一种C频段高集成多功能综合母板设计

介绍了一种64通道的C频段高集成多功能综合母板的设计方案和关键技术,该综合母板应用于有源相控阵雷达天线阵面前端模拟子阵。利用多层印制板压合技术,在天线口径内将电源模块、波控模块和片式T/R组件集成在子阵综合母板上。对各功能网络性能进行了仿真设计、电磁兼容性设计等,最终完成了综合母板设计。所介绍的64通道C频段综合母板尺寸为228 mm×308 mm×4.8 mm,实测无源射频网络通道幅相一致性优于±0.1 dB、±1°,有源接收链路通道幅相一致性优于±1.4 dB、±5°。该综合母板通过积木化拼接可实现雷达阵面规模二维扩展,适用于多种布局方案,避免了低效重复设计。

X波段高集成硅基射频微系统

设计并制备了一款基于微电子机械系统(MEMS)工艺的小型化X波段硅基射频微系统,该微系统集成了变频器、功率放大器和MEMS双滤波器等,可实现信号的变频、滤波、放大。该微系统实现了硅基片上有源及无源芯片的异质集成,通过在硅基片上直接集成MEMS双滤波器及紧凑型布线分布实现了小型化,并通过在微系统内部的设计优化解决了芯片间级联匹配带来的寄生问题。该微系统尺寸8.5 mm×11 mm×1 mm,工作频率8~8.5 GHz,带内增益≥5 dB(平坦度≤±0.5 dB),带外抑制>80 dBc@7.5 GHz&9 GHz,中频输入端口驻波比≤1.7,射频输出端口驻波比≤1.4,满足设计及使用要求。此类硅基微系统具有高集成、小型化、方便使用等优点,是未来射频微系统的重要发展方向。

基于3U/VPX的高集成波形采集板设计与实现

介绍了一种3UVPX标准波形采集板卡的设计,针对统型统标、不同应用场景、结构包络以及国产化需求,设计一种全国产化高集成波形多通道采集板卡。采用3UVPX标准架构实现通用化标准化,利用国产化芯片实现波形产生、数据采集以及信号预处理,最终实现单通道波形产生和12通道中频采集。硬件设计时钟可配置,从而实现AD/DA不同模式工作,简化了外部时钟的复杂度,使系统规范化、通用化、易于扩展使用,并缩短研发周期。通过关键指标的测试,验证了硬件平台的可行性与可靠性。

一种面向高集成有源阵面的相控阵雷达波控系统设计

面向大规模相控阵雷达天线子阵设计的高集成、多通道和低成本需求,设计了一种波控系统。该波控系统以分级架构的途径,通过单个波控单元对上千个天线单元收发通道参数的单独控制,实现大规模相控阵雷达系统的波控。设计中,波控单元单板集成了数字波控和射频功分功能,使用单片K7系列现场可编程门阵列(FPGA)实现数据解码、分发和时序控制。通过三维立体叠层装配方式,选择超小型推式(SSMP)盲配互联和小型混装弹性互联的方式,以及光纤实现控制参数的接收和回传,提高了有源阵面的系统集成度,优化了阵面体积和重量。

一种高集成一体化液压能源设计及其密封优化

为适应未来导弹对舵机舱轻质小型化的需求,提出一种液压能源系统设计。采用液压能源集成一体化技术,将原本独立的液压部件的芯体集成为一体式能源,在不牺牲技术性能的前提下,达到液压能源系统的轻质、小型化目的;同时优化液压能源配流盘、活塞调节结构、柱塞滑靴组的密封设计,降低液压泄漏、提高容积效率。仿真和试验结果表明:高集成的一体化液压能源设计实现了弹上用液压能源的轻质、小型化,同时有效降低了液压泵的泄漏量,具有效率高、零流量输入扭矩小、对弹上电源需求低的特点。

高集成电子设备单元研究

文中针对下一代雷达对部署灵活性、功能拓展性、大威力和高集成性的迫切需求,开展了高集成电子设备单元研究。对现有雷达电子设备进行重新布局,对各电气分系统模块、器件进行集成设计,并将它们安装在一个电子机箱内,形成通用的设备单元。同时结合结构拓扑优化、电子电路增材制造技术等,将传统结构承载件、散热冷板和电缆有效集成至同一结构体中,大幅提高整机集成度,从而实现电子设备单元多功能集成,为下一代电子设备设计提供技术参考。

