[發明專利]一種基于參數泵的MEMS振蕩器

有效

• 申請號: 202110045005.6
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112953435B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 韋學勇;徐宇濤;徐柳;陽琪琪;王雪峰;宦榮華;蔣莊德
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種基于參數泵的MEMS振蕩器，其特征在于，包括低頻諧振器模塊、高頻諧振器模塊和共用梁模塊，低頻諧振器模塊通過低頻諧振梁(1-1)分別連接低頻諧振器第一激勵模塊和低頻諧振器第二激勵模塊；高頻諧振器模塊通過高頻諧振梁(2-1)分別連接高頻諧振器第一激勵模塊和高頻諧振器第二激勵模塊；共用梁模塊采用機械連接方式將低頻諧振梁(1-1)和高頻諧振梁(2-1)連接；低頻諧振器模塊與低頻振蕩器閉環振蕩回路連接，并經加法器(8-2)與參數泵模塊的參數泵發生器(8-1)連接，高頻諧振器模塊與高頻振蕩器閉環振蕩回路連接；低頻振蕩器閉環振蕩回路和高頻振蕩器閉環振蕩回路分別使低頻諧振梁(1-1)和高頻諧振梁(2-1)在諧振頻率處發生閉環振蕩，參數泵模塊對低頻諧振梁(1-1)施加動態剛度調制信號。

2.根據權利要求1所述的基于參數泵的MEMS振蕩器，其特征在于，低頻諧振器模塊包括第一固支錨點(1-2)，第二固支錨點(1-5)和第一受激電容板(1-4)；第一固支錨點(1-2)和第二固支錨點(1-5)分別位于低頻諧振梁(1-1)的兩側；第一固支錨點(1-2)和第二固支錨點(1-5)與硅基底連接，第一固支錨點(1-2)上均勻濺射有第一金屬電極層(1-3)，第二固支錨點(1-5)上均勻濺射有第二金屬電極層(1-6)；第一受激電容板(1-4)設置在低頻諧振梁(1-1)與低頻諧振器第一激勵模塊和低頻諧振器第二激勵模塊之間；低頻諧振器第一激勵模塊包括低頻諧振器第一激勵電極(4-1)，低頻諧振器第一激勵錨點(4-2)和濺射在其上的第五金屬電極層(4-3)；低頻諧振器第一激勵電極板(4-1)與低頻諧振器第一激勵錨點(4-2)相連，為第一受激電容板(1-4)提供激振力；低頻諧振器第二激勵模塊包括低頻諧振器第二激勵電極板(5-1)，低頻諧振器第二激勵錨點(5-2)和濺射其上的第六金屬電極層(5-3)；低頻諧振器第二激勵電極板(5-1)與低頻諧振器第二激勵錨點(5-2)相連，在第一受激電容板(1-4)的另一側提供激振力。

3.根據權利要求2所述的基于參數泵的MEMS振蕩器，其特征在于，頻諧振器(1-1)、第一受激電極板(1-4)、低頻諧振器第一激勵電極板(4-1)和低頻諧振器第二激勵電極板(5-1)下方均鏤空，諧振梁結構懸空于硅基器件上并由第一固支錨點(1-2)、第二固支錨點(1-5)提供支撐；第一固支錨點(1-2)、第二固支錨點(1-5)、第一激勵錨點(4-2)和第二激勵錨點(5-2)均與結構基底相連，第一固支錨點(1-2)、第二固支錨點(1-5)、第一激勵錨點(4-2)和第二激勵錨點(5-2)均為正方形結構，邊長范圍是100～300μm。

4.根據權利要求2所述的基于參數泵的MEMS振蕩器，其特征在于，第一金屬電極層(1-3)、第二金屬電極層(1-6)、第五金屬電極層(4-3)和第六金屬電極層(5-3)的形狀均為正方形，邊長為80～250μm；第一受激電極板(1-4)與第一激勵電極板(4-1)和第二激勵電極板(5-1)之間均存在間隙并形成電容，間隙的距離范圍是1～10μm。

5.根據權利要求2所述的基于參數泵的MEMS振蕩器，其特征在于，第五金屬電極(4-3)和第六金屬電極層(5-3)接入低頻振蕩器閉環振蕩回路中，低頻振蕩器閉環振蕩回路包括第一鑒相器(9-1)、第一低通(9-2)和第一電壓控制振蕩器(9-3)，第一鑒相器(9-1)通過內置的乘法器判斷第六金屬電極層(5-3)的振蕩信號和反饋信號之間的相位差，實現對第一電壓控制振蕩器(9-3)控制，第一電壓控制振蕩器(9-3)產生的交流信號在輸出頻率的同時，提供激勵交流電壓施加于第五金屬電極(4-3)上，使得低頻諧振梁(1-1)進行自激振蕩。