一种DC-40GHz带状线到共面波导同层过渡结构设计

针对基于微波多层LTCC基板的带状线功分器输入端口存在的大高度差过渡问题,提出一种新型带状线到共面波导宽带同层过渡结构。在传统过渡模型基础上,引入高阻线及共面波导到带状线的交叉过渡形式,使得传输性能有所改善。仿真结果显示,在0GHz~40GHz范围内带状线到共面波导水平过渡的回波损耗小于–20d B,插入损耗小于0.2d B。应用过渡结构的带状线功分器性能指标满足要求,验证了过渡结构设计的可行性和有效性。     

一种DC-40GHz采用高阻变换的垂直过渡结构设计

LTCC(低温共烧陶瓷)多层介质基板是实现毫米波组件小型化、轻量化的有效途径,设计良好的垂直过渡结构,实现低插损的射频信号传输尤为重要。利用三维电磁场仿真软件HFSS建立垂直过渡结构的仿真模型,采用高阻抗线进行阻抗匹配,在优化垂直过渡结构传输特性的同时,降低了电路的寄生电感。在30GHz-40GHz频率范围内,垂直过渡结构的回波损耗平均降低了10d B。     

星载大功率固放组件中常用基板材料的出气及其微波特性研究

随着星载大功率固放组件复杂度和输出功率的不断提高,因其内部材料出气而导致产品性能异常的情况时有发生。以大功率固放组件常用介质基板材料出气产生的水汽、氢气和氧气作为研究对象,研究了高功率微波信号作用下基板材料出气气体对大功率固放组件微波特性的影响;对出气的气体成分进行了定量测试试验验证,随后通过真空烘烤对基板进行除气处理;首次结合产品应用和环境试验进行了补充试验,通过增加长期和高温储存试验来模拟实际工况;试验结果表明除气措施可有效降低基板材料出气气体的含量,降幅超过79.1%;最后选取一组试验后的测试试验数据对基板除气的有效性进行了仿真验证,为星载大功率固放组件的进一步优化奠定了基础。     

基于微波光子学的射频制导半实物仿真方法研究

未来射频制导性能的高效验证对射频制导半实物仿真系统提出全新的挑战,需要该系统具备瞬时大带宽、多波段、多仿真系统协同工作、多场景适应等能力,进而对宽带射频信号的低损传输、幅相控制、复杂回波信号产生、高性能频综信号产生等技术提出了严苛的要求。针对基于传统微波技术的半实物仿真系统受限于带宽、体积、质量、电磁干扰等的瓶颈问题,提出基于微波光子技术的解决方案,利用其宽带频谱资源,突破传统射频系统的带宽限制;利用其并行处理特性,提升宽带信号的处理能力,实现多波段融合、波束间交叉互连;利用其轻质低损特性,减小系统体积和质量,提升宽带信号长距离传输性能。     

毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化研究

针对宽带毫米波成像系统需求,为实现上变频所用大带宽、高灵敏度电光调制器,对毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化进行了研究。对W波段上变频接收前端各部分进行了场分布分析,用HFSS软件对设计的毫米波共面波导结构进行电磁仿真,讨论了缓冲层厚度、电极高度和电极间距等结构参数对性能的影响,通过结构参数调整获得了优化的性能,并设计了射频模块。设计的W波段电光调制器半波电压理论值低于7V,导体损耗小于0.17dB/(cm·GHz1/2),介质损耗小于0.01dB/(cm·GHz),优于国外当前同类调制器水平;矩形波导-共面波导传输损耗小于1dB;双极切比雪夫滤波电路获得中心频率在77GHz的7GHz带通滤波特性。以此为基础集成的上变频接收前端具有损耗低、体积小、便于应用等优点。     

支持多核处理器的星载分区操作系统设计

针对星载处理器由单核向多核发展的趋势和当前没有针对航天应用的星载多核操作系统、卫星无法发挥多核处理器性能优势的问题,文章研究了适用于航天任务的星载多核分区操作系统。设计了一种支持多核处理器的星载操作系统结构,采用多核处理器动态调度和静态调度相结合的方法,实现了星载多核处理器高效实时调度与确定性调度。通过分区管理设计,实现分区间隔离与保护,避免软件问题扩散影响其他功能。该系统还具有支持星载应用(APP)动态加载、通过软件构件技术实现星载应用快速组装与集成的特点,可为航天任务应用多核处理器提供安全可靠的软件运行平台,满足未来航天新型任务和多核处理器的需求。     

一种基于OFDM和跨层设计的星载交换方案

正交频分复用(OFDM)具有很高的频谱利用律和良好的抗多径衰落能力,而且OFDM信号中的各个子载波可独立使用,使得OFDM成为卫星通信中备受关注的新技术之一.基于OFDM提出一种全新星载交换方案,该星载交换方案具有灵活、高效、适应性强等特点.结合跨层设计思想,给出了此星载交换方案在一种工作场景下的性能优化算法,此算法可根据每个传输业务的QoS要求、业务速率、当前点波束星地上下行链路信道状态、点波束星地上下行链路发射信号功率上限,实现在各个传输业务之间自适应分配子载波并自适应配置每个子载波的调制制式,尽可能满足每个传输业务的QoS要求.     

