柔性电子互联结构的电磁可靠性研究

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柔性互联结构是柔性电子系统正常运行的关键,其不仅具备传统电子的高性能和高可靠性,还具有优异的可弯曲和可拉伸的机械灵活性,因此对柔性互联结构的研究是必要的。目前针对柔性互联结构的研究主要集中在结构设计、材料制备以及力学性能分析方面,关于高频、形变以及分形形态对电学性能影响的研究相对较少。然而随着电子电路的功能器件的微型化,系统集成密度的增加,以及工作频率的增加,柔性互联结构的电磁可靠性问题越来越显著,因此探讨柔性互联结构的电磁可靠性具有重要的研究意义。研究针对柔性互联结构的电磁可靠性主要完成如下工作:(1)基于分形理论基本概念对柔性互联结构进行建模,并利用三维电磁仿真软件HFSS完成对分形柔性互联结构在0.01-40 GHz的频率范围内的仿真分析,分别研究结构的线间距、线宽、线长、基底厚度以及基底材料等单一物理变量对柔性互联结构的回波损耗和插入损耗的影响,得到柔性互联结构的优化参数;然后对不同弯曲半径的柔性互联结构进行仿真分析,研究不同弯曲程度对柔性互联结构传输特性的影响;最后对不同长度的柔性互联结构进行实验测量,对比分析了实测结果与仿真结果。(2)对不同分形参数的柔性互联结构的传输特性进行研究,分别对不同U形单元个数、分形级数以及不同折线形状的柔性互联结构进行建模仿真,比较分析了U形单元个数、分形级数以及不同折线形状对柔性互联结构回波损耗和插入损耗的影响;然后对结构进行实验测量,并分析弯曲以及扭曲形变对柔性互联结构的电磁特性的影响。(3)多角度研究柔性互联结构的信号完整性。首先对柔性互联结构进行眼图仿真,研究结构的时域信号完整性。在ADS搭建通信链路,完成不同线长、U形单元个数、分形级数、弯曲半径以及信号频率等条件下的眼图仿真,分析不同通信链路的时域信号质量,通过仿真结果确定线长、形变和工作频率的增加对眼图的影响;然后进行皮肤表面性能测试,分析人体生理参数干扰下的信号完整性问题;最后将柔性互联结构应用于无线温度采集系统,验证柔性互联结构的信号传输应用可靠性。
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