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Space qualification mechanical tests of HTS filters for satellite application

Chinese Science Bulletin 2007年第13期52卷 1771-1775页

作者： HUANG JianDong SUN Liang LI ShunZhou meng qingduan ZHANG Qiang LI Fei ZHANG XueQiang LI ChunGuang HE AiSheng LI Hong GU ChangZhi LUO Qiang SUN QinFen WANG XiaoLin SUN YiFan WANG ZhiBing WANG YunFei LUO Sheng HE YuSheng Institute of Physics Chinese Academy of Sciences and Beijing National Laboratory of Condensed Matter Physics Beijing 100080 China Institute of Physics Chinese Academy of Sciences and Beijing National Laboratory of Condensed Matter Physics Beijing 100080 China Institute of Physics Chinese Academy of Sciences and Beijing National Laboratory of Condensed Matter Physics Beijing 100080 China Institute of Physics Chinese Academy of Sciences and Beijing National Laboratory of Condensed Matter Physics Beijing 100080 China Institute of Physics Chinese Academy of Sciences and Beijing National Laboratory of Condensed Matter Physics Beijing 100080 China Xi'an Institute of Space Radio Technology Xi'an 710000 China Xi'an Institute of Space Radio Technology Xi'an 710000 China Xi'an Institute of Space Radio Technology Xi'an 710000 China Xi'an Institute of Space Radio Technology Xi'an 710000 China Xi'an Institute of Space Radio Technology Xi'an 710000 China Institute of Acoustics Chinese AcademY of Sciences Beijing 100080 China Department of Physics University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China

High performance high-temperature superconducting (HTS) filters have been designed and constructed for satellite application. The filters are actually a superconducting integration of an 8-pole band-pass filter with an adjustable band-stop filter onto a single piece of LaAlO3 substrate (with dimension of 0.5×45×20 mm3). Typical results of the filters, i.e., Filters A (made by YBCO) & B (made by TBCCO) will be reported. The measured responses of Filter A showed excellent specifications, e.g., an insertion loss less than 0.1 dB, a return loss better than -22.5 dB in pass-band, band-edge steepness greater than 12 dB/MHz and out-of-band rejection at a certain band deeper than -110 dB. To satisfy the requirement of rocket launch and space operation, three filters of the above design have undergone mechanical environmental simulation tests for space qualification. Detailed analysis of the response curves of Filter B measured before and after the tests showed that no noticeable change in the per-formance can be found. All the filters passed the rigorous ground simulation tests, which is the first time in China for HTS devices and provided a solid foundation for satellite applications of high-temperature superconductors in the near future.

关键词：超导体滤波器空间条件实验温度

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InSb红外焦平面列阵探测器局部分层失效机理研究

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红外与激光工程 2022年第3期51卷 191-197页

作者：张江风田笑含张晓玲孟庆端河南科技大学电气工程学院河南洛阳471023 河南科技大学软件学院河南洛阳471023

批量生产中,锑化铟红外焦平面列阵探测器(InSb IRFPAs)局部分层失效现象已成为制约其成品率提升的瓶颈。为探究InSb IRFPAs局部分层诱因,借助内聚力模型,在InSb芯片与底充胶的界面处铺满内聚力单元,优选内聚力模型参数,建立InSb IRFPAs... 详细信息

批量生产中,锑化铟红外焦平面列阵探测器(InSb IRFPAs)局部分层失效现象已成为制约其成品率提升的瓶颈。为探究InSb IRFPAs局部分层诱因,借助内聚力模型,在InSb芯片与底充胶的界面处铺满内聚力单元,优选内聚力模型参数,建立InSb IRFPAs局部失效分析二维模型。模拟结果得到了实测局部分层分布特征的证实,即:(1)局部分层大多出现在芯片周边区域,涵盖一定宽度;(2)InSb芯片与底充胶之间的界面局部脱开后,逐渐向两侧扩展。为剖析局部分层诱因,系统分析了张开型与滑开型裂纹扩展共同作用下混合模态比取不同值时局部分层分布特征的演化规律,认为当张开型和滑开型裂纹扩展的混合比取4:6时,模拟结果与实测结果高度吻合。至此笔者认为InSb IRFPAs局部分层源于界面法向应力与面内剪切应力的共同作用,属于典型的混合型局部分层模式,其中滑开型局部分层模式占主导。

