低g值MEMS惯性开关研究进展

微机电系统(MEMS)惯性开关是集传感与执行为一体的无源电子器件,具有体积小、重量轻、易集成、加工一致性好、免装配等优势,在汽车工业、航空航天、武器装备等领域具有广阔的应用前景。低g值MEMS惯性开关的应用场景主要为飞行器加/减速过程特定功能的触发,在设计时应保证弹簧刚度低,质量块体积大,在结构设计与加工工艺中存在一定难度。本文介绍了低g值MEMS惯性开关的基本物理模型和工作原理,对国内外研究现状进行了阐述,总结了现阶段迫切需要解决的关键问题,并提出相应解决思路,为后续研究提供有益参考。

两种双矢量SINS粗对准方法大俯仰角适应性研究

大俯仰角下捷联惯导粗对准双矢量定姿中,不同矢量组合下,姿态角尤其是方位角对准精确度相差很大,必须慎重选择。对此,给出了2种最常用的粗对准矢量组合模式误差方程,对其主要误差影响因素进行分析。综合传感器误差,利用蒙特卡洛随机打靶方法对全姿态角下粗对准精确度进行仿真,并开展了80°俯仰角转台静态粗对准试验。转台试验中,在惯导陀螺误差约1°/h,加速度计误差约0.1mg情况下,第1种、第2种组合模式方位角粗对准最大误差值分别为20°、7.5°,第2种组合模式约为第1种的1/3;仿真测试中,在惯导陀螺误差约0.1°/h,加速度计误差约1mg,80°俯仰角下,第1种、第2种组合模式下方位角粗对准最大误差值分别为11°与2.2°,前者约为后者的5倍。仿真与试验结果表明,大俯仰角下矢量组合模式是影响惯导姿态角与姿态矩阵粗对准精确度的最主要因素。

TSV阵列在温度循环下的晶格变化对电学性能影响的研究

针对TSV(Through Silicon Via,硅通孔)热机械可靠性较差且其结构特性变化对电学性能影响情况不明的问题,基于一种TSV阵列叉指电极对样品开展了-55~125℃的温度循环试验,测试了温循后阵列电极的电学性能与边界绝缘性能变化,跟踪测试了TSV铜柱的几何尺寸变化,对比分析了试验前后TSV结构的形貌和晶格特性等衍化规律。结果表明,温度循环载荷导致了TSV-Cu晶粒向上生长、铜柱体积变大、微观结构缺陷产生以及电学性能退化;此外,还定量地构建了晶格特性变化对TSV阵列电极电学性能影响的关系架构,具有一定的工程意义。

抗辐射电子学研究综述

抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科,其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和X射线,空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响,中子和γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异,质子和X射线、中子辐照的损伤差异,γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对21世纪20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。

基于里德堡原子的无线电技术研究进展

近年来,量子信息技术飞速发展,其中基于里德堡原子的电磁传感器吸引了人们的极大兴趣。里德堡原子是一种处于高能态的原子,因其拥有对外场响应灵敏、具备自校准并直接追溯到国际单位制的测量能力、不受传统天线尺寸效应的影响等特点,十分适合于无线电传感与探测。自2012年Shaffer等突破性地利用里德堡原子的电磁诱导透明效应测量微波电场强度的灵敏度及不确定度均远高于传统微波测量结果之后,近十年来,以里德堡原子超外差测量等新理论和新技术为代表的研究已经实现了对电磁波的频率、极化、相位、强度等多参数的测量,相关工程化的技术也蓬勃发展,有望对传统的无线电技术产生颠覆性的影响。对基于里德堡原子的无线电技术近十年来的研究进展进行综述,从探测原理出发,梳理本领域的发展脉络,并对其未来发展趋势进行展望。

引信微光机电系统安全系统研究现状与发展趋势

随着引信微小型化和智能化不断发展,电磁兼容性要求不断提升,对其安全系统提出了更高的要求。基于微光机电系统(MOEMS)技术的器件具有体积小、重量轻、能耗低、集成度高和可批量生产等特点,在引信安全系统中有较好的应用前景。对引信MOEMS安全系统的国内外研究现状开展分析,介绍了引信MOEMS安全系统的基本原理,分析了MOEMS安全系统驱动方式、加工与封装工艺、激光起爆技术与安全系统性能测试方法的现状与发展规律,归纳了当前引信MOEMS安全系统研制过程中亟待解决的问题,为推动MOEMS安全系统在火炮引信中的应用提供重要的借鉴。