用于星际数传的S波段四通道T组件

随着通信导航类卫星编队组网技术的日趋成熟,要求星际链路间信号传输必须高效可靠。介绍一种基于星载平台的有源相控阵S波段四通道T组件,用于星间链路数据传输。通过采用SIP多功能芯片集成技术、射频信号垂直互连技术和灵活的数据处理技术提高了集成度,实现了产品的小型化、轻量化。通过采用Wilkinson微带电路形式的功分网络,并对关键电路进行双备份,大大提高了产品的可靠性。     

星用微波集成电路TaN薄膜电阻的功率耐受值研究

氮化钽(tantalum nitride, TaN)薄膜电阻电路是星载放大器、功分器等典型产品中必不可少的组成部分。在较大功率信号施加的条件下,TaN埋嵌电阻部位热效应较强,出现电路失效或烧毁的可能性也较其他部位大。星载微波单机应用环境条件恶劣,对于薄膜电阻的应用可靠性要求极高,常规侧重高温工况,热处理等条件下的氮化钽电阻功率耐受性研究无法得到实际星载应用工况中氮化钽电阻的功率特性,势必需要通过模拟实际应用工况和边界条件,通过设计制作氧化铝基板上不同尺寸TaN薄膜电阻样件,测量在施加不同电流的工况下电阻表面和电阻电极的温度,并根据电阻表面最大允许温升对应的电流,计算出可耐受的最大功率,完成了TaN薄膜电阻的功率耐受性研究。研究结果表明,在基板厚度一定时,随着电阻面积增大,薄膜电阻耐受功率呈增大趋势;较大尺寸薄膜电阻的功率耐受随着基板厚度的增加而降低。此研究结果对后续优化星用微波电路设计,提高宇航微波产品应用可靠性,减少不必要的设计冗余,有重要意义。     

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。     

共面波导效应对射频电路板的影响及其应用

文章简要介绍了共面波导的定义及特点,详细分析了在射频PCB设计中的共面波导效应及其对微带传输线的影响,同时分析介绍了利用共面波导效应画传输线的方法。     

高速低压差分信号(LVDS)器件应用设计方法研究

随着高速LVDS器件得到广泛应用,在高速信号使用LVDS传输时,信号传输线路问题、信号传输波形的最佳化成为非常重要的课题之一。由于印制电路板的布局布线直接影响信号传输质量,因此利用仿真对印制板分析成为设计上不可缺少的手段。有鉴于此,文章深入探讨了高速电路的设计,总结出设计技巧。     

面向高速集成VPX架构的航天产品 工艺技术验证及应用

针对高速集成VPX架构的航天产品研制需求,开展了VPX压接连接器的选用必要性分析、特点介绍、鱼眼端子结构设计和合理的PCB工艺方案设计,完成了高速集成VPX架构的工艺控制流程,开展了PCB孔径尺寸验证、连接器接触阻抗验证、连接器试验样品补充50次插拔试验、结构样机的试验验证和在轨应用验证等工作,结果表明：采用文章所述的PCB工艺方案和VPX架构的工艺控制流程,成功研制并在轨应用了某星载高速集成VPX架构数传智能处理器,充分验证了VPX压接连接器可以满足星载高可靠要求。未来,采用更高速率的VPX压接连接器,通过合理的航天产品工艺方案,研制更高速度和更高集成度的航天产品,进一步提升产品的功能性能。     

基于CPS协同的微系统电源信号完整性设计

裸芯片die、硅通孔TSV(Through Silicon Via)硅转接板、高温共烧陶瓷HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)管壳等多材质多基板立体堆叠和高密度集成的微系统封装,因空间极度有限、跨尺度立体转换的失配、电磁效应的耦合,低电压大电流电源的电源分布网络PDN(Power Distribution Network)和GHz高速信号的通道设计成为难题。贴合微系统封装尺度越来越接近芯片尺度的特点,以及微系统模块的系统应用需求,研究了基于芯片、封装、系统CPS(Chip-Package-System)协同设计仿真的方法。针对核心电源PDN的设计,采用芯片功耗模型CPM(Chip Power Model),结合TSV硅基板、HTCC管壳、PCB三级去耦电容网络的布放和协同优化,有效降低了电源纹波,保证了电源完整性。针对高速信号通道设计,基于电磁场和电路结合的仿真,将芯片电特性配置与封装互连的拓扑匹配协同优化,封装与板级应用协同优化,保证了信号完整性,且不对封装版图和工艺提出严苛要求。     

