SiGe微波单片低噪声放大器重离子辐射损伤与电磁干扰协合效应机理研究
批准号:
12075180
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
刘书焕
依托单位:
学科分类:
粒子束与物质相互作用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘书焕
中文摘要
为探索近地空间典型轨道SiGe MMIC LNAs重离子辐照损伤与电磁干扰(EMI)协合效应性能退化机理,根据重离子与介质作用机制及EMI热电效应机理,探索LNAs重离子辐照损伤与EMI协合效应模拟及实验测量方法。拟采用数值方法、蒙卡模拟及电路仿真等多尺度耦合方法,模拟分析LNA关键性能参数随重离子辐照条件、EMI源项特征及注入位置等因素的变化,模拟分析重离子辐射损伤对LNA EMI敏感性影响机制。其次,根据典型近地空间轨道重离子分布特征参数,拟采用加速器重离子束源、α源开展LNAs重离子辐照损伤与EMI协合效应实验研究,测量分析LNA关键性能参数随重离子辐照条件、LNA工作条件等因素的变化特征,检验完善模拟物理模型。综合分析模拟及试验结果,揭示LNAs重离子辐照损伤与EMI协合效应致特性参数演变物理机制及关键影响因素;为星载SiGe MMIC LNAs工作性能预估及优化防护设计奠定基础。
英文摘要
For exploring the performance degrading mechanisms of the SiGe MMIC LNAs induced by the synergistic effects which produced by heavy particles irradiation damage combined with electromagnetic interference(EMI), the theoretical simulation methods and experimental techniques for evaluating the synergistic effects of LNAs induced by heavy particles combined with EMI will be explored to set up based on the mechanisms of heavy particles interacting with target materials and the thermoelectric effects induced by EMI in targets. The multi-scale coupling simulated methods including Monte Carlo calculation, numerical and circuits simulation will be used. The key parameters of LNA changed with the factors including the heavy particle irradiation conditions, EMI source characteristics and its injection positions in LNA, etc. will be simulated and analyzed. The sensitive responses mechanisms of LNA to EMI impacted by radiation damage effects of heavy particles will be simulated and compared. Meanwhile, based on the characteristic distributions of heavy particles in the typical near earth space orbit, the synergistic effects of EMI combined with heavy particles radiation damage will be experimentally studied with heavy ion beam of accelerator and alpha irradiation sources. The key parameters’ characteristics of the experimental LNAs changed with the heavy ion irradiation condition and the LNA operating modes, etc. will be measured and analyzed. The physical simulation models will be checked and developed. Finally, the simulated and experimental results will be summarized for aggregate analysis. The microscopic physical mechanisms for the tested SiGe LNAs’ characteristic parameters’ evolvement induced by the synergistic effects described above and the key influence factors will be exploded to reveal. The future expected research results in the present project will try to establish the foundation for evaluating the performance of SiGe LNA working in space extreme radiation environment and optimizing the designs.
为研究空间等极端辐射环境SiGe MMIC LNAs典型重离子辐照损伤与电磁干扰协合效应特性参数变化机制,建立了涵盖分子动力学 lammps 数值仿真、Geant4及SRIM 蒙卡模拟、TCAD 数值仿真及 ADS 电路仿真的多尺度耦合方法,基于 lammps 模拟分析了 SiGe 材料级联碰撞位移损伤缺陷及热峰时空分布随初级反冲原子源项和环境温度的演化规律;基于 TCAD 模拟研究了重离子在 LNAs 有源器件 SiGe HBT 中引入的单粒子瞬态 SET随重离子源项和环境温度的变化特征,同时模拟对比分析了电磁脉冲及其与重离子 SET 协合效应引起的SiGe HBT器件烧毁阈值变化机制。此外,利用建立的 SiGe LNA 器件电路混合 mixed - mode 模型,模拟对比了 SiGe HBT 单粒子瞬态SET、电磁干扰及其协合效应引发的 LNA 输出特性变化特征和影响因素。同时借助 TCAD 模拟建立的 SiGe HBT 位移损伤、总剂量 SPICE 模型,设计建立了基于 ADS 的 SiGe LNAs 位移损伤、总剂量、EMI 及其协合效应电路仿真模型,模拟分析LNA S 参数、输出特性等参数的变化特征及影响因素。建立了LNAs 典型重离子(35 MeV O6+、30 MeV C5 + 和 α)、电子(4.5 MeV)辐照损伤、电磁干扰 EMI(传导式EMI、微波辐射、电磁脉冲 EMP)及其协合效应实验方法,测量分析了 LNAs 特性参数随辐射及 EMI 源项参数、样品工艺电路架构和工作条件配置等参数的变化特征及样品的抗辐射性能。综合模拟及实验结果,探索分析了 LNAs重离子辐射损伤、电磁干扰及其协合效应特性参数变化机制。本项目研究成果为空间等极端环境SiGe MMIC LNAs 及其他电子学样品特性参数变化预估及防护加固优化设计提供了相关技术基础和有价值的相关参考数据。
基于Si阵列探测器的质子、重离子放疗微剂量测量及次生甄别关键问题研究
-
批准号:--
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:55万元
-
批准年份:2022
-
负责人:刘书焕
-
依托单位:
基于SiGe HBT的SiGe 微波单片低噪声放大器(MMIC LNA)质子辐射损伤机理研究
-
批准号:11575139
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:82.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:刘书焕
-
依托单位:
Si SOI微剂量阵列探测器物理设计关键问题研究
-
批准号:11175139
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:78.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:刘书焕
-
依托单位:
国内基金
海外基金