一种拼接结构红外探测器的封装电学设计

随着红外焦平面探测器技术日趋成熟,由多片红外探测器组成更大规模探测器的需求也更为广泛。红外探测器往往采用多片拼接结构,达到扩大探测器阵列规模的目的。从2×2,3×3到4×4甚至更大规模的拼接结构,其拼接设计的核心均为封装结构设计。在封装结构设计中,如何进行电学引出设计,也是设计中非常重要的一个环节。文章介绍了一种红外探测器拼接结构的封装电学设计,首先介绍拼接结构的概况,然后介绍为满足该种结构的电学设计采用的结构方案,最后介绍针对该种电学设计结构方案进行的电学布线设计。     

超长线列红外探测器拼接结构

随着红外遥感技术的发展,航天各类应用对红外探测器阵列规模的需求已经超出了目前单模块探测器研制极限,需要通过光学或者机械拼接方法解决该问题。结合国内外先进的机械拼接技术,针对8模块超长线列拼接红外探测器研制,本文提出了拼接结构的4个设计要点和对探测器成像的影响,结合设计要点详细介绍拼接结构具体设计过程以及设计结果,最后给出拼接结构的测试方法以及一种非接触的平面度测试方法和测试结果。     

拼接红外探测器技术研究

红外探测器作为空间红外预警卫星的核心部件,随着红外探测器性能的不断提升,采用更大规模,更多谱段的红外探测器焦平面阵列是未来预警用红外探测器的发展趋势。通过多芯片,多谱段集成拼接制备出线列规模更长的红外探测器,以满足红外预警卫星大视场、高分辨率以及多光谱探测的能力。本文对国内外多芯片,多谱段拼接红外探测器组件发展现状以及技术路线进行对比,对小型化拼接探测器在其他领域的使用前景展望,最后点出大尺寸拼接红外探测器研制目前存在的主要问题。     

拼接红外探测器冷头设计

随着红外探测技术的快速发展,具有长线列/大面阵特征的拼接探测器应用需求越来越广泛。本文结合国内外拼接探测器封装技术的研究情况,分析了拼接探测器冷头结构的常用材料和设计方法,对于拼接探测器的研制具有一定的参考价值。     

红外探测器的研究,生产和应用

概述了我国红外光电探测器的发展，“八五”的重要成果之一是实现了红外多元线列器件的产品化，建议研制，生产，开发，应用紧密衔接，以成熟的红外探测器产品为基础，发展整机应用技术。     

超长线列双波段红外焦平面探测器杜瓦封装技术研究

针对拼接型短/中波的超长线列焦平面探测器与直线脉管集成耦合的要求,分析了超长线列焦平面杜瓦封装的难点。通过对超长冷平台的温度均匀性、超长冷平台支撑结构、大体积组件杜瓦低热负载、超长线列杜瓦真空寿命等封装技术进行研究,提出了多点S型冷链结合导热层的三维热输出方法,设计了桥式两基板的超长冷平台支撑结构,解决了超长冷平台高温度均匀性、集成探测器后低应力及焦深控制、超长线列探测器杜瓦组件的环境适应性、低热负载和长真空寿命等关键技术,成功研制超长线列双波段焦平面探测器制冷组件,并通过一系列空间环境适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

空间用红外探测器拼接技术研究

随着空间遥感相机性能的不断提升,采用更大规模、更多谱段的红外焦平面阵列是未来航天用红外探测器的发展趋势,以满足相机大视场、高分辨率及多光谱探测的能力。目前,单探测器模块的研制受到探测器材料、硅读出电路加工工艺的限制,探测器规模、分辨率、谱段数量等指标无法满足使用要求。因此,通过机械拼接或光学拼接的方式制备大规模、多谱段红外焦平面阵列是必须的工程途经。本文对航天工程用大规模、多谱段红外探测器拼接方式进行了对比分析,给出了各种常见拼接方式的特点,总结了关键技术和核心指标。     

红外探测器封装结构电学框架设计方法

随着红外焦平面探测器的广泛应用,其封装结构朝着几个方向发展,一方面是单片小型化轻量化结构,另外一方面是多片超大规模拼接结构,无论哪种结构都需要进行封装结构的电学框架设计。文章首先列举几种可用于电学框架加工的材料,并从热应力、加工工艺水平以及电学参数方面进行比较;然后结合目前探测器规模、封装结构,以及应用给出电学框架加工材料和工艺在设计中的选取建议;最后介绍电学框架布线设计方法及注意事项。     

红外探测器集成图像信号处理芯片设计

在红外信号处理中,红外探测器原始输出图像存在非均匀性严重、噪声大、对比度低等问题,无法满足武器装备对图像质量的要求。为解决红外图像信号数据量大、算法复杂、系统实时性强等系列问题,研制红外探测器集成图像信号处理电路,以减小体积、降低功耗、提升性能。     

红外探测器信息获取系统噪声特性

理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析.三种分析方法的结果基本相同,均为0.11 m V左右.从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2 m V的红外探测器航天应用需求.在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布.     

