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科普知識
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開發板

MEMS在通信移動方面的應用

發布日期:2022-10-14 點擊率:69

在智能手機中,iPhone 5采用了4個MEMS傳感器,三星Galaxy S4手機采用了八個MEMS傳感器。

iPhone 6 Plus使用了六軸陀螺儀&加速度計(InvenSense MPU-6700)、三軸電子羅盤(AKM AK8963C)、三軸加速度計(Bosch Sensortec BMA280),磁力計,大氣壓力計(Bosch Sensortec BMP280)、指紋傳感器(Authen Tec的TMDR92)、距離傳感器,環境光傳感器(來自AMS的TSL2581 )和MEMS麥克風。

iphone 6s與之類似,稍微多一些MEMS器件,例如采用了4個MEMS麥克風。預計將來高端智能手機將采用數十個MEMS器件以實現多模通信、智能識別、導航/定位等功能。 MEMS硬件也將成為LTE技術亮點部分,將利用MEMS天線開關和數字調諧電容器實現多頻帶技術。

以智能手機為主的移動設備中,應用了大量傳感器以增加其智能性,提高用戶體驗。這些傳感器并非手機等移動/通信設備獨有,在本文以及后續文章其他地方所介紹的加速度、化學元素、人體感官傳感器等可以了解相關信息,在此不贅敘。此處主要介紹通信中較為特別的MEMS器件,主要為與射頻相關MEMS器件。

通信系統中,大量不同頻率的頻帶(例如不同國家,不同公司間使用不同的頻率,2G,3G,LTE,CDMD以及藍牙,wifi等等不同技術使用不同的通信頻率)被使用以完成通訊功能,而這些頻帶的使用離不開頻率的產生。

聲表面波器件,作為一種片外(off-chip)器件,與IC集成難度較大。表面聲波(SAW)濾波器曾是手機天線雙工器的中流砥柱。2005年,安捷倫科技推出基于MEMS體聲波(BAW)諧振器的頻率器件(濾波器),該技術能夠節省四分之三的空間。

BAW器件不同于其他MEMS的地方在于BAW沒有運動部件,主要通過體積膨脹與收縮實現其功能。(另外一個非位移式MEMS典型例子是依靠材料屬性變化的MEMS器件,例如基于相變材料的開關,加入不同電壓可以使材料發生相變,分別為低阻和高阻狀態,詳見后續開關專題)。

在此值得一提的事,安華高Avago(前安捷倫半導體事業部)賣的如火如荼的薄膜腔聲諧振器(FBAR)。也是前段時間天津大學在美國被抓的zhang hao研究的東西。得益于AlN氮化鋁壓電材料的沉積技術的巨大進步,AlN FBAR已經被運用在iphone上作為重要濾波器組件。FBAR和為SMR (Solidly Mounted Resonator)其原理主要通過固體聲波在上下表面反射形成諧振腔。

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