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【关键词】微电子;延伸领域;发展方向
1.引言
微电子技术是随着集成电路,尤其是大规模集成电路发展起来的一门新技术。微电子产业包括系统电路设计,器件物理,工艺技术,材料制备,自动测试及封装等一系列专门的技术的产业。微电子产业发展非常迅速,它已经渗透到了国民经济的各个领域,特别是以集成电路为关键技术的电子战和信息战都要依托于微电子产业。
微电子技术是微电子产业的核心,是在电子电路和系统的超小型化和微型化的过程中逐渐形成和发展起来的。微电子技术也是信息技术的基础和心脏,是当今发展最快的技术之一。近年来,微电子技术已经开始向相关行业渗透,形成新的研究领域。
2.微电子技术概述
2.1 认识微电子
微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此,学习微电子,认识微电子,使用微电子,发展微电子,是信息社会发展过程中,当代大学生所渴求的一个重要课程。
生活在当代的人们,没有不使用微电子技术产品的,如人们每天随身携带的手机;工作中使用的笔记本电脑,乘坐公交、地铁的IC卡,孩子玩的智能电子玩具,在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等,这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大,但你要看到它如何工作却相当难,例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片―它的名字叫存储器,是电脑的记忆部分,上面有许许多多小单元,它与神经细胞类似,这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一,再例如你手中的电话,将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你,就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方,甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S,即以光速进行传送,可实现双方及时通信。
“微电子”不是“微型的电子”,其完整的名字应该是“微型电子电路”,微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用,是使我们的社会高速信息化,并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。
2.2 微电子技术的基础材料――取之不尽的硅
位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料,硅的优点是工作温度高,可达200摄氏度;二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜,这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜,从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路,而氧化硅层又是一种很好的绝缘体,在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外,氧化硅膜还是一种很好的保护膜,它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展,简化了工艺程序,降低了制造成本,改善了可靠性,并大大提高了集成度,使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。
2.3 集成电路的发展过程
20世纪晶体管的发明是整个微电子发展史上一个划时代的突破。从而使得电子学家们开始考虑晶体管的组合与集成问题,制成了固体电路块―集成电路。从此,集成电路迅速从小规模发展到大规模和超大规模集成电路,如图1所示。
图1 集成电路发展示意图
集成电路的分类方法很多,按领域可分为:通用集成电路和专用集成电路;按电路功能可分为:数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路;按器件结构可分为:MOS集成电路、双极型集成电路和BiIMOS集成电路;按集成电路集成度可分为:小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超导规模集成电路VLSI、特大规模集成电路ULSI和巨大规模集成电路CSI。
