|
电子学与光电子学学科研究进展 我院在电子学领域中的大部分工作以军事信息系统的科研和生产为中心,包括信息产生、传递、存储和处理等。此外,还进行电子系统的抗辐射加固技术研究;在光电子学领域中主要研究激光理论与技术,包括激光理论、强激光工程和自由电子激光。 1 电子学部分 1.1 引 言 电子技术不只使国防领域,而且使国民经济各种技术发生了革命性的变化,处于几乎所有国民经济产品和各种军用系统的核心位置。我院从事军事电子与信息工程研究,从事电子信息产生、采集、传递、存储、处理、显示和控制的科学研究, 以保持能够快速完成国家安全使命所要求的技术能力。为保证现在和未来武器的安全可靠提供广泛的技术支持是我们的主要目标,几十年来研制的电子学系统,满足了以往武器系统严格的安全性和可靠性要求。 当今,迅速发展的电子学和信息技术对国防和国民经济的未来是至关重要的, 面对挑战, 通过进一步完善科研环境,研究、开发一系列新技术和新产品,我院信息产生、传递、存储和处理的能力与效率在不断提高,在电子信息系统、武器测控工程、电磁场与微波、电子组装、微电子组装、电子工艺技术以及计算机辅助工程等方面, 能够为军、民两方面提供必要的设计和制造技术。这里,我们选择本院这一领域几个有代表性的专业加以介绍。 1.2 系统工程科学与技术 系统工程科学与技术是实现多重技术组合和一体化功能的技术。通过多种技术的选择和组合追求系统的综合性目标,使系统具有更好的安全性、可靠性、可维修性、机电兼容性、可生产性等综合性能。近年来,通过在多重技术组合和一体化功能的系统设计中采用新技术,明显地提高了系统的安全性与可靠性。下一步将开展一系列旨在提高系统综合性能的基础性研究,例如开展武器控制系统的体系结构研究, 开发评估信息控制系统所需性能及其量度方法;对概念性设计进行评价,从而得出有发展潜力的新概念,推动军事电子学系统的发展;论证并提出未来武器系统对新部件、新材料、新技术的需求清单,带动相关技术的预先研究。 为解决系统工程问题而开发新的计算和试验方法;对拟用的系统和技术方案在正式选用前进行定量评估以预测并演示其性能,为此而研究相关的仿真技术,逐步用定量方法避免定性方法的不确定性;开展武器电子系统全寿命各阶段的鉴定与评估方法研究,包括:全寿命期各种问题的发现及其解决方案的设计、性能有效性、安全可靠性评估等;能把有关科学数据转换成图形动画的电子多媒体操作人员培训教材及文档电子技术。 1.3 EDA技术 EDA技术是确保电子学系统设计、制造、试验验证质量的重要手段之一。一个复杂的电子学系统,没有广泛的计算机仿真支持,不可能得出高质量的设计。与此密切相关,计算、建模与仿真也对武器系统安全性、可靠性研究和降低武器系统寿命风险、降低科研研制费用起着决定性作用。 过去5年间,筹建的EDA中心与系统工程科研密切配合,以电子系统集成和高层次综合、计算、建模与仿真技术为主要研究方向,包括系统级半物理仿真;模拟电路、数字电路的自动综合;面向系统的行为级描述、仿真和综合,专用系统的设计和仿真,ASIC、可编程逻辑器件、DSP等专用IC的设计、仿真和验证;电子设备结构CAD与验证,微电子组装工艺CAD与验证。该中心还负责推广EDA和仿真技术在其它方面的应用,推广计算机网络应用与管理,开发多媒体显示与人机交互技术,开发专用软件的设计。 目前该专业有一个计算机局域网,该网络为10Mbit/s以太网,主干线为200Mbit/s光纤,联结200多个节点。它把30多个实验室互连在一起,为广大科技人员提供访问服务,共享各种软件和资源。