光控陣列有源沖激雷達(dá)發(fā)射機(jī)樣機(jī)研究.pdf

1、本文討論了與光控陣列有源沖激雷達(dá)發(fā)射樣機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的三個(gè)方面內(nèi)容：以光電導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)（PCSS）為基礎(chǔ)的瞬態(tài)高功率光電導(dǎo)脈沖源研究；利用點(diǎn)源近似模型，對(duì)瞬態(tài)電磁脈沖的傳輸特性進(jìn)行了研究：以光控脈沖源和瞬態(tài)電磁脈沖的傳輸特性為基礎(chǔ)，研制光控陣列有源沖激雷達(dá)發(fā)射樣機(jī)系統(tǒng)，并對(duì)樣機(jī)系統(tǒng)作了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。光控脈沖源是以半絕緣GaAs材料制作PCSS為核心的高功率納秒脈沖源，完成了四個(gè)方面與PCSS的物理機(jī)制有關(guān)的工作。第一，根據(jù)Femii-Di

2、rac統(tǒng)計(jì)，研究了半絕緣GaAs中電離EL2濃度，計(jì)算了半絕緣GaAs對(duì)于1064nm激光的吸收系數(shù)；第二，討論了EL2中心在電場(chǎng)作用下對(duì)電子捕獲系數(shù)的加強(qiáng)效應(yīng)，利用這一效應(yīng)解釋了高功率納秒脈沖產(chǎn)生的機(jī)制。第三，采用連續(xù)性方程，考慮載流子的產(chǎn)生、漂移、復(fù)合等機(jī)制，以532nm和1064nm激光激勵(lì)為例，數(shù)值計(jì)算了這兩種波長(zhǎng)激光激勵(lì)下線性PCSS的輸出電脈沖波形參數(shù)；考慮了儲(chǔ)能電容大小對(duì)PCSS進(jìn)入非線性模式閾值電場(chǎng)的影響，并對(duì)PCSS的

3、輸出脈沖進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算；數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：在儲(chǔ)能電容很小的情況下，如果高電壓偏置的PCSS快速而充分地導(dǎo)通，PCSS有可能處于線性工作模式。第四，重點(diǎn)研究了半絕緣GaAs PCSS非線性模式中的Lock-on模式。
　　 本研究在PCSS研制與實(shí)驗(yàn)測(cè)試方面，主要完成了以下三方面工作：第一，分別采用解析與仿真計(jì)算方法，給出了PCSS機(jī)械結(jié)構(gòu)及絕緣封裝設(shè)計(jì)的一般方法；第二，探索了PCSS Pd/Ge/Ti/Pt/Au等金屬系統(tǒng)的耐高

4、溫歐姆電極研制工藝，并研制了在50Q負(fù)載上產(chǎn)生峰值功率超過(guò)2MW、觸發(fā)抖動(dòng)約65ps、使用壽命超過(guò)3.6×106次、脈沖寬度1ns、重復(fù)頻率1kHz的高功率PCSS近1500只；第三，設(shè)計(jì)了準(zhǔn)直流饋電和脈沖電源饋電PCSS直接測(cè)試電路，并完成了線性、非線性以及臨界條件下的系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試任務(wù)。在瞬態(tài)電磁脈沖傳輸特性的研究方面，主要完成了以下兩個(gè)方面的工作：第一，利用點(diǎn)源近似模型，研究了陣列PCSS產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁脈沖在軸線的傳輸特性、高效合成

5、特性和波束聚焦特性；第二，用Laplace變換討論了匹配負(fù)載的Blumlein傳輸線輸出，計(jì)算了有阻情形下，Blumlein傳輸線的傳輸效率。在光控有源沖激雷達(dá)發(fā)射樣機(jī)系統(tǒng)研制與實(shí)驗(yàn)測(cè)試方面，獨(dú)立承擔(dān)了小型化脈沖電源的設(shè)計(jì)、研制和測(cè)試；參與研制了光纖分束器、光電同步控制儀、集成Blumlein傳輸線和槽天線的一體化天線，以及樣機(jī)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作；實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了瞬態(tài)電磁脈沖的能量傳輸特性、陣列瞬態(tài)電磁脈沖的高效合成、波束