基于硅基MEMS三维集成技术的片式多波束发射前端

基于多波束发射前端的相控阵,具有波束灵活扫描和多目标同时通信的能力,是低轨互联网通信卫星的重要微波子系统.采用硅基MEMS三维异构集成技术,将多个微波单片集成电路MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)和硅基MEMS功分交叉网络等无源结构一体化集成,实现了一种K频段8波...     

硅基微加工工艺滤波器的研究进展

硅基滤波器在毫米波频段具有高Q值、低损耗、小体积、低成本的明显优势,并且易于与集成电路集成,是解决毫米波滤波器芯片化的绝佳手段。文章首先给出了硅基微加工工艺滤波器的设计方法分类,然后着重介绍近年来国内外硅基微加工工艺滤波器的五种不同设计方法：集总式、薄膜腔体型、带线型、自屏蔽型以及基片集成波导型。通过介绍各方法的工作原理,重点分析了各方法的研究现状及优缺点,并进行了综合对比分析,从加工工艺难度和性能上来看,自屏蔽型以及基片集成波导型硅基微加工工艺滤波器具有更大的发展空间和应用前景。     

电容并联式射频MEMS开关的制作工艺探讨

文章对MEMS电容并联式射频开关的制作工艺进行了探讨,该射频开关采用双端固定的空气桥结构。通过实验,研究了精细共面波导图形的光刻工艺;采用正胶作为牺牲层,探讨了牺牲层的制作工艺,并分析了牺牲层释放方法对立体结构的影响。     

硅基太赫兹频率源关键技术研究进展综述

随着太赫兹技术的发展,由于太赫兹THz(Terahertz)频段具有丰富的频谱资源和相对宽的带宽优势,因此太赫兹频率源表现出广泛的应用前景,如超高速短距无线/有线通信、雷达、医疗、成像和遥感传感器等.本文总结了硅基太赫兹频率源的最新研究成果和存在的问题,概述了近二十年来太赫兹倍频器、太赫兹振荡器、太赫兹天线、太赫兹辐射...     

基于多尺度多参量的硅MEMS陀螺仪漂移预测

针对硅MEMS陀螺仪误差因素多,输出为非线性非平稳的特点,采用传统方法难以对其建立精确的误差模型.在对小波神经网络方法改进的基础上,提出了多尺度去噪的平稳化方法及多参量非线性预测方法并将其用于硅MEMS陀螺仪漂移预测.试验结果表明,采用多尺度多参量校准方法,硅MEMS陀螺仪精度由1°/s提高到0.02°/s.     

MEMS“三明治”倾角传感器的仿真分析和优化设计

对MEMS“三明治”式倾角传感器进行结构优化设计,敏感元件采用双梁-质量块结构,其中可动质量块通过双梁和周围框架相连,可动质量块和上下盖板构成上下差分电容。外界给定某一加速度时,上下间隙此消彼长,从而导致电容量发生变化。通过建立敏感元件的静力学模型,获得敏感元件的关键尺寸与其性能参数的关系,基于体硅工艺建立敏感元件的三维工艺模型,并采用ANSYS有限元仿真对敏感元件的灵敏度、线性度、谐振频率等参数进行分析计算,结果表明：敏感结构的一阶谐振频率为576.68 Hz,灵敏度为0.76 pF/g,±30°、±90°对应的线性度分别为0.8‰、3‰,均符合设计要求,最后给出了倾角传感器敏感元件的加工流程。     

聚合物基复合材料制品的脱模工艺分析

分析了聚合物基复合材料制品脱模工艺过程中应考虑的几点要素,对脱模困难的一些复合材料制品提出了几种较有效的脱模工艺方法。     

1～40 GHz硅基射频微系统无源互连结构PDK设计与验证

随着5G通信和毫米波技术的快速发展,射频微系统对高频无源互连结构的性能需求日益提升。针对传统设计流程中工艺数据分散、模型孤立导致的效率瓶颈,本文提出了一种1～40 GHz硅基无源互连结构工艺设计包（PDK）的自主开发方案。基于等效电路模型与HFSS全波仿真数据融合校准方法,构建了接地共面波导（GCPW）、微凸点等核心结构的参数化模型,并通过梯度优化算法实现模型的高精度匹配。在Keysight ADS平台上完成了PDK开发,包含符号库、参数化单元、设计规则及验证流程。实验结果表明：所开发的PDK在1～40 GHz频段内S参数均方根误差低于10%。基于此PDK,完成了X频段射频微系统仿真设计,微系统满足指标要求,验证了PDK的有效性。该PDK为高频射频系统的高效设计与工艺协同提供了可靠支撑。     

