集成电路纳米工艺技术正在逐渐逼近其物理极限，因此依靠异质集成技术来延续以及拓展摩尔定律正变得越来越重要。来自不同种类集成芯片的信号垂直互连网络是通过硅通孔（TSV）或者玻璃通孔（TGV）等技术实现，而高密度的水平网络互连可以凭借再布线层（RDL）技术来实现。本文通过综述TGV技术及转接板的对比，阐述了TGV技术在无源系统领域以及射频三维集成领域的应用现状，剖析了TGV工艺能力及目前海内外厂商的技术进度，最后分析了TGV存在的技术瓶颈和未来的发展趋势。

本文研究了硅基模拟波束赋形芯片在高频、高带宽通信和相控阵雷达系统中的应用及技术发展。5G及未来6G网络的发展，对数据传输速率、抗干扰能力和信号质量提出了更高要求，波束赋形技术成为提升通信和雷达系统性能的关键。本文首先介绍了硅基模拟波束赋形芯片的基本原理，强调了其在低功耗、高集成度和精确波束控制方面的优势，并详细探讨了如何通过优化硅基材料工艺提升频率响应和带宽处理能力。其次，本文介绍了硅基模拟波束赋形芯片中的衰减器、移相器等关键技术。最后，论文展望了硅基模拟波束赋形芯片未来的发展方向，重点讨论了自适应波束赋形、低延迟控制、多功能集成和新材料应用等技术的潜力。本文的创新之处在于引入了波束隔离技术，并提出通过优化硅基工艺提升频率响应和带宽处理能力的可行方案，为未来无线通信与雷达系统提供了技术支持。

本文基于65nm CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）工艺，设计了一款工作在24~30 GHz频段的三倍频器，旨在提升毫米波通信系统中本振链路的性能。本设计利用了MOS（Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体）晶体管的非线性特性，通过优化偏置电压和匹配网络，有效增强了三次谐波，同时抑制了基波和高次谐波。本文提出的三倍频器采用两级架构：第一级基于差分的共源共栅架构，针对三次谐波进行了高效提取与放大；第二级为功率放大器，通过负载牵引分析进一步优化了带宽和输出功率。版图后仿真结果表明，该三倍频器的3 dB带宽为24~30 GHz，相对带宽达到22%，并在27 GHz处实现了7.4 dBm的饱和输出功率，带内最大转换增益为4.2 dB，基波和五次谐波的抑制分别达29 dBc和28 dBc，在较宽的输入功率范围内均具有良好的性能。本文的设计为毫米波通信中的K/Ka波段本振链路提供了一种高效且紧凑的实现方案。

随着现代雷达技术的持续发展，宽带相控阵雷达因其高分辨率、多任务处理能力以及能适应复杂电磁环境的特性，在遥感与环境检测、5G基站通信等领域得到了广泛应用。然而，传统的相控阵雷达主要依赖移相器来控制波束指向，这种方法在宽带应用中会导致波束偏斜使雷达探测精度降低。为此，本文提出了一种基于人工传输线（Artificial Transmission Line，ATL）延迟单元的高面积效率真延迟（True Time Delay，TTD）电路。该电路芯片采用0.13 μm SiGe BiCMOS工艺，TTD电路的工作频率覆盖S波段到Ku波段，通过6位数字信号控制延时，具有最小6 ps的延迟分辨率和378 ps的最大延迟。TTD电路设计中采用了T型和π型衰减器结构的延时参考路径，与延时单元的增益曲线进行良好匹配。通过在芯片中集成无源开关和分散级联增益均衡器，实现更高的延迟精度和增益平坦度。通过HFSS（高频结构模拟器）对ATL延时单元中的电感间距优化，显著减少了电感占用的面积。最终，所设计的芯片尺寸仅为3 mm×0.9 mm，每单位面积具有141.6 ps的延迟时间。测量结果显示：TTD电路全状态均方根延时误差小于5.9 ps，芯片在2.5 V电压供电下的工作频率范围内表现出-5.5 ~ -1 dB的增益性能，为高性能相控阵雷达的发展提供了有力支撑。

围绕综合电子装备的多应用功能融合、集成和可重构的需求，针对通信、导航、侦察等应用场景，为实现遥测、安控、数据链等多种功能，本文设计了一款面向通导侦多功能通用的综合射频微系统。针对布线困难、隔离空间资源紧张、异质异构芯片集成困难等问题，基于射频数字一体化融合设计方法，实现5种工艺节点共8颗异构芯片的一体化高密度集成；采用BGA1369封装，封装尺寸为37.5 mm×37.5 mm×3.97 mm。针对通用化应用的高可靠需求，建立电、热、力可靠性考核体系，实现批量化无人值守老炼与寿命试验。针对通导侦多功能通用的需求，开发基于IP化软件定义应用方式实现可重构应用的操作系统，可满足在手持遥测终端、飞行通信系统等不同射频数字一体化场景下的应用可重构，满足便捷开发的应用需求。