引信系统螺纹连接界面的冲击传递特性模拟方法研究

大直径整体螺纹连接是引信安装在侵彻弹的弹体结构的主要形式,螺纹界面的冲击过载传递特性对于引信系统的设计具有重要意义.针对空间螺纹界面冲击传递过程中涉及的几何非线性和复杂接触摩擦状态以及界面分离带来的二次或多次碰撞等问题,设计了螺纹连接试件并建立了精细化有限元仿真模型,并通过大直径霍普金森杆的冲击实验测量数据验证有限元精细模型的有效性.从有限元仿真中获取整个螺纹结构件冲击响应的数值数据,对比内外结构的过载,并通过精细模型研究了预紧力对加速度响应的影响规律.最后针对现有薄层单元简化模型只能较好地模拟螺纹结构线性振动特性而无法准确模拟螺纹冲击传递特性的问题,提出考虑螺纹间碰撞作用的非线性薄层单元简化模型,丰富了螺纹连接简化模型的适用工况.

太赫兹近场通信信道特性研究综述

为满足不断提高的数据传输需求,未来的通信技术会向更高的载波频率发展,基于太赫兹频段的通信可实现高稳定性和高数据速率通信。本文综述了太赫兹近场信道特性及信道建模的研究进展,介绍了太赫兹频段下对近场信道分析的必要性,对比了远近场信道的区别;针对太赫兹近场通信信道,介绍了球面波前建模与基于电磁波理论的模型;结合信道建模技术与近场信道特点,介绍了可用于近场信道建模的方法论;最后对太赫兹近场信道特性研究进行了总结并对未来发展方向进行了展望。

Al在不同类型Si基中的扩散深度差异及其温度相关性研究

金属原子在半导体材料中的扩散对半导体器件的电阻率、传导率和光电学性能有直接影响。采用飞行时间二次离子质谱分析技术,结合分子动力学模拟方法研究了常用金属原子Al在不同Si基中的扩散深度差异及其温度相关性。实验结果表明,Al在本征、N型以及P型Si基中的扩散深度随温度的升高而增加,其中,Al在P型Si基中的扩散深度大于本征和N型Si基。模拟结果表明,Al在Si基中的扩散深度和扩散系数随温度的升高而增加,温度增高至625 K后其扩散行为更为显著,与实验结果相符。研究表明Al在Si中的扩散行为与Si基的性质及环境温度密切相关。相关研究为深入了解Al在Si基中的扩散及其温度相关性提供了重要基础,同时也为探索其他金属在Si基中的扩散行为以及半导体器件加工工艺的优化提供了新的思路和参考依据。

太赫兹相控阵系统设计研究进展

太赫兹相控阵系统作为未来通信和雷达技术的核心支柱,在6G通信、卫星通信和超低延迟应用中具有广阔前景。本文综述了太赫兹相控阵系统的主要架构,包括中频移相、本振移相、基带移相和射频移相等方案,并分析了其在不同应用场景中的优缺点与技术挑战。特别关注基于CMOS工艺的太赫兹相控阵系统以及太赫兹相控阵收发器的研究进展,涵盖了从W波段到超过0.5 THz的设计突破。这些新兴技术为高频相控阵系统提供了新的设计思路,有望在未来超高速通信和低延迟应用中发挥关键作用。

可伐合金车削断屑方法研究

可伐合金是一种具有较高饱和磁感应强度、电阻率、硬度、低温韧性、塑性的合金材料,在车削加工中存在断屑和排屑困难,由此制约车削自动化和零件表面粗糙度提升。对可伐合金的车削断屑方法进行研究,通过优化车削加工技术路线、工艺参数、工序,解决切屑不能及时脱离工件及刀具的问题。介绍了断屑方案,分析了实施效果,并进行了方案评估和验证。

改进加权质心算法的集群协同定位理论研究

无人机集群定位信息的获取对于路径规划、探测、制导和协同控制等均具有重要意义,当前通常使用的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)定位易受到干扰和欺骗的影响而处于拒止状态,基于机间数据链的协同定位的用途日益凸显。目前缺少获得一致认同的在精度和计算量之间获得较好平衡的协同定位算法,针对这一问题,对研究GNSS拒止下基于机间测距的无人机集群协同定位方法进行了简要介绍。搭建集群无人机协同定位分散融合定位架构,针对GNSS拒止下集群无人机定位性能无法定量评估问题,建立集群协同定位精度定量评估模型,构建出典型任务场景下的无人机飞行轨迹和各历元的机间测距信息。通过仿真试验,利用包括加权质心算法、最小二乘法和网格法在内的多种算法解算得到无人机集群的相对位置信息,评估设定的典型场景下3种定位方法定位性能,解决GNSS拒止下集群无人机定位误差快速发散的问题。仿真结果表明,加权质心算法性价比最高,研究结论可为无人机集群定位提供一定的指导和帮助。

