Electromechanical filters using micromachined coupled circular plate resonators

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.