芯片原子钟的工作原理及其研究进展

作为导航设备的重要部件,芯片原子钟可作为战术导弹、卫星接收机、小型无人机等所用导航设备的时钟源,也可与陀螺仪和加速度计组合实现微型定位、导航与授时。介绍了相干布局囚禁(Coherent Population Trapping, CPT)现象,以及芯片原子钟的发展历程,阐述了CPT实现方案的缺点(产生极化暗态、降低原子利用率),并给出了优化方案。此外,分析了微机电系统(Micro Electro Mechanical System, MEMS)加工工艺等用于芯片原子钟制造的关键技术,并对芯片原子钟的发展趋势进行了展望。     

军用电路芯片技术

自从1958年两名美国科学家首先研制成单片电路以来,平均每两年半就要推出新的DRAM(动态随机存取存储器),每一代新芯片的容量是前一代的4倍.同时价格亦随着经验的丰富和产量的增加而不断降低.单片电路迅速发展的动力是军事需要和航天活动,其结果导致了许多新型武器及系统,如精密制导导弹;有效的电子战设备;侦察卫星;机载电子设备;计算机化通信设备;电光器件;制导炮弹等.但在许多应用中,暴露了这种硅片电路的局限性,如硅片对温度很敏感,需要散热;对离子辐射也很敏感,为此需要有电磁脉冲屏蔽.但最主要的     

1553B总线特性分析及非标准连接的影响

MIL-STD-1553B总线标准及技术尽管较成熟,但设计、调试、使用过程中仍然容易出现由于非标准连接导致的总线层故障。为此首先分析了正常1553B总线耦合器连接方式通信时,总线上的输入输出电压、输入输出阻抗及其等效电路等硬件特性,然后对非标准1553B总线连接方式,包括隔离器、短截线、匹配电阻、耦合器非标准连接的情况进行了硬件特性分析及测试。结果表明,1553B不同总线连接导致的故障将使通信性能下降、波形畸变或过压致芯片损坏。本文对使用1553B总线的设计人员、测试人员有一定的指导意义。     

组合材料芯片技术应用及Zn-Al合金镀层材料优选

基于组合材料芯片技术原理,通过离子束溅射方法,在低碳钢基片上快速制备了全组份范围的二元Zn-Al薄膜材料样品库,研究了不同热处理条件对薄膜组份互扩散过程的影响.使用XRD及EDS等手段表征薄膜的成分和结构,并采用原子力显微镜和透射电了显微镜观察形貌;使用纳米压痕仪测试材料芯片样品的压痕硬度和弹性模量;使用电化学方法测试平衡电位和极化电阻.在获得薄膜材料样品组成-结构-性能(力学性能和耐腐蚀性能)关联特性的基础上,对具有良好力学性能和耐腐蚀性能的二元Zn-A1合金镀层材料提出了成分设计和优化方案,即选择兼具良好力学性能和耐蚀性能的Al-Zn镀层材料,成分配比应控制为约30at%Zn含量.     

微型定位导航授时系统集成设计

针对定位导航与授时系统的微小型化、一体化应用需求,提出了一种微型定位导航授时(Micro-PNT)系统集成方案,该方案是微小飞行器在GNSS拒止条件下可靠工作的有效解决手段。系统基于电路刚挠一体化工艺和器件空间布局优化技术,集成了MEMS惯性仪表、芯片级原子钟、处理器、电源芯片等功能器件,实现了系统的微型化、一体化。文中阐述了系统的集成架构和软件工作流程。通过系统样机的研制,验证了集成方案的可行性。通过分析系统样机的集成特点,指出其微型化存在的问题。最后,结合关键器件和三维微系统集成技术发展,给出了Micro-PNT微系统集成架构。     

光抽运小铯钟及其在PNT应用

对比分析了大小铯原子钟及其在PNT中的应用,在此基础上介绍了基于光抽运技术方案实现的国际上第一台商用小铯钟。在研制原理样机和工程样机的过程中,解决了激光稳频、铯束准直等关键技术和工作温度、振动、EMC等环境难题,技术状态满足小批量生产要求,频率稳定度可达10-15,频率准确度优于10-12,技术指标达到国际同类小铯钟5071A水平。分析了光抽运小铯钟作为守时原子钟如何应用于时间频率基准实验室、数字通信同步网、卫星导航地面站、长波导航路基站等PNT体系。     

基于像素化偏振芯片的仿生偏振光罗盘技术

仿生光罗盘是一种通过借鉴动物视觉器官感知太阳偏振光信息(包括月光)的机理来获得载体航向信息的航向传感器。首先介绍了面向多光谱的像素化的偏振芯片结构参数化设计准则,给出了一种易于集成和小型化的仿生光罗盘总体设计方案,并对仿生光罗盘的主要误差源进行了分析;随后,提出了一种基于天空偏振图像解算载体航向的新方法,并对其环境适应性进行了初步分析;最后,对仿生光罗盘样机进行了静态实验和车载实验,在晴朗天空背景下仿生光罗盘的定向精度优于0.5°。     

CCGA封装芯片落焊控温工艺研究

部分宇航型号单机生产过程中,CCGA芯片因软件固化、调试等原因需使用返修台进行落焊,落焊温度曲线直接影响CCGA器件及周围器件的装配可靠性。本文使用红外热风混合型返修台进行CCGA落焊控温工艺研究,并进行焊接及可靠性试验验证。研究发现,返修台控温点距离器件边缘1-2mm时温度反馈控制效果最佳;本文提出了增加导热挡板控制高温区范围（＞183 ℃）的新方案,可将高温区控制在落焊位置周围8mm范围内;CCGA焊接样件分析显示焊锡柱侧微观组织呈块状,IMC层组织均匀,未出现Cu3Sn脆化物,可靠性试验后染色浸润测试发现焊点完好,未出现裂纹。结果证明所本文提出的温度控制工艺合理有效,可应用于宇航产品落焊过程。     

国际原子时进展中的原子钟

对近几年国际原子时 (TAI)进展中不同类型原子钟和不同时间实验室原子钟贡献的权重进行了比较 ,并介绍了原子钟权重受其频率漂移率影响的一些分析结果     

碳纳米管处理器原型诞生

据美国GigaOM网站报道,日前,斯坦福大学的研究人员在《自然》杂志上发表文章,宣布他们已经制成了包含142个碳纳米管晶体管的中央处理器芯片。碳纳米管能用于制造更小的晶体管,催生功能更强大、效率更高的处理器。碳纳米管处理器的实现,意味着硅半导体之后,处理器的速度将更快,能效将更高。