्र 4 में रेखांकित किया गया है, आवश्यक microfabrication कदम हैं:

  • पूर्वाग्रह रेखाओं का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 1)
  • इलेक्ट्रोड परत का जमाव (चित्र 4, चरण 2)
  • परावैद्युत परत का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 3)
  • बलि स्पेसर का निक्षेपण (चित्र 4, चरण 4)
  • बीज की परत का निक्षेपण और बाद में विद्युत लेपन (चित्र 4, चरण 5)
  • बीम फोटोलिथोग्राफी, रिलीज और महत्वपूर्ण बिंदु सुखाने (चित्र 4, चरण 6)

बलिदान स्पेसर को हटाने के अपवाद के साथ, जिसके लिए महत्वपूर्ण बिंदु सुखाने की आवश्यकता होती है, निर्माण चरण सीएमओएस निर्माण प्रक्रिया चरणों के समान होते हैं। बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट या लीड जिरकोनेट टाइटेनेट ढांकता हुआ और एमएमआईसी निर्माण प्रक्रियाओं के विपरीत आरएफ एमईएमएस निर्माण प्रक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी, आणविक बीम एपिटॉक्सी या धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव की आवश्यकता नहीं होती है।

विश्वसनीयता

संपर्क इंटरफ़ेस गिरावट ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विच के लिए एक विश्वसनीयता मुद्दा बनती है, जबकि ढांकता हुआ चार्जिंग बीम स्टिक,[12] जैसा कि चित्र 5 (ए) में दिखाया गया है, और आर्द्रता प्रेरित बीम स्टिक्शन, जैसा कि चित्र 5 (बी) में दिखाया गया है, कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम आरएफ एमईएमएस स्विच के लिए एक विश्वसनीयता समस्या उत्पन्न करता है। ड्राइव वोल्टेज को हटाने के बाद रिलीज करने के लिए बीम की अक्षमता है। एक उच्च संपर्क दबाव एक कम-ओमिक संपर्क का आश्वासन देता है या ढांकता हुआ चार्जिंग प्रेरित बीम स्टिचिंग को कम करता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विच और कैपेसिटिव फिक्स्ड-फिक्स्ड बीम आरएफ एमईएमएस स्विच ने 100 मिलीवाट आरएफ इनपुट पावर पर 100 बिलियन चक्र से अधिक के जीवनकाल का प्रदर्शन किया है।[13][14] उच्च-शक्ति संचालन से संबंधित विश्वसनीयता के मुद्दों पर सीमक अनुभाग में चर्चा की गई है।

File:RF MEMS RELIABILITY.png
चित्र 5: (ए) [नीचे] डाइलेक्ट्रिक चार्जिंग प्रेरित बीम स्टिचिंग। (बी) [शीर्ष] आर्द्रता प्रेरित बीम स्टिचिंग।

अनुप्रयोग

आरएफ एमईएमएस गुंजयमान यंत्र फिल्टर और संदर्भ ऑसिलेटर में लागू होते हैं।[15] आरएफ एमईएमएस स्विच, स्विच किए गए कैपेसिटर और वैरेक्टर चरणबद्ध सरणी में लागू होते हैं | इलेक्ट्रॉनिक स्कैन (उप) सरणी (फेज शिफ्ट मॉड्यूल) और सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो (पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य एंटेना, ट्यून करने योग्य बंदपास छननी)।[16]