本文阐述了包金带连接技术相对锡焊连接的优越性，通过仿真技术分析了包金带的不同尺寸和位置对电传输性能的影响。通过一系列正交试验展示了在金带与基板和接插件的点焊过程中，点焊电压、点焊时间及电极压力三种参数如何影响焊接效果，并分析了不同断裂模式的形成机制和产生烟雾的机理，揭示了单一参数与拉断力的关系，并最终得到经过优化的工艺参数。使用优化过的工艺参数按照规定的工艺步骤制得成型的包金带，并通过高低温循环试验和电性能测试验证了此项技术优异的性能，最后为下一步的研究指明了方向。

为了满足雷达及通信系统小型化、宽带化、集成化、电磁兼容等需求，本文运用陶瓷嵌套工艺设计并制作了基于Mg系铁氧体材料的低损耗X波段的表贴式微带环行器。通过三维全电磁仿真（HFSS），设计了“鱼翅形”微带旋磁结，实现了器件的小型化与宽带化。为实现表贴（SMT）封装，通过HFSS优化设计了陶瓷填充的金属化过孔结构，并采用高磁导率铁St12金属做屏蔽罩，确保环行器独立工作，与系统中其他元件互不干扰，同时实现电磁屏蔽和磁传导。最后根据优化设计结果进行器件制作和测试，测试结果表明：本文设计的SMT型环行器全封装尺寸达6 mm×6 mm×4 mm，在7 GHz~13 GHz（带宽达到60%）频段范围内，插损<0.8 dB，隔离度>18 dB，驻波比<1.30，性能良好，且适合大规模自动化贴装。

本文主要研究微波组件在回流焊接时的热变形。首先，利用接触对的“生死设定”对壳体和印制板的动态约束关系进行了精准模拟，采用热力顺序耦合仿真的方法对微波组件在回流焊接中的热变形进行仿真分析。然后，通过仿真和实际测试结果的对比分析发现，仿真结果和实测结果的误差在10%以内，从而验证了该仿真方法的有效性和准确性。最后，对结构刚度、焊料厚度、焊接温度和材料组合等影响因素进行了分析研究。通过本文的研究可以在设计之初就对微波组件的回流焊接热变形进行精准预估，同时几种典型影响因素的分析研究可为后续的设计优化提供明确的指导，也为微波组件的回流焊接可靠性提升提供了借鉴和参考。

本文设计了一种Ka频段小型化超宽带变频组件，通过将先进封装技术在Ka频段的应用结合创新性设计，实现了宽带变频组件微小型化的技术突破。文中采用球栅阵列（Ball Grid Array，BGA）三维封装实现多芯片集成，设计了一种Ka频段多节波长变换器补偿电路，在32~38 GHz频带内成功实现了Ka频段射频信号的BGA垂直传输，提高了封装集成度。同时，针对三维封装模块之间的高隔离互连需求，设计了一种高性能3D基片集成传输结构，对形成的长距离类同轴转接结构采用分级补偿设计，既保证了传输性能，又使得互联结构平面尺寸减小70%的同时，线间隔离度提升30 dB以上。变频组件通过实际测试，结果表明技术指标与设计结果基本相符，为先进封装技术在超宽带毫米波频段的应用提供了重要的指导和借鉴。

随着测控技术的发展，Ka频段已成为新一代卫星通信和毫米波雷达领域的重要频段。低噪声放大器作为接收机前端的核心部件，其噪声性能直接影响到系统的接收灵敏度和作用距离等关键系统指标。本文介绍了一种工作在Ka频段的超宽带低噪温放大器，实现了超宽带、超低噪温、小型化和通用化。实测结果显示，在26.5~40 GHz频率范围内，增益≥35 dB，噪声系数≤215 K，驻波比≤2.38，尺寸32 mm×19 mm×8 mm。

本文通过优化T型结功分器的参考阻抗、减少阻抗突变，实现了大幅度展宽工作带宽的效果，设计了一款中心频率为15 GHz的一分四T型结宽带功分器。该功分器结构主要由T型结和微带传输线组成，尺寸为25 mm×3.8 mm。仿真结果表明：在不增加网络尺寸和复杂度的前提下，相比传统四路功分器，该设计将基于20 dB回波损耗的工作带宽展宽至3.44个倍频程（6.5~24 GHz）。在工作频带内，插入损耗小于6.7 dB（含理论一分四6 dB损耗）。加工样机并进行测试后，实测结果与仿真结果吻合良好。该功分器具有“窄长”的结构特征，适合在移动通信基站、雷达等宽带一维阵列天线中使用，具有良好的应用前景。

覆盖路径规划的目标是确保无人机能够实现对目标区域的完全覆盖。在以往的研究中，无人机的工作模式为分别负责每个子区域的覆盖任务，而本研究中两架无人机在整个搜索区域中协同工作，能够在提高覆盖效率的基础上更加灵活地实现覆盖任务。针对传统方法求解无人机覆盖路径规划易导致规划总代价高的问题，本文提出一种基于Q-Learning（Q学习）的双无人机覆盖路径规划算法。为了节省无人机完成覆盖搜索任务的时间，采用基于网格的旋转区域划分算法最小化待搜索区域。通过建立无人机覆盖路径规划模型，将路径规划转化为多目标函数优化问题，并利用Double-Q-Learning（双Q学习）算法均衡算法全局搜索与局部开发能力，以综合考虑距离代价和转折代价的总代价函数，对路径规划迭代寻优。仿真实验结果表明：所提算法规划的路径能够以更低的总代价在不同的目标区域中实现两架无人机对目标区域的完全覆盖。

