W波段三维异构集成有源电扫描阵列设计技术

针对高数据率无线通信以及高分辨率成像雷达对毫米波微系统提出小尺寸、高集成度和二维宽角电扫描的需求,传统设计方法和工艺技术难以胜任。探索了可扩展晶圆级相控阵设计方法和工艺技术,解决了W波段低剖面、二维宽角有源电扫描阵列(Active Electronically Scanned Array, AESA)雷达的集成难题。采用三层硅通孔(Through Silicon Via, TSV)转接板堆叠将16颗4通道锗硅(SiGe)芯片与贴片天线单元进行三维异构集成,实现了W波段8×8单元二维有源电扫描阵列晶圆封装。封装尺寸为18mm×19mm×0.93mm,接口形式采用球栅阵列(Ball Grid Array, BGA)。测试结果表明,波束在2GHz带宽内无栅瓣扫描范围可达±45°,实测结果与仿真结果相吻合。研究结果验证了TSV转接板三维异构集成技术是解决W波段二维有源电扫描阵列集成难题的有效技术途径,所采用的“电路-封装”协同设计仿真可作为类似毫米波微系统的设计参考。     

微系统集成技术发展与展望

微系统已成为推动国民经济发展和保障国家安全的基础性、战略性、先导性支撑产业,军民领域电子信息系统多功能、高性能、小型化的发展趋势对微系统集成技术提出了更高要求。综述了硅基、玻璃基、陶瓷基、柔性基等多种微系统集成技术,介绍了各类集成技术的典型应用领域、存在的技术挑战以及解决方法,并对各类微系统的特点进行了对比与讨论。最后,对各类微系统集成技术进行了总结、对比,并展望了微系统集成技术的发展方向。     

一种基于COTS器件的SiP微系统的抗总剂量效应加固设计与试验评估

总剂量效应是制约COTS器件空间应用的主要因素之一。为满足空间应用对电子系统高性能、小型化及抗辐射的需求,对一种基于COTS器件的SiP微系统的抗总剂量效应加固方案进行设计,采用模型分析与地面试验结合的方法对微系统的抗总剂量辐射能力进行评估。该评估方法将微系统作为设备与器件的一种结合体,先按照设备进行整体模型评估,后按照器件进行试验评估,提高了评估的效率,具有较强的工程实用价值。⁶0Co γ射线辐照试验结果表明：加固后SiP微系统的抗总剂量能力不低于150 krad(Si),可以满足相关任务应用需要。该微系统的抗总剂量效应加固设计和总剂量效应评估方法可为相关微系统研制提供参考。     

有源相控阵雷达天线冷却技术研究进展

有源相控阵天线的小型化、高集成发展带来了严峻的散热挑战,天线阵面的高热功耗和高热流密度已成为制约天线电性能的瓶颈。文章对国内外公开报道的相控阵天线冷却技术研究进展及未来的发展趋势进行综述,总结相控阵天线常用冷却方法的优缺点及适用范围,并对相控阵天线冷却方法的选择进行分析,以期为相控阵天线热设计人员提供参考。     

激光烧蚀微推进技术研究现状及展望

激光烧蚀微推进技术是空间微推进技术中的一种,是基于激光推进原理的电推进技术,可用于微纳卫星姿态与轨道控制.回顾激光烧蚀微推进技术发展的历程,简述其推进原理涉及的基本理论,对激光烧蚀微推进领域涉及的技术方向研究现状进行探讨,对相关各种类型微推力器进行对比分析,结合激光烧蚀微推进技术的特点,分析激光烧蚀微推进技术发展趋势,...     

火星表面高氯酸盐生物转化及原位制氧工艺技术

火星表面极端缺氧条件及广泛分布的高氯酸盐所形成的强氧化环境,对人类登陆探测及后续宜居环境建设构成直接威胁.根据对火星表面高氯酸盐分布的探测成果,地球上高氯酸盐生物降解研究进展,以及人类登陆火星对资源和环境的需求,提出了利用生物方法转化火星表面高氯酸盐进行原位制氧的设想与工艺,对其工艺过程、影响因素、关键技术与难点、行星保护与副产物资源化、后续火星环境改造等进行了前瞻性分析,有望在火星上同时实现高氯酸盐无害化处理与氧气原位制备,化害为益,为火星探测提供新思路与新方法.      

表面微纳结构对气-水界面稳定性和流动减阻的影响

利用压力-流量测量和流动显示方法研究了6种具有不同微纳结构尺寸的超疏水表面的减阻效果以及表面微结构形状对气-水界面稳定性的影响。实验结果表明:设计的各种超疏水表面在层流和湍流下均具有一定的减阻效果;在相同的固体面积分数情况下,微结构间距越小,减阻效果越好;在具有最小结构间距的微纳二级结构表面上实现了最大减阻率（38.6±4.5）%。流动显示观测发现:减阻率与微结构的层级、尺寸、形貌及槽道流态有关,它们均对气-水界面稳定性有一定的影响,揭示了复合微纳结构之所以能够显著提升减阻效果,是由于添加纳米二级结构减小了原有表面的固体面积分数,并提高了气-水界面的稳定性。此外,对于具有双内凹（伞状）微结构表面的微槽道,即使表面为亲水材料,也可以有效捕捉气体,形成稳定的气-水界面,从而实现超疏水性能。     

原子力显微镜的生物力学实验方法和研究进展

作为微纳尺度的力学工具,原子力显微镜技术被越来越多地应用于生物力学实验研究,推动了该交叉学科领域的发展。利用多种测量模式与改进的探针,原子力显微镜可以在液体中对亚细胞、细胞、组织等多个尺度的生命物质进行力学测量,研究其在衰老、癌变等生命过程中力学性质的动态变化。本文综述了原子力显微镜的力学测量原理、生物力学的实验方法,以及在单细胞的整体与局部、液-液相分离液滴、上皮囊泡组织等力学测量中的应用,分析了复杂流体与微纳尺度流动对实验测量的影响,并对该领域的发展进行了展望。     

一种α粒子微推进空间矢量控制结构的设计与实现

针对无拖曳飞行与皮纳卫星轨控的微推进器需求,根据α衰变推进原理设计了矢量控制结构,将α粒子推力薄膜矢量排布成类半球结构,采用超声电机驱动光阑独立控制推力大小,利用多个推力组合实现精确矢量控制。理论计算与分析表明:此结构最大推力可达6.9μN,与1 m~2太阳光压相当,且合力方向整体法向集中。     

玻璃基环形振动微陀螺谐振子的设计与制造工艺

针对传统单晶硅材料热胀系数不稳定引起的硅基环形振动微陀螺的温度漂移问题,开展了玻璃基环形振动微陀螺谐振子的设计,并提出了一种新型的玻璃基准三维微结构制造工艺,借助微型电子机械系统（MEMS）工艺中成熟的深硅刻蚀、阳极键合、化学机械抛光等通用加工技术,融合玻璃熔融工艺,解决了玻璃基准三维微结构的制造工艺难题,同时保证了高的加工精度,实现了玻璃基环形振动微陀螺谐振子的高精度批量制造。