红外探测器信息获取系统噪声特性

从理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析。三种分析方法的结果基本相同,均为0.11mv左右。从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2mv的红外探测器航天应用需求。在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布。     

可变温红外探测器中测杜瓦设计

介绍了一种中测变温杜瓦装置(简称变温杜瓦),可实现多个温度条件下(60～300 K)连续测试芯片性能.与传统的中测液氮杜瓦相比,变温杜瓦体积较小,可与制冷机耦合,从而实现多个温度可调.另外,将变温杜瓦的框架部件设计为可拆卸结构,既可以兼容多种规格的芯片,又提高了芯片性能的封装效率.通过试验测试,变温杜瓦组件芯片衬底区域...     

两档变焦面阵扫描红外光学系统设计

提出了一种三次成像红外两档变焦面阵扫描光学系统,在传统红外二次成像光学的基础上,增加了两档变焦的前置望远系统,通过变焦组单一组元沿光轴方向移动,来实现两档焦距切换。变焦组沿光轴方向的微调,可实现不同工作温度的补偿与不同物距的清晰成像。在中间平行光路中,引入振镜,通过振镜以特定频率进行相应角度范围的往返扫描,来补偿由于扫描平台转动带来的曝光时间内的物面的移动,保持系统在旋转扫描时成像清晰与稳定,没有拖影。系统结构紧凑,可实用于两档变焦搜索与跟踪一体的红外系统中。     

小像元红外探测器读出电路设计研究

介绍了基于SMIC 0.18 μm 3.3 V工艺设计研究的第一款小像元红外探测器读出电路,间距10 μm,规模1024×1024。文章详细介绍了像素输入级以及列级、输出级运放的设计,为提高线性摆伏,设计选用了低阈值NMOS管nmvt 33,仿真分析证明低阈值管nmvt 33的噪声性能优于普通管n 33；版图设计对关键信号线和敏感点采取隔离处理措施,对像元间串扰进行了仿真分析,有效控制了信号串扰。电路经测试使用各项功能正常,最大电荷处理能力达到4.3 Me-,动态范围≥65 dB,读出速率达到10 MHz,性能指标满足设计要求。     

复杂外热流条件下红外探测器组件热设计

为实现在复杂外热流条件下对CO2探测仪红外探测器组件温度的有效控制,对其进行了详细的热设计。对红外探测器周围外热流进行分析,确定了其散热面位置。基于红外探测器所处空间热环境以及自身高功耗、低热控指标的特点,提出热设计方案。对红外探测器组件有限元模型进行了热分析计算,得到各个转角姿态下的红外探测器组件的温度范围为-31.8~-26.9℃,计算结果满足设计要求。通过CO2探测仪热平衡试验对热设计进行了验证,试验中红外探测器组件的温度范围为-32.6~-30.1℃,试验结果与计算结果基本一致,满足热控指标要求,说明热设计方案在复杂外热流条件下合理可行,具有较好的适应性。     

HgCdTe红外探测器信号抑漂与一致性研究

对三级半导体制冷HgCdTe红外探测器信号输出不一致性和信号漂移产生原因进行深入分析与研究,并说明使其输出一致与信号稳定的必要性,着重论证了调整偏置电流对探测器输出的影响,并采用校零技术,信号合成与还原技术等对抑制漂移的基本方法。     

基于FPGA的多路数字信号检测电路实验研究

阐述了一种基于FPGA的数字相位检测电路的设计方案.电路还具数字频率测量功能,由于在频率测量电路中采用了量程自动转换功能,因此具有测量范围大、精度高、稳定性好等优点,实用性较强.     

基于MSP430F169的水声遥控发射系统设计

随着水声通信技术的快速发展,水声遥控系统也已投入使用,它在水下通信、遥测及水下航行器的控制等方面有着广阔的应用前景.该设计基于微功耗单片机MSP430F169作为处理器设计路以便实现不同频率信号的产生、选择及显示,并选用D类功放对所产生的信号进行功率放大.系统软件根据所设计的电路进行移频编程,根据MFSK调制的基本原理,通过采用添加保护时间抵抗码间干扰的编码方案,完成不同遥控信号的产生、控制及显示.     

多谱段线列红外探测器读出电路设计优化

集成电路制造技术的发展使单芯片集成多谱段红外探测器成为可能,其中长线列红外探测器读出电路设计遇到的挑战之一就是寄生效应。针对一款多谱段长线列用读出电路在最小积分电容时行间输出电平差异显著,导致成像出现明暗条纹的现象进行了测试分析,得出复杂的电路版图寄生效应是主要原因。通过优化设计及流片验证,解决了寄生效应导致的成像明暗条纹问题。