面向空间应用的GaN功率器件及其辐射效应

研究氮化镓(GaN)功率器件及其辐射效应对于解决空间应用需求、促进新一代航天器建设具有重大意义。介绍了GaN功率器件的主要结构及工作原理,综述了近年来国内外在GaN功率器件的总剂量效应和单粒子效应两方面的研究进展,并对辐射效应在GaN功率器件中造成的退化和损伤机制进行分析与讨论。研究结果显示：GaN功率器件具有较强的抗总剂量能力,但是抗单粒子能力较弱,易发生漏电和单粒子烧毁,且烧毁点多发生在栅极边缘的漏侧。对GaN功率器件辐照损伤机理的研究缺乏权威理论,有待进一步探索,为其空间应用提供理论支撑。目前,平面结构的GaN功率器件是主流的技术方案,单片集成及高频小型化是GaN功率器件未来发展的方向。     

基于非线性动力学的液体火箭发动机高频不稳定燃烧过程

采用非线性动力学方法对液体火箭发动机非线性高频燃烧不稳定工作过程进行了研究。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述,气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。用高压蒸发理论对火箭发动机喷雾过程进行了描述。采用计算燃烧学的方法对发动机燃烧室内的湍流两相燃烧过程的稳定燃烧状态和高频不稳定燃烧现象进行了数值模拟。通过分析和讨论,得出了火箭发动机高频不稳定燃烧过程的波动过程类似于奇异吸引子的结论。     

载频带宽同步倍频的高频大带宽线性调频信号光产生方法

针对高载频、大带宽线性调频信号产生需求,提出一种基于级联马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator, MZM)的载频带宽同步倍频的高载频、大带宽线性调频信号光产生方法。理论分析表明,通过合理设置级联MZM的直流偏置点和线性调频信号幅度等参数,可产生载频和带宽同步倍频且倍频系数可调的线性调频信号。在此基础上利用光学系统软件进行相应的仿真验证,利用载频和带宽分别为5 GHz和2 GHz的线性调频信号产生了载频和带宽分别为40 GHz、15.07 GHz和58.25 GHz、19.5 GHz的线性调频信号。仿真结果验证了该方法的可行性,也验证了产生的信号具有较好的压缩性。     

基于准循环双对角阵的LDPC码编码算法

针对校验矩阵形如准循环双对角阵的结构化LDPC码,对比研究了两类高效的编码算法:矩阵分解编码算法和分项累加递归编码算法,证明了两类算法从实现角度是等价的,但分项累加递归编码算法推导更为直观,且便于硬件并行实现。基于分项累加编码算法,提出了一种适合准循环双对角LDPC码的部分并行编码结构,设计实现了IEEE 802.11n标准中的LDPC码编码器。FPGA实现结果表明,所设计的LDPC编码器具有硬件开销较小、吞吐率高的优点,在码长为1944bit、码率为5/6时信息比特吞吐率最高可达13Gbps。     

高阶累积量自适应波束形成的改进算法

针对线性约束最小方差(LCMV)算法在自适应波束形成时,存在的对噪声敏感、信噪比(SNR)较高时波束形成受小特征值扰动影响较大的情况。在基于高阶累积量的LCMV算法的基础上提出改进方法。该方法首先计算阵列接收数据的高阶累积量,然后对高阶累积量构造数据增广矩阵,进行奇异值分解求出伪逆,再用伪逆修正LCMV算法的权值,形成波束。仿真结果表明,相比于传统LCMV算法与基于高阶累积量的LCMV算法。算法能够有效地克服信噪比升高时小特征值扰动对波束形成的不良影响,且在较低快拍数下仍能有效形成波束。     

一种低功耗预比较TLB结构

介绍了一种低功耗TLB结构。这种结构的思想是基于程序局部性原理,结合Block Buffering[1]技术,并对CAM结构进行改造,提出一种预比较TLB结构,实现低功耗的TLB。并且采用Simplescalar 3.0模拟该TLB结构和几种传统的TLB结构的失效率。通过改进的CACTI3[2]模拟结果显示:提出的TLB结构比FA-TLB平均功耗×延迟降低约85%,比Micro-TLB降低80%,比Victim-TLB降低66%,比Bank-TLB降低66%以上。从而,所提出的TLB结构可以达到降低功耗的目的。     

频率步进雷达高分辨距离像解模糊方法研究

针对频率步进雷达中存在的高分辨距离像模糊现象,通过分析其本质原因--周期延拓引起循环移位,提出了一种等效混频解距离像模糊的新方法,并给出了等效混频本振频率的选择范围.通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

杂散参数对串联型磁脉冲压缩器输出特性的影响

使用电路模拟软件分析了脉冲电容器自身电感、磁开关绕组匝间电容以及磁芯处于不同工作状态时磁开关绕组自身阻抗等杂散参数对串联型磁脉冲压缩器输出特性的影响。结果表明,匝间电容和磁芯处于未饱和状态下的绕组自身阻抗对系统的输出特性影响相对较小;磁芯处于饱和状态时,绕组自身阻抗对系统的电压传输效率影响较大;脉冲电容器的自身电感不仅会降低系统的电压传输效率,而且会同时影响到输出脉冲上升沿的宽度。基于以上结论,对基于电容负载的单级串联型磁脉冲压缩器进行了优化设计并研制了一台输出峰值电压26k V,脉冲上升时间由4.1ms压缩到1.2ms的串联型磁脉冲压缩器,电压传输效率大于92.5%。     

高速核在高温热平衡等离子体中的非平衡弛豫过程对热核反应率参数的影响

高速核入射到高温热平衡等离子体背景中,由于入射核动能远大于背景等离体中带电粒子之平均动能,入射核在与背景等离子体达到热平衡之前,会存在一段逐渐损失能量的非平衡弛豫过程。本文以高速氘核入射到高温氘化锂等离子体为例,在计及氘核的这种非平衡弛豫过程时,给出了一种计算热核反应D(t,n)~4He之反应率参数的方法。氘核在弛豫过程中的能量损失考虑了氘核与各种带电粒子的库仑散射过程,其能量损失率采用快速带电粒子的慢化理论来计算;氘与背景等离子体中的原子核发生的核反应过程,考虑了非平衡状态下束靶机制的D(t,n)~4He反应和热平衡状态下的D(t.n)~4He反应。在暂未考虑核散射的情况下,计算结果表明,当等离子体温度在7.5KeV～20KeV范围内变化时,氘核的非平衡弛豫过程对热平衡状态下D(t,n)~4He反应率参数的修正因子大致在1.0062～1.0943范围内变动,且温度越高,修正因子越小。计算还表明,当温度一定时,修正因子随等离子体中粒子的数密度变化不明显。     

并行程序运行故障原因识别

高性能计算系统的复杂性和规模的不断增长使得系统的平均无故障时间越来越短,因此系统的硬软件故障导致并行程序运行出错的概率随之增加。此外,并行程序本身可能存在的编程错误也会导致运行出错。由于处理上述两类故障原因的措施迥异,所以在程序运行出现故障时,用户需要关注故障原因的类别。针对这一问题,设计和实现了一种基于作业管理系统Slurm的并行程序运行故障原因识别系统。通过对Slurm进行扩展,监控作业状态,重提交和重运行作业。根据作业运行结果,区分故障原因类别。故障注入方式进行的实验表明,该系统具有较高的识别准确率。