MEMS技術在電子通信產業中的意義解析

楊孝超

東華大學，上海 201203

MEMS技術通常也可以稱之為微機電系統技術，該系統內主要包含了控制電路系統、信號分析系統、微處理器以及其他的組成結構部分，在正常使用過程中，該技術內部所含有的各種微型處理器部件同時運行，以保證系統功能得以實現。MEMS技術是比較先進的一種技術，其主要就是將電子技術與機械集成使用，代表著比較先進的電子通信技術水平。

1 MEMS 技術現狀

從20世紀80年代開始，從世界范圍內都逐步的重視MEMS技術的研發與應用。從該技術的發展歷程來分析，最具備代表性的就是美國的硅基微加工技術、日本的精密加工技術等。

1987年，美國 UC Berkeley大學的研究學者通過多次試驗，以表面犧牲層技術為基礎來研發出微電動機技術，在世界范圍內引起了非常大的反響，人們也充分地了解到電路與執行部件實現集成的可行性。

進入到90年代之后，西方發達國家中逐漸開始斥巨資來進行MEMS技術的研發，這是整個發展階段的黃金時期，很多國家都設立了國家級別的研發項目。在該階段之后，MEMS技術發展極為迅速，并且研發成功了深槽刻蝕技術，極大地改變了當前加工工藝。

進入到21世紀的最初幾年中，以模擬輸出技術為主要的Si麥克風逐漸實現了移動通信方面的應用。在2006年之后，逐漸開始將MEMS麥克風技術應用到筆記本領域中，而研發成功的一些運動傳感器也應用到很多電子產品中，技術水平得到了很大的提升，一些傳統的控制結構得到了改善。

2010年開始，就已經有相應的報道指出了單片集成多為數據記錄 CMOS-MEMS 噴墨頭，將其應用到打印機芯片結構上，并且與機械實現集成的多為數據技術，建立了驅動電路系統，可以保證系統的正常進行。

截止目前，代表著先進技術水平的MEMS器件已經逐步的實現了量產，并且應用到各個領域中，以微型壓力傳感器、微型加速度計、微型麥克風等技術的應用尤為廣泛。隨著世界范圍內對于知識產權的重視以及很多新型的MEMS技術被研發和應用，很多關于該技術的專利被申請并且保護，并且還有不斷上升的趨勢。目前，日本在該方面的發展是最快的，代表著MEMS技術世界先進水平的公司比較多，申請該方面專利的數量最為的10家公司中，日本就有5家，由此可見其研發水平是非常高的，研發速度也非常快。

2 MEMS技術的特點

（1）集成化。微型執行器與傳感器所具備的功能是完全不同的，所應用的具體范圍也存在較大的差異，為了實現更高范圍內的應用，可以通過MEMS技術進行集成化處理，從而更好的體現各種功能。

（2）微型化。社會的高速發展、技術的提升，微機電系統所具備的功能也逐漸的提高，而該技術的元器件的規格卻在逐漸的減小，目前已經研發出更具先進水平的亞微米技術。該技術的應用可以進一步的縮小元器件的尺寸，還能夠提高生產效率，滿足各種使用條件的需要。

（3）材料先進。為了能夠更好地促進MEMS技術的快速發展，技術研發人員逐步開始加強晶體硅材料的應用，該材料的功能性非常強，還能夠降低勞動強度，使用效果非常好。

（4）批量制作。目前最為先進的MEMS技術使用晶體硅作為主要材料，在實際生產中可以在一片晶體硅上同時進行很多部件的生產，效率提升的同時還能夠降低能耗，所以要擴大該技術的應用范圍。

3 MEMS技術在電子通信產業中的意義

首先，通過MEMS技術的應用，可以加強射頻濾波器的研發，進而實現通訊領域技術的提升。射頻濾波器是目前MEMS技術研發的主要方向，如果研發成功并且大范圍的應用，就代表著通信領域的集成化取得了非常大的進展，一方面能夠有效地減小各個元器件的尺寸，還能夠有效地提升綜合處理效率，在市場中也能夠起到積極的影響作用。

其次，高Q值電感技術的開發和使用。該技術主要就是將銅化金屬與電薄膜來進行芯片的加工與制作，應用該技術最為明顯的優勢就是能夠確保施工生產工藝不受影響，還能夠有效的達到降低成本與高速處理的目標。