随着微电子技术的发展,出现了集成电路(IC),集成电路是微电子学的研究对象,其正在向着高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向发展。
2.4 走进人们生活的微电子
IC卡,是现代微电子技术的结晶,是硬件与软件技术的高度结合。存储IC卡也称记忆IC卡,它包括有存储器等微电路芯片而具有数据记忆存储功能。在智能IC卡中必须包括微处理器,它实际上具有微电脑功能,不但具有暂时或永久存储、读取、处理数据的能力,而且还具备其他逻辑处理能力,还具有一定的对外界环境响应、识别和判断处理能力。
IC卡在人们工作生活中无处不在,广泛应用于金融、商贸、保健、安全、通信及管理等多种方面,例如:移动电话卡,付费电视卡,公交卡,地铁卡,电子钱包,识别卡,健康卡,门禁控制卡以及购物卡等等。IC卡几乎可以替代所有类型的支付工具。
随着IC技术的成熟,IC卡的芯片已由最初的存储卡发展到逻辑加密卡装有微控制器的各种智能卡。它们的存储量也愈来愈大,运算功能越来越强,保密性也愈来愈高。在一张卡上赋予身份识别,资料(如电话号码、主要数据、密码等)存储,现金支付等功能已非难事,“手持一卡走遍天下”将会成为现实。
3.微电子技术发展的新领域
微电子技术是电子科学与技术的二级学科。电子信息科学与技术是当代最活跃,渗透力最强的高新技术。由于集成电路对各个产业的强烈渗透,使得微电子出现了一些新领域。
3.1 微机电系统
MEMS(Micro-Electro-Mechanical systems)微机电系统主要由微传感器、微执行器、信号处理电路和控制电路、通信接口和电源等部件组成,主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分,它融合多种微细加工技术,并将微电子技术和精密机械加工技术、微电子与机械融为一体的系统。是在现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
当前,常用的制作MEMS器件的技术主要由三种:一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段,即利用大机械制造小机械,再利用小机械制造微机械的方法,可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置,如微型机器人,微型手术台等。第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工,形成硅基MEMS器件,它与传统IC工艺兼容,可以实现微机械和微电子的系统集成,而且适合于批量生产,已成为目前MEMS的主流技术,第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻,电铸如塑造)技术,它是利用X射线光刻技术,通过电铸成型和塑造形成深层微结构的方法,人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。
MEMS的应用领域十分广泛,在信息技术,航空航天,科学仪器和医疗方面将起到分别采用机械和电子技术所不能实现的作用。
3.2 生物芯片
生物芯片(Bio chip)将微电子技术与生物科学相结合的产物,它以生物科学基础,利用生物体、生物组织或细胞功能,在固体芯片表面构建微分析单元,以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞及其他生物组分的正确、快速的检测。目前已有DNA基因检测芯片问世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余种DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽,然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维,不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基本片段。采用施加电场等措施可使一些特殊物质反映出某些基因的特性从而达到检测基因的目的。以DNA芯片为代表的生物工程芯片将微电子与生物技术紧密结合,采用微电子加工技术,在指甲大小的硅片上制作包含多达20万种DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化,对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。生物工程芯片是21世纪微电子领域的一个热点并且具有广阔的应用前景。
