从历史上看,随着商用双向无线电用户数量的增长,信道间隔不断缩小,必须分配更高频率的频谱来满足需求。更窄的信道间隔和更高的工作频率需要更严格的频率公差,无论是发射器还是接收器。1940 年,当只有几千台商用广播发射机在使用时,500 ppm 的公差就足够了。今天,数百万部蜂窝电话(工作在 800 MHz 以上的频段)中的振荡器必须保持 2.5 ppm 或更高的频率公差。896-901 MHz 和 935-940 MHz 移动无线电频段要求基站的频率公差为 0.1 ppm,移动站的频率公差为 1.5 ppm。容纳更多用户的需求将继续要求越来越高的频率精度。例如,NASA 的个人卫星通信系统概念将使用类似对讲机的手持终端、30 GHz 上行链路、20 GHz 下行链路和 10 kHz 信道间隔。终端的频率精度要求是 10 8 的几分之一。
从历史上看,随着商用双向无线电用户数量的增长,信道间隔不断缩小,必须分配更高频率的频谱才能满足需求。更窄的信道间隔和更高的工作频率需要更严格的频率公差,无论是发射器还是接收器。1940 年,当只有几千台商用广播发射机在使用时,500 ppm 的公差就足够了。今天,数百万部蜂窝电话(工作在 800 MHz 以上的频段)中的振荡器必须保持 2.5 ppm 或更高的频率公差。896-901 MHz 和 935-940 MHz 移动无线电频段要求基站的频率公差为 0.1 ppm,移动站的频率公差为 1.5 ppm。容纳更多用户的需求将继续要求越来越高的频率精度。例如,NASA 的个人卫星通信系统概念将使用类似对讲机的手持终端、30 GHz 上行链路、20 GHz 下行链路和 10 kHz 信道间隔。终端的频率精度要求是 10 8 的几分之一。
图1。各种石墨烯纳米力学谐振器。(a)双重夹紧谐振器。(b)完全夹紧的谐振器。(c)带有通向通道的完全夹紧谐振器。(d)使用SU-8聚合物的其他层完全夹紧谐振器。(e)蹦床形的谐振器。(f)H形谐振器。(g)单独夹紧谐振器。(h)三个双重夹紧的谐振器串联。(i)哑铃形的谐振器,中间有一个排气通道。(J)大量的鼓声谐振器。(k)语音晶体通过将悬浮的石墨烯膜变成周期性图案。(l)语音晶体将石墨烯薄片转移到预制的立柱阵列中。(a)经许可复制。[19] 2011年版权所有,施普林格。(b)经许可复制。[57]版权所有2018,美国化学学会。(c)根据创意共享CC-BY国际许可证的条款复制。[61]版权所有2020年,作者,由Springer Nature出版。(d)经许可复制。[26]版权所有2013,施普林格。(e)根据创意共享CC-BY国际许可证的条款复制。[64]版权所有2019,作者,由施普林格自然出版。(f)经许可复制。[65]版权所有2015,美国化学学会。(g)经许可复制。[66]版权所有2012,施普林格。(h)根据创意共享CC-By International许可证的条款复制。[23]版权所有,作者,由美国国家科学院出版。(i)根据创意共享CC-NC-ND国际许可证的条款复制。[67]版权所有2021,作者,由美国化学学会出版。(J)经许可复制。[68]版权所有2011,施普林格。(k)根据创意共享CC-BY国际许可证的条款复制。[35]版权所有2021,作者,由美国化学学会出版。(l)经许可复制。[36]版权所有2021,美国化学学会。
Rainer Kaltenbaek 1、2*†、Markus Arndt 3、Markus Aspelmeyer 2、3、Peter F. Barker 4、Angelo Bassi 5、6、James Bateman 7、Alessio Belenchia 8、9、Joel Berg´e 10、Claus Braxmaier 11、12、Sougato Bose 4、Bruno Christophe 10、Garrett D. Cole 13、14、Catalina Curceanu 15、Animesh Datta 16、Maxime Debiossac 2、Uroˇs Deli´c 3、Lajos Di´osi 17、18、Andrew A. Geraci 19、Stefan Gerlich 