1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安 710049
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
降低纳秒脉冲电压下气体开关的抖动对电磁脉冲模拟装置输出稳定性具有重要意义。特别在受条件约束、外触发不便的条件下，自触发开关抖动的降低值得关注。设计了两种自触发开关，包含阴极刻槽开关和预电离开关，并搭建了纳秒脉冲实验平台，分别在40 ns、70 ns 与120 ns三种脉冲前沿下测量了两种开关的击穿电压、时延等参数，通过数据统计与处理，获得了两种开关的击穿电压及时间抖动。实验结果表明：通过阴极刻槽控制发射或者阴极预电离注入的方式均可有效降低开关的击穿抖动；在三种前沿的脉冲电压下两种开关的击穿抖动均在1～1.8 ns之间；在40 ns和70 ns前沿脉冲作用下，阴极刻槽的开关击穿抖动更低，可小于1.2 ns，击穿电压分散性小于1.29%；在120 ns前沿脉冲作用下，阴极预电离开关击穿抖动更低，可小于1.6 ns。
纳秒脉冲 自触发开关 低抖动 预电离 刻槽电极 nanosecond pulse self-triggered switch low jitter preionization grooved electrode 强激光与粒子束
2023, 35(7): 075003
具备连续变焦功能是目前先进红外热像仪的重要特征之一，而变焦凸轮是驱动连续变焦光学系统中各镜组运动的关键部件。为了设计出良好性能的变焦凸轮结构，本文首先应用动态光学理论推导出变焦光学系统的像移补偿组公式得到像移补偿组的轨迹曲线，然后利用序列二次规划法(sequential quadratic programming, SQP)优化算法来减小动态光学曲线的压力角，结合光机设计理论运用 Creo进行凸轮曲线生成及凸轮槽切除从而获得变焦凸轮结构。再基于有限元分析理论对凸轮结构进行分析，最终通过变焦系统运动及成像结果确认本文方法可行。
连续变焦 变焦凸轮 像移补偿 光机设计 有限元分析 continuous zoom zoom cam, image motion compensation, opto-mechanic
为了解决存在定频干扰时跳频信号的参数盲估计问题,提出了一种基于时频能量值对消的定频干扰去除算法, 并且利用最小二乘法实现跳频信号的参数盲估计。首先,利用K-means算法对能量对消差值聚类选取自适应阈值, 同步去除噪声和定频干扰; 其次,提取重构时频矩阵每一时刻频率轴的能量最大值, 得到周期震荡的包络图; 最后,利用最小二乘法对包络图每一极值时刻线性拟合, 实现跳频信号参数的盲估计。仿真结果表明,与同类算法相比, 该算法有效去除定频干扰, 实现了更低信噪比条件下跳频参数的高精度估计, 并使估计参数的相对精度维持在较高水平。
跳频信号 参数盲估计 时频分析 定频干扰 能量对消 frequency hopping signal parameter blind estimation time-frequency analysis fixed frequency interference energy cancellation
1 中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室，新疆乌鲁木齐 830011
2 新疆电子信息材料与器件重点实验室，新疆乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院微电子研究所，北京 100029
总剂量辐射效应会导致绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(DSOI MOSFET)器件的阈值电压漂移、泄漏电流增大等退化特性。由于背栅端口的存在， SOI器件存在新的总剂量效应加固途径，对于全耗尽 SOI器件，利用正背栅耦合效应，可通过施加背栅偏置电压补偿辐照导致的器件参数退化。本文研究了总剂量辐照对双埋氧层绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(DSOI MOSFET)总剂量损伤规律及背栅偏置调控规律，分析了辐射导致晶体管电参数退化机理，建立了 DSOI晶体管总剂量效应模拟电路仿真器(SPICE)模型。模型仿真晶体管阈值电压与实测结果≤6 mV，同时根据总剂量效应模型给出了相应的背栅偏置补偿模型，通过晶体管背偏调控总剂量效应 SPICE模型仿真输出的补偿电压与试验测试结果对比，N型金属氧化物半导体场效应晶体管 (NMOSFET)的背偏调控模型误差为 9.65%， P型金属氧化物半导体场效应晶体管 (PMOSFET)为 5.24%，该模型可以准确反映 DSOI器件辐照前后阈值特性变化，为器件的背栅加固提供参考依据。