基于氮化铝陶瓷的收发组件射频信号拖尾研究

以收发组件为应用背景,发现基于氮化铝陶瓷基板的射频电路导致射频信号拖尾,而射频信号拖尾时间直接影响接收通道限幅恢复时间,进而严重影响收发系统的接收灵敏度。研究发现氮化铝陶瓷是一种压电半导体材料,在射频信号传输过程中会产生压电效应,进而导致射频信号拖尾,传输功率越大产生的压电效应越强、射频信号拖尾时间越长。研究成果对于大功率收发组件电路基板选用具有理论指导意义和工程应用价值,特别是在高精测高、超近测距等雷达应用领域。

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。

GaAs太阳能电池中子辐照效应研究

针对中子对太阳能电池性能的影响,设计研制了GaInP/InGaAs/Ge三结太阳能电池试验样品,在西安脉冲反应堆上开展了不同中子注量条件下中子位移损伤试验研究,采用太阳模拟器测试系统对太阳能电池单元最大输出功率、开路电压及短路电流等参数进行了测试。实验结果表明,随着受辐照中子注量逐渐增加,太阳能电池电参数逐渐退化。实验结果与不同少数载流子寿命下太阳能电池I-V曲线仿真结果趋势一致。该研究对认识太阳能电池的中子位移损伤规律和建模仿真研究具有重要意义。

灌封材料对弹载电子器件的防护仿真研究

为了得到影响灌封防护效果的因素,本文采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对含电子元器件的弹体侵彻成层靶的过程进行了数值模拟,通过模拟结果与实验数据的对比,验证了模型的可信;并用此模型在改变灌封层的密度、弹性模量以及粘性等材料参数的各种情况下,对比电子器件的响应;总结出了灌封材料特性参数对电子器件响应的影响规律,得到材料粘性相关项能独立且明显地影响灌封防护效果的结论。

基于故障物理的MEMS可靠性研究

简要介绍了基于故障物理的MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)可靠性研究方法和技术路线。以电容式RF MEMS开关为例,介绍了基于故障物理的MEMS可靠性研究方法的主要步骤,包括:采用多物理场3D有限元模型研究MEMS器件的行为,应用MEMS器件的行为模型和失效物理试验技术研究其失效机理,引入优值建立了通用的MEMS器件失效预测模型。

典型电子器件中子和总剂量辐照协同损伤研究

研究了几种典型电源类电子器件的中子和总剂量辐射效应,包括单总剂量效应、单中子辐射效应、总剂量和中子分时序贯辐照效应以及中子和总剂量同时辐照效应,分析了不同辐照条件下电子器件的失效中子注量(总剂量)阈值。试验结果显示,分时序贯、同时辐照试验给出的电子器件辐照失效阈值低,而单项辐射效应试验给出的失效阈值偏高。对于该类双极工艺器件存在协同增强损伤的机理进行了分析,其主要原因在于同时辐照时,电离损伤在晶体管氧化层产生氧化物正电荷,使基区表面势增加,与此同时界面态数量增多,减少Si体内次表面载流子浓度的差异,从而使电流增益的退化加剧,增强晶体管的中子位移损伤。按照同时辐照进行试验考核,更能真实评估器件的综合抗辐射性能,研究结果对于器件抗辐射性能评估具有重要意义。

微电子机械系统键合强度检测方法研究进展

把微电子机械系统键合强度检测分为传统分层检测方法、微结构检测方法和非破坏性检测方法,并逐一对这些方法进行细分和详细地描述。传统分层检测方法的难点是结构的夹持,而且不能实现在线监测;非破坏性检测方法检测范围有限,而且检测仪器较为复杂。微结构检测方法最适合于检测微小面积键合强度,该方法又分为微结构微力测试法和微结构在线检测方法两类,微结构微力测试法需要高精度的微力测试仪,而且也不能实现在线检测;微结构在线检测方法只需要一台带有显微镜的探针台,这些都是大部分微机电系统工艺线所具备的,它是一种在线检测方法,直接在晶圆片上进行检测,不需要进行划片,是目前微电子机械系统键合强度检测中最优检测方法。

电子产品中的环境应力筛选研究

环境应力筛选(ESS)是保证产品使用可靠性的一种有效方法。论述了环境应力筛选的目的和意义,分析了ESS典型的实践方法,指出ESS的两个认识误区,并对如何在使用过程中实施ESS提出了建议。