3.3 纳米电子技术
在半导体领域中,利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代电子器件,如:高电子迁移晶体管(HEMT),异质结双极晶体管(HBT),低阈值电流量子激光器等。
在半导体超薄层中,主要的量子效应有尺寸效应、隧道效应和干涉效应。这三种效应,已在研制新器件时得到不同程度的应用。
(1)在FET中,采用异质结构,利用电子的量子限定效应,可使施主杂质与电子空间分离,从而消除了杂质散射,获得高电子迁移率,这种晶体管,在低场下有高跨度,工作频率,进入毫米波,有极好的噪声特性。
(2)利用谐振隧道效应制成谐振隧道二极管和晶体管。用于逻辑集成电路,不仅可以减小所需晶体管数目,还有利于实现低功耗和高速化。
(3)制成新型光探测器。在量子阱内,电子可形成多个能级,利用能级间跃迁,可制成红外线探测器。
利用量子线、量子点结构作激光器的有源区,比量子阱激光器更加优越。在量子遂道中,当电子通过隧道结时,隧道势垒两侧的电位差发生变化,如果势垒的静电能量的变化比热能还大,那么就能对下一个电子隧道结起阻碍作用。基于这一原理,可制作放大器件,振荡器件或存储器件。
量子微结构大体分为微细加工和晶体生长两大类。
4.微电子技术的主要研究方向
目前微电子技术正朝着三个方向发展。第一,继续增大晶圆尺寸并缩小特征尺寸。第二,集成电路向系统芯片(system on chip,SOC)方向发展。第三,微电子技术与其他领域相结合将产生新产业和新学科,如微机电系统和生物芯片。随着微电子学与其他学科的交叉日趋深入,相关的新现象,新材料,新器件的探索日益增加,光子集成如光电子集成技术也不断发展,这些研究的不断深入,彼此间的交叉融合,将是未来的研究方向。
参考文献
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关键词:微电子;技术智能;用电应用;分析
前言
微电子技术是一门新兴技术,其应用范围很大,但在实际应用过程中存在一些问题,其主要原因是:现阶段我国智能电表企业的发展机制不够完善,电子生产的工作环境还不能有效地满足产业发展的需要,相关的配套制度尚未建立,适合微电子仪表的生产和使用的环境还不完善,我国的智能电网系统存在一些不足等等。微电子技术已在智能电力系统中得到实际应用,为满足用户需求、促进经济发展作出了重要贡献。现本文将以电力电子技术和微电子技术为切入点,根据实际情况合理提出相关建议,以期促进我国微网的健康发展。
1智能用电应用中的问题分析
1.1尚未完善智能电表产业体系
智能电表是一种高科技产品,是智能用电的具体体现。这就要求企业展示更高效的生产技术,推进生产一体化,全力支持智能电表行业的发展。目前,我国企业生产智能电能表时,技术含量较低,科学的管理方案仍存在争议,智能电能表等关键技术可用于售后维修方面缺乏专业术语。科学技术内容的缺乏不利于智能电表行业的长远发展。然而,现有的智能电表行业不知道改进相关功能的开发过程。因此,“智能”的作用并不大,它的作用只体现在信息的传递和交换上,实现终端开发。智能电表行业只有不断改善自身功能和特点,促进更新和继续发展。
1.2工作环境有待加强
该公司的微电子设备具有很高的精确度,另外,由于其自身缺乏完善的功能,在其使用过程中也会受到外部因素的影响。目前,我国微电子设备的使用环境还没有明确的特别规定。受多种因素的影响,微电子器件的腐蚀问题一直得不到解决,导致微电子器件难以正常运行。
1.3体系化发展待完善
智能电力的发展很大程度上依赖于国家智能电网编制的电力系统,其不完善将直接影响智能电力的发展。显示微电子技术的应用主要基于为国家电网终端提供数据处理,而分布式微电子元器件无法有效提高国家智能电网的效率,需要进行大规模的改进。
2在智能用电中运用微电子
2.1应用信息采集系统
与传统电网相比,智能电网更加一體化,将更加系统地推动高效双向通信网的建设,更加科学合理地配置电力资源,提高用户用电稳定性,满足用户用电需求。与此同时,通过微电子技术收集电网能耗信息,促进电网建设人性化发展。随着智能化的发展,电网建设能够为用户提供更加多样化的服务。微电子学也可增加分析和预测功能,用于收集和使用用户信息。通过对关键数据的分析和对客流信息的分析,提高了数据流处理的效率和效率。
