賈黎

一、超導(dǎo)接收機(jī)的作用與意義

超導(dǎo)接收機(jī)是以超導(dǎo)濾波器和低溫放大器為核心，采用制冷方式使接收前端器件處于77K以下溫度工作，從而獲得極低的噪聲溫度，并將微弱射頻信號進(jìn)行放大的接收組件。近年來在探月工程、火星探測等項(xiàng)目上，超導(dǎo)接收機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)了超導(dǎo)電子技術(shù)的進(jìn)步。目前超導(dǎo)濾波器、低溫放大器已經(jīng)有型譜系列產(chǎn)品，并形成批量生產(chǎn)能力；小型化超導(dǎo)接收機(jī)逐漸在尖端武器上投入使用。隨著超導(dǎo)接收機(jī)小型化技術(shù)的成熟，在雷達(dá)、電子偵察、軍用通信、衛(wèi)星通信等諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用需求。

隨著市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，企業(yè)在市場上的競爭越來越表現(xiàn)為產(chǎn)品質(zhì)量的競爭。超導(dǎo)接收機(jī)原材料與元器件的選型決定了產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，沒有性能優(yōu)良的原材料與元器件，即使采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)、工藝方法，也很難制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。因此原材料與元器件的選型是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。近幾年，隨著與國際市場的接軌、新技術(shù)的推動(dòng)和應(yīng)用，原材料與元器件方面的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)很大。在這種形勢下，企業(yè)如何把好原材料與元器件質(zhì)量關(guān)，更好地貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好“超導(dǎo)接收機(jī)原材料與元器件優(yōu)選手冊”（以下簡稱“手冊”）的編制工作，成為目前亟需解決的問題。

二、產(chǎn)品的組成與功能

超導(dǎo)接收機(jī)主要以超導(dǎo)濾波器和低溫放大器為核心，以制冷機(jī)和真空杜瓦封裝為真空制冷支撐的接收前端組件。其典型功能是作為信道化超導(dǎo)濾波放大系統(tǒng)，能夠有效濾除帶外干擾信號和降低噪聲系統(tǒng)，提升系統(tǒng)干擾能力和接收靈敏度。

超導(dǎo)接收機(jī)主要由微波子系統(tǒng)、制冷機(jī)與杜瓦子系統(tǒng)及電源與控制子系統(tǒng)三大部分組成。微波子系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求主要由隔熱傳輸線裝置、超導(dǎo)濾波器（陷波器）、低溫LNA、低溫開關(guān)、低溫限幅器、常溫放大器、隔離器以及各種連接饋線等組成。實(shí)現(xiàn)對接收微波信號的低噪聲放大、濾波放大并抑制強(qiáng)干擾信號，提升系統(tǒng)接收靈敏度。制冷機(jī)與杜瓦子系統(tǒng)通過制冷機(jī)制冷的方式提供微波單元低溫器件工作所需要的低溫環(huán)境。電源與控制子系統(tǒng)提供低溫LNA和常溫放大器等直流電壓/電源，并檢測溫度、真空度等參數(shù)以RS-422串口形式輸出顯示，并提供制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)控溫。

三、編制思路和內(nèi)容

1.編制思路。編制組人員根據(jù)超導(dǎo)接收機(jī)功能特性，確定功能較為獨(dú)立的各種模塊，自上而下進(jìn)行分類，也是根據(jù)用戶應(yīng)用需求、產(chǎn)品市場發(fā)展趨勢及產(chǎn)品本身特性進(jìn)行產(chǎn)品功能模塊的總體劃分，基于功能模塊的分解，開展了手冊的編制。根據(jù)功能模塊的分類分析，具體模塊分類如下：（1）微波子系統(tǒng)。該模塊根據(jù)工作溫度分為低溫單元和常溫單元，低溫單元包括輸入/輸出傳輸線、低溫開關(guān)、低溫放大器、超導(dǎo)濾波器、超導(dǎo)陷波器、低溫限幅器；常溫單元包括常溫開關(guān)、常溫放大器、常溫濾波器。（2）制冷機(jī)與杜瓦子系統(tǒng)。該模塊包括制冷單元和真空杜瓦單元。根據(jù)制冷溫度與制冷量，制冷單元分為G-M制冷機(jī)、分置式斯特林制冷機(jī)和氣體軸承制冷機(jī)；真空杜瓦單元包括吸氣劑模塊、真空杜瓦、輻射屏模塊和真空閥門模塊。（3）電源與控制子系統(tǒng)。該模塊包括由分置式制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和氣體軸承式制冷驅(qū)動(dòng)模塊組成的制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元和由電源底板模塊、人機(jī)界面模塊、放大器電源模塊、主控模塊和接口擴(kuò)展模塊組成的微波供電控制單元。

接下來，編制組人員對超導(dǎo)接收機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)文件和工藝文件中統(tǒng)計(jì)原材料和元器件的使用情況，從采購部統(tǒng)計(jì)原材料和元器件的供貨情況，從質(zhì)量部統(tǒng)計(jì)出原材料和元器件的質(zhì)量情況，對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析、判斷，對原材料和元器件的品種、規(guī)格進(jìn)行了壓縮和優(yōu)選，同時(shí)又增加了一些技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠的新品種。由于電子元器件的大部分廠家都采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更新?lián)Q代快，必須要到各個(gè)廠家收集標(biāo)準(zhǔn)資料。通過調(diào)研，編制組將收集到的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分類，編制人員對每一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了認(rèn)真仔細(xì)地研究和對比，確定了編制目錄。

2.具體研究內(nèi)容。低溫超導(dǎo)接收機(jī)各功能零部件雜而多，因此其組成不同功能零部件所用原材料、元器件品種規(guī)格也不統(tǒng)一。在研究過程中需對各零部件模塊所用材料、元器件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。根據(jù)應(yīng)用部位、應(yīng)用環(huán)境等方面的信息對其品種規(guī)格進(jìn)行壓縮，優(yōu)選出通用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣的原材料和元器件。

其研究過程主要是進(jìn)行功能模塊的分類統(tǒng)計(jì)分析，即統(tǒng)計(jì)分析各功能模塊各類原材料及元器件的使用情況，再進(jìn)行優(yōu)選控制。例如就低溫放大器來說，其材料及元器件主要包括金屬腔體材料、印制板基片、場效應(yīng)管/單片、阻容電感、接插件、緊固件幾大類。下面以其為例進(jìn)行優(yōu)選說明。

低溫放大器腔體通常采用導(dǎo)熱性良好的無氧銅或鋁合金等材料，綜合考慮導(dǎo)熱性對制冷效率，以及重量對制冷機(jī)冷指的可靠性影響，建議采用鋁合金作為優(yōu)選材料，雖然導(dǎo)熱率較銅差，但同尺寸下熱容較小且重量輕，在震動(dòng)沖擊下對冷指的應(yīng)力低，減小制冷機(jī)降溫時(shí)間。

超導(dǎo)接收機(jī)印制板基片應(yīng)用的多為溫度穩(wěn)定性極強(qiáng)的微波介質(zhì)基片，常用型號有RT/duroid5880、RO4350、RO3003等，為復(fù)合介質(zhì)基片，溫度穩(wěn)定性好，在標(biāo)準(zhǔn)情況下介電常數(shù)溫度系數(shù)小于50ppm/℃，可在很寬的溫區(qū)保持介電常數(shù)的恒定。同時(shí)TMM3＼TMM4材料具有等方向性的熱傳導(dǎo)特性，將熱量傳導(dǎo)給銅板，所以可以加工一致性很好的過孔，具有很小的邊緣效應(yīng)，另外，TMM3＼TMM4的熱傳導(dǎo)性大概是傳統(tǒng)的PTFE或陶瓷介質(zhì)的兩倍，很容易熱量散失，非常適合于低溫設(shè)計(jì)。就目前應(yīng)用來說，TMM3＼TMM4與RO4350基片在超導(dǎo)接收機(jī)應(yīng)用較多，且介質(zhì)常數(shù)較高，更易實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，為優(yōu)選材料。