एंटेना

ध्रुवीकरण और विकिरण पैटर्न पुनः कॉन्फ़िगर करने योग्य एंटीना, और आवृत्ति ट्यूनेबिलिटी, आमतौर पर III-V सेमीकंडक्टर घटकों, जैसे स्विच पर परिवर्तन स्विच या वैरेक्टर डायोड को शामिल करके हासिल की जाती है। हालांकि, आरएफ एमईएमएस प्रौद्योगिकी द्वारा पेश किए गए कम सम्मिलन हानि और उच्च क्यू कारक का लाभ उठाने के लिए इन घटकों को आसानी से आरएफ एमईएमएस स्विच और वैरेक्टर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इसके अलावा, आरएफ एमईएमएस घटकों को कम-नुकसान वाले ढांकता हुआ सबस्ट्रेट्स पर मोनोलिथिक रूप से एकीकृत किया जा सकता है,[17] जैसे बोरोसिलिकेट ग्लास, फ्यूज्ड सिलिका या LCP, जबकि III-V यौगिक अर्ध-इन्सुलेटिंग और निष्क्रिय सिलिकॉन सबस्ट्रेट्स आम तौर पर हानिपूर्ण होते हैं और उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक होता है। एंटीना दक्षता और एंटीना की बैंडविड्थ के लिए एक कम नुकसान स्पर्शरेखा और कम ढांकता हुआ स्थिरांक महत्वपूर्ण हैं।

पूर्व कला में 0.1–6 GHz फ़्रीक्वेंसी रेंज के लिए एक RF MEMS फ़्रीक्वेंसी ट्यून करने योग्य भग्न एंटीना शामिल है,[18] और आरएफ एमईएमएस का वास्तविक एकीकरण एक स्व-समान सीरपिंस्की गैसकेट एंटीना पर स्विच करता है ताकि इसकी गुंजयमान आवृत्ति की संख्या बढ़ाई जा सके, इसकी सीमा को 8 GHz, 14 GHz और 25 GHz तक बढ़ाया जा सके,[19][20] 6 और 10 GHz के लिए एक RF MEMS विकिरण पैटर्न पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य सर्पिल एंटीना,[21] पैकेज्ड रैडेंट MEMS SPST-RMSW100 स्विच पर आधारित 6–7 GHz आवृत्ति बैंड के लिए एक RF MEMS रेडिएशन पैटर्न रीकॉन्फ़िगर करने योग्य स्पाइरल एंटीना,[22] एक RF MEMS बहु बैंड Sierpinski भग्न एंटीना, फिर से एकीकृत RF MEMS स्विच के साथ, 2.4 से 18 GHz तक विभिन्न बैंडों पर काम कर रहा है,[23] और एक 2-बिट का-बैंड आरएफ एमईएमएस आवृत्ति ट्यून करने योग्य स्लॉट एंटीना।[24] सैमसंग ओम्निया डब्ल्यू आरएफ एमईएमएस एंटीना शामिल करने वाला पहला स्मार्टफोन था।[25]


फिल्टर

यदि एंटीना पर्याप्त चयनात्मकता (रेडियो) प्रदान करने में विफल रहता है, तो आरएफ बंदपास छननी का उपयोग आउट-ऑफ-बैंड डेटा | आउट-ऑफ-बैंड अस्वीकृति को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। आउट-ऑफ-बैंड अस्वीकृति हस्तक्षेप (संचार) के प्रकाश में कम शोर एम्पलीफायर और फ्रीक्वेंसी मिक्सर पर गतिशील रेंज आवश्यकता को कम करती है। लम्प्ड बल्क ध्वनि-विज्ञान वेव (BAW), सिरैमिक, सतह ध्वनिक तरंग , क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल, और पतली फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र रेज़ोनेटर पर आधारित ऑफ-चिप RF बैंडपास फिल्टर्स ने ट्रांसमिशन लाइन रेज़ोनेटर्स पर आधारित वितरित RF बैंडपास फिल्टर्स की जगह ले ली है, जो सबस्ट्रेट्स पर कम नुकसान के साथ प्रिंट किए गए हैं। स्पर्शरेखा, या वेवगाइड गुहाओं पर आधारित।

