一种航天器有效载荷新型高功率微波开关

为了抑制空间高功率器件中微放电击穿,本文提出了一种表面多孔结构。通过在器件表面构造该多孔结构,实现对二次发射电子的禁锢,从而减小器件表面二次电子发射系数,提高微放电阈值。通过模拟分析不同金属材料表面的二次电子发射特性,结合波方程和电子动力学理论建立电磁粒子模拟算法,实现不同微观表面微波器件的数值模拟。使用偏置电流法测量不同条件下金属的二次电子发射数据。模拟计算一定功率电平下典型微波开关微放电的物理图像。测量给出不同银表面处理下的二次电子发射特性,并且模拟给出微放电阈值。模拟结果与实验结果吻合良好,证明了表面多孔结构对微放电的有效抑制。     

电子设备的高功率微波防护技术

高功率微波武器能够对电子元件造成干扰或者破坏,从而影响电子设备的正常运行,或者对其造成永久性的破坏。为了应对高功率微波武器,防止其对电子设备造成干扰和破坏,需要采取微波防护技术对高功率微波进行防护,从而使电子设备在恶劣的电磁条件下正常运行。本文对高功率微波武器的毁伤机理进行了阐述,介绍了高功率微波武器毁伤途径,分析了高功率微波武器的防范策略,并且通过实例对高功率微波防护技术的实际应用进行了探讨。     

吸波材料强电磁环境效应研究

以高功率微波电磁脉冲为代表的强电磁环境使得吸波材料的使用环境发生了极大改变,常规吸波材料因其低功率容量已不适用于大功率微波器件。文章综述了吸波材料强电磁环境效应的研究进展以及作者团队在该领域的主要研究成果。分析了吸波材料强电磁环境效应作用原理,采用仿真与实测结合的方式研究了强电磁环境下吸波材料的失效模式。结果表明,强电磁环境下的击穿效应、热效应及非线性效应是导致羰基铁/碳粉填充吸波橡胶失效的主要原因,而吸波超材料的周期结构优化、介质层高导热特性均有利于表面电流分布的均匀性,进而改善强电磁环境效应。最后提出了高功率微波电磁脉冲环境下吸波材料研究发展展望。     

X波段双频高功率返波振荡器的数值研究

提出了采用两段式同轴波纹慢波结构实现双频高功率微波输出的相对论返波振荡器,推导了该结构的TMOn模式色散方程,数值求解了两段式同轴波纹慢波结构TMOn模色散曲线,分析了该器件X波段双频高功率微波输出的产生机理,分析中考虑了电子注在慢波结构第二段工作效率不变和下降时的双频工作点情况,并运用2.5维全电磁粒子模拟程序验证了双频微波信号的可靠性.     

高功率微波与空间电磁环境

低层大气和电离层是高功率微波传输的重要空间环境,一方面,空间环境的电磁特性会对HPM传输产生影响,另一方面,高功率微波的强电场还可能导致局部空间电磁环境发生改变,从而进一步影响到自身的传输或其他电波的传输.文中描述了高功率微波在空间环境中传输的一些非线性现象,分析了高功率微波对空间电磁环境的影响,主要涉及到大气击穿、电离层加热、电波的自作用与互作用、波束的聚焦与散焦等.     

半导体器件/电路混合模拟及其在HPM效应中的应用

建立了自行研制的通用二维半导体器件数值模拟软件GSRES与电子电路仿真软件SPICE的接口;实现了半导体器件/电路混合模拟功能,从而将电子系统的高功率微波效应模拟容纳到电路模拟的框架下;给出对CMOS反相器及典型数字电路的混合模拟算例.计算结果验证了该方法的可行性及有效性.     

高功率微波的需求及发展

概述了高功率微波的主要应用领域和需求,简要介绍了在需求的推动下国际高功率微波源研究的新变化及发展现状,阐明了高功率微波的发展趋势及面临的问题.对未来高功率微波的发展进行了展望.     

