بررسي اثرات غيرخطي تلفات فشردگي لايه نازك در نوسانگرهاي حلقوي سامانه هاي ميكروالكترومكانيكي فركانس راديويي

Study of the Nonlinear Effects of Squeeze Film Damping in RF MEMS Ring Resonators

در اين مقاله مطالعه تحليلي اثرات غيرخطي تلفات فشردگي لايه نازك در نوسانگرهاي ميكروالكترومكانيكي حلقوي با تكيهگاه مركزي در فركانس هاي راديويي ارائه ميشود. در اين راستا، تغييرات ضريب ميرايي و ثابت فنر ناشي از اين پديده مطالعه شده و نحوه اثرگذاري آن بر روي ضريب كيفيت نوسانگر مورد بحث قرار خواهد گرفت. معادلات تحليلي نشان ميدهد كه با توجه به سختي بسيار بالاي ساختار نوسانگر جابجايي فركانسي و ميرايي ناشي از اين اثر، مقدار كوچكي است. بر اساس معادلات استخراج شده در اين مقاله، براي نوسانگر طراحي شده نيازي به بستهبندي خلاء گران قيمت به منظور افزايش ضريب كيفيت وجود ندارد. استخراج اين معادلات و ارائه روش تحليل، يك نقطه عطف در بررسي نوسانگرها از نقطه نظر بستهبندي، فرآيند ساخت و هزينه تمام شده ميباشد.

This paper presents analytical study of the nonlinear effects of squeeze film damping on ring shape anchored RF MEMS contour mode ring resonators. In the current work, changes in damping coefficient and stiffness according to squeeze film phenomenon are studied and their effects on resonator overall quality factor are discussed. Analytical equations present that due to very high stiffness of the structure, the squeeze film damping and its related frequency shift would be negligible. Based on the extracted equations in this paper, there is no need for costly vacuum encapsulation technologies for this kind of resonators for increasing their quality factor.