考虑底充胶固化过程的InSb面阵探测器结构分析模型

液氮冲击中In Sb面阵探测器的易碎裂特性制约着探测器的成品率,建立适用于面阵探测器全工艺流程的结构模型是分析、优化探测器结构的有效手段.本文提出了用底充胶体积收缩率来描述底充胶在恒温固化中的体积收缩现象,同时忽略固化中底充胶弹性模量的变化来建立底充胶固化模型,给出了底充胶在恒温固化中生成的热应力/应变上限值.借鉴前期提出的等效建模思路,结合底充胶固化后的自然冷却过程和随后的液氮冲击实验,建立了适用于In Sb面阵探测器全工艺流程的结构分析模型.探测器历经底充胶固化、自然冷却至室温后的模拟结果与室温下拍摄的探测器形变分布照片高度符合.随后模拟液氮冲击实验,得到面阵探测器中累积的热应力/应变随温度的演变规律,热应力/应变值极值出现的温度区间与液氮冲击实验结果相符合.这表明所建模型适用于预测不同工艺阶段中面阵探测器的形变分布及演变规律.     

液氮冲击中锑化铟焦平面探测器形变研究

液氮冲击中锑化铟红外焦平面探测器(InSb IRFPAs)的形变研究对理解探测器结构设计可靠性、预测探测器耐冲击寿命具有重要意义.在系统分析液氮冲击结束时模拟得到的InSb IRFPAs形变分布与方向的基础上,提出了降温过程中累积热应变完全弛豫的设想,升至室温后的模拟结果重现了室温下拍摄的InSb IRFPAs典型形变分布特征.经分析认为室温下拍摄的InSb IRFPAs表面屈曲变形源于底充胶固化中引入的残余应力应变,变形幅度随降温过程逐步减弱,至77 K时完全消失,升温过程则依据弹性变形规律复现典型棋盘格屈曲模式.这为后续InSb IRFPAs结构设计、优化及耐冲击寿命预测提供了理论分析基础.     

适用于3G移动通讯的高温超导窄带滤波器

研制了一种适用于3G移动通讯基站接收机的高温超导窄带带通滤波器.其中心频率为1949.85兆赫兹,带宽为9.7兆赫兹.为了实现极高性能,理论设计了12阶准椭圆(quasi-elliptic)函数型滤波器,引入了3对传输零点.滤波器的计算机仿真是用Sonnet软件完成的.此滤波器是在直径为2英寸、厚度约为0.5毫米的氧化镁双面超导薄膜上制作的.实测表明,达到了极高的性能要求:相对带宽0.49%,带边陡度>150dB/MHZ,带外抑制>60dB,插入损耗<0.2dB,反射损耗<-14dB.     

128× 128 InSb探测器结构模型研究

热冲击下红外焦平面探测器的高碎裂概率制约着其成品率.为明晰碎裂机理, 基于等效设想, 利用小面阵等效大面阵解决了128×128面阵探测器三维结构建模所需单元数过多的问题, 同时综合考虑材料线膨胀系数的温度依赖性、材料强度的各向异性、表面加工损伤效应, 合理选取InSb材料性能参数, 建立起128×128面阵探测器结构有限元分析模型.模拟结果表明:热冲击下最大Von Mises 应力值出现在N电极区域, 其极值呈非连续分布, 这意味着热冲击下128×128面阵探测器的裂纹起源于N电极区域, 且不止一条.上述结论与碎裂统计分析报告中典型裂纹起源地及裂纹分布这两方面相符合, 这为后续面阵探测器碎裂诱因的研究及结构可靠性设计提供了切实可行的研究思路．     

基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

液氮冲击中InSb面阵探测器表面经常出现局部分层、开裂等失效模式.为明晰材料分层、光敏元芯片断裂过程,基于三维等效建模设想,在易分层处添加内聚区模型,合理选取界面分层开裂参数,建立了128×128InSb探测器结构分层模型.模拟结果涵盖了典型碎裂照片中呈现的所有形变信息,即1)在光敏元阵列区域,复现出典型棋盘格屈曲模式;2)在Negative电极区域上方,InSb芯片与下层材料逐渐分开,且分层向两侧逐步扩展;3)在面阵探测器周边区域,表面起伏相对平整.上述模拟结果证明了所建分层模型的正确性和参数选取的合理性,为后续裂纹起源、传播过程的研究提供了模型基础.     

适用于雷达接收系统的高温超导窄带滤波器的研制

本文介绍一种为某专用雷达设计制作的工作于L波段的高温超导窄带带通滤波器.该滤波器为10阶微带谐振器级联(CQ)滤波器,引入两个交叉偶合构成一对传输零点形成准椭圆函数传输特性来增加带外陡度.为减小非近临谐振器间寄生耦合对滤波器传输特性的影响,对所采用的谐振器结构进行了精心选择.整个滤波器制作在一块2英寸的MgO衬底YBCO片上,封装后滤波器的整体尺寸为60mm×30mm×18mm.滤波器带宽为5MHz(FBW小于0.4%).实测滤波器带边陡度超过100dB/MHz,在中心频率(3MHz以外频域抑制好于-60dB,滤波器宽带抑制好于-80dB,滤波器最小插损0.3dB.     

铁电薄膜可调带通滤波器

铁电薄膜的介电常数随外加电场强度的增加而减小.依据铁电薄膜的这一特性,提出了一种新颖的基于共面传输线结构的铁电薄膜可调带通滤波器.为了减小传输损耗,滤波器的导体部分由超导薄膜构成.滤波器的输入输出采用抽头线的方式分别与谐振器相接,外加电压通过输入输出端口直接施加到共面谐振器缝隙处的铁电薄膜上,用以改变铁电薄膜的介电常数,从而改变谐振器的谐振频率,实现带通滤波器通带频率的移动.这种新型可调带通滤波器具有结构紧凑、尺寸小及施加外加偏压容易等优点.仿真结果表明:铁电薄膜的介电常数在外加偏压下从250减小到150时,带通滤波器的传输特性曲线的形状基本保持不变,通带的中心频率从10.283GHz增加到10.518GHz,其3dB带宽保持在0.150GHz左右,反射损耗始终小于-17dB.     

基于电磁带隙结构的新型高温超导低通滤波器

提出了一种基于电磁带隙结构的低通滤波器实现形式,这种新型低通滤波器采用电容周期性加载共面(Coplanar Waveguide)传输线结构的形式.为了减小通带内波纹、显著提高阻带信号抑制,电容单周期性加载结构被调整为电容双周期性加载结构,同时在共面传输线的接地面上引入了双周期性的长方形缺陷地结构.基于上述方案设计制作了一个高温超导低通滤波器,仿真及测试结果表明:低通滤波器的带外抑制平均增加了约20 dB,带内传输损耗波纹显著变小.