关键词：锑化铟红外焦平面列阵探测器内聚力模型局部分层混合模态比

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液氮冲击中InSb焦平面探测器热应力计算

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红外技术 2018年第1期40卷 6-10页

作者：孟庆端黄志慧河南科技大学电气工程学院河南洛阳471023

液氮冲击中In Sb焦平面探测器的局部分层、局部碎裂制约着其成品率的提高。为分析液氮冲击中发生在In Sb焦平面探测器中的潜在失效模式,我们借助***提出的适用于弹性多层体系热应力计算理论,结合In Sb焦平面探测器的典型结构,忽略铟柱... 详细信息

液氮冲击中In Sb焦平面探测器的局部分层、局部碎裂制约着其成品率的提高。为分析液氮冲击中发生在In Sb焦平面探测器中的潜在失效模式,我们借助***提出的适用于弹性多层体系热应力计算理论,结合In Sb焦平面探测器的典型结构,忽略铟柱阵列的影响,得到了In Sb焦平面探测器中心区域热应变和热应力沿厚度方向的分布。依据热应变和热应力分布,我们认为液氮冲击中In Sb芯片和底充胶均处于拉应力状态,硅读出电路上边2/3部分处于压应力状态,下边1/3部分处于拉应力状态。整个探测器四角往上翘曲,中心区域往下凸起。这些计算结果为后续探测器组件封装中平衡复合物结构的设计提供了理论参考。

关键词： InSb 焦平面探测器液氮冲击热应力弹性多层体系

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隔离槽对锑化铟探测器芯片断裂的影响

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红外与激光工程 2022年第5期51卷 401-405页

作者：田笑含张江风张晓玲孟庆端河南科技大学电气工程学院河南洛阳471023 河南科技大学软件学院河南洛阳471023

液氮冲击中锑化铟(InSb)芯片的断裂现象制约着InSb红外焦平面探测器(IRFPAs)的成品率。在台面结光敏元阵列中,光敏元之间的隔离槽可能会引起应力集中,驱使InSb芯片中的位错线成核、扩展,导致InSb芯片断裂。为定量分析隔离槽对InSb芯片... 详细信息

液氮冲击中锑化铟(InSb)芯片的断裂现象制约着InSb红外焦平面探测器(IRFPAs)的成品率。在台面结光敏元阵列中,光敏元之间的隔离槽可能会引起应力集中,驱使InSb芯片中的位错线成核、扩展,导致InSb芯片断裂。为定量分析隔离槽对InSb芯片断裂的影响,建立了InSb IRFPAs结构分析模型,剖析了隔离槽结构的引入对InSb芯片前表面应力分布的影响,发现V型隔离槽槽底是应力集中点;随后在V型隔离槽底预置不同长度的初始裂纹以描述位错线的长短,得到能量释放率随预置裂纹长度之间的关系。经分析后认为:隔离槽确能引起InSb芯片中面内正应力在槽底处产生应力集中;该区域的应力集中有利于InSb芯片中位错线增长,贯穿InSb芯片,导致InSb芯片发生断裂;此外,与V型槽底重合的预置裂纹更易引起InSb芯片发生断裂。这些结论能够为分析InSb芯片的断裂提供新的视角。

关键词：锑化铟探测器隔离槽应力能量释放率芯片断裂

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红外探测器焊点可靠性有限元分析

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焊接学报 2011年第5期32卷 53-56,115-116页

作者：孟庆端吕衍秋鲁正雄孙维国河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003 洛阳光电技术发展中心河南洛阳471009