高集成式驱动器在变桨系统中的应用分析

在当前日益严峻的环境资源形势要求下,清洁能源开发逐渐成为我国能源领域发展重要任务目标,以风电为代表的新能源不断出现并得到广泛利用。在政府宏观政策支持下,我国风电产业发展日渐成熟,相关技术发展进步速度不断提升。变桨系统作为风电机组重要组成部分,其性能直接对风电利用效率造成影响。基于此,本文研究中将深入探究变桨系统中高集成驱动器的应用情况以及未来发展趋势。

一种弹载低剖面高集成雷达结构设计

针对弹载平台严苛的空间尺寸和重量设计要求,提出了一种前端天线阵面采用一体化片式可扩充天线模块,后端综合射频单元、综合处理单元以及电源单元采用模块高集成化设计,模块间采用射频和低频连接器混合盲配互连的结构设计方法。一体化片式可扩充天线模块的应用使得天线阵面具备二维拓展功能,同时结合高低频混频盲配互联技术,可有效降低天线阵面的剖面高度,满足18.5g高量级振动使用要求,并可在50℃初始温度下可靠工作2100 s。模块高集成设计在实现系统轻量化的同时,可满足系统结构对刚强度的设计要求。

低成本高集成一体化测发控系统设计研究

运载器的测发控系统设计直接关系到地面数据传输的效率和可靠性。文中提出了一种通用性的低成本高集成一体化测发控系统,可以在保证远距离高效传输试验供配电等时序指令和遥测数据的同时,高效实现实时和事后对试验数据的解析和判读,地面软件接收器上数据完成飞行器的故障检测、健康状态评估及寿命和数据管理,将各系统功能及软件实现方法融为一体,简化了系统架构,降低了系统研制和维护成本,提高了系统集成性、可靠性及维护性。

高集成阀门电液驱动装置的研制

针对目前舰船上采用集中能源控制和驱动阀门启闭的液压驱动装置,提出了一种分布式自带油源系统的高集成阀门电液驱动装置。该装置将控制驱动器、增压油箱、电机、泵、控制阀组、双液压缸及执行机构高度集成为一体,通过控制驱动器控制并驱动电机和阀组动作,实现阀门的启闭。该装置的研制和应用既可改变原全船液压长管路的不足,又可提高全船使用效率,并达到减振降噪的效果。性能试验结果显示其伸出和缩回的全行程时间均小于5 s,运行稳定可靠。

基于高集成小型化测量分选识别信号的设计

提出了一种高集成小型化测量分选识别信号的方法,将多个模块集成在一块高密度多层印制板上,采用高性能数字信号处理器(DSP)为核心的标准化信号处理板来实现。该设计已成功应用于某机载平台。

高集成雷达系统激励器的设计与分析

为了满足雷达系统性能需求的不断提升,本文提出一种高集成雷达系统激励器设计方案,通过硬件和软件设计有效把雷达天线分系统中的各个设备的供电、状态监测和数据交互集成在一起,降低了系统重量、体积和成本,在减少数据传输链路的同时增强了系统可靠性,并可为相关设计人员提供设计思路和指导。

高集成Ku波段雷达信号传输网络研究与设计

采用复杂信号传输一体化集成设计技术,设计了一种高集成、小型化、高可靠雷达信号传输网络,其具备射频信号(14G-18G)功率分配合成、波控控制信号分配传输、电源分配等功能。同时还通过射频、数字信号协同仿真技术对网络进行EMI(电磁干扰)及SI(信号完整性)分析和优化,显著改善了在复杂电磁环境下,Ku波段宽带射频信号传输网络易谐振,控制信号反射和串扰明显的现象,提升了信号传输质量,实测结果验证了仿真的精确有效。文中所阐述的设计方法是对传统雷达阵面技术的革新,符合现代雷达阵面高集成、小型化、电磁环境复杂、可靠性要求高的发展趋势。

高集成三自由度解耦球型手腕

针对空间机器人手腕集成度低和灵活性差的问题,提出一种由相对独立运动链组成的三自由度解耦球型手腕机构,采用双万向节和双半球结构来保证腕关节的紧凑性与灵活性.分析运动传动关系和工作空间区域,完成三自由度解耦球型手腕的结构设计,推导正、逆运动学方程和雅克比矩阵,分析结构解耦和运动解耦特性,建立作业空间与关节空间的运动传递关系.构建三自由度解耦球型手腕试验平台,进行侧摆、俯仰、自转试验和末端运动轨迹验证试验.研究结果表明,解耦球型手腕运动灵活、平稳,姿态角调整范围大,轨迹跟踪准确.