高功率微波防护研究

现代战场上,高功率微波产生的强电磁脉冲环境,已对装备构成严重威胁,其破坏效果远远超过一般电子战设备.因此,研究高功率微波的电磁环境效应和防护对策,已成为高新技术发展中的重要课题.本文根据高功率微波的损伤途径,从一般技术到新技术、新材料和战术等几个方面提出了几种防护措施.     

有源相控阵雷达TRM高功率微波在线测试系统

高功率微波（HPM）是系统电磁环境效应评估中的重要项目之一。针对有源相控阵雷达“前门”耦合窄带HPM效应评估需求,通过HPM效应评估不同试验方法比较分析,提出采用多端口高隔离“魔T”、耐高功率吸收式滤波器与隔离器等关键微波器件,构建基于传导注入法的收发组件（TRM）高功率微波效应评估实时在线测试系统,针对典型频段TRM开展效应试验,获取相应试验数据,验证了该测试系统是合理可行的。     

沟道宽度对MOSFET高功率微波效应的影响

关于高功率微波(HPM)对半导体器件影响的研究往往采用二维仿真模型,而器件宽度作为第三个维度,对仿真结果的影响并没有得以足够的重视。通过Sentaurus TCAD软件对器件的三维模型进行模拟仿真,重点研究了器件宽度在高功率微波注入条件下对于器件电击穿和热积累的影响。研究结果表明,随着器件宽度的增加,标志着二次击穿开始发生的"快回"电压Vt1会明显降低,因此在HPM注入下,较大宽度的器件将有更多的时间处于击穿区域;同时,高功率微波引起热集聚效应在大沟道宽度器件中将更加显著,其内部的峰值温度大于沟道宽度较小的器件。提出了一种新型的轻掺杂漏极结构,能够改善器件内部沿宽度方向上的热扩散条件,减小器件内部的峰值温度,并可提高器件的Vt1,进而提高器件在HPM下的稳定性。     

MEMS电容式并联开关充放电产生的电磁干扰分析

MEMS并联开关是MEMS（微机电系统）的最重要的器件之一,由于其在高频状态下表现出的高隔离度及低插入损耗,以及与半导体开关相比所具有的极低的直流功耗,故在微波领域的应用越来越受到关注。本文着重分析了开关在开关时对传播的电磁信号的影响。文中给出了MEMS电容式并联开关在充放电时的电磁模型,描述了开关在充放电时的电磁场,分析了开关在充放电时产生的变化电磁场对信号的干扰情况。     

微波功率器件动态寿命试验方法和技术研究

介绍了对微波功率器件开展的动态加速寿命试验方法和技术的研究。主要阐述了实现振荡式微波动态寿命试验的方法 ,以及不同于常规的对受试功率器件进行内部式加热控温的技术研究。     

HPM作用下27系列EPROM存储器失效的实验研究

在高功率微波辐射下，２７系列ＥＰＲＯＭ存储器呈现出暂时失效及永久失效两种情况。进一步的研究表明，在较低功率密度电磁波辐射下，器件失效的主要原因是场的作用；     

高功率微波在大气击穿时的传输特性研究

讨论了高功率微波大气击穿的微观机理，研究了电磁波在其中的传播特性，并进行了数值模拟。结果表明，在低密度等离子体中，场的反射很小，电磁波几乎没有能量损耗；在高密度等离子体，反射和传输同时存在，反射强度将逐渐增强，透射强度将逐渐减弱。     

缺陷接地结构抑制微波器件谐波

对目前应用于微波设计领域的缺陷接地结构(Defected Ground Structure,简称 DGS)进行了介绍,通过电磁场分析软件对非对称DGS进行了分析和优化;根据DGS在某些频率点上的谐振特性,充分利用其带阻特性抑制谐波分量,设计出一种非对称DGS,对工作在S波段2.45 GHz的微波功率器件的二次谐波、三次谐波进行了有效地抑制,在4.9 GHz和7.35 GHz正向传榆系数分别是-14.32 dB和-12.1 dB,仿真和测试结果表明,非对称DGS可以抑制微波器件谐波,有效地提高微波功率器件性能.     