借助有限元法分析了锑化铟红外探测器铟球焊点的可靠性.结果表明,应力最大值位于探测器边缘拐角处锑化铟芯片与铟球连接处,且在周期性温度载荷下,应力呈周期性变化.温度降低,应力迅速升高,降到77 K时达到最大值,保温阶段存在应力松弛现... 详细信息

借助有限元法分析了锑化铟红外探测器铟球焊点的可靠性.结果表明,应力最大值位于探测器边缘拐角处锑化铟芯片与铟球连接处,且在周期性温度载荷下,应力呈周期性变化.温度降低,应力迅速升高,降到77 K时达到最大值,保温阶段存在应力松弛现象,温度升高应力值大幅度降低.随着铟球直径的增加应力最大值不呈现出明显的变化规律性,但塑性功逐渐减小塑性能量累积也缓慢降低,表明随着铟球直径的增加,红外探测器的可靠性越高.当铟球直径取30μm时,整个红外探测器不同材料接触面上的应力分布呈现集中性、均匀性,整体应力最小.

关键词：倒装焊有限元法粘塑性应力集中

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C_(1)-对称手性氮杂环卡宾(NHC)配体的不对称合成及其催化性能研究

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化学学报 2023年第10期81卷 1271-1279页

作者：孟庆端韩佳宏潘一骁郝伟范青华中国科学院化学研究所、中国科学院分子识别与功能重点实验室、北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

以喹啉醛与芳胺化合物的不对称还原胺化为关键步骤,设计合成了一类C_(1)-对称且兼具手性并环与大位阻N-取代基两种优势结构单元的手性氮杂环卡宾配体.进一步以钯催化的分子内α-芳基化反应和铜催化的功能化烯烃质子硼化反应为模型反应,... 详细信息

以喹啉醛与芳胺化合物的不对称还原胺化为关键步骤,设计合成了一类C_(1)-对称且兼具手性并环与大位阻N-取代基两种优势结构单元的手性氮杂环卡宾配体.进一步以钯催化的分子内α-芳基化反应和铜催化的功能化烯烃质子硼化反应为模型反应,详细研究了该类配体的结构与催化性能的关系,发现四氢喹啉骨架上的8-位取代基以及大位阻手性N-取代基均对提升配体的手性诱导能力具有重要作用.

关键词：手性氮杂环卡宾配体不对称催化钯催化铜催化还原胺化

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锑化铟红外焦平面阵列探测器的热应力结构优化

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红外技术 2021年第12期43卷 1202-1206页

作者：张江风刁云飞张晓玲孟庆端河南科技大学电气工程学院河南洛阳471023

在液氮冲击实验中,锑化铟红外焦平面阵列探测器中各层材料之间线膨胀系数的不同将导致热失配产生,过大的热失配应力将引起锑化铟芯片断裂失效。为了降低热失配对锑化铟芯片的影响,基于弹性多层体系热应力计算理论,借鉴平衡复合物结构设... 详细信息

在液氮冲击实验中,锑化铟红外焦平面阵列探测器中各层材料之间线膨胀系数的不同将导致热失配产生,过大的热失配应力将引起锑化铟芯片断裂失效。为了降低热失配对锑化铟芯片的影响,基于弹性多层体系热应力计算理论,借鉴平衡复合物结构设计方法,优化平衡复合物结构上表面的热应变,使得平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变尽可能接近锑化铟芯片下表面的热应变,从而大幅降低锑化铟芯片中的热应力。考虑器件加工工艺成熟度,经一系列计算表明:当硅读出电路的厚度取25μm时,平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变与InSb芯片下表面的热应变最为接近,此时锑化铟芯片中的拉应力最小。锑化铟芯片中拉应力的大幅降低,将为消减液氮冲击中锑化铟芯片的碎裂几率提供可以信赖的结构设计方案和实现途径。

