I MEMS (micromachined electromechanical systems) sono dispositivi allo stato solido con parti mobili azionate mediante segnali elettrici. Questi dispositivi possono essere inclusi in forma integrata nei front-end a radiofrequenza per sistemi di telecomunicazioni per realizzare varie funzioni (come interruttori, filtri a elevato Q, risonatori, ecc.) che altrimenti richiederebbero l’uso di componenti esterni al chip. Una delle caratteristiche più interessanti dei dispositivi MEMS è rappresentata dalla loro maggiore linearità rispetto ai corrispondenti componenti circuitali a semiconduttore. Nonostante ciò, i MEMS presentano un complesso comportamento non lineare che può influenzare in modo sensibile le prestazioni del sistema in cui sono inseriti. Ciò risulta particolarmente evidente in presenza di forti segnali a RF modulati. Infatti, le costanti di tempo associate ai dispositivi MEMS normalmente sono molto grandi rispetto al periodo delle portanti a RF, ma in genere sono comparabili con il periodo dei segnali modulanti. La risposta non lineare del sistema elettromeccanico alle componenti a bassa frequenza dello spettro del segnale dà quindi origine a distorsione di intermodulazione. Lo studio di questi effetti è stato preso in esame in questo lavoro grazie allo sviluppo di un approccio innovativo che abbina alcune tecniche numeriche avanzate al metodo del bilanciamento armonico basato sulle variabili di stato e sulla scomposizione del circuito.

Analisi degli effetti non lineari nei circuiti a RF contenenti interruttori a MEMS

MASTRI, FRANCO;MASOTTI, DIEGO;RIZZOLI, VITTORIO
2004

Abstract

I MEMS (micromachined electromechanical systems) sono dispositivi allo stato solido con parti mobili azionate mediante segnali elettrici. Questi dispositivi possono essere inclusi in forma integrata nei front-end a radiofrequenza per sistemi di telecomunicazioni per realizzare varie funzioni (come interruttori, filtri a elevato Q, risonatori, ecc.) che altrimenti richiederebbero l’uso di componenti esterni al chip. Una delle caratteristiche più interessanti dei dispositivi MEMS è rappresentata dalla loro maggiore linearità rispetto ai corrispondenti componenti circuitali a semiconduttore. Nonostante ciò, i MEMS presentano un complesso comportamento non lineare che può influenzare in modo sensibile le prestazioni del sistema in cui sono inseriti. Ciò risulta particolarmente evidente in presenza di forti segnali a RF modulati. Infatti, le costanti di tempo associate ai dispositivi MEMS normalmente sono molto grandi rispetto al periodo delle portanti a RF, ma in genere sono comparabili con il periodo dei segnali modulanti. La risposta non lineare del sistema elettromeccanico alle componenti a bassa frequenza dello spettro del segnale dà quindi origine a distorsione di intermodulazione. Lo studio di questi effetti è stato preso in esame in questo lavoro grazie allo sviluppo di un approccio innovativo che abbina alcune tecniche numeriche avanzate al metodo del bilanciamento armonico basato sulle variabili di stato e sulla scomposizione del circuito.
Atti delle XX Riunione Annuale dei Ricercatori di Elettrotecnica
1
2
F. Mastri; D. Masotti; V. Rizzoli
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