CMOS集成硅压力传感器

新型的CMOS集成硅膜压力传感器由一个含四个压阻元件的电桥电路,一个放大器和一个新设计的能抑制电源电压变化和温度漂移的激励电源电路组成。敏感元件用自准直双元硅门CMOS工艺技术制得。方形的硅膜片由异向腐蚀剂N_2H_4·H_2O经腐蚀加工而成。在0～70℃范围内,灵敏度和偏置电压的温度漂移量小于±0.5％。这些数据比常用的杂化技术制得的元件所达到的数值小。利用新设计的激励技术,当电源电压变化±10％时,灵敏的变化不超过±1.5％。     

惠斯通电桥式压力传感器温度补偿电路设计

基于惠斯通电桥式压力传感器桥阻随温度变化的特性,电路设计通过利用桥阻随温度变化、桥路电压也随之改变的特性,完成对压力传感器的温度补偿。针对压力传感器灵敏度正温度系数-零位正温度系数、灵敏度正温度系数-零位负温度系数、灵敏度负温度系数-零位正温度系数、灵敏度负温度系数-零位负温度系数这四种情况进行补偿电路设计,并对传感器灵敏度温度补偿部分电路进行公式推导,选择合适的电路参数。计算结果表明,电路补偿达到理想效果。     

基于偏微分处理的MZM偏置电压控制算法

MZM是一种电光晶体，是光矢量调制中一种重要器件。但MZM电光晶体自身特性参数会因为外部条件（温度等）和内部微结构（随时间）的改变而产生相应的变化，导致其传输曲线发生变化。因此要产生高质量的调制信号，就必须对MZM的偏置点偏移进行实时监测，并以此进行闭环的实时控制，补偿偏移。本研究首先对MZM直流偏置漂移的原因进行了数理分析，接着提出了一种MZM偏置电压的控制算法，该算法将输出功率的偏微分处理作为检测偏置点偏移的依据，具有不受输入光功率和前端插入损耗波动影响的优点。为验证理论的正确性，本研究进行初步的Matlab仿真，仿真结果表明：在输入光功率信号波动情况下，此算法依然有效。     

用于卫星导航接收机的折叠共源共栅放大器

根据我国双系统卫星导航兼容接收机IC芯片组对于放大器的要求,设计一种基于SMIC 0.18μm RF CMOS工艺的共源共栅电流镜做负载的折叠共源共栅全差分放大器。该放大器具有如下特点:增加共模反馈电路,稳定差分结构的共模输出电压;过渡电容加密勒电容补偿,增强相频特性的稳定。流片测试结果表明,在1.8V电压下,工作频点F1=46MHz、F2=180MHz时,增益均高于24dB,相位裕度为51°,单位增益带宽62.5MHz,共模抑制比为120dB,功耗为1.75mW。各项性能符合设计要求。     

顶部凹陷贮箱膜片典型结构特征优化实现

用正交法表数值研究了顸部凹陷区域直径与深度及膜片厚度典型结构特征对膜片翻转行为的影响,获得膜片在不同结构特征时的屈曲与后屈曲状态。研究发现：膜片翻转效率及屈曲载荷随厚度增加而提高,顶部凹陷直径对膜片翻转效率及屈曲栽荷的影响显著,深度仅影响屈曲载荷;膜片后屈曲阶段均出现平台效应,翻转稳定,说明顶部凹陷结构膜片利于完成推进剂的管理与控制功能。由屈曲载荷与翻转效率,得到了凹陷直径与深度及膜片厚度优化选择范围。     

应用于导航接收机的CMOS可变增益放大器设计

设计一种应用于COMPASS/GPS双系统兼容接收机射频芯片的CMOS可变增益放大器。放大器电路的增益由可变跨导和可变输出负载共同实现,并通过指数电压转换电路实现电路增益与控制电压的dB线性变化特性。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺库的仿真结果表明,在保证较小芯片面积及较低功耗的条件下,所设计的可变增益放大器实现了-95dB～32dB的宽动态范围增益控制。     

灵敏度温度自补偿薄膜压力传感器的研制

溅射薄膜压力传感器具有长期稳定性好、耐高温等优点,但是由于受弹性体材料自身特性的影响,传感器的灵敏度温度误差大,大约在1.5×10-4~2×10-4/F.S℃,是导致传感器测量误差大的原因之一。在弹性体上设计加工灵敏度温度补偿电阻,使应变电阻和灵敏度温度误差补偿电阻可以在同一时间感受温度,比在后续电路上进行温度补偿,温度响应快。对灵敏度温度自补偿压力敏感元件进行设计与研制。实测结果表明,采用灵敏度温度自补偿工艺技术的敏感元件,灵敏度温度误差较小,可以控制在0.25×10-4/F.S℃以下,传感器的温度性能得到了提高。     

