MEMS三维THz无源器件电气特性模型研究

通过研究，我们成功建立了反映太赫兹波段（0.1-10THz）波导滤波器和微屏蔽线移相器的电气特性等效电路模型；针对MEMS微加工方法、器件封装等实验特征影响THz无源器件性能的规律，建立了较为系统的设计优化理论；加工获取了140GHz波导滤波器及240、300GHz双通带滤波器的加工样品，得到了工艺难度低、性能优异的设计方案、微加工流程和器件封装方法；同时研究人员根据研究成果撰写了两份研究报告《亚毫米波段（0.1-1THz）MEMS器件的等效电路模型及其参数提取》、《MEMS微加工方法和器件封装等试验特征对器件的影响规律》。 国内外核心期刊上发表论文16篇； 参加国内外学术交流7次，邀请国外专家讲学3次； 联合培养参研青年2名； 培养博士研究生3名，硕士研究生10名。

本项目将MEMS加工技术和THz无源器件结合起来，进行电气特性模型研究。首先，以亚毫米波段(0.1-1THz)MEMS波导滤波器和微屏蔽线移相器为例，研究MEMS三维THz无源器件的设计原理和方法。将器件结构离散化为几类典型单元，并以非均匀传输线理论为分析手段建立其等效电路模型，探索结构参数和等效电路参数之间的关系；将典型单元对应的模型组合以形成器件的等效电路模型，得到各种无源器件通用的模型创建方法。该研究将MEMS器件的三维电磁场分析转化为传输线问题进行处理，简单有效，有利于建立系统的器件优化设计理论。另外，针对MEMS微加工误差和器件成品率问题，进行工艺容差性研究。将工艺、封装因素参数化到之前建立的等效电路模型中去，通过性能预判进行量化研究，为缩短MEMS器件试验周期、降低工艺成本提供理论依据。最后，得出最佳设计方案，进行工艺流片，从测试结果中提取器件分布参数并修正模型。

国内的RF MEMS开关研究已经有很大的进步，很多已报道的开关都具有很优良的性能，但与国外的研究相比，在性能和可靠性上还有一定差距，并且在结构上还有些简单，可靠性也有待提高，还有很多方面需要提高：

( 1) 由于电磁驱动的RF MEMS开关结构的特殊性，使得磁场分布不均匀，漏磁比较多，必须研究优化电磁系统的结构的方法以减小功耗和提高驱动力。

( 2) 为了能满足射频器件集成化和微型化的要求，电磁驱动RF MEMS开关需要制作更小尺寸线圈。

( 3) 加快RF MEMS开关可靠性研究，金属接触以及开关失效原因的研究是提高开关寿命有效途径。

( 4) 封装问题是MEMS产品实现商品化的前提，因为MEM S产品容易受周围环境的影响，RF MEMS电路正常工作很大程度上取决于由封装所提供的内部环境与保护。而有关MEMS封装的研究还处于初级阶段，MEMS器件的多样性和非密封性往往需要为每种器件单独开发相应的封装技术，需要在不影响MEMS器件性能的前提下，为设计者提供一系列标准化的封装技术。

根据三维地质模型元数据和质量评价研究课题的总体目标任务，本课题的主要目标任务是继续开展三维地质模型元数据标准研究；设计三维地质模型元数据标准配套软件工具的设计与开发，并开展试点验证；继续开展三维地质建模不确定性分析和质量评估研究，并开展试点验证；开展云环境下的三维地质模型数据管理技术试验；研制三维地质模型的平面多边形边界求解算法和.Net环境下三维地质模型数据质量检查工具。,根据三维地质模型元数据和质量评价研究课题的总体目标任务，本课题的主要目标任务是继续开展三维地质模型元数据标准研究；设计三维地质模型元数据标准配套软件工具的设计与开发，并开展试点验证；继续开展三维地质建模不确定性分析和质量评估研究，并开展试点验证；开展云环境下的三维地质模型数据管理技术试验；研制三维地质模型的平面多边形边界求解算法和.Net环境下三维地质模型数据质量检查工具。 2100433B

随着大跨度楼盖、人行桥、体育看台等的柔性结构的大量兴建，在行人步行作用下的振动舒适度问题日益凸显。行人步行荷载的动力特性和数学模型是进行结构振动舒适度分析的必要条件，然而我国在此方面的研究十分薄弱。本项目研究利用三维动作捕捉技术开展了73人次的单人步行、跳跃荷载实验。在实验数据的基础上，建立了单步步行荷载的傅里叶级数模型和连续步行荷载的主次谐波荷载模型。此外，还提出了单人跳跃的修正半正弦平方模型。在大量步行和跳跃荷载实验记录的基础上，本项目进一步提出了在行人荷载作用下大跨度工程结构振动响应计算的反应谱分析方法。该方法建立了荷载与响应之间的直接关系，方便工程设计人员使用，计算精度也得到了实验和实测结果的验证。 步行和跳跃是行人在结构上的两种最典型的荷载形式，然而对应的荷载模型和取值方法在我国一直是空白。国内外生物力学和医学领域的研究早已表明，由于身高、体重、体段质量分布以及步态特征的不同，东西方人行走时的地反力（即步行荷载）的统计特性有较大差异。因此，本项目所开展的针对中国人步行和跳跃特点的荷载实验以及所建立的荷载模型具有重要的科学意义和工程应用价值。研究成果发表在本领域重要的国内外学术刊物上，共发表标注论文16篇，其中SCI检索论文4篇，EI检索论文12篇，培养硕士研究生7人。与本研究方向的国际领先学术团队开展了深入的学术合作，联合发表研究论文2篇。 2100433B