一种双圆柱腔微波加热系统的仿真研究

本文提出并设计了一种工作频率为2．45GHz的双圆柱腔微波加热系统。该加热系统是在矩形波导宽边中央开孔,用两支铜棒将矩形波导中传输的微波耦合到双圆柱腔内并对圆柱腔内的化学反应罐进行加热。仿真研究表明,通过调节短路活塞、耦合铜棒和调配螺钉,在主要工作频带内输入端反射系数小于-10dB,耦合进两个圆柱腔内的功率相等,两个圆柱腔内场分布大致相同。此双圆柱腔微波加热系统具有效率高、加热均匀等特点,在微波化学分析中具有较好的应用前景。     

热容模式下片状激光介质的热畸变

利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射。结果表明:激光介质中的温度分布和热应力分布与抽运光斑及介质的几何形状密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质中最大拉应力和表面的最大轴向位移随抽运光斑尺寸缩小而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。介质变形和热光效应(折射率随温度变化)是产生波前畸变的主要原因。热应力双折射对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性能。     

X波段同轴多注相对论速调管放大器模拟研究

 设计了工作在X波段的同轴多注相对论速调管放大器,建立了带输入、输出波导结构的三维整管模型,采用三维电磁粒子模拟软件对其高频特性进行了优化设计,对电子束经过输入腔后的束流调制、注入微波吸收情况、中间腔对束流的调制以及输出腔的微波提取情况进行了模拟研究.在输入微波功率为70kW,电子束束压为600kV,束流为5kA,轴向引导磁感应强度为0.6T的条件下,输出微波功率达到了1.3GW,效率为43%,增益为42dB,在较低的输入微波功率和较小的轴向引导磁感应强度的情况下,模拟实现了X波段RKAGW级的微波功率输出.     

小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的研究

 本文提出一种基于平面螺旋微带的2.45GHz小功率电感耦合微波等离子体源,根据等效变压器耦合模型分析等离子体源的谐振特性,通过微波等离子体吸收功率与等离子体阻抗之间的关系,研究不同气压条件下的放电规律.研究表明,在低气压条件下,输入功率不超过220mW时,空气开始放电;而在常压条件下,输入功率不超过1.5W时,氩气开始放电;随着微波等离子体的激励,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数都发生变化.这为电感耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.     

6GHz分频锁相环的混合微波集成电路

直接分频的6GHz锁相环的微波部分,主要包括一个FET压控振荡器,一个功分器和两个由耦合放大器连接起来的二分频器。由于6GHz的微波集成数字电路还处于研究阶段,所以混合微波电路在微波频率合成器里仍然起着主要的作用。微波分频器的同步范围超过了1GHz,并且是由集成在薄膜基片上的元件组装起来的。本文还描述了使用不同工艺时的细节。     

光栅外腔提高VCSEL微波调制效率实验研究

实验研究了垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)在闪耀 光栅作为外腔反馈时的直流和微波调制特性。VCSEL底部端面和外部闪耀光栅组成法布里- 珀罗(Fabry-Perot,FP)腔,由于闪耀光栅的反馈作用,可以提高VCSEL微波调制效率。在VCSEL仅有直流 电流驱动时,实验观察到了频率与FP腔长有关的边带功率,调节FP腔长,使FP腔谐振频率与 微波调制频率耦合,可在相同微波功率下得到2倍的有效边带功率。研究结果表明,闪耀光 栅外腔VCSEL可以在较宽的输入较小微波功率范围内得到较高的有效边带功率。本文研究将 为微波调制VCSEL及其他半导体激光器应用提供一定的参考意义。     

热容模式下片状激光介质瞬态温度及热应力分析

为了研究激光介质热畸变对固体热容激光器的影响,数值计算了高功率激光二极管阵列抽运片状激光介质的瞬态温度场和热应力分布。结果表明,在相同的抽运功率密度下,激光介质中的温度分布和热应力分布不仅与激光介质几何构型及抽运光空间分布有关,还与抽运光斑在介质表面的填充因子密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质表面的最大轴向位移和最大拉应力随光斑填充因子增大而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。     

