F-P腔翠绿宝石激光器中的热效应及输出功率凹陷

翠绿宝石晶体的热透镜效应会严重影响激光器的输出性能。首先通过建立晶体的热传导模型,合理设定边界条件并求解相应的热传导方程,对造成热效应的三个因素进行分析,计算了相应因素下热焦距的理论值。然后,利用谐振腔的临界稳定条件,对晶体的热焦距进行测量,测量结果与理论计算值基本吻合,证明利用谐振腔的临界稳定条件测量F-P腔的热焦距是可行的。最后,对不同腔长下的输入输出特性进行了分析,详细解释了在热效应的复杂影响下输入-输出曲线中的凹陷现象。在计算出最大抽运功率下的热焦距后,调整相应腔参数,可以使激光腔在整个抽运功率范围内处于稳定状态。研究结果对于减少热透镜效应的影响、提高激光器的性能具有重要的指导作用。     

DF强激光反射镜热畸变的检测及热吸收的有限元分析

以功率约为30 kW,中心波长为3 8μm,出光时间为1 s的连续DF化学激光器作为抽运源,在抽运光共轴近正入射于圆形反射镜条件下,利用夏克哈特曼(Shack-Hartmann)波前传感器,对不同工艺条件下镀制的3 8/0 633μm双波段多层膜强激光反射镜的热畸变量进行了检测.基于热传导方程和热弹方程,在考虑到空气折射率热效应基础上,利用有限元分析方法,完成了对不同反射镜热吸收的评价.结果表明,在目前最好的工艺参数控制条件下,所镀制的反射镜的热吸收率接近于80×10-6.从而在膜层材料及膜系设计结构均完全相同的前提下,达到了评价及优化膜系镀制工艺的目的.     

航天用中继测控射频模块的热设计

介绍了航天用中继测控射频模块的热设计方法,针对设备实际应用环境提出了热设计方案以及工艺实现方法,同时采用有限元法对设备进行了热仿真优化。对样机进行了试验测试,几款功率器件结温均满足航天降额要求,保证了产品在其工作环境的长期可靠性,并通过热平衡试验验证了工艺措施和热仿真的合理性与可行性。     

基于ANSYS的射频功率放大器热特性研究

论文首先仿真设计了一款射频功率放大器,接着构建了该射频功率放大器热特性分析模型,并采用有限元方法分析了该射频功率放大器热特性,然后研究了增加过孔以及不同覆铜层厚度、环境温度、耗散功率四种情况对射频功率放大器的温度、热应力和热形变的影响,最后基于上述分析结论加工制作并测试了该款射频功率放大器.在3.3GHz~3.6GHz范围内其输出功率不低于39.2dBm,增益不低于12dB,功率附加效率为62.6%~69%;在环境温度为21℃下,运用红外温度扫描仪进行测试,该款射频功率放大器最高温度达到90.0℃,测试结果与仿真分析结果相近.论文的研究为未来射频功率放大器的设计及制作提供了重要指导.     

免镇流电阻的非均匀发射极指间距设计对多指功率双极晶体管射频功率性能的改善（英文）

对不添加镇流电阻的非均匀发射极条间距的多发射极条异质结双极晶体管(HBT)的射频功率性能和表面温度分布进行了测量,并与常规采用镇流电阻的多发射极条功率HBT进行了比较。实验结果表明,对具有非均匀发射极条间距的多发射极条HBT,采用USQFITMS红外测量系统测得的最高表面温度、温度分布均匀性以及采用射频测量系统测得的射频功率增益和功率附加效率,分别低于、好于和高于具有镇流电阻的多发射极条功率HBT的情况。这些结果的取得,得益于采用非均匀发射极条间距改善了多发射极条HBT的热电正反馈和不同发射极条之间的热耦合,以及摆脱了传统HBT加镇流电阻带来的对射频功率性能的负作用。     

功率型线绕电阻器的热计算

为了达到指导功率型线绕电阻设计和应用的目的,以能量守恒原理为基础,利用热功转换理论建立基本方程,采用数学分析的方法得出功率型线绕电阻器在恒定功率作用下表面温升与时间的函数关系。通过对结果的分析获得电阻热平衡状态下的表面温升及达到热平衡的时间常数。确定了通过试验和理论计算相结合获得综合散热系数的方法,并通过实验验证得出了理论与实际相符的结论,从而建立了功率型线绕电阻器恒定功率下的热模型。     

基于非对称热结构的激光热稳频系统

针对目前热稳频激光器抗干扰能力差的问题,研制了一种基于非对称热结构的激光热稳频系统.该系统采用不同热传导材料建立具有多个连续热传导层的热结构,其中电热控制层和干扰吸收层被有限导热层隔离并呈不对称的热传导特性.由于有限导热层的隔离作用,电热控制和环境干扰对激光管的热作用速度分别取决于电热控制层和干扰吸收层的热惯性大小.结构参数设计中使电热控制层的热惯性远小于干扰吸收层,则可在保证电热控制效率的同时降低环境干扰的作用速度,从而提高稳频系统的抗干扰性能.最后,建立基于非对称热结构的纵向塞曼激光热稳频系统,对其抗干扰特性进行验证.实验结果表明:在普通实验室条件下稳频系统的频率稳定度优于1.8×10-10,而在1 m/s的持续气流扰动下其频率波动<1.5×10-9.     

阵列型高功率薄膜匹配负载研究

基于功率分配思想和简化实频法设计了频率为DC~20 GHz,承载功率为40 W的阵列型微波薄膜匹配负载器件;采用丝网印刷工艺和射频磁控溅射工艺制备了设计的Ta N薄膜匹配负载器件。研究了所制器件的性能,结果表明,在DC~23.6 GHz,电压驻波比均小于1.3。加载功率为8,18,40 W时,薄膜表面的最高温度分别为37.6,59.5,113.6℃。热成像测试结果表明,所设计器件的两个电阻膜温度基本一致,实现了功率的平均分配。     

提高金属膜电阻器可靠性的途径

介绍了采用射频反应工艺制备的ＡｌＮ薄膜对金属膜电阻器性能的影响，通过功率老化、高温贮存试验和电阻温度系数的测量，结果表明在陶瓷基体上淀积ＡｌＮ薄膜可以提高金属膜电阻器的可靠性。     

侧面泵浦激光器热透镜效应的有限元分析

针对侧面泵浦的固体激光器工作介质产生的热透镜效应进行了分析,建立热传导方程。采用有限元分析的方法对不同泵浦条件下激光棒内的温度场和应力变化进行分析。提出补偿热透镜效应的有效措施。并通过实验对上述不同补偿条件下的热焦距进行测量比较。     

射频电路中串／并联元件间的互逆变换

提出了一对互逆的变换,实现了射频电路中的串联电阻与并联电导之间相互转换。可以应用于解决大功率的电路中串联电阻不易散热而功率容量小和小信号电路中并联电导接地困难从而影响电路匹配性能的问题。     

高功率光隔离器的热效应分析与优化

为提高光隔离器在高功率激光条件下的工作性能,基于琼斯理论研究了隔离器的热致退偏效应,设计了一种外置补偿晶体的隔离器,着重分析了隔离器隔离度及热透镜效应随入射光功率的变化规律。结果表明:通过调整氟化钙晶体的晶轴方向和长度,隔离器的热致退偏和热透镜效应可以得到有效抑制。在100 W激光条件下,外置补偿晶体后隔离度提高了16.3 dB,功率损耗降低8%。研究结果可优化设计隔离器结构,有效提升高功率隔离器的隔离度并减小功率损耗。     

CMOS射频功率放大器中的变压器合成技术

设计了一种可在CMOS射频功率放大器中用于功率合成的宽带变压器。通过对变压器的并联和串联两种功率合成形式进行分析与比较,指出了匝数比、功率单元数目以及寄生电阻对变压器功率合成性能的影响;提出了一种片上变压器的设计方法,即采用多层金属叠层并联以及将功放单元内置于变压器线圈中的方式,解决了在CMOS工艺中设计变压器时面临的寄生电阻过大及有效耦合长度不足等困难。设计的变压器在2～3 GHz频段内的损耗小于1.35 dB,其功率合成效率高达76%以上,适合多模多频段射频前端的应用。     

ICP等离子体刻蚀系统射频偏压的实验研究

对于上下电极双射频源的电感耦合(ICP)等离子体刻蚀设备的关键工艺参数--下电极射频偏压的变化特性进行了实验与物理定性分析.实验以氧气作为反应气体,采用可满足300mm硅晶片刻蚀的ICP刻蚀设备的射频系统进行实验数据测定.结果表明,下电极射频偏压与其他工艺参数在可适用的工艺窗口中(改变上下电极功率和气体压力)不再是平常认为的简单的比例关系,而是随着条件的改变,对应的趋势比例关系会发生转折性变化,这种变化在高上电极射频、低下电极射频功率和低气压的条件下很容易发生.     

