无源互调 (PIM)是一个吸引众多领域研究人员的课题, 包括卫星、天线和智能终端等。本文提出一个非接触式 PIM测量的新思路: 使用一个经过近场重构的基片集成缝隙波导 (SISW)作为互调信号的激励和接收路径, SISW通过对载波信号的远场抑制和近场测试区的优化, 实现了一种针对没有射频端口的样品非线性特性的评估解决方案。该测试平台结合了近场天线的有限辐射特性和多敏度测试区在 PIM评估中对收发系统和测试样片的适应性。实验结果表明, 该测试方法在稳定性和分辨力方面具有相当大的工程应用潜力。

在现代大功率通信干扰问题中, 无源器件的非线性杂散干扰机理最为复杂, 在现代大功率高密度的通信系统中越来越受到重视。面对无源器件的典型非线性效应之无源互调(PIM)问题, 本文从 PIM产生机理、建模角度梳理了近年来国内外普遍的 PIM建模方法及关键步骤。针对几种典型微观界面等效、PIM数值转换方法以及面向工况条件的微波部件建模问题, 总结了现有的可行方法。进一步提出了基于统计方法分析动态 PIM区间预测分析方法的思路, 该方法同样基于微观统计方法, 对接触界面的不可具体量化的界面问题进行建模, 最终获得工况条件下接触 PIM的统计分布区间及其产物概率, 为实际工况条件下微波部件 PIM预测提供了一种大样本分析方法, 为进一步提高实际微波部件的 PIM稳定性提供了参考。

均匀微带线是微带电路的基本结构, 建立微带线 PIM解析模型具有重要意义。本文基于受控源等效, 在微带线的集总电路等效模型中, 将微带线中的分布式寄生非线性 PIM源建模为二次受控电流源或电压源, 从而得到微带线 PIM电压和电流关系的传输矩阵表达式, 建立了寄生非线性机制的微带线 PIM解析计算模型; 并通过对比不同长度的镀镍微带线与不同浓度掺磷工艺镀镍微带线的传输互调与反射互调规律, 验证本文提出的 PIM传输矩阵方法的合理性。通过该模型提取了镍镀层在 0.71 GHz时的三阶相对磁导率非线性系数为 1×10-10 m2/A2。本文方法为进一步建立其他复杂结构微带电路 PIM模型提供了新思路。

该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律, 为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入, 为了提高仿真精度, 连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明, 电导率在1~30 mS/m时, 对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。

提出一种基于缝隙波导的可分离且可同时测量接触电阻和无源互调(PIM)的电接触 PIM测试方法, 并在此基础上研究了金属接触 PIM的统计行为。通过接触样品的表面形貌和成分表征, 确定了铝合金和镀银铝合金待测件表面存在的氧化膜是产生 PIM的主要原因; 在几种不同压强下利用四线法多次重复加载后, 测量了接触电阻并获得了其统计规律; 利用设计的缝隙波导工装测试了铝合金和镀银铝合金金属接触界面接触电阻、 PIM和接触压力之间的关系。实验结果表明, 在特定压力下的接触电阻具有统计分布特性, 其 PIM值也随之具有波动性; 随着接触压力的增大, 接触电阻与 PIM值总体上都呈现下降的趋势, 且波动范围随之减小。

弹片作为一种重要的电连接器, 它的可靠性会直接影响设备的电性能。研究弹片电连接的规律和影响因素, 对于提升设备性能并节约成本具有重要意义。本文通过软件仿真及实验测量, 测试了在弱外加力(<2 N)的条件下, 以弹片为代表的电连接部件, 接触电阻阻值随着接触金属面材料的电阻率减小而减小, 且随着外加力的增大而减小的规律。通过机械接触理论分析及计算, 验证了接触电阻会受到材料的电阻率与外加力影响; 对弹片的接触电阻产生机理给出了明确解释, 能够更准确地判断弹片与不同接触界面产生接触电阻的大小关系。

无源互调(PIM)干扰是微波射频电路面临的主要可靠性问题之一, 随着微波射频电路小型集成化发展, 微带电路无源互调效应研究开始受到工业界和学术界广泛关注。研究微带电路无源互调机理、评估和抑制方法, 对于制备小型化、高可靠性微波射频电路具有重要价值。与腔体部件相比, 微带电路的非线性往往是分布的, 且与基材选择、制造工艺和器件结构等方面都有重要关系, 因此研究难度更大。近年来虽然关注微带电路互调的研究越来越多, 但依然难以直接指导微带电路的实际设计。基于此, 本文系统论述了近年来微带电路无源互调领域的研究情况, 包括非线性机理、仿真建模以及测试诊断等方面, 为未来更深入地研究微带电路无源互调效应提供参考。

利用共面波导的S参数建立了一种计算亚太赫兹频率下材料介电常数实部和虚部的模型,并给出了该模型的详细推导过程和应用实例。基于该模型,利用测试得到的共面波导的S参数计算了200 GHz下衬底材料的介电常数,计算值与理论结果相符。建立的模型可广泛应用于各类材料在亚太赫兹频段介电性能的表征。

针对微孔阵列对铜表面二次电子发射系数(SEY)的抑制效应进行实验研究以提高电真空器件性能。首先利用Casino软件模拟了入射能量分别为0.5 keV和3 keV的电子束垂直入射到方形微孔阵列表面的SEY, 分析了方孔阵列的深宽比和孔隙率对本征二次电子发射系数(ISEY)、背散射二次电子发射系数(BSEY)及总二次电子发射系数(TSEY)的影响。然后采用半导体光刻工艺在铜箔表面制备具有不同形貌参数的圆孔阵列, 采用激光扫描显微镜进行形貌分析和几何结构参数提取, 采用二次电子测试平台进行TSEY测试。仿真结果表明：微孔阵列的深宽比、孔隙率越大, 其SEY抑制特性越明显；随着微孔阵列深宽比逐渐增大, SEY逐渐趋于饱和；入射电子束能量较低时, 微孔阵列对SEY抑制效应比入射能量较高时更为明显。实验结果表明：微孔阵列能有效抑制铜表面SEY, 实测结果与仿真结果规律一致, 为微孔阵列结构用于铜表面SEY抑制提供了依据。