3、Christine Guerlin 20、Gerald Hechenblaikner 21、 Antoine Heidmann 20 , Sven Herrmann 22 , Klaus Hornberger 23 , Ulrich Johann, Nikolai Kiesel 3 , Claus L¨ammerzahl 22 , Thomas W. LeBrun 24 , Gerard J. Milburn 25 , James Millen 26 , Makan Mohageg 27 , David C. Moore 28 , Gavin W. Morley 16 , Stefan Nimmrichter 29 , Lukas Novotny 30 , 31 , Daniel KL Oi 32 , Mauro Paternostro 9 , C. Jess Riedel 33 , Manuel Rodrigues 10 , Lo¨ıc Rondin 34 , Albert Roura 12 , Wolfgang P. Schleich 12 , 35 , 36 , 37 , Thilo Schuldt 12 , Benjamin A. Stickler 23 、Hendrik Ulbricht 38 、Christian Vogt 22 和 Lisa W¨orner 12
摘要 在可穿戴植入物领域,CMOS-MEMS 谐振器在传感应用中的使用因其小型化能力而发生了革命性的变化。它们被用作射频范围内振荡器电路中的频率决定元件。感测信号通过集成在结构本身中的前端 TIA 进行放大。由于功耗低,它还提高了所用设备的耐用性。片上 TIA 集成以及 CMOS-MEMS 结构可提供紧凑的电路,还有助于放大传感器电极感测到的弱信号。LDC 的使用有助于将模拟信号转换为数字信号。由于涉及微加工技术,这些 MEMS 结构被用于各种应用,包括医疗保健中的传感器、用于定时的振荡器、用于频率选择的滤波器等。这篇综述对 CMOS-MEMS 谐振器中使用的各种 TIA 拓扑进行了深入了解。它还包括对各种研究工作的比较分析,从而深入了解未来的发展。关键词 1 CMOS-MEMS、前端 TIA、传感器、LDC、放大器、增益带宽
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滤波器是通信系统中的核心无源元件,随着 5G 技术、物联网、传感器和自动化的兴起,通信系统中的滤波器市场预计还会不断扩大。1 – 3 虽然表面声波 (SAW) 滤波器由于制造简单而在 2 GHz 以下占据主导地位,但它们在更高频率下的性能受到低表面声波速度、光刻复杂性和低品质因数的限制。1、4 与体声波 (BAW) 滤波器相比,窄叉指换能器 (IDT) 手指中的电迁移损伤和 SAW 的不均匀电流分布导致其功率处理能力较差。1 由于厚度延伸波的速度高于表面声波,因此 BAW 滤波器在 1.5 至 6 GHz 的较低 5G 频段占主导地位。高品质因数和高功率处理能力使 BAW 滤波器可以扩展到更高的频率,同时保持高 RF 性能。 1 由于这种电声滤波(因为声波的波长比相同频率的电磁波小得多)而带来的小型化优势,在毫米波范围(30 – 300 GHz)的较高频率下,其收益会逐渐减少。对于如此高的频率,使用基片集成波导 (SIW) 和腔体滤波器在光域中进行直接滤波占主导地位。5 – 9
石墨烯和相关的二维(2D)材料相关的机械,电子,光学和语音性能。因此,对于将其基本激发(激发子,声子)与宏观机械模式搭配的混合系统来说,2D材料是有希望的。与较大的架构相比,这些内置系统可能会产生增强的应变介导的耦合,例如,包括一个与纳米机械谐振器耦合的单个量子发射极。在这里,使用微拉曼光谱法对原始的单层石墨烯鼓上的鼓,我们证明了石墨烯的宏观膨胀振动诱导动力学光学声子软化。这种软化是动态诱导的拉伸应变的明确填充物,在强的非线性驾驶下达到了≈4×10-4的值。这种非线性增强的应变超过了具有相同根平方(RMS)幅度的谐波振动预测的值,多个数量级。我们的工作对2D材料和相关异质结构中光 - 物质相互作用的动态应变工程和动态应变介导的控制有望。