Development of MEMs technology based microwave and millimeter-wave components
MEMs teknolojisi tabanlı mikrodalga ve milimetrik dalga bileşenlerin geliştirilmesi
- Tez No: 255398
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR, PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikroelektromekanik sistemler, Milimetre dalga frekansı, Microelectromechanical systems, Milimeter wave frequency
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, yüzey mikroişleme tabanlı özel bir teknoloji için toplu mikrodalga bileşenlerin geliştirilmesi, bağlı-bağlı tip kirişlerin bağımsız bir mekanik incelemesi ve milimetre dalga uygulamaları için paralel, sığal-değeçli bir RF MEMS anahtarın gerçeklenmesi anlatılmaktadır.Bu çalışmada geliştirilen parmaklı sığaç, düzlemsel sarmal irgiteç ve mikroşerit yama toplu bileşenleri; tek metal katman kullanan ve dolayısı ile kolay, ucuz ve seri bir üretime imkan veren yüzey mikroişleme tabanlı bir teknoloji için uyarlanmıştır. Bu bileşenler kullanılarak, bant-geçiren bir süzgeç yapısı tektaş olarak başarıyla üretilmiş ve ölçümlerde -20 dB'den iyi bant-içi geri dönüş kaybı, 1.2 dB bant-içi araya girme kaybı, S frekans bandında yer alan bir geçiş bandı ve 20 GHz'e varan bir durdurma bandı elde edilmiştir.Bağlı-bağlı tip kirişlerin eğilme kesiti ve yay sabiti ifadeleri, eksenel etkiler göz önünde bulundurularak, düzgün dağıtılmış yükler için çözümsel bir şekilde çıkarılmıştır. Mekanik alanında yeterli tecrübeye eriştikten sonra, hareketlendirme öncesi ve sonrası elektrostatik uyarım problemleri için Sonlu Farklar yöntemiyle sayısal çözüm biçimleri oluşturulmuştur. Geliştirilen sayısal araçlarla; hareketlendirme, bırakma ve değeç-iyileşmesi davranışları incelenmiştir. Hareketlendirme gerilimi için özel olarak yarı-deneysel ifadeler çıkarılmış ve tipik yapılanmalar için elde edilen hatanın Sonlu Eleman Yöntemi ile karşılaştırıldığında %3.7'yi geçmediği gözlemlenmiştir.Paralel, sığal-değeçli RF MEMS anahtar elektromanyetik ve mekanik alanlarında Ka frekans bandı için tasarlanmıştır. İlk aşamada üretilen anahtarların tasarım belirtimlerine uymadığı görülmüştür. İlgili farklılıkların sebeplerinin anlaşılmasını takiben bir tasarım değişikliğine gidilmiş ve yeniden üretilen anahtarların başarıyla çalıştıkları gözlemlenmiştir. Ölçümlerde AÇIK-durumda geri dönüş ve araya girme kayıpları 1-40 GHz bandında sırasıyla -16.4 dB ve 0.27 dB'den iyi bulunmuş; KAPALI-durum çınlama frekansı 20-25 V uyarım gerilimiyle hassas olarak 35 GHz'e oturtulmuş ve ilgili yalıtım 39 dB olarak elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents development of microwave lumped elements for a specific surface-micromachining based technology, a self-contained mechanical characterization of fixed-fixed type beams and realization of a shunt, capacitive-contact RF MEMS switch for millimeter-wave applications.Interdigital capacitor, planar spiral inductor and microstrip patch lumped elements developed in this thesis are tailored for a surface-micromachining technology incorporating a single metallization layer, which allows an easy and low-cost fabrication process while permitting mass production. Utilizing these elements, a bandpass filter is fabricated monolithically with success, which exhibits a measured in-band return loss better than -20 dB and insertion loss of 1.2 dB, a pass-band located in S-band and a stop-band extending up to 20 GHz.Analytical derivations for deflection profile and spring constant of fixed-fixed beams are derived for constant distributed loads while taking axial effects into account. Having built experience with the mechanical domain, next, Finite Difference solution schemes are established for pre-pull-in and post-pull-in electrostatic actuation problems. Using the developed numerical tools; pull-in, release and zipping phenomena are investigated. In particular, semi-empirical expressions are developed for the pull-in voltage with associated errors not exceeding 3.7 % of FEA (Finite Element Analysis) results for typical configurations.The shunt, capacitive-contact RF MEMS switch is designed in electromagnetic and mechanical domains for Ka-band operation. Switches fabricated in the first process run could not meet the design specifications. After identifying sources of relevant discrepancies, a design modification is attempted and re-fabricated devices are operated successfully. In particular, measured OFF-state return and insertion losses better than-16.4 dB and 0.27 dB are attained in 1-40 GHz. By applying a 20-25V actuation, ON-state resonances are tuned precisely to 35 GHz with an optimum isolation level of 39 dB.
Benzer Tezler
- Organik lif tabanlı metal oksit kaplanmış biyo-sensör geliştirilmesi
Development of organic fiber based metal oxide coated bio-sensor
GÖZDE KONUK EGE
Doktora
Türkçe
2022
Mekatronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GARİP GENÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN YÜCE
- Design of a smartphone-based development board to collect underwater physological data from divers
Sualtında dalgıçlardan fizyolojik verilerin toplanması için akıllı telefon tabanlı geliştirme kiti tasarlanması
MİRAÇ MEMİŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGalatasaray ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH MURAT EGİ
- System integration of mems devices on flexible substrate for fully implantable cochlear implant applications
Mems cihazlarının koklear implant uygulamaları için esnek alt taban üzerine entegrasyonu
ALPER KAAN SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. HALUK KÜLAH
DR. DİLEK IŞIK AKCAKAYA
- Fabrication of cmuts based on PMMA adhesive wafer bonding
PMMA yapıştırıcılı pul bağlama yöntemiyle kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik güç çevirici (CMUT) üretimi
MANSOOR AHMAD
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT
- A frost sensor system using MEMS technology
MEMS teknolojisi ile buz(lanma) algılama sistemi
ZAFER SALMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN