基于MEMS技术的三维集成K波段四通道T/R微系统

为满足有源相控阵雷达小型化需求，基于微电子机械系统(MEMS)多层3D封装技术研制了一种超小尺寸K波段四通道T/R微系统。该器件结合高精度晶圆、微凸点、重布线层(RDL)、硅通孔(TSV)等先进封装技术，将功能芯片和硅片进行纵向堆叠，实现了异质异构的三维集成，具有限幅、低噪声放大、功率放大、5 bit数控衰减、6 bit数控移相、串并转换等功能。器件尺寸仅为10.3 mm×10.3 mm×3.88 mm,质量为1.1 g,体积、质量均减小至传统砖式模块的1/10。实测噪声系数3.29 dB,接收增益19.22 dB,发射输出功率22 dBm,功率一致性优于±0.6 dB。实测结果与仿真结果吻合，为T/R前端的小型化研究提供了参考。     

高速永磁无刷直流电机损耗优化设计研究

为提高便携式电动检修工具的续航能力并减少其发热，需要降低电动工具驱动用高速永磁无刷直流电机的损耗。本文提出一种通过结合定子裂比和铁心磁通密度优化实现损耗最小的BLDCM设计方法。构建了BLDCM的电磁模型，推导出铜耗、铁耗等损耗与定子裂比及铁心磁通密度的解析关系，求解使总损耗最小化的定子裂比与铁心磁通密度最佳组合。以一台20000 r/min的高速无刷直流电机为例，通过有限元仿真和实验测试对所提优化方法的准确性进行了验证。仿真和试验结果表明，所提BLDCM优化设计方法可以有效获取最优定子裂比和磁场强度，进而确定电机最优方案，使电机损耗最小。     

基于数值仿真的1500MPa级抗疲劳扭力梁管梁研制与性能评价

为提升扭力梁管梁的抗疲劳性，针对某电动出租车1500 MPa级抗疲劳扭力梁管梁的关键技术进行了研究，在完成管梁结构设计后，采用产品数值仿真和成形数值仿真技术分别验证了产品性能和可制造性能，完成了样件试制且通过了总成产品的试验验证，最终设计了一种既能满足抗疲劳性，又能实现轻量化和低成本要求的管梁正向开发技术。结果显示：在正向设计管梁结构时，需先利用侧倾中心反推出管梁剪切中心，再计算出管梁剪切中心，确定管梁X向和Z向位置后再进行结构的详细设计；产品数值仿真技术确认了管梁扭转刚度为435.5 N·m·deg^-1、扭转耐久外应力为454 MPa,均满足产品性能要求；成形数值仿真技术显示管梁的最大减薄率为12.9%,满足可制造性要求；高频淬火后，管梁的抗拉强度从420～800 MPa提升至1300～1700 MPa;扭转耐久台架试验和道路试验表明，高频淬火后的管梁抗疲劳性约为非高频淬火管梁的4倍。     

700 MPa级高强钢层流冷却过程的多场耦合数值模拟

结合首钢京唐2250热轧产线，采用有限元方法研究了700 MPa级高强钢在层流冷却过程中温度场、应力场以及相场的演变规律。结果表明：模型计算的钢板宽度方向温度分布与实际测量值基本吻合，水冷过程中表面冷速大于心部，水冷后带钢表面出现“返温”现象；带钢在冷却过程中的相变潜热对卷取温度的贡献约为40℃;层冷结束后，带钢上表面板宽中部和边部分别存在160和203 MPa的拉应力，并且边部下翘产生浪形，这是带钢宽度方向冷却不均所致。通过设置50、100以及150 mm的边部遮蔽宽度，分析其对带钢边部温度和残余应力的影响，得出当遮蔽宽度为100 mm时，带钢边部温度、残余应力及板形改善明显。     

一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中，解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺，设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板，在硅基板上、下表面电镀金属图形，并堆叠多层硅基晶圆，在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器，完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明，在8～12 GHz频带内，模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。