在开展上述研究的基础上,未来的几年内将逐步形成一个系统仿真实验室。利用此环境对仿真计算进行更深入更广泛的研究,它将既服务于国防科技又服务于民用科技领域,在没有试验条件下保证武器系统的安全性可靠性。近年来EDA的应用已明显地推动了科研发展。 1.4 电子信息技术与工程 1.4.1 概 述 以高速飞行器的遥测和专用测控系统的研究为主,进行通信制式与系统设计,开展电子信息产生、采集、传递、通信协议、存储、处理、显示和控制的科学研究。该专业的研究成果已成功地用于高速飞行器及各种工业控制系统中,研制了我国长空一号无人驾驶飞机的遥控指令系统,形成了适应像再入大气层飞行器那种恶劣环境的测控系统的设计制造能力。 目前,我院将进一步进行通信制式与系统设计,开展电子信息产生、采集、传递、通信协议、存储、处理、显示和控制的新的科学研究。目前正在开展密切相关的技术研究,例如工业测控和通信系统、控制系统理论与技术、计算机通信网络、虚拟仪器技术、软件无线电技术、信息完整性保护技术等。还将开发为控制或保护目标而进行监测的无线电电子系统,例如生命监测通信系统、保安要害点监测通信系统、入侵者实时监测系统、国际间的军备控制和不扩散评估电子信息系统。 1.4.2 近感雷达技术 以高速飞行器为平台的雷达技术为主要研究方向,进行各种近距离高速运动物体测量技术的研究。与此密切相关的研究有信号检测与估值、高速信号处理、目标识别与末端控制技术、电子反侦察与抗干扰技术。该专业领域的研究成果,可广泛应用于运动物体防碰与监测、武器系统的引爆控制和武器末端控制、武器毁伤效果实时监测与评估、防盗与保安系统中的的目标监测等。1998年该专业在雷达小型化技术及信号处理技术方面又取得明显进展。 1.4.3 传感器技术 再入大气层飞行器动力学及各种物理学参数的传感研究专业中,曾经研制过精度达十万分之一的可耐恶劣环境的力平衡加速度传感器之类的传感器,未来将开发各种热、电、化学、机械参数精密传感器和MEMS传感器和执行器技术,包括系统状态监测、生产过程监控、环境监视及其他军民两用监控用途的传感器和执行器。 人们已越来越清楚地认识到MEMS这门新兴技术有着广泛的军民两用市场, 众多应用领域若采用MEMS器件,将会大大受益。1998年研制了MEMS硅基片加速度传感器,以后将进一步与大学合作开展MEMS技术研究。 1.4.4 信息完整性保护技术 该专业进行信息压缩、加密、鉴定与识别、电子签字与认证、军用密码锁等研究。这些技术将为各种安全保卫系统、高价值目标监测与防接近技术、防止假冒、信息安全保障以及国际间军备控制及不扩散评估电子系统提供新的技术能力。 1.5 电磁场与微波技术 微波技术专业开发军民品微波和高频部件、电路与系统、天线与天线阵设计技术和产品,具有较完善的微波测量系统和电磁场分析以及微波EDA手段。该专业设计的多种微波和射频部件曾经满足了多种武器电子系统的需要,广泛应用于各种电子系统中。例如300W的微波发射机、小型低噪声微波接收机、应用于高速飞行器的微波系统。在1998年已将微波单片集成电路(MMIC)正式应用于武器系统。曾经设计并成功研制过数十种飞行器天线和地面天线,可以在微波暗室进行电磁场参数的自动测试。 1.6 高压电子学研究 高压电子学研究的主要对象是脉冲功率技术、特种高压变换技术、新型起爆技术的开发。该技术可广泛用于医疗设备、民用爆破系统中。利用能量与信息转换技术研究武器安全和使用控制技术,研究快速解保设计,开发安全装置和密码锁, 高压脉冲传输中的高精度时延控制,高压转换电路故障计算机检测,解保状态监测与识别,激光点火装置设计等技术。