RFI工艺用环氧基树脂膜的研制

据RFI工艺用环氧树脂基树脂膜低温成膜性、高温流动性和浸渗性的技术性能要求,设计了在一定温度内具有低反应活性的GY6010型高粘度液态双酚A二缩水甘油醚环氧树脂、HT907型六氢邻苯二甲酸酐和DY062型苄基二甲胺树脂膜制备体系。根据等当量反应计算理论和浇注体的力学性能,确定了树脂膜制备体系的最佳混合比例,利用加热聚合、流延成膜和快速冷却方法,制备了具有低固化度的BS-1型环氧树脂基树脂膜。经测试该树脂膜成膜性、弯曲性良好;在80℃的融渗温度下粘度为645 mPa.s,低粘度区域宽度(粘度小于1 000 mPa.s)达25 m in,凝胶时间达56 m in。采用该树脂膜制备的RFI叠层板试件空隙含量(0.8%)极低,与模压试件相比,RFI试件拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度分别提高4.57%、6.26%和21.88%。     

含炔基苯并噁嗪改性含硅芳炔醚共聚树脂的制备与性能

由间二乙炔基苯和双酚A二炔丙基醚两种端炔单体混合与二甲基二氯硅烷通过格氏工艺合成了含硅芳炔醚共聚树脂,在溶液中和两种含炔基苯并噁嗪(P-apa和P-appe)混合后脱除溶剂而制得了共混树脂,对树脂的流变性能、固化特性、树脂固化物的热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,共混树脂黏温特性得以改善,具有更宽的加工窗口,可达到140℃。苯并噁嗪开环固化和端炔基的固化反应是同时进行的,共混树脂固化物具有好的耐热性能,氮气中5%热失重温度(T_d5)超过540℃,800℃下的残留率(Y_r800℃)也超过了84%,且在450℃以下未出现玻璃化转变。添加质量分数30%P-appe的共混树脂浇铸体冲击强度和弯曲强度提高至2.97 kJ/m²和32 MPa,分别提升了36.9%和23.5%;添加质量分数30%P-apa的共混树脂浇铸体冲击强度也提升至2.71 kJ/m²,增加了24.8%。     

压电式快速反射镜系统建模与传递函数辨识

为在高精度跟瞄系统中对压电式快速反射镜(PFSM)实现稳定、精确的控制,构建了PFSM系统的传递函数模型,并结合实测的PFSM系统幅频和相频响应特性,使用非线性最小二乘曲线拟合法,针对不同频率特性进行分段拟合,得到了精确的PFSM系统传递函数。与实测结果相比,在中低频段,幅度辨识误差在0.1 dB以内,相位辨识误差小于1°。由此设计的双二阶滤波器和经典比例积分(PI)相结合的控制算法有效降低了机械谐振的影响,使系统的幅值裕度提高了10.94 dB,相位裕度提高了47.2°,开环截止频率提高了181 Hz。结果表明:通过理论推导建立的PFSM模型是合理的,辨识方法具有可行性,且精度很高,为PFSM系统的复杂控制器设计提供了依据。     

大尺寸轻型SiC光学反射镜研究进展

本文比较了光学玻璃、硅、铍，碳化硅等太空反向镜片材料的物理性能和机械性能，着重介绍了新型光学反向镜片材料碳化硅的种类、制造和应用，并讨论了碳化硅作为太空反向镜片材料目前存在的问题及发展方向。     

碳/环氧复合材料两次表面镜基板研制

文章介绍了碳/环氧复合材料两次表面镜基板的结构与铺层、选材与成型工艺,性能测试等内容。     

C／SiC陶瓷复合材料推力室的制备与性能表征

采用"化学气相渗透法 聚合物先驱体浸渍裂解法"(CVI PIP)混合工艺制备出连续炭纤维增强碳化硅陶瓷复合材料(3D C/SiC)推力室,综合考察了复合材料的机械性能、微观结构和气密性能,以及姿控、轨控发动机环境试验考核.结果表明,"CVI PIP"混合工艺制备C/SiC复合材料不仅工艺周期缩短,而且材料性能优异.复合材料密度达2.1 g/cm3,室温弯曲强度和断裂韧性(KIC)分别达到520 MPa和17.9 MPa·m1/2;而且断裂破坏行为呈现典型的韧性模式.C/SiC复合材料推力室的高温气密性、抗氧化和抗烧蚀性能通过了双燃料液体发动机试验考核.     

