为了使复杂的纳米MOSFET毫米波噪声物理模型可用于工程设计，研究了其简洁模型的表达形式。通过器件的双端口相关噪声矩阵变换和分析，实现了复杂的噪声物理模型的简化。所提出的简洁模型不仅高精度地表征了器件的非准静态效应，并且可通过Verilog-A语言以四结点的形式，直接嵌入到ADS仿真设计工具，从而在保证精度的同时，大大降低了设计的复杂度。实验结果验证了所建模型在强反型区和弱反型区均比现有的三结点模型具有更高的准确性。

针对用于无线通信系统中的高隔离度宽带双工器，首先将双工器指标拆分为留有一定余量的Tx，Rx滤波器指标，然后使用微带交指结构和基于耦合系数与外部品质因数的改进方法，设计出满足指标的宽带Tx，Rx滤波器，最后使用两种T型结和滤波器组合的结构对双工器进一步设计，并对这两种结构的微带双工器进行了仿真分析。仿真结果显示，并行连接的双工器结构紧凑，但隔离度较差；串行连接的双工器通带内最小回波损耗为14.16 dB，最大插入损耗为1.01 dB，通带间最小隔离度为53.46 dB，双工器尺寸为8.089 9 mm×2.059 1 mm×0.302 mm，完全满足指标要求，并且具有相对带宽大、隔离度高、插入损耗低的优点，为设计高性能双工器提供了可行性。

为了有效地表征纳米MOSFET强反型区下的射频噪声特性, 研究了其噪声建模的方法。在分析45 nm MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上, 建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定45 nm器件噪声机理的三个组成部分: 本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时, 还表明: 45 nm MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声, 并且随着栅源偏压的降低受抑制性逐渐减弱直至消失。

在正方格二维光子晶体结构中设计了基于可调谐谐振腔的带通滤波器, 通过改变1×5谐振腔侧边调谐介质柱位置调节谐振腔与波导系统工作时传输的波段, 用CMT理论分析了输入端耦合衰减率及输入端失谐因子对滤波器的影响。借助FDTD方法得到了滤波器波长传输谱, 结果表明：当滤波器结构工作于1320~1810 nm波长段时, 输出端38个通帯的-3 dB带宽Δλ范围为4.18~11.15 nm, 通带峰值波长可调宽度为186.56 nm。该微型滤波器适于光电通信粗波分解复用WDDM系统设计和光集成设计等方面。

为了有效地表征45 nm MOSFET毫米波频段下的电学特性, 研究了其高频等效电路的建模方法。基于45 nm MOSFET的器件物理结构及其导纳参数分析, 通过综合考虑器件的本征物理特性、管脚及测试寄生特性, 提出了一种准静态近似的高频等效电路模型及其参数直接提取的高精度简化算法, 以此来统一表征模型参数从强反型区到弱反型区的偏置依赖性, 并使之在不同偏置条件下的特性表征具有良好的连续性, 以便于移植到商业仿真设计自动化工具中。通过ADS2013仿真工具的散射参数模拟结果与测量数据的一致性比较, 验证了所建模型的实用性及其参数提取算法的准确性, 并表征了45 nm器件的偏置依赖性。

为了深入理解纳米Al-Ni合金低温下的电子输运过程, 使用自主研发的电磁感应加热-自悬浮定向流法制备出Al, Ni和Al-Ni纳米合金粉末, 并采用真空热压设备将纳米粉末压制成纳米晶块体, 利用自主搭建的低温热电测量系统研究了Al-Ni纳米合金的电阻率随温度(8~300 K)的变化规律。研究结果表明: Al-Ni纳米合金由于形成有序晶相而仍然与Al, Ni纳米晶一样, 电阻率随温度的降低而降低。纳米Ni3Al-Ni和NiAl-Ni在居里温度点附近出现了电阻率随温度变化的极大值点, 因为单质Ni的影响, Ni3Al-Ni的居里温度比粗晶Ni3Al提高了20 K。由于磁子-电子散射作用和声子-电子散射作用, 纳米Ni3Al-Ni, NiAl-Ni和Ni的电阻率在低温下(8~40 K)与温度呈T2和T4关系。