再次，電容可變性使得通信行業逐步實現行業化的發展。MEMS技術在應用可變電容的過程中，可以根據實際情況來減少空氣層厚度，還能夠隨時進行電容量的調整，以確保整個系統運行的穩定性。

最后，微機系統的大范圍使用。目前信息技術發展非常快，信息存儲與信息工程在整個社會中發揮著重大的作用。整體的通信行業的發展方向是功能性強、性能更好、成本更低且體積更小，而微機系統就能夠滿足上述的一切要求。通信領域內使用MEMS天線、無線傳感等先進的技術。微機電系統的大范圍使用，尤其是是針對當前的通信系統的應用，極大地提升了綜合性能，消除了傳統系統所存在的缺陷與不足，同時還能夠有效地提升工作效率、降低運行成本，對于整體技術的發展都起到了積極的促進作用。

4 MEMS技術在社會發展中產生的價值

4.1 具有標志性價值

社會快速發展的帶動之下，科學技術的發展也非常快，對于當前的MEMS技術主要表現在技術水平比較高、設備先進等優勢，就使得該技術在通信領域中取得了非常大的應用，極大地促進了該行業的發展和進步，也更好地改善了人們的生活，讓人們能夠體會到高科技帶來的樂趣。

4.2 具有發展性價值

當前的MEMS技術發展非常快，已經全面的應用到了電子通信行業中，極大地促進了該行業的發展和進步。在實踐中，人們也在加強該技術的研發和應用，積極的探索新的領域，尤其是先進的計算機技術、光纖技術等技術的發展和應用，為MEMS技術的大范圍使用提供了良好的基礎條件。

4.3 具有應用性價值

隨著時代的發展和進步，人們的正常生活已經離不開通信設備，所以電子通信行業就成為了當前重要的產業和領域，并且對于其他的行業也起到了積極的促進作用。MEMS技術就是當前通信技術的主要組成部分，為了能夠大范圍內的應用該技術，就必須要帶來更高的經濟效益，從而符合市場發展的需要。從當前的實際情況來分析，MEMS技術的發展前景非常的廣闊。伴隨著MEMS技術逐步的應用到通信領域中，對于人們的生活起到了非常積極的促進作用，科技的創新帶來了生活方式的改變，人類文明的發展也更加快速。此時，人們也認識到電子通信技術對于人類生活的影響是積極的，所以全社會都在加大力度進行該技術的研發和應用，對于經濟與社會的發展也是極為有利的，還能夠提升人們生活質量。

5 微機保護的干擾和干擾源

5.1 電力系統中產生的干擾源

干擾源會產生一系列的干擾信號。干擾源就包含了微機保護系統中的所存在的內部干擾源以及外部干擾源。外部干擾主要是因為外部環境所存在的干擾，內部干擾則是正常工作的過程中，系統內部的軟件存在的干擾。下面將具體分析當前電力系統內存在的干擾源。

（1）系統操作過程中所產生的噪聲干擾。在系統操作中進行設備的開啟或者切斷過程中，就會出現高壓或者高頻振蕩，從而產生電磁感應而影響微機裝置。

（2）耦合反應所造成的噪音干擾問題。電磁互感器在二次電壓信號回路中就會產生一定的電磁耦合反應，進而產生了一定的噪聲干擾；電廠內部運行過程中的電纜位于強電范圍內而導致的靜電耦合而產生噪聲。

（3）直流系統操作所產生的噪聲干擾。在外部系統的影響之下導致電路系統突然被切斷，電感線圈兩側中存在的感應電壓而導致噪聲的存在。

（4）集成電路工作中存在的噪聲。微機保護系統內部分布著很多的電路芯片，如果其中的某個部分在運行中電流突然增大，信號工作頻率就會提升，從而使得其出現尖峰噪聲的問題。

5.2 干擾形式

就當前是實際情況來分析，干擾形式主要分為了共模干擾與差模干擾兩個方面。前者主要是因為干擾源的存在而導致了系統內部的電位影響而存在的干擾，具體的處理方式就是通過設置隔離變壓器、浮空隔離技術等；后者則主要是由于噪聲發生源的兩條信號線之間存在干擾導致的，其通常都是因為電容耦合等原因所造成的。