一种宽带阵列通道均衡器设计

从基本FIR均衡器的原理出发,讨论了校正源的设置方法和均衡器系数的计算方法.为了适应宽带阵列中高速信号处理的要求,探讨了一种经典的FIR均衡器时域高速实现方法.该时域实现虽然结构简单,但在滤波器阶数较高时需要大量的乘法资源.为了降低均衡器对乘法资源的需求,借鉴快速卷积的实现方法,提出了一种基于快速傅里叶变换的高速率均衡器实现方法.与时域方法相比,该方法在滤波器阶数大于32时能明显降低对乘法资源的损耗.对实测数据的分析,验证了该方法的正确性.     

行星保护在深空探测任务中的实践探讨

在对可能存在生命的目标天体进行探测活动中,既要满足国内外已形成的行星保护政策要求,又需要在工程研制进度、成本与科学研究效果之间找到最佳平衡状态。通过结合现有深空探测任务的研制流程,将各项行星保护工作嵌入其中,研究两者的匹配性,以最严格的V类限制性返回任务为例,梳理出行星保护工作5个阶段的推进流程,并识别出其中的关键措施。研究表明:高类别的行星保护工作与探测器的研制存在强耦合关系,会严重减缓整个工程的研制进度,提高工程的研制成本。合理规划行星保护工作在深空探测任务研制中的切入点,改进和优化行星保护关键技术,在进度、成本与效果之间达到更好的平衡状态,最终避免目标天体与地球之间交叉生物污染事件的发生。     

一种适用于椭圆轨道的新型偏航导引规律

多普勒特性是星载合成孔径雷达(SAR)数据处理中关键参数之一,对方位向性能以及成像精度都有着非常重要的影响。基于轨道动力学理论,该文简要论述了传统偏航导引方法和全零多普勒方法,并分别分析了它们应用于椭圆轨道时的不足之处,提出了一种新的适用于椭圆轨道的偏航导引方法。利用TerraSAR|X卫星轨道参数,分别使用这三种方法进行了数值仿真,仿真结果表明,使用新的偏航导引方法后,多普勒中心频率被减小到不超过5Hz,比传统的偏航导引方法缩小了约一百倍,比基于瞬时圆轨道的全零多普勒方法缩小了超过5倍,表明了该方法的优势及有效性。     

空间模拟电子辐照环境下聚四氟乙烯二次表面镜的损伤和衰退

文章介绍了在实验室模拟空间静电放电环境下聚四氟乙烯二次表面镜所受到的损伤和污染.通过光学和扫描电子显微镜检测出了13种不同类型的损伤;而喷溅表面污染物由俄歇谱仪进行分析.文章进一步阐明了导致聚四氟乙烯二次表面镜的严重衰退的环境条件,评估了损伤与未损伤二次表面镜在太阳光谱范围内的反射特性,并比较了这些试样和标准铝板的热性能.     

高温SiC器件及其集成电路在空间电子领域应用展望

金星、火星等行星空间探索对航天器电子学系统耐高温、抗辐照、抗腐蚀性等提出了严峻挑战。极低温电子学和高温电子学是近年来深空探索中的强烈需求。文章主要阐述高温SiC集成电路的起源,数字、模拟和功率IC的发展历程和研究现状。重点综述分析了高温SiC集成电路设计方法和流片验证的两条技术途径：首先,基于多层外延制造工艺的BJT器件单元及其双极集成电路;其次,基于离子注入掺杂工艺的互补单元及其CMOS集成电路。在此基础上还进一步介绍了高温SiC传感芯片、BCD功率IC及功率模块的应用可靠性验证。目前国际研究现状展示了SiC BJT和CMOS IC研制中大学学术界和半导体企业界的协同创新格局。最后展望了其在深空探索中的潜在应用及其面临的挑战性。本综述对国内研制空间环境用宽禁带半导体SiC高温集成电路及其电子学系统具有借鉴价值。     

基于FR4的多自由度电磁式扫描光栅微镜结构设计

本文面向低成本、高可靠、便携式光谱分析检测设备的需要,提出了一种基于FR4（Flame Retardant,阻燃等级为UL94V-O的板材,4表示树脂为环氧树脂、增强材料为玻璃纤维布）复合材料的多自由度电磁驱动微型集成扫描光栅微镜新结构。通过多自由度结构设计,有效提升了微镜转动角度。建立了器件有限元仿真模型,开展了静力学、模态及谐响应分析。有限元分析结果表明：微镜能够在设定谐振模态下工作,其微镜与驱动线圈的位移比值为1.795,为大转角电磁式微型集成扫描光栅微镜设计提供了一种新方法。