宽带高集成多级射频互连技术

针对微波电路三维集成结构的迫切需求,开展宽带高集成多级射频互连技术研究。主要设计了两种电路结构,多级水平互连电路与多级垂直互连电路。多级水平互连电路中,通过优化同轴-微带线的水平过渡以及倒角过渡方式,得到在DC～30GHz内的仿真结果,回波损耗优于21dB,插入损耗优于0.16dB;多级垂直互连电路中,通过优化BGA板间互连结构,得到在DC～30GHz内的仿真结果,信号的回波损耗优于13dB,插入损耗优于0.57dB。在小型化、高集成的需求下,宽带高集成多级射频互连技术是解决宽带射频信号传输问题的关键技术路径,可以广泛应用在微波电路三维集成结构中,具有重大的应用前景。     

航天微系统技术综述

航天微系统技术包括专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、单片微波集成电路(MMIC)、混合集成电路(HIC)等微电子技术和微机电系统(MEMS)。文章介绍了这几种技术的特点、发展现状,以及在航天中的应用情况和应用前景。ASIC与SoC技术可显著提高电子系统的集成度和性能,已在航天中得到广泛应用。MMIC技术可用于航天器通信载荷和平台的射频通信部件,已在欧美航天器中大量应用,目前正朝高频段发展。HIC主要包括厚膜HIC和薄膜HIC,特别适于功率器件和微波器件的集成,目前国外已有大量产品用于航天,如"国际空间站"(ISS)。MEMS技术可用于航天器导航、热控、推进、光学遥感与通信等系统,甚至可对航天器设计方法产生重要影响,但目前还处于起步阶段。在以上技术领域,我国虽已开展了一些研究,但与国外相比还存在较大差距。文章针对航天微系统技术的产业布局、发展方式等提出了建议,可为我国的发展规划和战略决策提供参考。     

无人机测控链路信道传播损耗模型研究

无人机测控链路的稳定可靠是确保无人机充分发挥军事和民用效能的重要保证之一。针对无人机测控链路系统设计中的空间传播损耗精确计算问题,参考ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）P.528传播损耗模型,从自由空间损耗、大气吸收损耗和可变损耗三个方面进行了仿真研究,获得了视距条件下三种损耗衰减值与传播频率、通信距离、通信终端高度等参数的一般关系。根据提出的传播损耗精确计算方法,对某无人机典型应用场景下的传播损耗进行了分析计算。与传统损耗模型的计算结果相比,采用的方法可以获得更加精确的计算结果,对无人机测控装备的设计研制具有重要的借鉴意义。     

面向航天运载器的通用化无线传感网络设计方法

无线传感网络作为航天领域的一项新兴技术,凭其无缆化测量的显著优势,已成为航天运载器环境参数测量的重要手段。目前航天运载器上搭载的无线传感网络纷繁复杂,技术路线各异,难以有效提高产品的性能和可靠性。提出了一种面向航天运载器的通用化无线传感网络设计方法,重点介绍了通用化产品架构、设计要点、应用难点及发展思路,旨在提高产品性能及可靠性,最终形成性能分档、可靠性高的货架产品。     

基于3D打印技术的微波开关设计与实践

文章介绍了一种基于3D打印技术的R型波导开关的设计方法,并对影响微波开关性能指标的射频参数、切换时间进行了验证。验证结果表明,微波开关的射频指标无恶化,切换时间缩短,微波开关可靠性得到提升。通过3D打印技术的应用,减轻开关重量17%以上,生产周期缩短60%以上。文章论述了微波开关射频指标、切换时间的设计过程和验证结果,解决了X频段R型波导开关切换时间长和重量大的不足,为波导微波开关制造提供了一种新的途径。     

电子控制器PCB板电磁兼容性仿真与试验研究

随着航空发动机全权限数字控制系统的发展,电子控制器中PCB板电磁兼容性设计的重要性日益凸显.本文以某控制器PCB板为对象,在10MHz至1GHz频率范围内,对其电磁干扰使用Ansys公司的SIwave进行近场远场仿真研究,并使用容向公司EMSCAN电磁干扰扫描仅进行测试.通过测试与仿真结果的对比,验证了仿真的准确性.本文提出了一种基于仿真预测PCB板电磁干扰的实现途径,对于电子控制器PCB板的电磁兼容性设计具有参考价值.