2.2能源转化
如今,环境污染和能源危机愈演愈烈。积极发展低碳经济,采用可再生、清洁能源,避免对生态环境造成破坏,减少能源消耗,推广节能技术。随着微型电网的发展,风能和太阳能系统需要更好地满足大规模应用的需要。对风力发电的研究,在我国取得成效。为实现对间歇性风能的有效控制和收集,采用间歇性控制能源技术可以提高电力供应链和分配系统的整体稳定性,避免能源浪费。重视能量转换技术的应用,提高能量转换对微网应用的适应性,根据技术特点和实际需要,合理调整电源结构,有效地减少对太阳能、风能等可再生能源的依赖。首先是对电网进行动态控制,通过逐步提高控制能力,实现电力资源的合理配置;
2.3在智能电表中的应用
随着居民对智能电表需求的增加,更多地体现居民用电意愿,智能表是连接智能电网与用户的中枢。智能化仪表的研发不仅体现了信息采集和传输的功能,而且注重数据处理的准确性,使仪表更加人性化,数据分析更加科学。通过对微电子技术的应用,能有效地实现上述目标,丰富智能电表的功能,如增加终端控制功能、数据传输处理功能、防盗功能等智能功能。而智能电表的广泛应用,可有效降低国家在智能电网建设过程中的人工成本,可获得更大的经济效益,增加电网管理的便利性,满足电力用户的实际需要,体现在电力用户有能力根据自己的需求进行用电计划和用电,从而促进用电计划的科学实施。它优良的性能,是智能电网应用过程中微电子技术的基本内容,最大程度地提高了人们的接通率。
2.4电力配电系统中的应用
目前配电网的分布连接还存在很多技术问题。由于电力损耗过大,一方面不能满足企业对高效率配电的要求,导致电力系统的传输效率低下;另一方面,由于不规则的波动和干扰,使得配电系统提供的电能质量常常很差,因为公司对特定频率和电压的要求。所以在配电网高稳定、低损耗是电力系统外接时必须解决的问题。电力电子技术为解决这一问题提供了有效的方法。变压器在输送电能时,能及时对电能进行转换和控制,并动态地控制电网谐波,以提高配电系统的效率,同时可根据电力需求自行调节,以降低输送效率。有效解决了配电系统电能质量低、传输不稳定、传输功率低的问题。
【关键词】可再生能源 互联网 微电子技术 应用
1 分布式储能技术
传统的电力储能技术主要包括抽水储能、蓄电池储能、压缩空气储能和飞轮储能等等。而在以上储能技术当中,比较成熟的就是蓄电池储能,并且铅酸蓄电池在各行业当中被广泛应用,这也是其他储能技术无法比拟的。然而,在可再生能源不断推广和应用的过程中,传统的电力储能技术已经无法满足人们日常生活的需求,所以,应研发出高效小型储能器以及储能管理系统,这也将成为分布式储能技术未来的发展需求。其中,锂离子电池的工作电压比较高,其能量密度较大,循环寿命相对较长,而且具有无记忆效应,所以,是当前电子产品中的主要电源,并且成为新能源汽车中重要的技术路线。但是,锂离子电池在分布式储能器中的实际应用仍然存在诸多不足,其电池的电解液容易出现爆炸,而且电池的安全性无法得到保证。
分布式储能器应在多个方面予以突破与创新,而超级电容电池比较适用在分布式微电网当中。因为,超级电容电池,具有较高的安全性,而且成本不高,其比能量和比功率都相对较高,循环寿命更长。所以,同其他电池相比,电容量受到温度影响的程度比较小,所以,有可能成为全新的分布式储能器。其中,超级电容主要就是把两个无反应活性多孔电极板悬浮在电解质当中,而在极板加电以后,极板就能够分别吸附相应的离子,进而形成等效超高密度的双层电容器。超级电容电池把双层电容器和铅酸电池融合在一起,不仅能够始终保持较高的功率,而且还可以延长使用寿命,使得电路更加简化,比能量提升,减少了整体费用。然而,超级电容电池中重要的技术就是碳材料,所以,在有限的尺寸情况下,扩大极板有效表面积是十分重要的。此外,要想解决负极板中存在的硫酸盐化现象,则可以增加其中所含的碳含量,进而对负极板中的PbSO4积累予以抑制,最终增加电池的使用寿命。
2 信息采集芯片技术
可再生能源互联网与传统电网最主要的区别就在于信息技术的深度融合,而且为实现能源的共享及运行的高效性提供有力的保障。在微电子技术的基础上所产生的新型信息采集芯片在可再生能源互联网中发挥着重要的支撑作用,同时还能够真实地体现出信息技术在可再生能源互联网当中的深度融合。
其中,可再生能源互联网之所以能够实现电力网络的信息化,主要的原因就是信息采集芯片的不断发展,然而,这也是可再生能源互联网信息的主要特征所决定的。
2.1 海量的数据信息