場效應(yīng)管、單片的優(yōu)選原則為具備成功應(yīng)用案例，能保證設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性和可靠性。

阻容電感器件的優(yōu)選，主要從性能影響來進(jìn)行控制。對于參與電路匹配的阻容電感器件，應(yīng)選取低溫性能穩(wěn)定的產(chǎn)品（ATC-600S系列等）；考慮到設(shè)計(jì)成本，對于起濾波、衰減作用的阻容器件可選取常規(guī)型號（CC41系列等）。

接插件優(yōu)選與接口結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，綜合考慮其應(yīng)用范圍和接口結(jié)構(gòu)的小型化，優(yōu)選器件為兩種型號，分別是KFD814和KFD95。

因此，依據(jù)以上優(yōu)選方法，編制組對各功能模塊進(jìn)行分類，性能優(yōu)良、供貨穩(wěn)定、使用范圍廣且經(jīng)使用驗(yàn)證質(zhì)量可靠的原材料和元器件優(yōu)選入選手冊。在手冊內(nèi)容上提供原材料及元器件的名稱、型號、規(guī)格、封裝形式、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量等級、代用組、應(yīng)用范圍、產(chǎn)地等信息，這樣給設(shè)計(jì)師提供一個(gè)較全面的技術(shù)參數(shù)，使之全面地了解所選材料和器件的性能，進(jìn)行選型。

在編制內(nèi)容上，手冊分為兩冊，分別是：《原材料優(yōu)選手冊》、《元器件優(yōu)選手冊》?！对牧蟽?yōu)選手冊》分為三類，分別是金屬材料、非金屬材料和電路基板，共計(jì)18種；《元器件優(yōu)選手冊》分為七類，分別是阻容電感、半導(dǎo)體器件、集成電路、低頻連接器、微波連接器、繼電器及其他類，共計(jì)55種。這樣分類有利于設(shè)計(jì)師和采購、生產(chǎn)各部門人員的選用。

3.評審及發(fā)布。編制組人員在確定初步方案的基礎(chǔ)上，完成了該手冊的征求意見稿，并發(fā)往研發(fā)部、工藝部、采購部征詢意見。根據(jù)反饋的意見，編制組對手冊內(nèi)容及格式進(jìn)行了修訂。修訂后，由所內(nèi)科技委專家組成評審小組對手冊進(jìn)行評審。評審過程中，評審組專家嚴(yán)格把關(guān)，從優(yōu)選性、通用性、有效性、先進(jìn)性、可操作性、內(nèi)部意見等六個(gè)方面提出意見，確保手冊的質(zhì)量。經(jīng)過編制組一年多的努力，修訂后的手冊完成報(bào)批工作，在所內(nèi)發(fā)布實(shí)施。研發(fā)部、工藝部和相關(guān)部門進(jìn)行了宣貫學(xué)習(xí)，反映良好。

四、結(jié)束語

該手冊中所有的標(biāo)準(zhǔn)均來自現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)來源可靠，標(biāo)準(zhǔn)信息新，具有一定的權(quán)威性和指導(dǎo)作用。每本手冊技術(shù)參數(shù)完整，并配有圖形尺寸，內(nèi)容全面豐富、實(shí)用性強(qiáng)，編排有目次，查找準(zhǔn)確快捷。

該手冊對超導(dǎo)接收機(jī)原材料和元器件進(jìn)行了優(yōu)選壓縮，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，把好了科研生產(chǎn)的第一道關(guān)，并為設(shè)計(jì)人員、工藝人員等相關(guān)人員的工作帶來了很大方便，縮短了產(chǎn)品的研制周期，給企業(yè)帶來了直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益。該手冊的編制完善了超導(dǎo)接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)體系，為超導(dǎo)接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了依據(jù)。

（作者單位：中國電子科技集團(tuán)公司第十六研究所）