5.3 干擾的傳播途徑

在實際運行中，干擾信號主要是通過耦合通道直接傳輸到受干擾設備中。干擾耦合通常為如下的幾種：其一是靜電耦合。就是干擾源與受干擾對象的結構部分中存在電位的變化而產生的靜電感應問題，在實際運行中，如果因此導體出現了電壓數據的變化，通過分布電容直接傳輸到另一側也會造成電壓變化，這樣就造成了另外一個導體出現干擾的情況，進而影響整個結構部分的正常運行；其二是互感耦合。在系統運行中的載流導體出現了交變電流時，此時在該部分的周邊環境中就存在了感應磁場，進一步使得電路內存在感應電動勢，此時就會產生干擾信號；其三是公共阻抗耦合。如果幾個不同的電路逐漸地流向了同一公共阻抗時，其就會對其他范圍內的電路產生必要的影響，進而出現壓降而影響電路；其四輻射耦合。高射頻電流經過導體時必然會存在電力線與磁力線，此時就會在周邊的磁場范圍內形成電動勢，然后經過電源線直接傳輸到整個系統結構內。

6 微機保護的硬件抗干擾措施

對于外部干擾問題的存在主要的解決辦法就是設置防干擾系統，為了使得整個裝置運行更加的穩定，就要選擇更具高性能的防干擾措施，下面將具體分析當前應用比較普遍的幾種抗干擾措施。

6.1 隔離措施

隔離就是通過設置必要的裝置將干擾通道隔斷，也就是將整個運行電路中的干擾源與受干擾設備進行隔離處理。目前主要是利用下面幾種的隔離措施：（1）光電隔離。此時主要是利用光電耦合器件來進行隔離處理，隔離完成之后進行輸入與輸出電路的隔離處理，可以使用不同的電壓來保證系統的正常運行。（2）變壓器隔離。顧名思義，這種方式就是在電路系統中安裝變壓器來進行系統的隔離，從而達到抗干擾的效果，保證電力的正常工作。（3）繼電器隔離。由于繼電器線圈與出點之間并不存在電流，所以此時的繼電器線圈與出點就是隔離的，微機保護裝置也可以根據該部分的工作原理來設置隔離裝置，從而可以確保驅動器結構部分的跳閘可靠性，保證整個系統能夠穩定的工作。

6.2 屏蔽措施

首先，就是設置保護小間屏蔽裝置，為了能夠有效地防止開關廠內所產生的電場影響保護裝置的正常運行，此時應該將微機保護裝置設置在保護小間結構內，然后對該部分結構進行全部的封閉，將其制作成為一個穩定的屏蔽體，在正常的使用過程中，其具備加強屏蔽的效果，從而可以達到保護小間的雙重作用。然后就是實施保護柜的屏蔽，這是因為該結構設置在開關廠內，保護裝置就要根據需要設置在保護柜結構內，此時可以更好地確保保護裝置實現穩定、正常的工作，也能夠對保護柜進行屏蔽。

6.3 接地措施

微機保護系統內存在很多的地線，在實際工作中必須要采取有效的措施進行地線的處理。目前主要存在下面幾種地線：其一，微機系統正常工作中的電源接地線；其二，微機保護裝置內數據收集的信號端；其三，微機保護系統內的小變換器中所存在的屏蔽層，也就是連通公共點結構部分的屏蔽低；其四，微機保護系統中，由于整個電路內存在不同的直流電壓參數值，這些電壓值都是通過不共地的基礎形式，此時在整個系統內部所存在的數據采集系統，電源要與模擬地進行穩定的連接；其五，機殼地線部分。微機保護系統內，在機箱結構中的接地端與屏蔽低能夠實現有效的連接，從而可以確保該端子與保護屏中接地端連接，然后就是將其連接在接地網上。

微機保護裝置內部所設施的插件板必須要按照接地的基本原則來布置，這種方式可以更好地抵抗噪音的干擾。此外，裝置內部所存在的零電位部件要全部懸浮，不能與機殼連接，同時還應該具備較強的零電位與機殼的絕緣性，從而可以有效地減小電容，避免存在共模干擾問題的影響。

7 結語

總而言之，MEMS技術發展速度非常快，其被廣泛的應用到電子通信領域中，已經成為了人們生活所必須的技術，隨著人們對于該技術重視度的提升，該技術正處于高速變革與發展的階段，未來必然會給人們的生活帶來巨大的影響。當前MEMS技術正在高速發展，未來一定能夠成為新的經濟增長點，還能夠促進國家綜合實力的提升，是國家技術發展的主要方向之一。隨著MEMS技術應用范圍逐漸擴大，掌握先進技術就能夠引領世界發展的潮流，這也是我國加強研發的主要出發點，最終實現國力的綜合提升。