ICP等离子体刻蚀系统射频偏压的实验研究

对于上下电极双射频源的电感耦合(ICP)等离子体刻蚀设备的关键工艺参数--下电极射频偏压的变化特性进行了实验与物理定性分析.实验以氧气作为反应气体,采用可满足300mm硅晶片刻蚀的ICP刻蚀设备的射频系统进行实验数据测定.结果表明,下电极射频偏压与其他工艺参数在可适用的工艺窗口中(改变上下电极功率和气体压力)不再是平常认为的简单的比例关系,而是随着条件的改变,对应的趋势比例关系会发生转折性变化,这种变化在高上电极射频、低下电极射频功率和低气压的条件下很容易发生.     

射频晶体管3DG2714基极电阻R_(bb’)的分析与研究

射频晶体管具有高的特征频率fT,高的功率增益GP。为此在工程上多采用浓硼扩散形成嫁接基区。尽可能减少基极电阻Rbb’,同时采用梳状结构电极,浅结扩散,小的结面积等工艺,提高fT,从而双方面提高功率增益GP。文章以该公司生产的射频晶体管3DG2714为例,分析了发射结下基区部分电流流动状态,合理计算了这部分的基极电阻Rb1,分析了发射极与基极之间淡硼扩散区的电流流动状态,合理计算了这部分的基极电阻Rb2,忽略了两个影响极小的电阻,计算了总的基极电阻Rbb’。为减小基极电阻提高功率增益的射频晶体管设计制造提供了依据。     

工业级FPGA器件空间应用散热设计

建立了工业级FPGA的热分析模型,采用先模块后器件两步分析方法,研究了在热传导和辐射条件下模块盒体、导热衬垫热传导系数、厚度及压力对FPGA散热性能的影响。分析了FPGA芯片内部热分布的状态,提出了工业级FPGA空间应用的散热设计方案。研究表明,通过增加模块盖板厚度、优化器件布局、采用高导热系数导热衬垫,可以使工业级FPGA芯片结温满足一级降额要求。     

射频功率HBT热稳定性的一种新表征方法

从热电反馈网络角度出发,在考虑到晶体管发射极电流随温度的变化、发射结价带不连续性（△Ev）、重掺杂禁带变窄（△Eg）及基极和发射极加入镇流电阻（RB和RE）等情况下,首次较全面地给出了功率晶体管热稳定因子S表达式。用该表达式可以很方便、明了地对功率双极晶体管进行热稳定性分析。分析了镇流电阻对射频功率晶体管安全工作区以及S的影响。结果表明,功率异质结双极晶体管（HBT）热稳定性优于同质结双极晶体管（BJT）,适当选取RB和RE可使S=0,使由器件本身产生的耗散功率而引起的自加热效应被完全补偿,器件特性得以保持,不因自热而产生漂移,这是同质结器件所无法实现的。     

基于90nm低功耗NMOS工艺射频器件的版图优化

从器件版图结构的布局布线出发,提出了射频器件性能增强的的方法.寄生电容,寄生电阻会明显弱化大尺寸器件的射频性能,通过多个小尺寸单元管子的并联,形成大尺寸器件,从版图的布局布线出发,减小寄生电容,寄生电阻,优化器件结构,提升射频性能.在总栅宽一定时,通过变换单元器件的栅指数与器件的并联数,寻找最佳组合.通过优化,功率增益...     

一款低功率下具有高效率的多模多频功率放大器

越来越多的移动通信协议要求射频功率放大器在低功率模式下具有高效率和低工作电流,为了满足这种需求,本文提出了一种全集成的多模多频射频功率放大器模块设计。本设计通过双路径的功率放大器实现了高功率、中功率和低功率三种模式,并且模块内部没有任何用于模式选择的串联开关。在不同功率模式下,通过最优化负载设计,不仅极大程度的降低了芯片的工作电流,而且实现了良好的工作性能。本设计采用InGaP/GaAs异质结双极晶体管工艺和0.18um的互补金属氧化物半导体工艺完成流片。芯片的实际测试结果显示在低功率模式下,该射频功率模块仅3mA的静态电流,并且在1.7-2.0 GHz带宽范围内高中低功率模式都实现了良好的射频性能,在高功率模式下,输出功率28dBm时,实现了至少39.4% 的功率附加效率和-40 dBc邻道泄漏比;在中功率模式下,输出功率17 dBm时,实现了至少21.3% 的功率附加效率和-43 dBc邻道泄漏比;在低功率模式下,输出功率8 dBm时,实现了至少18.2% 的功率附加效率和-40 dBc邻道泄漏比。