针对迷你无人飞行器（mini-UAV）探测难度大的问题，仿真设计并制作了谐振频率接近mini-UAV噪声特征频率的硅基微机电系统（MEMS）轮形振膜，结合精密机械加工制作了光纤法布里-珀罗干涉式声传感器。测试结果表明，该光纤声传感器的谐振频率为7.279 kHz，与仿真结果基本一致，其在频率为7 kHz声波正入射的条件下的灵敏度为1.8 V/Pa，信噪比为71 dB，最小可探测声压为99 μPa/Hz^0.5。值得强调的是，该声传感器对声波的响应呈现“8”字形的方向依赖性，表明其具有识别声源方向的能力。进一步在户外测试了该光纤声传感器对mini-UAV的探测能力，结果表明，声传感器能够在65 m的范围内探测到mini-UAV噪声，其探测距离是商用驻极体声传感器的3倍左右。所研制的硅基MEMS轮形振膜光纤声传感器为解决实践中mini-UAV探测难的问题提供了一种简单有效的工具。

随着智能时代的到来, 磁场传感器已经广泛应用于移动设备中, 为用户提供定位和导航等服务。目前, 基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的 2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低, 不需要外加磁性材料, 且制作工艺和互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容。这种传感器的工作范围一般为 10 μT~1 T, 并可以通过增加功耗的方式来提高分辨力。磁阻式磁场传感器拥有较高的分辨力和较宽的工作范围(0.1 nT~1 T), 其性能主要取决于磁性材料。除了以上 2种方式外, 由硅基微机电系统(MEMS)谐振器构成的谐振式磁场传感器利用洛伦兹力对磁场的依赖性实现了对磁场的检测, 具有体积小、功耗低、性能优异且与 CMOS工艺兼容等优点, 近年来受到研究人员的广泛关注。本文回顾了由 MEMS硅基谐振器构成的磁场传感器的最新发展动态和性能提升方法, 并总结了当前存在的关键挑战和未来机遇。

为了便于驱动谐振梁的反对称模态，提高加速度检测灵敏度，该文提出了一种分布式的电极驱动方式，利用分布式电极更易驱动谐振梁的反对称模态并检测信号。设计了弹性梁质量块系统，用作感知外部加速度的敏感质量，并将谐振梁作为测量加速度的敏感元件。建立了谐振梁前两阶动力学方程。实验测量了不同加速度下谐振梁一阶、二阶的频率变化。实验表明，二阶模态检测正向灵敏度比一阶模态检测正向灵敏度提高了49%，负向灵敏度提高了89%，且二阶模态品质因数是一阶模态品质因数的3.19倍。最后分析了偏置直流电压对灵敏度的影响：随着电压提高，正向加速度检测灵敏度提高，负向加速度检测灵敏度降低。

针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题，该文分析了常用的温度补偿方法，提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型，结合标定实验采集的样本数据，建立了标定压力同敏感元件输出电压和温度的非线性映射关系，实现了温度补偿效果。结果表明，与传统的最小二乘法、三次样条插值法、标准RBF、粒子群优化反向传输神经网络(PSO-BP)、核极限学习机(ELM)神经网络等方法相比，该算法具有更好的补偿预测效果，且对样本数据不需要归一化处理，具有良好的工程实践意义。

该文设计了一款基于微机电系统(MEMS)工艺的小型高选择性的射频滤波器，与传统MEMS滤波器相比，该滤波器采用阶跃阻抗谐振器(SIR)降低器件尺寸，利用谐振器的场分布形成结构紧凑的交叉耦合，免去了传统的飞杆电耦合结构，在提高滤波器选择性的同时实现器件的紧凑布局。滤波器表面金属谐振腔通过金属化的硅通孔实现谐振器的接地，形成四分之一波长谐振结构。对性能和结构参数各异的滤波器进行设计和分析，并采用三维电磁仿真软件对滤波器进行模拟仿真。结果表明，滤波器尺寸为10 mm×10 mm ×0.4 mm，驻波比＜1.3 dB，插入损耗＜3.5 dB。在2.5~2.7 GHz和3.4~3.5 GHz时，带外抑制＞30 dB。

针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差, 且存在标定流程复杂、标定效率低的问题, 设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性, 构建误差模型, 设计十二位十八速的标定方案, 并优化转台转动方案。通过自动标定系统, 实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明, 该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定, MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上; MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%, 同时整个标定流程时间大幅减少, 提高了标定效率。

为了研究电容式MEMS微波功率传感器悬臂梁的非线性运动, 建立了MEMS悬臂梁在空间域上的弯曲特性模型, 综合考虑静电力、轴向应力以及残余应力对悬臂梁非线性运动的影响, 求解得到动力学微分方程。在此基础上研究在不同杨氏模量、驱动电压和残余应力下悬臂梁的弯曲特性, 解析得到对应的悬臂梁弯曲特性曲线与轴向应力曲线。使用有限元分析软件ANSYS对不同驱动电压下的悬臂梁下拉位移进行仿真, 并对仿真结果与解析结果进行比较。结果表明, 在驱动电压从10 V到20 V的变化过程中, 仿真结果与模型解析结果具有一致的趋势, 两者间的最大误差仅有8.81%。对电容式MEMS微波功率传感器的悬臂梁弯曲特性的研究具有一定的参考价值和指导意义。

针对单刀多掷开关(SPMT)在相控阵雷达、宽带收发器中用于切换滤波器和传输线时需要满足宽频带、高隔离度的性能需求, 设计了一种宽频带、高隔离度的MEMS单刀三掷开关(SP3T)。通过ANSYS电磁仿真软件中的HFSS模块对MEMS SP3T开关进行优化, 利用COMSOL软件对上电极的机械性能进行仿真。仿真结果表明, 所设计的MEMS SP3T开关可工作在1~90 GHz的频带内, 且插入损耗小于1 dB@90 GHz, 隔离度大于35 dB@90 GHz, 其整体体积约为075 mm3。

针对目前L波段滤波器体积大、群延时高、损耗大等问题，提出了一种L波段多层低群延时滤波器。通过选取高硅基作为衬底材料，采用多层交指结构的谐振器来降低带内群延时，减小体积。利用HFSS软件对滤波器展开建模与仿真。通过调整谐振器的参数，得到最佳设计方案。仿真结果表明，该滤波器的中心频率为1.5 GHz，带内插入损耗小于1.2 dB，带内群延时波动小于500 ps，在中心频率左右0.3 GHz处的带外抑制达到50 dB，滤波器尺寸较小，为8 mm×7 mm×1.5 mm。

目前通讯、导航等领域对单刀多掷开关有广泛的需求，而此类开关存在体积大、工作频带窄、插入损耗大、隔离度低等问题。文章设计了一种串联接触式双边多触点型RF MEMS单刀六掷开关。开关的下电极上设有三个圆形触点，远端连接有喇叭状过渡带，其上是带有带状孔的“X”形上电极，通过减小接触电阻和耦合电容来改善射频性能。经HFSS软件仿真优化，该开关工作频率可覆盖L~Ka波段，且在26.5 GHz下，插入损耗≤ 0.3 dB，隔离度≥ 37 dB，性能良好，尺寸为1.05×1.05×0.5 mm3。结果表明，设计的单刀六掷开关射频性能具有较大优势，同时满足小型化的要求，因此在L~Ka波段的导航、认知无线网络以及微波测试等领域具有较大的应用前景。