Geri Dön

Electromechanical filters using micromachined coupled circular plate resonators

Kuplajlı dairesel mikroişlenmiş rezonatörleri kullanan elektromekanik filtreler

PDF İndir

  1. Tez No: 687649
  2. Yazar: MUHAMMED ABDULCELİL ACAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN, PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 63

Özet

Mekanik olarak birleştirilmiş mikroişlenmiş rezonatörler genellikle mekanik bir bağlantı elemanı gerektirir; bu durum yapının tasarımına ek bir karmaşıklık getirir. Ek bir bağlantı elemanının bulunmadığı, ticari bir mikroişleme prosesi kullanılarak üretilen, mekanik olarak birleştirilmiş kenetlenmiş dairesel plaka rezonatörleri için deneysel olarak doğrulanan yeni bir modelleme ve tasarım yaklaşımı öneriyoruz. Çalışmamızda, eğilme modlu kenetlenmiş dairesel plaka rezonatörleri bir dereceye kadar örtüşür ve örtüşme bölgesindeki kelepçeleri, rezonatörler arasında serbestçe hareket eden bir kuplaj bölgesi oluşturmak için çıkarılır. Örtüşmenin miktarı, her bir rezonatörün özelliklerini koruyacak kadar küçüktür. Bu sonuç, birleştirilmiş rezonatörlerin kenetlenmiş dairesel plaka rezonatör modeline dayalı olarak modellenmesini sağlar. Boyutların, öngerilim voltajının ve malzeme özelliklerinin kontrol edilebilir değişkenler olduğu fizik tabanlı bir eşdeğer devre modeli geliştirilmiştir. Model parametrelerinin her biri, örtüşme miktarının bir fonksiyonu ile çarpılan yekpare rezonatör model parametresi ile ifade edilir. Model parametrelerinin örtüşme miktarı ile nasıl değiştiğini ortaya çıkarmak için analitik türetimler ve sonlu elemanlar yöntemi (FEM) simülasyonları kullanılır. Geliştirilen model kullanılarak, birleştirilmiş rezonatörlerin merkez frekansını, bant genişliğini ve sonlandırma empedansını ifade eden denklemler türetilmiştir. Boyutsal parametreleri ve öngerilim voltajını belirlemek için bir tasarım yönergesi tanımlanmıştır. Önerilen birleşik rezonatör yapısı, %5'e kadar kesirli bant genişliği sunar. 100 nm boşluk yüksekliğine sahip bir polisilikon plaka kullanılan tipik bir tasarım için, sonlandırma empedansının merkez frekansına oranı 158 Ω/MHz olarak hesaplanmıştır. Bu sonuç, çip üzeri ara frekans (IF) filtrelerinin, bu tip birleştirilimiş rezonatörler kullanılarak birkaç yüz MHz'e kadar merkez frekanslarda uygulanabileceğini gösterir. Yapılan çalışmayı deneysel olarak doğrulamak için birleştirilmiş bir rezonatör tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu birleştirilmiş rezonatörün ölçüm sonuçları, eşdeğer devre modeli simülasyonları ile iyi bir uyum göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Mechanically coupled resonators fabricated using micromachining usually require a mechanical coupling element; this introduces additional complexity to the picture. We propose a novel modeling and design approach, followed by experimental verification, for mechanically coupled clamped circular plate resonators fabricated using a commercial micromachining process in which no additional coupling element is present. In our study, the flexural mode clamped circular plate resonators overlap to an extent. Their clamps at the overlap region are removed to generate a freely moving coupling boundary between the resonators. The practical measure of the overlap is small enough to preserve the characteristics of each resonator. This result enables modeling the coupled-resonators based on the clamped circular plate resonator model. A physics-based lumped element equivalent circuit model is developed where dimensions, bias voltage, and material properties are controllable variables. Each of the model parameters is expressed as the corresponding single resonator model parameter multiplied by a function of the amount of overlap. Analytical derivations and finite element method (FEM) simulations are used to extract the dependency of the model parameters on the amount of overlap. Closed-form expressions for the coupled-resonator's center frequency, bandwidth, and termination impedance are derived using the developed model. A design procedure is introduced to determine dimensional parameters and bias voltage. The proposed coupled resonator offers up to 5% fractional bandwidth. For a typical design using a polysilicon plate with 100 nm gap height, the ratio of the termination impedance to the center frequency is calculated to be 158 Ω/MHz. This result indicates that on-chip intermediate frequency (IF) filters can be implemented at center frequencies up to several hundred MHz using this type of coupled-resonators. A coupled-resonator is designed and realized for a proof of concept demonstration. The measurement results of the coupled-resonator show good agreement with the equivalent circuit model simulations.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    832339

    Design and implementation of acoustic-wave-lumped-element resonator-based filters using classical cascade synthesis approach

    Klasik kaskat sentez yaklaşımı kullanılarak akustik-dalga-toplu-eleman rezonatörü tabanlı filtrelerin tasarımı ve gerçeklenmesi

    YAĞMUR KARAHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEVLÜDE GÜLBİN DURAL ÜNVER

    PROF. DR. NEVZAT YILDIRIM

  2. Tez No

    46433

    Vektör kontrollü yöntemi ile denetime yönelik bir asenkron makina modeli

    An Induction machine model for vector control methods

    CEM TOLGA DURAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. ATİLLA BİR

  3. Tez No

    75314

    Güç sistemleri için digital frekans ölçme algoritmaları

    Başlık çevirisi yok

    KARABET ŞENYAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖMER USTA

  4. Tez No

    215856

    ?Equivalent? material properties for designing ionic polymer metal composite actuators by equivalent bimorph beam theory

    İyonik polimer metal kompozit eyleyiciler için eşdeğer bimorf kiriş kuramı ile 'eşdeğer' malzeme özellikleri

    HALİME DİDEM ÇİLİNGİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Mühendislik BilimleriSabancı Üniversitesi

    Malzeme Mühendisliği Bölümü

    DOÇ. DR. MELİH PAPİLA

  5. Tez No

    803073

    A 3-axis precision MEMS stage for tunable Fabry-Perot interferometer applications

    Ayarlanabilir Fabry-Perot interferometre uygulamaları için 3 eksenli hassas MEMS tabla

    SEDAT MERT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KIVANÇ AZGIN

Geri Dön