面向宇航应用光传输微系统集成技术

为了满足宇航系统对高速、宽带数据和图像传输产品小体积、轻质化的需求，研究光传输高速高密度集成技术。基板采用带状差分线设计和叠层组装工艺，提高集成密度、缩小体积提升了系统组装的空间，并通过建模仿真设计分析高速信号完整性；将光器件设计在外壳底板上，实现高效散热结构设计，同时提高了光器件使用可靠性；采用混合集成微组装工艺，硅转接基板实现芯片级三维立体集成，采用二次封装技术解决了光纤高效耦合与气密共实现的难题。微系统模块体积≤27 mm×24 mm×5 mm，气密封装漏率≤5×10–9Pa·m3/s(He)。     

石英陶瓷与碳纤维增强复合材料间胶接增强的优化工艺

为提高硅橡胶胶黏剂胶接石英陶瓷和碳纤维增强复合材料的强度和耐温性能,研究了胶接面湿热状态、打磨程度、胶层厚度、操作等待时间等工艺参数对胶接强度的影响。在试片正常烘干、打磨的情况下,当胶层厚度为0.4 mm、操作等待时间小于0.5 h时,胶接效果最优,其压缩剪切强度达到了3.06 MPa。探索了底涂剂处理对胶接强度和耐温性能的影响。在温度不高于100℃时,底涂剂A的效果较好。经底涂剂A处理后,胶接试片常温下的强度提高了13.7%,达到3.48 MPa;100℃时的强度提升率达到37.7%。在更高温度下,底涂剂B的效果更为显著。经底涂剂B处理后,胶接试片常温下的强度提升了10.1%,达到3.37 MPa;300℃时的强度提升了44.0%,达到1.57 MPa;200℃时的强度提升率最高,为49.0%。测试结果为高温条件下石英陶瓷胶接结构的胶接工艺优化及其应用提供了参考。     

“高分五号”卫星多谱段集成TDI线列红外探测器

多谱段集成TDI线列红外探测器组件是"高分五号"卫星全谱段光谱成像仪的核心器件。为满足航天型号应用要求,华北光电技术研究所项目团队立足已有技术基础,创新性地开发了具有自主知识产权的"多谱段集成TDI线列红外探测器组件技术",引领了中国多谱段集成红外探测器技术的发展,谱段集成数量达到4个,分别实现了短中波4个谱段和长波4个谱段的集成,谱段从短波1.55μm覆盖至长波12.5μm,并根据探测组件在轨工作剖面,开展了地面8年寿命的试验考核。测试和试验结果表明:多谱段集成TDI线列红外探测器组件产品的性能、环境适应性和可靠性满足要求。     

毫米波段多层介质型频率选择表面设计与仿真

针对准光学馈电网络系统对高性能频率分离器件的需求,研究了一种工作于毫米波段的多层金属微结构介质型频率选择表面(FSS),可透射183GHz频段反射118GHz频段电磁波。设计了一种基于多层金属结构的介质型太赫兹FSS,由在多层Mylar膜(介电常数3.0,损耗正切值0.001)间镶嵌多层基本单元为方孔结构的金属铜,中心频率位于183GHz附近,对频率175~191GHz的电磁波表现为透射性,对112~124GHz的电磁波表现为反射性。用CST MWS软件仿真分析了介质层(Mylar胶)厚度和金属层数对频率选择表面传输性能的影响,并对结构参数进行优化。结果表明:当介质层厚度100μm,金属铜8层,周期306μm,线宽20μm,金属厚度20μm时,频率选择表面在相应频段内的插入损耗与反射损耗均小于0.3dB,同时118GHz处隔离度大于22dB,各项传输性能完全满足设计指标要求。     

提升微波固放电路电流承载力的复合膜层结构

随着卫星应用水平的不断提高，星载微波固态功率放大器（固放）的应用功率不断增大，对于固放电路的电流承载力提出了更加严苛的要求。基于对星载微波固放电路电流承载力需求的分析，文章提出一种提升陶瓷基微波固放电路电流承载能力的新型复合膜层结构，并对基于该膜层结构制作的薄膜电路进行了线宽精度、表面电阻、膜层附着力等工艺指标和电流承载力的详细测试，相比传统膜层结构，此复合膜层结构可显著增强电路线条的导热能力，提升固放电路的电流承载力和应用可靠性。测试结果表明，使用NiCr-Au-Cu-Ni-Au复合膜层结构，高纯氧化铝基板上电路可在9A电流下稳定工作（表面膜层完整和表面存在明显划伤结果相同），高介电常数基板上0.4mm线条可耐受5A电流，膜厚控制范围10μm~13μm,100μm线宽精度15μm,膜层附着力大于2kg/mm2，Φ25μm金丝的破坏性键合拉力值>3.5g，250μm金带的破坏性键合拉力值>100g，满足了宇航工程的高可靠应用要求。     

