随着高功率微波技术的发展,超宽带、高功率等强电磁技术对电子化设备威胁越来越大,使用高功率微波摧毁电子信息装备成为了干扰通信系统的重要方式。对高功率微波的防护主要分为前门防护和后门防护,限幅器作为前门防护的重要微波器件也面临越来越高的要求。本文首先介绍了GaN材料及肖特基二极管的器件特点和性能优势,然后论文介绍了以半导体器件为基础的限幅器原理及电路结构,并对以GaN肖特基二极管为基础的新一代大功率微波限幅技术研究进展进行论述。
随着数据密集型任务日益增多,宇航激光器驱动芯片的通信速率需求已达百Gb/s量级,其主要研制难点在于克服由抗辐照、高可靠设计引入的特殊结构极大程度造成的高频信号损耗。提出了一种自适应可调谐连续时间均衡器设计方法,基于SiGe BiCMOS工艺对电路交流和传输特性进行理论计算及仿真验证,设计指标可满足14 GHz下最高16 dB的传输损耗补偿,具备自适应增益补偿调节能力,最高支持25 Gb/s的NRZ信号传输。
人工智能器件是提供实现系统功能的微小型化器件,是实现空间环境感知、自主判断、自主任务规划等的硬件载体和基础。此类新型元器件在宇航应用前,仍然面临成熟度、可靠性、抗辐射能力、宇航适用性等诸多挑战。本文从分析人工智能器件国内外发展现状出发,分析人工智能器件宇航应用面临的挑战与应对措施,给出典型人工智能器件质量保证案例,并归纳和总结后续人工智能器件宇航应用的相关建议。
宇航用抗辐射光收发模块可实现宇航应用环境下的高速多路并行电光转换传输功能,并实现高速信号的光传输,解决星载数据传输的瓶颈,从传输架构上降低了系统重量,提升了传输带宽,具有里程碑式的意义。本文详细分析了其工作原理、结构组成和相关特性,结合具体应用环境,对某抗辐照12路并行光收发模块的功能性能、质量可靠性和环境适应性进行分析,并基于产品定义和用户需求,正向设计了标准的指标体系和考核要求,为新型光模块产品的标准制定提供指导。
通过对国产运算放大器的一项失效分析研究,揭示了由于工艺变更引起的叠层MIS电容短路是导致器件失效的主要原因。在低电场条件下,电容表现正常,但在高电场条件下,由于Fowler-Nordheim隧穿效应,热电子碰撞引发的缺陷积累最终导致了电容的短路失效。通过Sentaurus TCAD仿真分析,验证了界面掺杂原子浓度差异对氧化层生长速率的影响,并提出了相应的工艺改进建议,进而提升国产芯片的可靠性。
通信技术与社会发展息息相关,射频电路推动了通信技术的硬件水平,并已成为射频系统研究的热点之一。射频电路与数字电路的区别在封装技术方面也有区别,本文以封装设计和工艺实现方法为研究对象,从射频电路基本原理、封装设计方法和工艺实现三个方面展开,介绍了射频电路封装的发展现状、技术需求和工艺路线,对射频电路的封装具有一定的指导意义。
宇航元器件选用是航天任务中的重要环节,空间环境复杂苛刻,对宇航用元器件的可靠性和性能要求极高。传统的元器件选用方法通常依赖于专家经验和单一指标评估,难以全面考虑元器件之间的复杂关联和多维度性能指标。复杂网络理论的发展为元器件选用提供了一种新的思路,特别是社区检测算法,可以帮助识别元器件之间的隐含关系和群体特征,从而优化选用过程,实现宇航元器件精准、快速、高效、灵活的选用。本文介绍了基于复杂网络社区检测算法的元器件选用推荐方法,提出了基于模块度优化的进化算法。该算法引入了基于节点相似度的最大生成树编码方法,还引入了一种生成初始种群的新方法和一种基于正弦的自适应变异函数,并将其用于两个元器件选用网络。该算法有效地检测出了元器件选用网络中的社区结构,实现了元器件的智能选用。
基于0.18 μm工艺设计并实现了一款用于超高频植入式RFID芯片的温度传感器。该温度传感器将MOS管作为感温元件,采用基于亚阈值MOS管的低功耗感温核心。传感器利用PTAT和CTAT两种电压延时器构成脉宽产生电路,从而生成脉宽信号,并与时间数字转换器(TDC)一起构成温度量化电路。核心电路的版图面积为298 μm×261 μm,测温范围为35~45 ℃。流片测试结果表明,三颗芯片在两点校准后的测温最大误差为±0.4 ℃,关键温区的最大误差为±0.2 ℃,实测功耗为623 nW。基于流片实测结果,发现了当前芯片的局限性,并提出了未来芯片结构的改进方向。
对于常规的雷达目标杂波图检测技术来说,每一个方位-距离单元的背景功率水平估计是通过该分辨单元内连续扫描周期样本的递归更新来得到的,然而,当该分辨单元的连续扫描周期样本中存在大量干扰目标样本时,这种估计方法失效。对此,本文将空域恒虚警中的样本筛选技术借鉴到时域恒虚警中,设计了一种基于OTSU-CCA的杂波图检测器,通过剔除连续扫描周期样本中可能存在的干扰目标样本来提高背景功率水平估计的准确性,进而提升杂波图的检测性能。
传感器通常采用金属或半导体作为其敏感元件,半导体材料在受到外界光热刺激时,其导电性能会发生显著变化,进而导致传感器的输出信号出现温度漂移现象。温度漂移严重影响着传感器的测量精度和应用范围,要想使其具有更高的温度稳定性,就必须对其进行温度补偿。压力传感器由于压阻系数受温度影响会产生温度漂移且温度灵敏度系数一般为负数,设计采用具有正温度系数的恒流源作为激励驱动传感器,通过经串并联电阻法补偿过的惠斯通电桥对传感器进行灵敏度温度补偿,使传感器在温差较大的环境下可以稳定输出。试验结果表明,压阻式压力传感器经过该二级补偿电路,在-50~75 ℃范围内,零点与满量程输出信号趋于稳定,误差小于0.35%FS。
为提高相敏接收器测量精度、分辨率,设计了一款基于全相位快速傅里叶变换(all phase Fast Fourier Transform,apFFT)算法的全电子相敏接收器。硬件上为二取二双通道设计,进程上双机同步,运算结果经比较输出。利用DDS发生器搭建测试平台,对该方案功能进行模拟验证,并接入现场轨道电路组合架进行现场测试。实验结果表明,该设计可准确检测轨道区段列车占用状态,能区分钢轨上的随机噪音与谐波信号,抗干扰能力强,相位差测量误差不大于0.3°。该方案是对既有的微电子相敏轨道电路接收器的电子化改进,电路简单,其相位差计算完全由软件完成,可靠性高,可用于使用50 Hz交流电牵引的25 Hz相敏轨道电路的电码化或非电码化区段。
基于LC3编码协议,详细探讨了长时后置滤波器(LTPF)的硬件设计与实现。研究内容包括LTPF的基本原理、硬件设计架构及其在FPGA上的实现和测试。通过使用Altera(已被英特尔收购)MAX 10开发板进行了验证,结果显示,硬件实现显著提高了处理效率,并在较低资源消耗下实现了LTPF的硬件加速功能。此外,本文还将硬件实现与STM32平台上的C语言定点程序进行了对比,展示了硬件设计在处理速度和资源利用上的优势。研究结果表明,尽管当前设计已优于软件架构,但未来通过逻辑重组或流水线技术对设计进行优化,系统性能还有提升空间。
