星载高功率固态功放关键技术与实验研究

该文结合某星载集中式固态发射机的高功率固态功率放大器,从星载应用着手,重点从高功率密度热设计、微放电防护设计、电磁兼容性设计等方面介绍了星载高功率固态功放关键性技术的设计方法,并且通过相关的真空环境试验验证了功率放大器组件设计方法的正确性和真空环境适应性。

X波段HPM窄脉冲高峰值功率T/R组件设计与实践

第三代半导体技术的快速发展及固态功率器件峰值功率的大幅提高,使得构建基于有源相控阵体制的高功率微波系统成为可能。与传统的相控阵雷达系统相比,其射频工作脉冲最窄要求十纳秒以下,而输出功率要达到万瓦量级,采用传统设计方法已经无法实现。文中研制了用于高功率微波系统的X波段T/R组件及其关键技术,该组件基于新型GaN大功率微波器件,采用放大链稳定级联设计实现了高峰值输出功率(数千瓦);通过高压大电流调制器和窄脉冲微波功率放大技术实现了10纳秒脉宽射频的放大输出,其前后沿达纳秒量级;应用小型化大功率合成和8通道高功率集成一体化满足结构小型化要求,阵面单位面积下的功率密度达到300W/cm^2。经测试,T/R组件性能指标满足高功率微波系统的要求,验证了固态高功率微波(HPM)相控阵体制的可行性,也为进一步实现工程化系统奠定了技术基础。

高功率掺钕钒酸钇参量克尔透镜锁模振荡器(特邀)

全固态被动锁模振荡器具有脉冲能量高、稳定性好的特点,研究了高功率掺钕钒酸钇(neodymium doped yttrium vanadate,Nd:YVO_(4))参量克尔透镜锁模振荡器。该振荡器中的参量克尔效应来自于光在三硼酸锂(lithium triborate,LBO)中产生的级联二阶非线性效应。结果表明,参量克尔透镜锁模振荡器能够实现自启,获得了输出的总平均功率为20 W、重复频率为79.3 MHz、脉冲宽度为22 ps的激光。

高功率磁脉冲压缩器的设计及实验研究

在对磁脉冲压缩器工作原理分析的基础上,设计了基于铁基非晶态磁芯的两级高功率磁脉冲压缩器,并利用高压脉冲驱动源进行验证。具体而言,根据磁通守恒定律和磁芯特性设计了压缩比为19的两级高功率磁脉冲压缩器;利用PSpice软件进行了数值模拟,验证了设计指标要求;在此基础上,对磁脉冲压缩器在高压脉冲驱动源中的作用特性进行了实验研究。结果表明,基于研制的磁脉冲压缩器作为充电电源能够驱动固态长脉冲高压脉冲源,充电电压大于100 kV,上升时间约1μs,重复频率20 Hz且波形一致性较好。实验结果与理论分析相符。

PSM高压脉冲电源单元研制

为了提高HL-2A装置的物理实验参数,二级加热功率将达到10MW,需要开发新的高压大功率电源来满足不同的加热系统的要求。采用国际上近些年发展起来的PSM技术和快速开关元件,研制基于高功率固态技术的高压电源并进行了PSM单元制作,其输出参数最高达15kV/100A。对此电源使用的PSM控制原理,开关电源模块的研制以及28个开关电源模块串联调节等情况作了描述。测试结果表明,该电源输出电压、电流、输出直流侧有效高频和关断快速性等参数达到了设计要求。

高稳定性2W输出千赫兹(kHz)线宽319 nm紫外连续激光系统(特邀)

介绍了一种固态高功率318.6 nm紫外激光系统,通过1 560.5 nm和1 076.9 nm红外激光单次穿过PPMgO:LN准位相匹配晶体和频产生637.2 nm单频红光,之后637.2 nm激光经四镜环形腔增强偏硼酸钡(BBO)晶体谐振倍频产生~2W的窄线宽、连续可调谐的318.6 nm紫外激光。基于此激光系统,研究了声光调制器(AOM)闭环主动反馈稳定318.6 nm紫外激光功率,时域激光强度起伏由±11.12%抑制到了±0.08%,频域反馈环路响应带宽约13 kHz。之后将紫外激光结合铯冷原子磁光阱,研究了俘获损耗光谱。获得稳定的、窄线宽、连续可调谐的318.6 nm紫外激光,对研究铯里德堡原子间相互作用有重要意义。

Ku波段三级功率放大器设计

随着GaAsFET和MMIC技术的发展,GaAs微波功率器件在微波系统中得到了广泛的应用。文中设计了由3个固态功率器件级联的微波功率放大器,通过减宽腔体有效的抑制了因增益过高引起的自激现象,设计了紧凑的MMIC偏置电路以及散热结构。经测试证明,该模块在13.9～14.4GHz范用内输出功率大于42dBm。

高功率固体激光晶体Nd^(3+):Gd_3Ga_5O_(12)的生长和光谱性能的研究

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石(Nd3+:GGG)激光晶体,晶体的干涉条纹证明它有良好的光学均匀性,晶体(444)面的双晶摇摆曲线表明晶体的质量非常好。研究了室温下的吸收谱和发射谱性质。分析了Nd3+:GGG晶体4F3/2→4I11/2能级跃迁与1.06μm附近的荧光谱线之间的关系。Nd3+:GGG激光晶体的吸收截面、发射截面、荧光寿命分别为4.32×10-20cm2,2.3×10-1cm2,240μs。比较了Nd3+:GGG和Nd3+:YAG的物理参数,实验表明Nd3+:GGG较Nd3+:YAG有一系列的优点。

Nd^(3+):Gd_3Ga_5O_(12)晶体的室温吸收光谱和荧光光谱(英文)

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石 (Nd3 + :GGG)激光晶体。研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质 ,分析了Nd3 + :GGG晶体4F3 / 2 →4I11/ 2 能级跃迁与 1.0 6 μm附近的荧光谱线之间的关系。吸收系数、发射系数、荧光寿命分别是 4 .32× 10 -2 0 cm-2 ,2 .3× 10 -19cm-2 ,2 4 0 μs,比较了Nd3 + ∶GGG和Nd3 + ∶YAG的物理参数 ,实验表明 :Nd3 + ∶GGG较Nd3 + ∶YAG有一系列的优点。

Milmega将在中国市场率先推出新款固态高功率放大器

从事专业设计和制造固态高功率放大器的英国Milmega公司，在射频和微波宽带功率放大器设计和制造方面一直保持领先地位。前不久，Milmega公司常务董事、运营总监Pat Moore在接受本刊记者采访时说，今年4月在北京，Milmega将向中国市场率先推出一款领先于西欧和美国市场的固态高功率放大器产品。

采用GaN技术使功率放大器性能提高10倍

日前,在北京举行的2010年亚太区电磁兼容（APEMC）国际学术大会及展览会上,Milmega公司在中国率先推出一款领先于西欧和美国市场的固态高功率放大器产品，该新产品主要针对商用EMC测试IEC61000-4-3标准（覆盖频率范围为80MHz至1GHz）。Milmega公司总经理Pat Moore说，