带不锈钢隔膜的硅压阻压力传感器

带不锈钢隔膜的硅压阻压力传感器在航天等许多领域应用很广。它的压力应变膜片是硅应变膜片，其制造工艺是集成电路及微机械加工工艺。将不锈钢隔膜、灌充液及硅应变膜片有机地结合起来，使传感器的精度高、可靠性好、稳定性好及动态性能好，不但用于普通气体及液体的压力测量，还可用于腐蚀性介质的压力测量。文中介绍其工作原理、结构、制造工艺及技术指标最后指出今后研究的工作重点。     

宽波段动态红外场景生成技术

针对红外成像制导半实物仿真系统对宽波段、大阵列规模的动态红外场景生成技术的需求,提出了基于微机电系统工艺制作的红外图像转换芯片的动态红外场景生成技术。采用微电机系统(MEMS)工艺实验制备了像元尺寸35μm×35μm、阵列规模大于1 024×1 024、直径为7.62 cm的柔性自悬浮式转换芯片,并研究了转换芯片的时间特性和光谱特性。实验结果表明:转换芯片光谱为黑体谱,覆盖3～5μm和8～12μm。转换芯片的时间常数随衬底厚度和制冷温度的降低而变小,帧频为100 Hz。该技术具有波段范围宽、阵列规模大的优势,可以将其作为红外场景模拟器应用于半实物仿真系统中。     

厚度梯度对钛制椭球形膜片翻转性能的影响分析

金属膜片是推进剂贮箱的重要组成部件。为研究椭球形金属膜片式贮箱的膜片翻转特性,通过MSC.marc软件,采用大变形弹塑性有限元法对不同厚度膜片的翻转过程进行仿真。结果表明:膜片采取适当的渐变厚度设计可修复翻转过程中的不对称变形,厚度梯度变化会影响膜片翻转压差与膜片型面的稳定性。     

固体火箭发动机用高频响压力传感器设计

某固体火箭发动机在试验过程中发生了在压力变化频率超过1 k Hz情况下压力信号部分失真的问题,为解决这一问题,对压力传感器的传压结构进行优化设计,选用硅压阻原理的高频响敏感芯体,选用高增益带宽积的仪表放大器,同时增加时间连续型高阶低通滤波电路设计,分别对传感器的传压结构、敏感芯体、仪表放大器、时间连续型高阶低通滤波电路的幅频特性进行了仿真分析、试验验证。结果表明,优化后的固体火箭发动机用高频响压力传感器频率响应可以达到1k Hz以上,带内不平度不大于1 d B,带外衰减不小于35 d B/oct,具有良好的幅频特性,能够准确测量固体火箭发动机工作压力,且无压力信号失真。     

橡胶膜片表面喷霜成因及解决方法

对橡胶制品喷霜的成因从配方设计、硫化工艺、模具、环境条件、氧化影响等方面进行了理论分析，并针对橡胶膜片表面喷霜现象进行了电镜扫描测试及机理分析研究。冷却温度对膜片表面喷霜影响试验表明，膜片制造工艺过程中膜片启模后，冷却温度控制在0～15℃可有效解决膜片表面喷霜问题。     

半导体压力传感器电路

这里介绍的半导体压力传感器(FPM-05G)具有小型、轻量、精度高的特点。半导体压力传感器利用了硅的压阻效应。在硅晶片上扩散形成电阻层,作成硅膜片,从而提高了压力灵敏度。将扩散电阻层组合成惠斯通电桥,然后将压力转换成电信号再进行处理。     

带有补偿电路的互换性硅压力传感器

该文介绍硅压阻式压力传感器。利用多晶硅电阻元件补偿温度影响,该传感器工作范围广,有互换性,兼具多种优点。掺入硼杂质,调节温度系数和灵敏度等重要参量。硅片处理包括615℃时用LPCVD法形成多晶硅;两次掺硼;950℃氮中老化30分钟;湿法制作图案。给出特性参数。工作温度-30～+125℃,满刻度输出7.5mV/V。     