双埋氧层绝缘体上硅 总剂量辐照 背偏调控 模型 DoubleSilicon On Insulator Total Dose Irradiation back gate bias control model 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(6): 549
1 清华大学 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京 100084
2 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西安 710024
3 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
研究了一种自触发紫外预电离开关击穿时延抖动特性的影响因素，结果表明：触发间隙电容放电阶段起预电离作用时，预电离注入时刻开关电场是开关时延抖动的决定性因素，提高工作系数和采用逸出功更低的电极材料对降低开关在脉冲峰值附近击穿时的时延抖动效果有限。提出的改进方法为：减小开关均压电阻阻值，显著延长触发间隙的有效燃弧时间，消除预电离注入时间及抖动的影响。采用改进方法时可以使开关在工作电压300～800 kV、前沿100 ns、180 ns的脉冲峰值附近击穿时的时延抖动分别小于1.3 ns、2.8 ns。
气体开关 预电离 自触发 脉冲击穿时延 抖动 gas switch pre-ionization self-triggering pulsed breakdown time delay jitter 强激光与粒子束
2022, 34(7): 075010
1 西北核技术研究所，西安 710024
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
为研究Marx发生器机芯在公路运输条件下的力学环境适应性，基于随机振动理论和有限元分析方法对Marx机芯进行了仿真分析和随机振动试验。首先，建立了八级模块化Marx机芯的有限元动力学仿真模型，模拟确定了机芯的应力集中点；然后，通过振动台运输振动摸底试验修正了有限元模型，对机芯结构进行了优化设计，使Marx机芯整体一阶频率由15.4 Hz提高到19.7 Hz，降低了整机垂向的动力学响应，提高了机芯的力学环境适应性。试验结果表明，Marx发生器结构设计需要重点考虑其在垂直方向的可靠性；振动过程中，机芯整体连接稳定，振动应力集中于机芯与U型支撑杆连接处、支撑杆与支撑板连接的角片处，以及开关连接件处，是结构设计的薄弱环节。
Marx发生器 随机振动 有限元分析 优化设计 Marx generator random vibration finite element analysis optimization design 强激光与粒子束
2022, 34(4): 045001
针对周期长码直接扩频信号的PN码盲估计问题,提出了一种基于改进GA的扩频码估计方法。首先,通过观测信号来初始化种群,在种群更新时保留最优个体并加入一部分随机产生的个体防止局部最优的方法来改进GA;然后,根据信号协方差矩阵的谱范数来估计PN码与信息码的同步点;最后,截取一周期的观测信号,利用改进的GA来估计PN码。仿真结果表明,改进后的算法加快了收敛速度,减少了迭代次数,在低信噪比条件下能够取得良好的效果。
直接序列扩频通信 PN码 估计 同步 遗传算法 DSSS communication PN code estimation synchronization GA
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光健康中心，江苏 苏州 215163
为了对比TIR（Total Internal Reflection）透镜和自由曲面反光杯用于LED（Light-Emitting Diode）光源准直的效果，基于TracePro分别仿真LED光源在相同口径的TIR透镜和反光杯下的有效射程和光斑直径，对比相同口径的TIR透镜和反光杯下的准直特点。研究结果表明，随着口径的增加，射程均有所增加，光线形态经历三个阶段，对应光斑有三种形态，即矩形形态、复峰形态和驼峰形态；光源经过反光杯后的光斑直径更小且存在滞后效应；LED光源经过TIR透镜后的射程更远，但相差较小；当光斑口径过大时，两种光学系统均形成光环。
光学设计 LED TIR透镜 反光杯 仿真 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1922001
强激光与粒子束
2021, 33(8): 085001