ट्यून करने योग्य आरएफ बैंडपास फिल्टर स्विच किए गए आरएफ बैंडपास फ़िल्टर बैंक ों पर एक महत्वपूर्ण आकार में कमी की पेशकश करते हैं। उन्हें III-V सेमीकंडक्टिंग वैरेक्टर, BST या PZT फेरोइलेक्ट्रिक और RF MEMS रेज़ोनेटर और स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और वैरेक्टर, और यट्रियम आयरन गार्नेट फेराइट्स का उपयोग करके कार्यान्वित किया जा सकता है। आरएफ एमईएमएस गुंजयमान यंत्र रेडियो-ऑन-ए-चिप | उच्च-क्यू अनुनादकों और कम-नुकसान वाले बैंडपास फिल्टर के ऑन-चिप एकीकरण की क्षमता प्रदान करते हैं। आरएफ एमईएमएस गुंजयमान यंत्रों का क्यू कारक 100-1000 के क्रम में है।[15]RF MEMS स्विच, स्विच्ड कैपेसिटर और वैराक्टर तकनीक, ट्यून करने योग्य फ़िल्टर डिज़ाइनर को सम्मिलन हानि, रैखिकता, बिजली की खपत, बिजली से निपटने, आकार और स्विचिंग समय के बीच एक सम्मोहक व्यापार-बंद प्रदान करता है।[26]


फेज शिफ्टर्स

File:RF MEMS EIRP TIMES GT VERSUS N 1.png
अंजीर। 6: ईआईआरपी एक्स जीr/टी
File:RF MEMS EIRP VERSUS N.png
चित्र 7: EIRP बनाम एक निष्क्रिय उपश्रेणी में ऐन्टेना तत्वों की संख्या।

आरएफ एमईएमएस फेज शिफ्टर्स पर आधारित निष्क्रिय उप-सरणी का उपयोग सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्कैन किए गए सरणी में टी/आर मॉड्यूल की मात्रा को कम करने के लिए किया जा सकता है। बयान को चित्र 6 में उदाहरणों के साथ चित्रित किया गया है: मान लें कि एक-बटा-आठ निष्क्रिय सबर्रे का उपयोग ट्रांसमिट के साथ-साथ निम्नलिखित विशेषताओं के साथ प्राप्त करने के लिए किया जाता है: f = 38 GHz, Gr = जीt = 10 dBi, BW = 2 GHz, Pt = 4 वाट। कम नुकसान (6.75 पीकोसैकन्ड) और आरएफ एमईएमएस चरण शिफ्टर्स की अच्छी पावर हैंडलिंग (500 मेगावाट) 40 डब्ल्यू और जी के ईआईआरपी की अनुमति देती है।r/T of 0.036 1/K. ईआईआरपी, जिसे पावर-एपर्चर उत्पाद भी कहा जाता है, ट्रांसमिट गेन, जी का उत्पाद हैt, और संचारित शक्ति, पीt. जीr/ टी प्राप्त लाभ और एंटीना शोर तापमान का भागफल है। एक उच्च EIRP और Gr/ टी लंबी दूरी की पहचान के लिए एक शर्त है। ईआईआरपी और जीr/ टी प्रति सबएरे और अधिकतम स्कैनिंग कोण के एंटीना तत्वों की संख्या का एक कार्य है। EIRP या EIRP x G को अनुकूलित करने के लिए प्रति उपश्रेणियों में एंटीना तत्वों की संख्या को चुना जाना चाहिएr/T उत्पाद, 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 रिसीवर के इनपुट पर सिग्नल-टू-शोर अनुपात के 10 dB के साथ लक्ष्यों का पता लगाया जा सकता है।

जिसमें केB Boltzmann स्थिरांक है, λ मुक्त-अंतरिक्ष तरंग दैर्ध्य है, और σ लक्ष्य का रडार क्रॉस-सेक्शन है। निम्नलिखित लक्ष्यों के लिए श्रेणी मान तालिका 1 में सारणीबद्ध हैं: 10 सेमी (σ = π a) की त्रिज्या, a के साथ एक Mie सिद्धांत2), 10 सेमी (σ = 12 a) के पहलू आकार, a, के साथ एक डायहेड्रल (विमान) कोने परावर्तक4/मिनट2), कार का पिछला हिस्सा (σ = 20 मीटर2) और एक गैर-आक्रमणकारी लड़ाकू जेट के लिए (σ = 400 m2).