C波段5瓦GaAs场效应晶体管功率放大器

研制成一种C波段5W GaAs FET(砷化镓场效应晶体管)四级功率放大器。该放大器工作频段为3.7～4.2 GHz,1分贝点带宽约300 MHz;在中心频率处,饱和输出功率为4.67W,增益大于26dB,总效率约14％。本文还介绍了利用浅漏偏置条件下的小信号S参数代替大信号S参数设计匹配电路的情况。     

星载功率放大器NPR测试方法研究

针对星载功率放大器噪声功率比(noise power ratio,NPR)指标缺乏考核方法的问题,根据多载波非线性工作原理,使用基于数字I/Q调制的方法在Matlab里编辑基带波形文件,形成具有陷波的宽带多载波信号,依据频谱仪采样的数字预处理方法校准宽带多载波信号的幅度平坦度,调节矢量信号源I/Q两路的功率偏置进而调整陷波的深度来生成满足条件的宽带多载波激励信号。通过输入放大器该校正后的激励信号、分析被测放大器件输出端频谱陷波内产生的互调失真分量的测试方法,设计了通过矢量信号源和频谱仪进行测试的方案。根据方案所搭建的测试系统,完成了某K频段行波管放大器（主载波频率为19800MHz,带宽为80MHz）的测试验证。研究结果表明,提出的NPR测试方法有效可行,为考核星载微波功率放大器NPR指标提供了具体的测试方法。     

联合攻角约束视场角和落角的末制导律设计

以期望落角击中目标能增强弹药毁伤目标效能,传统比例导引不能对落角进行控制,因此,提出以带重力补偿的比例导引律为基础,设计了基于变参数滑模调节项和视线偏差比例项组成的落角约束变结构偏置项,构成了比例导引加偏置项形式的末制导律。设计了指数形式视场角约束带通型系数,乘上偏置项约束视场角,并可设置缓冲区限制该系数作用范围,限制偏置项值在允许极限攻角对应极限过载内以约束攻角。通过对比仿真,验证了该末制导律的有效性和鲁棒性,表明了本方法具有更小的落角偏差和末端攻角又不失高制导精度,对剩余时间估计误差容忍性更好,同时保证视场角不超限,有利于导引头持续跟踪目标。     

用于导航接收机的高线性度可编程增益放大器

针对导航接收机的系统要求,设计一个高线性度、宽增益变化范围由吉尔伯特电路和电流反馈放大电路组成的可编程增益放大器。放大器在SMIC 0.18μm CMOS工艺下实现,增益控制范围为-11dB～40dB,步长为1dB,3dB带宽为60MHz;当输出差分峰峰值为1V时,三阶交调失真在-65dB以下;电源电压为1.8V时,最大功耗不超过3.5mW。     

低轨偏置动量卫星气动干扰力矩补偿控制研究

针对低轨卫星由于气动干扰力矩较大导致偏置动量控制精度较低的问题,理论分析了气动干扰力矩并进行建模,讨论了基于角动量与角速率作用产生陀螺力矩的影响。固定偏置动量卫星X、Z轴基于磁力矩器控制,气动干扰力矩严重时又处于磁不可控区,为确保姿态控制精度,考虑增加1台反作用飞轮抑制气动干扰力矩,反作用飞轮可与偏置动量轮组成单自由度偏置动量控制,反作用飞轮用作补偿轮,沿X轴安装。采用飞轮角动量补偿和磁补偿方法提高固定偏置动量控制精度:为防止赤道上空X轴处于磁不可控区时补偿轮角动量变化对X轴的干扰,对补偿轮角动量输出进行限幅,给出了补偿算法;为防止反作用飞轮限幅后角动量对Z轴产生干扰,设计了磁补偿控制策略。仿真结果表明:在同时采用角动量补偿和磁补偿后三轴姿态控制精度0.2°,较无补偿时有大幅提高。     

金属磁头的设计和制造

用金属材料制造的磁头,随着记录密度增加,工作频率提高,在设计和加工时,应以降低铁芯的涡流损耗为主要因素,因此应选择电阻率较高,动态导磁率高的铁芯材料,合理选择芯片厚度,并保证芯片间绝缘良好。当使用芯片厚度小于0.05mm时:传统的铁芯片冲压加工工艺就不适用,代之用光刻或线切割工艺,经过实践,本文对光刻和线切割工艺作了比较。隙缝损失是设计者应考虑的另一重指标,文中综合磁带质量以及电路补正特性的要求选择重放头前隙尺寸以及其他参数。磁头加工工艺直接影响其性能指标。文中讨论了线切割电流,化学腐蚀与铁芯损耗的关系。端面研磨及装配质量对隙缝损失的影响等。