高集成层积阵列天线设计

针对三维层积高集成有源阵列天线辐射单元进行了研究。文中采用包括多谐振模式、宽角阻抗匹配、改进型馈电等措施的多种扩频方式对平面贴片辐射单元进行优化设计,提出了一种高集成层积阵列天线形式。其低剖面、轻量化、高性能的特性满足了下一代高集成有源相控阵天线阵列的发展要求,具有较好的应用前景。

微波宽频段高性能高集成T/R组件设计

基于微波宽频段有源相控阵系统T/R组件工程化迫切需求,针对传统T/R组件工作频带不够宽、体积尺寸大、稳定性差、移相衰减精度不高等问题,本文设计了一种X-Ku波段宽频段高性能高集成T/R组件。在突破八通道组件架构设计技术、基于LTCC整板的高密度集成设计技术、宽带GaN功放高可靠高效率及散热设计技术、高频宽带高隔离防腔体效应设计技术、组件模块化设计及可制造性设计技术等关键技术基础上,研制出X-Ku波段10~18 GHz八通道T/R组件。组件具有收发放大、幅相控制和安全保护等主要功能,实测结果全频带内输出功率≥23.9 W、噪声系数≤3.52 dB、移相精度≤3.90°(RMS,均方根值)、衰减精度≤0.94 dB(RMS)、驻波≤1.98、效率≥23%。其中,工作带宽指标由之前的单频段10~12 GHz、15~17 GHz拓宽到宽频段10~18 GHz,输出功率由之前的10 W量级提高到20 W量级,噪声系数由之前的4.3 dB提升到小于3.52 dB。本组件具有高频、宽带、高效、高集成的特性,可应用于新型综合传感器雷达系统、多功能综合电子系统等装备中。

基于单片MO-CDCTA的高集成低功耗高阶有源低通滤波器的设计

针对高阶滤波器体积大和功耗高的问题,提出了一种基于多输出电流差分级联跨导放大器的电流模式n阶低通滤波电路。该电路不含任何电阻,仅使用1个新的多输出电流差分级联跨导放大器和若干接地电容,能实现任意阶低通滤波器功能。使用CADENCE进行设计和调试,电路芯片面积仅0.04mm^2,仿真功耗仅4.18mW,最大3dB截止频率500MHz。三阶巴特沃斯低通滤波器仿真与瞬态响应实验证明了理论的正确性。

高集成小型化中频滤波组件设计与实现

为满足雷达接收机中频滤波器组集成滤波器数量多、集成度高的需求,文中采用三维集成技术,设计了一种小型化LC滤波器电路,并对三维LC滤波器在组件中的应用和集成工艺进行分析和研究。三维LC滤波器采用两个基板,利用三维集成工艺和BGA技术实现两个基板的三维集成组装。将电容元件置于底层基板可实现高密度布局,将电感元件置于顶层基板与电容元件分离,通过焊球实现信号互通。结果表明,采用三维集成方案可使LC滤波器电路尺寸减小近50%,滤波器指标与平面滤波器电路性能一致。相比于传统中频滤波组件设计方法,该方案更有利于实现高集成度和小型化。

高集成电路模块的高速空气射流冷却技术研究

高集成电路模块具有结构紧凑、组装密度大、体积热流密度高、热设计空间小的特点,无法采用常规风冷或常规液冷的冷却方式。针对这一特点,文中提出了一种高速空气射流冷却方法,并结合仿真与试验进行研究。结果表明,该冷却方式能够解决高集成电路模块的热设计问题,为其他类似电子器件的散热问题提供了参考。

一种超宽带高集成综合馈电多功能板的设计

针对相控阵雷达阵面超宽带、集成化、轻量化的发展要求,提出了一种集宽带接收网络、内校正网络、电源分配网络和波束控制网络于一体的综合馈电多功能板。文中详细介绍了超宽带高集成综合馈电多功能板的工作原理、基本组成、关键电路设计和核心制作技术,最后对实物样板进行装配测试。实测结果表明,设计的综合馈电多功能板符合相应的技术指标要求,保证了星载相控阵雷达天线片式集成的可行性。