電子器件論文

超導(dǎo)器件摘要：對超導(dǎo)器件在國內(nèi)外軍事領(lǐng)域上的研究和應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了綜述，分析了目前我國超導(dǎo)器件研制以及在武器裝備上應(yīng)用所面臨的主要問題，提出了解決的辦法。關(guān)鍵詞：超導(dǎo)；軍事應(yīng)用科學(xué)發(fā)展史表明，一種新型材料的發(fā)現(xiàn)，將產(chǎn)生一系列的應(yīng)用技術(shù)并推動(dòng)相關(guān)的學(xué)科向前發(fā)展，而且其應(yīng)用一般首先是從其軍事應(yīng)用開始的。1987年發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料，把超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度由液氦提高了液氮溫度以上，大大降低了超導(dǎo)器件的運(yùn)行成本，使得其在工程技術(shù)領(lǐng)域上的廣泛應(yīng)用成為了可能；到目前為止，全世界至少有200多個(gè)科研單位和企業(yè)正在從事超導(dǎo)技術(shù)的研究，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，其角逐如火如荼。由于超導(dǎo)材料在射頻和微波波段內(nèi)的表面電阻率比銅的要低2—3個(gè)數(shù)量級(jí)，射頻損耗幾乎可以忽略不計(jì)，因此采用超導(dǎo)材料研制的微波或者毫米波器件具有傳統(tǒng)器件所無法比擬的性能優(yōu)勢，比如：高溫超導(dǎo)濾波器具有極低的插人損耗和極優(yōu)的頻率選擇性而且兼有平面器件小型化的優(yōu)點(diǎn)，若把超導(dǎo)濾波器用于武器裝備的接收機(jī)前端上，能大幅度提高接收系統(tǒng)的靈敏度、信噪比和抗干擾能力；還可增加雷達(dá)系統(tǒng)的探測距離，加長預(yù)警時(shí)間，增加通信系統(tǒng)的通信距離和抗干擾能力，提高導(dǎo)彈系統(tǒng)的制導(dǎo)精確度。超導(dǎo)濾波器是目前在軍事上應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的器件，也是研究最為成熟的器件之一；高溫超導(dǎo)多工(路)器應(yīng)用在通信衛(wèi)星上可減小其50％以上的體積和重量；高溫超導(dǎo)延遲線、高溫超導(dǎo)開關(guān)濾波器組在雷達(dá)和電子對抗領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值等等。基于約瑟夫森效應(yīng)的超導(dǎo)量子干涉器件(SQUIDs)是目前能測量弱磁場的手段中最靈敏的磁測量傳感器，其靈敏度比現(xiàn)有其他器件都要好2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。它在弱電磁檢測領(lǐng)域具有不可被替代的優(yōu)越性，比如可用于包括飛機(jī)部件、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和材料微鐵顆粒雜質(zhì)的檢測，軍事上可用于水雷和遠(yuǎn)距離探潛等等；高溫超導(dǎo)紅外探測器的靈敏度比常規(guī)探測器的高上千倍，它對磁場和電磁輻射極其敏感，是軍事遙感偵察的理想設(shè)備。其主要有天基凝視紅外焦面陣列探測器、微波和毫米波探測器、磁探測器等，具備一般可見光和紅外探測系統(tǒng)所不具備的全天候及穿透煙云的探測能力，并能提供對低特征目標(biāo)的探測能力，可廣泛應(yīng)用于天文探測、光譜研究、遠(yuǎn)紅外激光接收、事光學(xué)、航天器的相控陣天線、反潛武器和水雷探測等領(lǐng)域。此外，超導(dǎo)器件在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用可使器件的開關(guān)速度比現(xiàn)有半導(dǎo)體器件快2～3個(gè)數(shù)量級(jí)；超導(dǎo)計(jì)算機(jī)若應(yīng)用軍隊(duì)指揮自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)(c。I)，可使作戰(zhàn)指揮能力迅速得到改善和提高。鑒于此，超導(dǎo)技術(shù)一度被譽(yù)為引領(lǐng)2l世紀(jì)戰(zhàn)場的核心技術(shù)之一，誰率先掌握它便會(huì)在未來可能的戰(zhàn)爭中獲得主動(dòng)權(quán)；歐美強(qiáng)國正在進(jìn)行激烈的角逐，超導(dǎo)器件的軍事應(yīng)用研究可謂炙手可熱；超導(dǎo)電子學(xué)也成為了低溫電子學(xué)最重要的分支。二十世紀(jì)八十年代，美國就將超導(dǎo)電子學(xué)列為五大軍事電子學(xué)之印度進(jìn)行了與超導(dǎo)有關(guān)的衛(wèi)星項(xiàng)目，該項(xiàng)目由印度空間應(yīng)用中心主持，目的在于用超導(dǎo)濾波器取代通信衛(wèi)星有效載荷用的常規(guī)同軸金屬濾波器。該c波段超導(dǎo)濾波器采用的是平行耦合線結(jié)構(gòu)，階數(shù)僅為4階，帶寬為40MHz，插損0.5dB，反射損耗約-10dB。當(dāng)然，日本、俄羅斯及韓國等也在超導(dǎo)技術(shù)的軍事應(yīng)用領(lǐng)域做了大量的研究工作，部分國家已經(jīng)有相應(yīng)的超導(dǎo)器件在軍事上得到應(yīng)用。日本政府和工業(yè)部門大力支持超導(dǎo)技術(shù)研究與開發(fā)，其投資強(qiáng)度與美國相當(dāng)。其中日本國際超導(dǎo)技術(shù)研究中心(ISTEC)等機(jī)構(gòu)將高速超導(dǎo)數(shù)字器件與電路以及超導(dǎo)在通信方面的應(yīng)用作為其研究開發(fā)重點(diǎn)；1997年日本高級(jí)通信技術(shù)公司(AMY-EI)就啟動(dòng)了超導(dǎo)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用研究開發(fā)計(jì)劃。韓國在超導(dǎo)技術(shù)方面的研究開發(fā)工作得到政府(信息與通信部、科學(xué)技術(shù)部等)和工業(yè)集團(tuán)(如LG等)有力支持。九十年代以來取得很大進(jìn)展，通信應(yīng)用也是其研發(fā)重點(diǎn)?？傮w來說，在高溫超導(dǎo)的基礎(chǔ)性研究方面我國一直處于國際前列，在超導(dǎo)器件的研制方面尤其是超導(dǎo)濾波器，我國已經(jīng)接近甚至部分達(dá)到了國際先進(jìn)水平；但在工程化應(yīng)用方面，尤其是在軍事上把超導(dǎo)器件(如高溫超導(dǎo)濾波器等)應(yīng)用到武器系統(tǒng)以提高現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)斗力方面，我們相對發(fā)達(dá)國家來說，研究已經(jīng)明顯滯后。目前我國的主要科研力量集中在地方的一些重點(diǎn)高校，其研究大多很難直接與軍事應(yīng)用相結(jié)合，研究成果也不能迅速轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力。而在我軍內(nèi)部從事超導(dǎo)研究的單位很少，超導(dǎo)人才更是奇缺，這是造成工程