MEMS技术在电子通信产业中的意义解析

杨孝超

东华大学，上海 201203

MEMS技术通常也可以称之为微机电系统技术，该系统内主要包含了控制电路系统、信号分析系统、微处理器以及其他的组成结构部分，在正常使用过程中，该技术内部所含有的各种微型处理器部件同时运行，以保证系统功能得以实现。MEMS技术是比较先进的一种技术，其主要就是将电子技术与机械集成使用，代表着比较先进的电子通信技术水平。

1 MEMS 技术现状

从20世纪80年代开始，从世界范围内都逐步的重视MEMS技术的研发与应用。从该技术的发展历程来分析，最具备代表性的就是美国的硅基微加工技术、日本的精密加工技术等。

1987年，美国 UC Berkeley大学的研究学者通过多次试验，以表面牺牲层技术为基础来研发出微电动机技术，在世界范围内引起了非常大的反响，人们也充分地了解到电路与执行部件实现集成的可行性。

进入到90年代之后，西方发达国家中逐渐开始斥巨资来进行MEMS技术的研发，这是整个发展阶段的黄金时期，很多国家都设立了国家级别的研发项目。在该阶段之后，MEMS技术发展极为迅速，并且研发成功了深槽刻蚀技术，极大地改变了当前加工工艺。

进入到21世纪的最初几年中，以模拟输出技术为主要的Si麦克风逐渐实现了移动通信方面的应用。在2006年之后，逐渐开始将MEMS麦克风技术应用到笔记本领域中，而研发成功的一些运动传感器也应用到很多电子产品中，技术水平得到了很大的提升，一些传统的控制结构得到了改善。

2010年开始，就已经有相应的报道指出了单片集成多为数据记录 CMOS-MEMS 喷墨头，将其应用到打印机芯片结构上，并且与机械实现集成的多为数据技术，建立了驱动电路系统，可以保证系统的正常进行。

截止目前，代表着先进技术水平的MEMS器件已经逐步的实现了量产，并且应用到各个领域中，以微型压力传感器、微型加速度计、微型麦克风等技术的应用尤为广泛。随着世界范围内对于知识产权的重视以及很多新型的MEMS技术被研发和应用，很多关于该技术的专利被申请并且保护，并且还有不断上升的趋势。目前，日本在该方面的发展是最快的，代表着MEMS技术世界先进水平的公司比较多，申请该方面专利的数量最为的10家公司中，日本就有5家，由此可见其研发水平是非常高的，研发速度也非常快。

2 MEMS技术的特点

（1）集成化。微型执行器与传感器所具备的功能是完全不同的，所应用的具体范围也存在较大的差异，为了实现更高范围内的应用，可以通过MEMS技术进行集成化处理，从而更好的体现各种功能。

（2）微型化。社会的高速发展、技术的提升，微机电系统所具备的功能也逐渐的提高，而该技术的元器件的规格却在逐渐的减小，目前已经研发出更具先进水平的亚微米技术。该技术的应用可以进一步的缩小元器件的尺寸，还能够提高生产效率，满足各种使用条件的需要。

（3）材料先进。为了能够更好地促进MEMS技术的快速发展，技术研发人员逐步开始加强晶体硅材料的应用，该材料的功能性非常强，还能够降低劳动强度，使用效果非常好。

（4）批量制作。目前最为先进的MEMS技术使用晶体硅作为主要材料，在实际生产中可以在一片晶体硅上同时进行很多部件的生产，效率提升的同时还能够降低能耗，所以要扩大该技术的应用范围。

3 MEMS技术在电子通信产业中的意义

首先，通过MEMS技术的应用，可以加强射频滤波器的研发，进而实现通讯领域技术的提升。射频滤波器是目前MEMS技术研发的主要方向，如果研发成功并且大范围的应用，就代表着通信领域的集成化取得了非常大的进展，一方面能够有效地减小各个元器件的尺寸，还能够有效地提升综合处理效率，在市场中也能够起到积极的影响作用。

其次，高Q值电感技术的开发和使用。该技术主要就是将铜化金属与电薄膜来进行芯片的加工与制作，应用该技术最为明显的优势就是能够确保施工生产工艺不受影响，还能够有效的达到降低成本与高速处理的目标。

