1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 华北光电技术研究所, 北京 100015
3 北京控制与电子技术研究所, 北京 100038
提出一种基于核密度估计的时-空域滤波算法, 用于红外搜索跟踪系统图像的背景抑制。算法分为空域滤波和时域滤波两部分。在空域滤波中, 采用核密度估计算法对背景进行平滑；在时域滤波中, 采用核密度估计算法对经过空域滤波后的图像灰度值进行概率计算, 判别属于背景残差的灰度值, 然后做进一步的滤除。核方法对背景有很好的光滑性且易于计算机实现, 实验表明, 这种非参方法设计的时-空域滤波算法对背景杂波有非常良好的抑制效果, 信噪比也得到明显提高。
核密度估计 时-空域滤波 红外背景抑制 红外搜索跟踪系统 kernel density estimation temporal-spatial filtering infrared background suppression infrared search and track system 强激光与粒子束
2015, 27(5): 051005
为了便于在红外成像仿真中对目标表面温度场进行计算，提出了一种基于可达辐射能的目标表面辐射传递系数计算方法。分别用公式法、蒙特卡洛法和可达辐射能计算法计算了两两垂直表面和两两平行表面模型间的辐射传递系数，并进行了仿真验证。结果表明，该可达辐射能计算方法在确保计算精度满足要求的同时，在计算效率上相对于公式法和蒙特卡洛法都有较大提高。
蒙特卡洛法 辐射传递系数 相互辐射 Monte Carlo method radiation transfer coefficient mutual radiation
1 清华大学 微电子学研究所，北京 100084
2 大连理工大学 辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，辽宁 大连 116024
为了研究微加热膜下方的结构与微加热器性能的关系，利用数值计算与有限元仿真，研究了微加热膜下方空气隙厚度的变化对加热器性能的影响。首先，通过微加热器试验确定了对流换热系数等关键热学计算参数，建立了一维Fourier导热微分方程组，计算了Biot数并以此为依据对模型进行了薄壁简化，使用有限差分法对微分方程进行了数值计算。然后，使用ANSYS有限元分析软件对模型进行了电热耦合仿真，并对在对流换热边界下硅衬底(无空气隙)，100，200，300，400 μm气隙以及加热膜(完全贯通)6种模型的瞬态温度响应及稳态热分布的结果进行了对比。计算结果表明，相比硅衬底，目前的微加热膜结构在同样边界条件下可以将最高温度提高约17%。空气隙为200 μm时，在+5 V驱动电压和空气对流边界条件下，微加热器可以达到390 K，稳态功耗为134 mW，起到了改善最高温度性能，降低功耗的作用。
微加热器 Biot数 Fourier传热 micro heater Biot number Fourier thermal transfer
对适用于DC～30 GHz频率的并联接触式RF MEMS开关的设计与制造进行了研究。利用低应力电镀Au桥膜作为上电极,实现了接触电极之间的Au-Au接触。使用BorofloatTM玻璃作为衬底,并用隔离电阻对内置射频信号与驱动电极旁路进行隔离;通过对上电极桥膜与CPW间距的优化设计,使开关具有较低的插入损耗。所设计制造的并联接触式RF MEMS开关的下拉电压为60 V,上下电极的接触电阻为0.1 Ω。插入损耗为-0.03 dB@1GH,-0.13 dB@10 GHz和-0.19 dB@20GHz,在DC～30 GHz的插入损耗都＜-0.5 dB;隔离度为-47 dB@1 GHz,-30 dB@10 GHz和-25 dB@20 GHz,在DC～30 GHz的隔高度都＞-23 dB。测试结果表明,所设计的并联接触式RF MEMS开关适用频率为DC～30 GHz,是一种应用频率范围较宽的RF MEMS开关。
微机电系统 RF MEMS开关 并联接触 MEMS RF MEMS switch DC-contact shunt 光学 精密工程
2009, 17(8): 192201927
对介质桥串联接触式RF MEMS开关的制备工艺进行了研究。介绍了开关的结构,说明了采用常规制备工艺容易在桥膜上形成应力集中,严重影响开关的机械可靠性。通过改进工艺,提出了一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,获得了平坦的介质桥膜。最后,给出了完整的开关制备流程。与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,提高了开关的机械可靠性,成品率从10%提高到了95%,工作寿命从1000次提高到了2.5×107次。此外,在23.3 V的驱动电压下,开关插入损耗<0.55 dB@DC-10 GHz,隔离度>53.2 dB@DC-10 GHz。结果表明该工艺可满足无线通讯对MEMS开关成品率、寿命和微波性能的要求。
MEMS开关 接触式开关 机械可靠性 侧向钻蚀 寿命 MEMS switch contact switch mechanical reliability isotropic undercutting lifetime
设计并实现了基于高阻硅RF-MEMS(射频-微机电系统)共面波导传输线(CWP), 并测量和分析了不同偏压下的特征阻抗值.利用部分电容法和保角变换法得到的分析公式确定了特征阻抗为50 Ω的共面波导的几何结构尺寸,采用MEMS准平面加工工艺在高阻硅衬底上实现了2.5 μm厚的金共面波导结构.在施加不同直流偏压的情况下对所设计的共面波导进行了S参数测量.计算了Winkel多项式中所有系数的具体表达式,运用该多项式获得了共面波导的特征阻抗,并与传统的特征阻抗提取方法进行了结果比较.实验数据表明,在中心信号线上施加的直流偏压对S参数的影响很小,而对共面波导特征阻抗的影响较为明显,当施加的直流偏压从0 V变为38 V时,特征阻抗的实部会增加,变化幅度小于1.2 Ω,虚部会减小,变化幅度小于0.8 Ω.
射频 微机电系统 共面波导 特征阻抗
基于能量法对两侧下拉电极控制(SPEC)的MEMS(微机电系统)压控电容进行了分析和优化.使用数值迭代方法计算了压控电容可动极板的挠度试解函数,得到了试解函数形状在不同驱动电压下的曲线.计算结果与有限元仿真所得结果一致.在此基础上,给出了基于铝材料的两侧下拉电极MEMS压控电容的优化过程,得到了优化结果.对于初始应力5 MPa,杨式模量70 GPa,极板厚度1.5 μm,极板间距1 μm,总长度为600 μm的铝材料压控电容,控制电极采用70 μm的优化长度,可以实现变化比率为2:1电容变化比率.结果表明采用(SPEC)结构的压控电容,能有效地减小或避免静电微机械结构特有的"崩塌"效应,获得较大的电容调节范围.
压控电容 微机电系统 能量法