小型化研究将使安全和使用控制机构全部集成在武器禁区内部成为可能,这将进一步提供武器系统安全与使用控制的有效性。 1.7 电子系统抗辐射加固技术 研究电子器件和系统的抗辐射损伤机理、研究评估加固电子器件和系统生存能力的方法,电子系统辐射效应模拟,是我院具有特色的科技领域之一。电子系统核加固技术研究的任务是为各种应用领域提供加固电子学系统设计方法和研制加固电子学系统。 1.8 化学能源技术 开发军用化学电源及各种工业用可充电电池。开发提高电池单位体积和单位重量能量的技术,提高能量转换效率的技术及长寿命电池技术。 1.9 电子系统加工工艺技术 研究武器电子学系统加工中面临的新工艺问题。研究PCB、SMT工艺技术,开发提高加工能力的技术。利用软件提高加工的快速应变能力,研究在少量或不生产条件下,就能立即转入能保证质量的批生产技术。为提高产品质量逐步实施无图纸生产,在生产过程中广泛应用计算机技术。 1.10 微电子技术 以开发微电子机械系统(MEMS)、多芯片微组装技术和专用微电子器件制造为主。近年来MEMS加速度传感器制造工艺技术取得了进展。 1.11 真空电子技术 主要研究真空物理现象及其计算机模拟,表面技术及工艺,电真空器件制造工艺,电子陶瓷工艺。近年来我院建立了特种电真空技术实验室和相关工艺设备以及测试设备,成功地研制了多种电真空器件。1998年主要成就有:小型再入大气层飞行器雷达获部级二等奖;新型圆极化缝隙天线阵获部级二等奖;小型加速度开关和销状敏感器设计获部级二等奖;飞行器测控系统、雷达、数据处理系统等八项获部级三等奖;压电换能器等四项获部级四等奖。 2 光电子学部分 2.1 激光理论 主要进行氧碘化学激光(COIL)理论, X光激光, KrF准分子激光等研究。近年来对碘垂直混合特性进行了数值模拟,计算了输出功率随耦合率的变化规律,研究了I2和O2 (1 D )最佳配比。进行了多脉冲驱动类镍钕和氖锗X光激光的优化设计,得出预脉冲和主脉冲的强度、脉宽、脉冲延迟及靶的参数。用空间非均匀泵浦法三维模拟了KrF准分子激光主放大器在定常和非定常注入条件下的激光输出放大特性。 2.2 强激光工程 主要进行目标激光探测、跟踪与识别技术、激光传输变换和波面效正技术、激光光束诊断与控制、激光与物体相互作用与激光控制有关的自适应光学、热晕、湍流、不稳定性及其补偿的理论研究和数值模拟等研究。对氧碘化学激光和氟氘激光的大气传输特性进行了系统对比。对水平传输,从大气透过率、衍射效应、湍流效应、热晕效应、靶速、光学品质、射程及自适应等8方面作了比较;对向上传输,从衍射、湍流和热晕等进行比较,得到肯定结论。对行星进行跟踪和波前探测实验,开展了靶斑微光分布特性研究,进行了目标漫反射光实验研究,建立了激光面畸变的实时校正系统,建立了激光强度与相位分布实时测量系统,开展了非线性相位共轭技术补偿波前畸变的技术研究,建立了非线性光学放大、受激布里渊散射相位共轭激光实验系统,实现了对激光面畸变的实时校正,提高了激光束质量。 2.3 自由电子激光技术 主要研究远红外自由电子激光及相关的加速器。提出在孔耦合光腔中采用金属网减少输出,改善横模结构减少衍射损失,从而提高Q值的方法。进行了50、100mm波长的FEL振荡器初步设计和计算,完成了电子束能量脉间波动对FEL增益、功率等影响的研究。研制了效率15%的Cs2Te光阴极电子枪和30MeV的加速器,进行了超导腔高亮度注入器方案设计,对小周期摇摆器进行了理论分析和模型实验。
|