Numerical Simulation of Pulse Shortening in RBWOs

Pulse shortening hinders improvement of microwave output energy for high power microwave tubes. So far, it is also an unresolved problem in the field of high power microwave devices.In this paper, relativistic backward wave tube (RBWO) is treated as an example to study the pulse shortening phenomena. The influences of gas existing in the tube and explosive emission in inner surface of RBWO are all investigated by means of the particle-in-cell method. Through the simulation results, it can be predicted that the background gas in the tube is one but not the most important factor resulting in pulse shortening, in order to broaden the pulse width of gas-filled RBWO, the pressure of the filled gas must be controlled in a proper value. The explosive emission in the surface of slow wave structure due to intense electric field is one of the most important factors causing pulse shortening in high power microwave tube.Some methods to overcome this kind of explosive emission are also given.     

微波真空电子器件的发展与应用

根据真空电子器件的工作原理,其百年发展史可分为三个阶段：以静电控制的普通电子管阶段、以动态控制原理工作的微波真空电子器件阶段、基于相对论效应的新型器件阶段,每个阶段的代表管型在各自的应用领域都发挥了重要的作用。随着电磁波谱的开发利用,微波真空电子器件的技术水平向高频率、高功率、高效率方向发展,推动着军用装备和工业应用的不断拓展,特别在航天领域有长足发展。本文综述微波真空电子器件在厘米波段、毫米波段和太赫兹波段技术发展和装备应用概况,探讨未来的发展方向。     

Velocity-fluctuation noise in semiconductor layers and in MESFET channels under hot-electron conditions

The power spectral density of velocity-fluctuation noise in a semiconductor layer, or in the channel of a MESFET device, in the presence of a biasing electric field creating hot-eletron conditions, is calculated from the nonlinear dc current-voltage characteristic of the semiconductor existing under those conditions, by the use of Gupta's nonlinear thermal noise theorem. The calculated results are shown to agree with measured noise temperatures for a variety of devices, at microwave frequencies and at moderately high electric fields. An empirical result relating the excess noise temperature in GaAs to the electric field is proposed.     

S波段大功率SiC MESFET的设计与工艺制作

针对SiC功率金属半导体场效应晶体管如何在实现高性能的同时保证器件长期稳定的工作,从金属半导体接触、器件制造过程中的台阶控制、氧化与钝化层的设计及器件背面金属化实现等方面进行了分析;并结合具体工艺,对比给出了部分实验结果。从测试数据看,研制的微波SiC MESFET器件性能由研制初期在S波段瓦级左右的功率输出及较低的功率增益和功率附加效率,达到了在实现大功率输出的条件下,比Si器件高的功率增益和30%以上的功率附加效率,初步体现了SiC MESFET微波功率器件的优势,器件的稳定性也得到了提升,为器件性能和可靠性的进一步提升奠定了设计和工艺基础。     

三代半导体功率器件的特点与应用分析

以S i双极型功率晶体管为代表的第一代半导体功率器件和以GaAs场效应晶体管为代表的第二代半导体功率器件为雷达发射机的大规模固态化和可靠性提高做出了贡献。近年来以S iC场效应功率晶体管和GaN高电子迁移率功率晶体管为代表的第三代半导体--宽禁带半导体功率器件具有击穿电压高、功率密度高、输出功率高、工作效率高、工作频率高、瞬时带宽宽、适合在高温环境下工作和抗辐射能力强等优点。人们寄希望于宽禁带半导体功率器件来解决第一代、第二代功率器件的输出功率低、效率低和工作频率有局限性以至于无法满足现代雷达、电子对抗和通信等电子装备需求等方面的问题。文中简要介绍了半导体功率器件的发展背景、发展过程、分类、特点、应用、主要性能参数和几种常用的半导体功率器件;重点叙述了宽禁带半导体功率器件的特点、优势、研究进展和工程应用;对宽禁带半导体功率器件在新一代雷达中的应用前景和要求进行了探讨。