惯性器件制造中零件系列孔径检测技术

为了确保惯性器件制造质量，研制了一种误差最大变动范围小于1μm的计量器具，设计制造出了结构新颖的测量装置，通过计算和验证，合理确定测量范围和测量力，解决了高精度的小型传感器和位移传递精度高的检测技术问题，把在位检测技术提高到一个新的水平。     

碳纤维复合材料格栅反射面研制进展

为了满足某太赫兹天线高精度、高稳定的需求，采用线膨胀系数极低的全碳纤维格栅结构制备半径为1.2m的反射面。文章首先运用有限元法计算了全碳纤维格栅结构反射面的热变形情况，以验证格栅结构设计的合理性；其次，选择殷钢作为模具材料、M55J/氰酸脂复合材料作为反射面材料，采用热压罐成型工艺，在中温条件下分别固化内、外蒙皮与格栅板；再次，采用数控铣削加工形状各异的格栅筋板，并在筋板上开槽以实现格栅结构的拼装；最后，在常温条件下，利用重物加压的方式实现低应力胶接，并采用高精度摄影测量技术检测反射面的初始面型精度及热变形后精度。结果表明，采用有限元法模拟反射面降温70℃条件下的热变形为1.2μm；采用摄影测量检测30℃初始面型精度（RMS）为5.5μm，-40℃环境下面型精度（RMS）为7.8μm。文中所述工艺方法对制备高精度、高稳定复合材料天线反射面具有重要的指导意义。     

高精度、快速瞬态响应LDO电路设计

文章设计实现了一款高精度、快速瞬态响应LDO电路。该设计采用高阶曲率补偿技术，以提高带隙基准电压的温度特性；采用多级熔丝修调技术，以提高基准电压和基准电流精度；采用调整管栅极寄生电荷泄放技术和负载电流泄放技术，以优化LDO快速瞬态响应特性。这里采用0.6μm Trench SOI CMOS 工艺设计、制造。测试结果表明，输出误差小于1%，瞬态响应特性与国外产品相当。     

新型星载信息处理与控制微系统设计

研究星载信息处理与控制系统利用微系统技术解决空间装备小型化、高可靠、高性能与高效热管理的问题。首先介绍基于新型星载器件的数据处理与控制系统架构,然后通过以晶圆级处理、芯片堆叠、微凸点制备与微组装等为核心的三维微纳集成技术,将系统核心硬件部分缩小为原尺寸的20%,从而大幅减少体积、尺寸和重量。利用高导热封装材料,解决空间电子系统高效热管理问题,提出一种新型星载信息处理与控制微系统设计和实现的通用解决方案,并通过半实物仿真验证了在小型化、高可靠、高性能与高效热管理方面的优势。     

一种星载微波接收机应用的全集成厚膜电源设计

应新一代小型化、轻量化星载微波接收机需求,借鉴引进的国外微波接收机全集成厚膜电源设计理念,采用轻质化硅铝材料和LTCC厚膜集成技术的新方案设计了一种应用于星载微波接收机的全集成厚膜电源.该厚膜电源模块为全集成设计,除了实现DC-DC基本功能,还集成了EMI滤波器以及多个功能电路单元,模块可直接和卫星平台配电系统对接.本产品是接替上一代为微波接收机配套的传统PCB电源,传统PCB电源体积为125mm?110mm?25mm,重量350g,新一代小型化厚膜电源体积为77mm?57mm?15mm,重量为105g,体积和重量较上一代大幅减小;引进的微波接收机全集成厚膜电源体积为85mm?75mm?20mm,重量为200g,本产品在体积和重量上也明显小于采用传统厚膜集成方案的引进件.目前多个电源模块随新一代微波接收机在轨飞行,状态良好.     

聚焦信息获取技术

对雷达与通信信号进行侦察、截获与分析是电子战的首要任务.在复杂电磁环境下,不仅电磁频谱拥挤、信号密集,而且辐射源工作体制复杂、信号形式多样,给信号侦察、截获与分析带来很大困难.在体系作战中,电子侦察是找"目标",只有发现目标,才能进行电磁攻击或摧毁之.介绍了舒特技术的实战应用,聚焦信号获取技术.     