选区激光熔化过程热应力试验研究

对316L不锈钢材料选区激光熔化热应力进行研究,搭建实时应力监测平台,探究热应力变化规律、温度与热应力的相关性、SLM成形单层多道和单道多层扫描热应力变化规律,并进一步研究在不同工艺参数下热应力的变化。结果表明,选区激光熔化过程中,热应力的变化有4个阶段——受压、受拉、拉压抵消、拉压平衡,且最终残余应力为拉应力;热应力的变化幅度与扫描速度呈负相关,与激光功率呈正相关,但过小的扫描速度会造成熔覆过程中出现重熔的现象,使残余应力得到释放。     

基于复合介质层材料的硅通孔热结构耦合分析

硅通孔(TSV)技术是三维封装的关键技术,对三维IC的可靠性起决定性作用。基于ANSYS Workbench平台,通过有限元仿真对退火阶段的TSV模型进行热结构耦合分析。比较了二氧化硅(SiO₂)介质层与苯并环丁烯(BCB)介质层在不同负载下的热应力,研究了不同填充材料、介质层厚度、通孔直径、深宽比条件下的热应力分布和热应力影响,分析了碳纳米管掺杂的苯并环丁烯(BCB-CNT)介质层的热应力。结果表明,该复合介质层能有效降低热应力,提高了三维IC的可靠性。     

含有介质板的有孔矩形腔体耦合特性分析

采用基于时域有限差分法(FDTD)的电磁仿真软件,对开孔腔体内存在介质基板的情况进行仿真。通过改变介质板与开孔的距离、数量和大小,得到不同情况下的时域与频域结果,并将其与腔体内无介质板的情况进行比较。结果表明:根据时域波形,介质板距离开孔越近,数量越多及尺寸越大,腔内的耦合场越小。当腔体内存在介质板时,会对耦合场的高频振荡有较为明显的抑制作用;与空腔时的频域曲线相比,当腔体内存在介质板时,会改变腔体的谐振点分布,同时会产生新的谐振点。腔体内的介质板能提高腔体的屏蔽效能,特别是对于谐振区域,介质板对场强值的抑制效果更为明显。     

Microwave Resistivity of Thermally Oxidized High Resistivity Silicon Wafers

We used a microwave dielectric resonator to study how the process of thermal oxidation of high resistivity silicon wafers reduces the wafer microwave resistivity. Measurements were performed before surface thermal oxidation, after the oxidation, and after wet oxide removal. We show that the process of oxide growth decreases the microwave resistivity of the wafer from approximately 20 kΩ cm to as low as 400 Ω cm (typically to 1–2 kΩ cm), depending on the dielectric layer thickness and the growth process conditions. After the wet removal of SiO₂, the resistivity of the wafers increased, but it did not reach the initial value.     

高阻带微波带通滤波器的研制

为了提高通信设备的性能,研制了高阻带的微波滤波器。该滤波器由5个高Q值的同轴介电陶瓷谐振器构成的带通滤波器。谐振器之间通过介电基片上的电容相互耦合。在装入外壳前,调整好每个谐振器的谐振频率和耦合电容,之后就不需要再调整,外壳上也没有可调零件,从而保证滤波器结构稳定,性能可靠。用εr=74的介电陶瓷制作出滤波器的性能为f0=982 MHz,Δf=10.9 MHzI,L=3.8 dB,阻带在f0±30 MHz处大于69 dB,远阻带衰减优于70 dB。     

高导热AlN陶瓷材料制造及其应用研究

对AlN陶瓷材料制备过程中影响其性能尤其是导热性能的诸多因素进行实验 ,摸索出一套较合理的制备工艺 ,制造出性能较稳定、导热率高的AlN陶瓷材料。观察了AlN陶瓷的微结构并得出某些结论。已加工出AlN陶瓷夹持杆、收集极和输出窗 ,在微波管上试用 ,取得一些经验。     

Variable Frequency Microwave Curing of Amide-Epoxy Based Polymers

Irradiation of a dielectric material with microwave irradiation results in energy transfer due to rotational-vibrational transitions within the molecule. The energy transfer results in a local rise in temperature within the material. Microwave-induced reactions can occur at a lower average temperature than convective heating resulting in faster thermal curing of polymer dielectrics because the energy absorption is localized at particular sites. In this study, variable frequency microwave (VFM) curing of epoxy-based dielectric films was investigated. The microwave energy was swept through a range of frequencies to dissipate standing waves so that metallic conductors could be present with the dielectric films. The rate of reaction and film properties of polyamideimide (PAI) and bisphenol A epoxy resin (BPAEp) were studied. Benzanilide and BPAEp were used as model compounds for the reaction between the amide and epoxy. Compared to convective heating, the microwave reaction rates were higher at each isothermal cure temperature. The resulting mechanical properties of the films cured by microwave heated were superior to thermally cured materials. The elastic modulus of VFM cured PAI/BPAEp films was less than that of thermally cured films and the elongation to break was twice as high. Further, the adhesion to copper was improved with microwave processing. The chemical structure of the VFM cured polymer was different from the thermally cured polymer, based on Fourier transform infrared analysis, and is likely the origin of the improved properties.     

MPCVD金刚石膜沉积技术及金刚石膜材料在微波电真空器件中的应用

金刚石膜是一种集众多优异性能于一身的新材料,尤其是其热导率高、绝缘性能好以及微波介电损耗低等特点,使金刚石膜在微波电真空器件领域有着重要的应用前景。目前,以微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法制备高品质金刚石膜的技术已趋向成熟。本文将针对微波电真空器件这一应用背景,简要介绍国内外高品质金刚石膜MPCVD沉积技术的发展现状,进而对金刚石膜材料应用于微波电真空器件领域的一些典型实例进行简单的介绍。     

LCP基板在微波/毫米波系统封装的应用

液晶聚合物(LCP)在微波/毫米波频段内介电常数低,损耗小,并且其热稳定性高、机械强度大、吸湿率低,是一种适合于微波/毫米波电路应用、综合性能优异的聚合物材料。LCP基板可实现无源、有源器件的埋置和集成,且具有一定的气密特性,是一种具备实现系统级封装(SOP)能力的基板技术。文章系统地介绍了基于LCP材料基板的性能,并分析了相对于传统聚四氟乙烯(PTFE)基板的优势。还综述了近年来LCP基板作为微波/毫米波系统封装的研究进展,并指出LCP基板是一种具有良好发展前景的微波/毫米波系统级封装技术路线。     

Circuit Properties of Microwave Dielectric Resonators

The purpose of this paper is to present experimental data on the circuit properties of dielectric resonators which do not have conducting boundaries. The resonators are constructed of single-crystal rutile and strontium titanate, which, as has been shown by several authors, can form resonators of miniatnre size and high unloaded Q. We consider the lowest-order H mode, give measured values of resonant freqnency (for rectangular parallelepipeds), mechanical frequency tuning, control of coupling to microwave circuits, and discuss the measurement of, and typical values of, external Q of resonators mounted in waveguides. We also consider periodic propagating circuits consisting of linear arrays of mutually coupled resonators.     

电介质表面污染物薄层的吸波特性研究

为研究微波介质窗在高功率实验中的失效机理,探明介质片表面的沉积物对微波窗功率承受能力的影响,本文通过一个简单物理模型,计算了微波窗介质片表面的污染物薄层对入射微波能量的吸收系数曲线,并进一步估算了污染物薄层在介质片表面引起的温升。结果表明,即使在污染物薄层厚度远低于其趋肤深度的情况下,纳米量级厚度的污染物薄层仍可吸收最高达50%的入射波能量,这可能是导致高功率微波介质窗失效的主要原因。     

高功率微波武器与天线（一）

自1973年前苏联用相对论返波管产生10 ns 400 MW的脉冲输出到2003年美国高功率电磁脉冲炸弹首次用于伊拉克战争,高功率微波武器的发展已近半个世纪,微波武器的概念目前尚未被大众所知。首先简要综述了高功率微波系统的组成、基本概念,以及高功率微波的发展历史、世界各国研究现状和高功率微波的基本效应、威力、对抗高功率微波的措施、研究中的安全防护、研究高功率微波的仪器、仪表、设备、方法及手段;最后分析了目前的水平和困难、高功率微波能量传输的极限及高功率微波武器的安全问题。     

高Q中介微波介质陶瓷的研制

用传统固相反应法制备了CaTiO3-Ca(Zn1/3Nb2/3)O3-CaSmAlO4微波介质陶瓷材料。探讨了各组分比例变化对陶瓷烧结及微波介电性能的影响。通过XRD、SEM等分析测试手段对材料的晶相组成、显微结构进行了研究。所研究的该系列陶瓷材料大部分都具有良好的微波介电性能:εr为45～50,Q·f0>38000GHz,τf<10×10–6℃–1。