针对我国箭载遥测发射机普遍存在的硬件平台通用性差、重复开发率高的问题，本文基于现役箭载遥测发射机的应用需求，提出一种新型通用化遥测发射机设计思路。通过搭建动态可重构智能软件架构，在一款通用的硬件平台上就可以实现不同型号任务需求，有需求变更时，无须重新设计硬件电路，仅通过外部串口连接上位机软件就可以实现发射机内部参数与功能的更改。相比较传统动态可重构技术仅可对简单参数进行修改，本动态可重构智能软件架构可以实现遥测发射机参数实时在线更新与软件重构。本文以某载人航天型号为工程背景，设计出一款多码率箭载遥测发射机，对其关键技术如硬件平台通用化技术、实时健康监测技术、动态可重构智能软件架构进行重点分析。工程实践表明，该方案具有高度集成、平台可通用、芯片国产化自主可控和实时健康监测等优点，其首飞试验验证了方案的工程可行性，为新一代箭载遥测设备研制提供了创新技术路径。

针对弹载设备在复杂力学环境下的高可靠性要求，提出了一种基于高锰铜合金的隔振器设计方法。首先，构建了弹载设备动力学模型，并对高锰铜合金的阻尼特性进行了深入分析，确定了其阻尼参数。随后，为了平衡隔振器的阻尼与强度特性，构建了基于高锰铜合金的弹载设备隔振器优化设计模型，并采用遗传算法对隔振器的相关设计参数进行优化设计，获得较优的设计方案。通过有限元分析和力学试验验证，结果表明，相较于传统的硅胶隔振器，基于高锰铜合金的隔振器变形量减少了40%，同时其阻尼特性仍能满足弹载设备的隔振需求，充分证明了该设计方案的优越性和合理性。

海洋内波是发生在海洋中不同密度层之间的一种常见且重要的海洋现象。本研究收集了2015年至2019年期间92景包含内孤立波的哨兵一号影像，通过预处理和目视解译生成标签数据，构建了包含4 608对样本图像的高质量数据集。针对多尺度内孤立波特征提取研究不足的问题，本文提出了一种基于Swin-Unet（一种图像分割网络）网络的多尺度内孤立波特征提取模型，用于提高对不同尺度内孤立波的提取能力。模型性能评估结果显示，相比U-Net方法，本文所提的Swin-Unet模型在F1分数上提高了2.3%，精确率提高了2.44%，平均交并比提高了12.12%。同时，进一步分析了安达曼海不同尺度内孤立波的提取结果，并将改进模型应用于哨兵一号整轨SAR影像，验证了其在复杂海域的适用性和鲁棒性。实验结果表明，所提模型基于构建的数据集能够实现对SAR图像中海洋内孤立波特征的自动提取。

当前，全球温室气体含量逐年升高，气候变暖问题日益严重。基于差分吸收相干探测原理的激光雷达能实现对温室气体浓度的廓线监测，这对大气环境研究具有重要意义。针对当前地基CO₂探测激光雷达在同时实现高集成度、高精度、高距离分辨率与长期稳定性方面存在的技术问题，本研究基于差分吸收相干探测原理，研制了采用全光纤集成架构的1.57 μm波段微脉冲CO₂廓线探测激光雷达，采用注入锁频光纤激光器与离轴反射式望远镜的收发同置光路设计，实现了紧凑型系统架构（0.93 m×0.34 m×0.34 m）与亚皮米级波长稳定精度（10 °C~40 °C变温条件下优于0.6 pm）。本研究对该系统开展水平探测实验和连续观测实验。在水平探测实验中，两波长回波功率的比值对数与探测距离呈显著的线性关系（R²=0.998），证明了系统具备良好的精密性；同时通过连续观测实验，验证了系统的稳定性。

数字信道化在电子侦察领域有广泛应用，其多相结构能够降低数据率，便于在FPGA中实现。然而，当子信道数量比较大时，子信道数据率会显著低于FPGA处理速率，这会造成FPGA资源的极大浪费。本文将二维DFT引入传统的DFT数字信道化结构，提出了一种匹配FPGA处理速率的信道化结构，即基于二维DFT的数字信道化结构。在Matlab中进行了仿真验证，分析了该信道化结构的计算复杂度，并与基于DFT的数字信道化结构进行对比。随后给出了FPGA实现框图及FPGA资源使用情况并在硬件平台上进行了测试。结果表明，基于二维DFT的数字信道化结构能够正确完成各种信号的信道化处理，且与基于DFT的数字信道化结构相比，降低了计算复杂度，显著提高了FPGA资源的使用效率，便于大规模数字信道化在FPGA上的实现，具有工程意义。