再次，电容可变性使得通信行业逐步实现行业化的发展。MEMS技术在应用可变电容的过程中，可以根据实际情况来减少空气层厚度，还能够随时进行电容量的调整，以确保整个系统运行的稳定性。

最后，微机系统的大范围使用。目前信息技术发展非常快，信息存储与信息工程在整个社会中发挥着重大的作用。整体的通信行业的发展方向是功能性强、性能更好、成本更低且体积更小，而微机系统就能够满足上述的一切要求。通信领域内使用MEMS天线、无线传感等先进的技术。微机电系统的大范围使用，尤其是是针对当前的通信系统的应用，极大地提升了综合性能，消除了传统系统所存在的缺陷与不足，同时还能够有效地提升工作效率、降低运行成本，对于整体技术的发展都起到了积极的促进作用。

4 MEMS技术在社会发展中产生的价值

4.1 具有标志性价值

社会快速发展的带动之下，科学技术的发展也非常快，对于当前的MEMS技术主要表现在技术水平比较高、设备先进等优势，就使得该技术在通信领域中取得了非常大的应用，极大地促进了该行业的发展和进步，也更好地改善了人们的生活，让人们能够体会到高科技带来的乐趣。

4.2 具有发展性价值

当前的MEMS技术发展非常快，已经全面的应用到了电子通信行业中，极大地促进了该行业的发展和进步。在实践中，人们也在加强该技术的研发和应用，积极的探索新的领域，尤其是先进的计算机技术、光纤技术等技术的发展和应用，为MEMS技术的大范围使用提供了良好的基础条件。

4.3 具有应用性价值

随着时代的发展和进步，人们的正常生活已经离不开通信设备，所以电子通信行业就成为了当前重要的产业和领域，并且对于其他的行业也起到了积极的促进作用。MEMS技术就是当前通信技术的主要组成部分，为了能够大范围内的应用该技术，就必须要带来更高的经济效益，从而符合市场发展的需要。从当前的实际情况来分析，MEMS技术的发展前景非常的广阔。伴随着MEMS技术逐步的应用到通信领域中，对于人们的生活起到了非常积极的促进作用，科技的创新带来了生活方式的改变，人类文明的发展也更加快速。此时，人们也认识到电子通信技术对于人类生活的影响是积极的，所以全社会都在加大力度进行该技术的研发和应用，对于经济与社会的发展也是极为有利的，还能够提升人们生活质量。

5 微机保护的干扰和干扰源

5.1 电力系统中产生的干扰源

干扰源会产生一系列的干扰信号。干扰源就包含了微机保护系统中的所存在的内部干扰源以及外部干扰源。外部干扰主要是因为外部环境所存在的干扰，内部干扰则是正常工作的过程中，系统内部的软件存在的干扰。下面将具体分析当前电力系统内存在的干扰源。

（1）系统操作过程中所产生的噪声干扰。在系统操作中进行设备的开启或者切断过程中，就会出现高压或者高频振荡，从而产生电磁感应而影响微机装置。

（2）耦合反应所造成的噪音干扰问题。电磁互感器在二次电压信号回路中就会产生一定的电磁耦合反应，进而产生了一定的噪声干扰；电厂内部运行过程中的电缆位于强电范围内而导致的静电耦合而产生噪声。

（3）直流系统操作所产生的噪声干扰。在外部系统的影响之下导致电路系统突然被切断，电感线圈两侧中存在的感应电压而导致噪声的存在。

（4）集成电路工作中存在的噪声。微机保护系统内部分布着很多的电路芯片，如果其中的某个部分在运行中电流突然增大，信号工作频率就会提升，从而使得其出现尖峰噪声的问题。

5.2 干扰形式

就当前是实际情况来分析，干扰形式主要分为了共模干扰与差模干扰两个方面。前者主要是因为干扰源的存在而导致了系统内部的电位影响而存在的干扰，具体的处理方式就是通过设置隔离变压器、浮空隔离技术等；后者则主要是由于噪声发生源的两条信号线之间存在干扰导致的，其通常都是因为电容耦合等原因所造成的。