Table 1: Maximum Detectable Range
(SNR = 10 dB)
RCS (m2) Range (m)
Sphere 0.0314 10
Rear of Car 20 51
Dihedral Corner Reflector 60.9 67
Fighter Jet 400 107
अंजीर। 8: ईआईआरपी एक्स जीr/ टी बनाम एक निष्क्रिय उपश्रेणी में एंटीना तत्वों की संख्या।

आरएफ एमईएमएस चरण शिफ्टर्स उच्च प्रभावी आइसोट्रोपिक रूप से विकीर्ण शक्ति और उच्च जी के साथ लेंस (प्रकाशिकी) , चिंतनशील सरणी एंटीना, सबएरे और स्विच्ड 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 स्विच के आधार पर सोलह 5-बिट रिफ्लेक्ट-टाइप आरएफ एमईएमएस चरण शिफ्टर्स द्वारा संश्लेषित एक लाइन स्रोत द्वारा खिलाया गया एक्स-बैंड निरंतर अनुप्रस्थ स्टब (सीटीएस) सरणी शामिल है।[27][28] एक एक्स-बैंड 2-डी लेंस सरणी जिसमें समानांतर-प्लेट वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) शामिल है और 25,000 ओमिक कैंटिलीवर आरएफ एमईएमएस स्विच की विशेषता है,[29] और एक RF MEMS SP4T स्विच और एक रोटमैन लेंस फोकल प्लेन#फोकल पॉइंट और प्लेन स्कैनर पर आधारित W-बैंड स्विच्ड बीमफॉर्मिंग नेटवर्क।[30]

आरएफ एमईएमएस फेज शिफ्टर्स के बजाय ट्रू-टाइम-डिले टीटीडी फेज शिफ्टर्स का उपयोग अल्ट्रा वाइड बैंड राडार तरंग को संबद्ध उच्च श्रेणी के रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है, और बीम स्क्विंटिंग या फ़्रीक्वेंसी स्कैनिंग से बचता है। टीटीडी फेज शिफ्टर्स को स्विच्ड-लाइन सिद्धांत का उपयोग करके डिजाइन किया गया है[8][31][32] या वितरित लोड-लाइन सिद्धांत।[33][34][35][36][37][38] स्विच्ड-लाइन टीटीडी फेज शिफ्टर्स वितरित लोडेड-लाइन टीटीडी फेज शिफ्टर्स को प्रति डेसिबल शोर आंकड़े में समय की देरी के संदर्भ में, विशेष रूप से एक्स-बैंड तक आवृत्तियों पर बेहतर प्रदर्शन करते हैं, लेकिन स्वाभाविक रूप से डिजिटल होते हैं और कम-नुकसान और उच्च-अलगाव एसपीएनटी स्विच की आवश्यकता होती है। वितरित लोड-लाइन टीटीडी चरण शिफ्टर्स, हालांकि, अनुरूप या डिजिटल रूप से और छोटे रूप के कारकों में महसूस किए जा सकते हैं, जो सबरे स्तर पर महत्वपूर्ण है। एनालॉग फेज शिफ्टर्स सिंगल बायस लाइन के माध्यम से पक्षपाती होते हैं, जबकि मल्टीबिट डिजिटल फेज शिफ्टर्स को समानांतर स्तर पर जटिल रूटिंग योजनाओं के साथ समानांतर बस की आवश्यकता होती है।

संदर्भ

  1. ↑ Lucyszyn, S. (2004). "रेडियो फ्रीक्वेंसी माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम टेक्नोलॉजी की समीक्षा". IEE Proceedings - Science, Measurement and Technology. 151 (2): 93–103. CiteSeerX 10.1.1.535.8466. doi:10.1049/ip-smt:20040405. ISSN 1350-2344.
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