为实时监测高通量激光系统中洁净情况，提出了基于微纳光纤的微量污染物传感技术。为消除微纳光纤外形结构误差对测试结果影响，首先理论研究了微纳光纤拉制过程，得到了加热长度和拉伸长度误差和引入微纳光纤外形结构偏差的关系，接着通过理论仿真得到了不同拉制参数条件下，微纳光纤外形结构误差情况，并得到了拉制长度为10 mm、直径为1.5 μm的最优制备参数，最后通过实测微纳光纤外形结构验证了理论仿真结果。实验结果表明，通过优化微纳光纤拉制参数可实现其外形结构的精细控制，为微纳光纤用于微量污染物传感工程实用化奠定基础。

设计并搭建了基于高压放电方式的金属丝电爆炸制备纳米粉体的实验装置，并配备了电流电压测量辅助系统，可以方便地制备纳米颗粒，实时记录电爆炸过程中的电流和电压。对Zr丝进行电爆炸实验；理论上分析了Zr丝在电爆炸过程中的沉积能量以及物态的变化过程。研究了充电电压对沉积能量和纳米粉体特性的影响规律。通过元素能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对制备的纳米粉体做了成分分析。采用透射电子显微镜(TEM)观察纳米粉体的形貌和结构，并用电镜统计观察法得到纳米粉体的粒度分布。研究结果表明：电压的增大，会使沉积能量增加，并缩短锆丝完全汽化所需时间。增大充电电压可显著缩小纳米粉体的粒径分布范围，并得到更小平均粒径的颗粒。电爆炸锆丝的产物是ZrO2纳米颗粒，其晶相结构为单斜晶系(m-ZrO2)和立方晶系(c-ZrO2)，并且颗粒呈良好的球形，表面光滑，轮廓清晰，粒径分布主要集中在10 nm到40 nm之间。

根据多镜面地基望远镜在近红外实现共相衍射极限成像的需求，提出了一种基于压电堆栈致动器的高分辨率倾斜镜设计方案。该方案以哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构(RADS)作为倾斜镜的运动传递元件，压电堆栈致动器(PSA)作为动力元件，并使用电涡流传感器作为角度测量部件。介绍了高分辨倾斜镜的工作原理，并对哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构进行设计。柔性铰链和位移缩小结构的关键结构参数均采用理论计算、实验和仿真进行优化。建立倾斜镜模型，利用理论计算和有限元仿真软件分别计算倾斜镜的倾斜角度和分辨率。实验结果表明：设计的倾斜镜角度分辨率达到0.017″，最大倾斜角度为14.6″，谐振频率为136.97 Hz，与有限元仿真结果相吻合，满足地基望远镜系统衍射极限成像的要求。

带抽头的微带交指滤波器初始设计方法繁多，但设计不够全面、简洁，同时精度不高，因此给出了一套详细、简洁的初始设计流程。设计步骤为：指标“规范化”，确定低通原型滤波器，求解滤波器阶数，求解归一化电导值，设计抽头的线长和线宽，设计谐振器的线宽，设计非输入输出谐振器的线长，设计相邻谐振器间距，设计输入输出谐振器的线长和抽头的位置，交指滤波器整体建模仿真。最后以Ka波段滤波器为案例进行初始设计，初始设计结果显示中心频率在30.19 GHz附近，通带比29.40~31.00 GHz略大，通带内最大插入损耗为4.22 dB，最小回波损耗为9.32 dB，27.00 GHz和33.40 GHz的带外抑制大于30.00 dB，已经基本满足设计指标，后续只需要稍加优化就能完全满足设计指标，验证了此套设计流程的可行性及其较高的精度。