5.3 干扰的传播途径

在实际运行中，干扰信号主要是通过耦合通道直接传输到受干扰设备中。干扰耦合通常为如下的几种：其一是静电耦合。就是干扰源与受干扰对象的结构部分中存在电位的变化而产生的静电感应问题，在实际运行中，如果因此导体出现了电压数据的变化，通过分布电容直接传输到另一侧也会造成电压变化，这样就造成了另外一个导体出现干扰的情况，进而影响整个结构部分的正常运行；其二是互感耦合。在系统运行中的载流导体出现了交变电流时，此时在该部分的周边环境中就存在了感应磁场，进一步使得电路内存在感应电动势，此时就会产生干扰信号；其三是公共阻抗耦合。如果几个不同的电路逐渐地流向了同一公共阻抗时，其就会对其他范围内的电路产生必要的影响，进而出现压降而影响电路；其四辐射耦合。高射频电流经过导体时必然会存在电力线与磁力线，此时就会在周边的磁场范围内形成电动势，然后经过电源线直接传输到整个系统结构内。

6 微机保护的硬件抗干扰措施

对于外部干扰问题的存在主要的解决办法就是设置防干扰系统，为了使得整个装置运行更加的稳定，就要选择更具高性能的防干扰措施，下面将具体分析当前应用比较普遍的几种抗干扰措施。

6.1 隔离措施

隔离就是通过设置必要的装置将干扰通道隔断，也就是将整个运行电路中的干扰源与受干扰设备进行隔离处理。目前主要是利用下面几种的隔离措施：（1）光电隔离。此时主要是利用光电耦合器件来进行隔离处理，隔离完成之后进行输入与输出电路的隔离处理，可以使用不同的电压来保证系统的正常运行。（2）变压器隔离。顾名思义，这种方式就是在电路系统中安装变压器来进行系统的隔离，从而达到抗干扰的效果，保证电力的正常工作。（3）继电器隔离。由于继电器线圈与出点之间并不存在电流，所以此时的继电器线圈与出点就是隔离的，微机保护装置也可以根据该部分的工作原理来设置隔离装置，从而可以确保驱动器结构部分的跳闸可靠性，保证整个系统能够稳定的工作。

6.2 屏蔽措施

首先，就是设置保护小间屏蔽装置，为了能够有效地防止开关厂内所产生的电场影响保护装置的正常运行，此时应该将微机保护装置设置在保护小间结构内，然后对该部分结构进行全部的封闭，将其制作成为一个稳定的屏蔽体，在正常的使用过程中，其具备加强屏蔽的效果，从而可以达到保护小间的双重作用。然后就是实施保护柜的屏蔽，这是因为该结构设置在开关厂内，保护装置就要根据需要设置在保护柜结构内，此时可以更好地确保保护装置实现稳定、正常的工作，也能够对保护柜进行屏蔽。

6.3 接地措施

微机保护系统内存在很多的地线，在实际工作中必须要采取有效的措施进行地线的处理。目前主要存在下面几种地线：其一，微机系统正常工作中的电源接地线；其二，微机保护装置内数据收集的信号端；其三，微机保护系统内的小变换器中所存在的屏蔽层，也就是连通公共点结构部分的屏蔽低；其四，微机保护系统中，由于整个电路内存在不同的直流电压参数值，这些电压值都是通过不共地的基础形式，此时在整个系统内部所存在的数据采集系统，电源要与模拟地进行稳定的连接；其五，机壳地线部分。微机保护系统内，在机箱结构中的接地端与屏蔽低能够实现有效的连接，从而可以确保该端子与保护屏中接地端连接，然后就是将其连接在接地网上。

微机保护装置内部所设施的插件板必须要按照接地的基本原则来布置，这种方式可以更好地抵抗噪音的干扰。此外，装置内部所存在的零电位部件要全部悬浮，不能与机壳连接，同时还应该具备较强的零电位与机壳的绝缘性，从而可以有效地减小电容，避免存在共模干扰问题的影响。

7 结语

总而言之，MEMS技术发展速度非常快，其被广泛的应用到电子通信领域中，已经成为了人们生活所必须的技术，随着人们对于该技术重视度的提升，该技术正处于高速变革与发展的阶段，未来必然会给人们的生活带来巨大的影响。当前MEMS技术正在高速发展，未来一定能够成为新的经济增长点，还能够促进国家综合实力的提升，是国家技术发展的主要方向之一。随着MEMS技术应用范围逐渐扩大，掌握先进技术就能够引领世界发展的潮流，这也是我国加强研发的主要出发点，最终实现国力的综合提升。