工艺的规范化

近年来,航天产品生产过程中出现的种种质量可靠性问题,不断地提出了细化工艺的要求。但是“细化”的提法本身不是一个确切的词,其含义比较模糊,造成了工艺部门在编制工艺文件时有一定的误解,带来了一些负面的效果。就此问题提出了“工艺规范化”的观点及其要求。     

Projecting technology change to improve space technology planning and systems management

Projecting technology performance evolution has been improving over the years. Reliable quantitative forecasting methods have been developed that project the growth, diffusion, and performance of technology in time, including projecting technology substitutions, saturation levels, and performance improvements. These forecasts can be applied at the early stages of space technology planning to better predict available future technology performance, assure the successful selection of technology, and improve technology systems management strategy.Often what is published as a technology forecast is simply scenario planning, usually made by extrapolating current trends into the future, with perhaps some subjective insight added. Typically, the accuracy of such predictions falls rapidly with distance in time. Quantitative technology forecasting (QTF), on the other hand, includes the study of historic data to identify one of or a combination of several recognized universal technology diffusion or substitution patterns. In the same manner that quantitative models of physical phenomena provide excellent predictions of system behavior, so do QTF models provide reliable technological performance trajectories.In practice, a quantitative technology forecast is completed to ascertain with confidence when the projected performance of a technology or system of technologies will occur. Such projections provide reliable time-referenced information when considering cost and performance trade-offs in maintaining, replacing, or migrating a technology, component, or system.This paper introduces various quantitative technology forecasting techniques and illustrates their practical application in space technology and technology systems management.     

紫外侦察告警技术

介绍了紫外侦察告警原理,分析了紫外侦察告警技术的特点和应用情况。总结了国内外紫外侦察告警技术的发展情况,最后论述了紫外侦察告警系统的组成、原理、分类和发展趋势。     

开展技术成熟度研究

分析和研究技术与技术成熟度的涵义及其两者的关系,列表介绍了国外有代表性的技术成熟度分级情况,并结合国外航天领域技术成熟度划分等级以及我国空间技术的预先研究与技术开发实际,对我国空间技术领域的技术成熟度分级提出建议,对各级的"技术进展状态"作了解释。     

Footprints of alien technology

If alien civilizations do, or did, exist, their technology will impact their environment. Some consideration has been given to the detection of large-scale astro-engineering, such as Dyson spheres. However, a very advanced technology might leave more subtle footprints requiring sophisticated scientific methods to uncover. We must not overlook the possibility that alien technology has impacted our immediate astronomical environment, even Earth itself, but probably a very long time ago. This raises the question of what traces, if anything, might remain today. I shall consider the possibilities of biological, geological and physical traces, and suggest ways that we might search for them.     

雷达波形的水印技术

提出了一种抗有源欺骗干扰的新技术——雷达波形的水印技术。常规雷达波形易被干扰机截获并被分析出信号参数。若限定相位变化范围,按调整后的波形与原波形相关性最小的原则对原波形进行相位优化调整,在调整范围较小的情况下,干扰机一般并不能察觉出这种变化。雷达对相位调整后的波形用加权失配滤波器进行脉压,真正的目标没有损失,而对干扰机辐射的原波形却不能形成相关峰,这样,雷达就能自动地抑制欺骗式干扰形成的假目标。将这种具有防伪且保护雷达能正常检测目标功能的相位调整技术称为雷达波形的水印技术,所得的波形称为水印雷达波形。仿真结果证明了此方法的有效性。     

基于UG的虚拟制造

介绍了基于现代数控虚拟制造技术的基本内容,并以某零件为例进行了详细工艺分析与虚拟制造仿真技术研究,进行了该零件的切削仿真,开发了后置处理器,实现了机床碰撞系统的虚拟仿真。为解决此类复杂零件的高效数控加工提供了新的方法。     

FPGA宇航应用全流程保证技术

文章分析了FPGA的结构特点,结合宇航型号研制流程和国内近年来元器件保证技术的研究和工程实践,提出了FPGA宇航应用保证流程和保证的内容,针对其中的器件测试、封装工艺鉴定、开发验证和确认、单粒子效应减缓措施等关键技术进行了深入研究。文章提出的相关技术可以作为FPGA宇航应用评价和保证的参考。