关键词：红外焦平面阵列探测器热失配热应变平衡复合物结构

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基于响应曲面建模的LS频段VCO优化设计

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微电子学 2021年第3期51卷 368-373页

作者：段文娟刘博张金灿孟庆端河南科技大学电气工程学院河南洛阳471023

提出了一种采用响应曲面(RSM)协同优化压控振荡器(VCO)的功耗、相位噪声的方法。以差分耦合LC-VCO电路为实验设计对象,在电路结构上增加级联交叉耦合负阻管结合外部电流镜偏置,改进了相位噪声和功耗性能。在此基础上,建立VCO性能的响应... 详细信息

提出了一种采用响应曲面(RSM)协同优化压控振荡器(VCO)的功耗、相位噪声的方法。以差分耦合LC-VCO电路为实验设计对象,在电路结构上增加级联交叉耦合负阻管结合外部电流镜偏置,改进了相位噪声和功耗性能。在此基础上,建立VCO性能的响应曲面模型,优化并选取最佳电路设计参数的组合,获取最佳性能。基于TSMC CMOS 65nm、1.8VRF工艺的实验结果表明,优化后的VCO各项性能指标均显著提升。该VCO的调谐范围达2.377GHz~2.583 GHz,即206MHz,相位噪声为-113.44dBc/Hz@1MHz,功耗低至0.66mW,FoM值达184.27 dBc/Hz。该LS频段VCO适用于WiFi、物联网等无线通信中射频收发集成电路。

关键词：压控振荡器响应曲面建模优化设计相位噪声

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一种低功耗高性能自举采样开关

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微电子学 2023年第1期53卷 14-18页

作者：张伟哲刘博段文娟孟庆端河南科技大学电气工程学院河南洛阳471023

提出了一种基于TSMC 40 nm/0.9 V CMOS工艺设计的适用于音频范围的低功耗高性能栅压自举采样开关电路。通过PMOS晶体管的衬底和漏极相连接代替了时钟放大模块,极大降低了电路整体的功耗。在输入端增加了一个NMOS晶体管,随着开关时钟的开... 详细信息

提出了一种基于TSMC 40 nm/0.9 V CMOS工艺设计的适用于音频范围的低功耗高性能栅压自举采样开关电路。通过PMOS晶体管的衬底和漏极相连接代替了时钟放大模块,极大降低了电路整体的功耗。在输入端增加了一个NMOS晶体管,随着开关时钟的开启/关闭,通过抑制核心采样晶体管的体效应,可以有效提高开关线性度。鉴于音频信号的范围,选用频率为19.53 kHz、幅值为0.3 V的正弦波信号进行10 MHz采样频率的高速采样仿真,与传统结构相比,有效位数(ENOB)、信噪比(SNR)、无杂散动态范围(SFDR)和总谐波失真(THD)四项性能指标分别提升了5.5%、3.7%、13.8%和5.4%,并且功耗降低了36.8%。

关键词：低功耗高性能栅压自举采样开关

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电容加载共面波导移相器的损耗特性

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电子元件与材料 2009年第6期28卷 53-55页

作者：张晓玲张春阳孟庆端普杰信河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

借助仿真软件Sonnet研究了金属导电层厚度、电导率和铁电薄膜介质损耗对移相器传输损耗和反射损耗的影响。结果显示:导电层的厚度超过2.0μm后,移相器的传输损耗不再随导电层厚度的增加而改变;随着导电层电导率的增加,移相器的传输损耗... 详细信息

借助仿真软件Sonnet研究了金属导电层厚度、电导率和铁电薄膜介质损耗对移相器传输损耗和反射损耗的影响。结果显示:导电层的厚度超过2.0μm后,移相器的传输损耗不再随导电层厚度的增加而改变;随着导电层电导率的增加,移相器的传输损耗在高频段迅速减小;随着铁电薄膜介质损耗的减小,移相器的传输损耗在高频段下降很快;当介质损耗小于0.001时,移相器的传输损耗几乎不再减小。前述三种因素对反射损耗基本无影响。

关键词：移相器共面波导损耗

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