因为可再生能源互联网当中的信息,其来源空间分布的十分广阔,并且数据量比较大。所以,信息采集芯片就要在能源互联网中进行海量装备,进而保证实时并且广泛地监控电力网络的状态,不断提升可再生能源互联网可靠程度。
2.2 信息的多样化
在能源互联网当中,信息种类较多,所以,要采集多样化并且多功能的信息。最关键的就是对与电学相关的信息,因为这部分信息不仅能够对电能进行监测,同时还能够确保电能质量所需的质量。此外,需要采集与非电学量相关的信息内容,这样就能够直接地反映出电力网络设备的状态信息。当可再生能源大量地接入网络以后,确保可再生能源互联网稳定性的前提条件就是所获得的分布式发电装置与分布式储能装置的状态信息数据,同时还能够对其进行严格地调度与监控。在微电子微机电系统技术发展的过程中,为其提供了成本偏低且能够集成传感的方案,进而更好地对能源互联网设备状态信息进行全面实时的监测。
3 通信芯片技术
可再生电网和信息网络是可再生能源互联网的重要组成部分,而通信的安全与可靠也同样是可再生能源互联网运行的重要保证。目前所存在的互联网通信技术主要就是有线通信与无线通信,能够保证可再生能源互联网运行的正常。但是,互联网开放程度较大,很容易受到攻击,所以,把电力网络全部暴露在互联网中并不安全和可靠。因此,在具有较高安全性要求的应用当中,一定要建立其同互联网物理隔离的另外一套通信体系,确保信息的传输是安全可靠的。而电力线通信是最佳选择,电力线路与电力网络都是封闭的,同互联网是物理隔离,很难受到攻击,具有极高的安全性和可靠性。将电力线作为重要载体,利用PLC来控制可再生能源互联网。然而,PLC芯片本身存在问题,而且,可再生能源互联网的规模比较大,信息采集点比较多,所以,只是依靠PLC是很难将全部通信需求覆盖的。所以,可以采用无线传感网络当作PLC的补充。这样一来,信息采集就可以配备无线传感通信芯片,而且,部分无线传感通信芯片还可以在电力线处获得电能,但是也有部分无法获得电能。所以,需要将低功耗芯片技术同微型超级电池相结合,进而使芯片的使用寿命更长。
4 结束语
综上所述,在可再生能源互联网当中,微电子具有支撑作用,而且在可再生能源互联网的多个领域中发挥着重要的作用。文章对可再生互联网当中的微电子技术进行了详细地分析,希望可以加快微电子技术的进一步发展,并促进可再生能源互联网的进步。
参考文献
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―、构建课程体系的总体思路
构建微电子技术专业课程体系的总体思路是以微电子行业职业岗位需求为依据,以素质培养为基础,以技术应用能力为核心,构建基于工作过程的课程体系。实施学院“四环相扣”的工学结合人才培养模式,将“能力标准、模块课程、工学交替、职场鉴定”的四个环节完整统一,环环相扣,充分体现了高职教育工学结合的人才培养思想,努力为社会培养优秀高端技能型人才。
1.行业、企业等用人单位调研。通过调研国内“成渝经济区”为主)微电子技术行业、企业等用人需求和要求,了解现有高职微电子技术专业学生就业情况、用人单位反馈意见及人才供需中存在的问题。电子信息产业是重庆市国民经济的第一支柱产业。重庆市“十二五”规划建议提出,培育发展战略性新兴产业。把新一代信息产业建设为重要支柱产业,建设全球最大的笔记本电脑加工基地、建设通信设备、高性能集成电路、光伏组件及系统、新材料等重点产业链(集群),建成国家重要的战略性新兴产业基地。以集成电路产业的重点项目为牵引,建成包括芯片制造、封装、测试、模拟及混合集成电路设计和制造等项目的产业集群,形成较为完善的集成电路产业链;四川电子信息产业未来5年将迈万亿元,成渝经济区将打造成西部集成电路的产业高地。随着惠普、富士康、英业达、广达集团等世界级的IT巨头进入成渝,未来几年IT人才需求在20万以上,而现在成渝地区每年培养的相关人才不过2万人左右,远远不能满足社会需求。市场需求的调查表明,近年来成渝地区IC制造、IC封装及测试、IC版图设计等岗位的微电子技术应用型人才紧缺。同时调研表明半导体行业企业却难以招到满意的人才,学生在校学非所用,用非所学,实践动手能力、社会适应能力、责任意识、职业素养难以满足企业要求。
2.基于工作过程的课程体系的理论基础。基于工作过程的课程体系的理论基础,主要从德国“双元制”职业教育学习论和教学论的角度阐述构建基于工作过程的课程体系的理论依据。工作过程系统化的课程体系必须针对职业岗位进行分析,整理出具体的、能够涵盖职业岗位全部工作任务的若干典型工作过程,按照人的职业能力的形成规律进行序列化,从中找出符合职业岗位要求的技术知识和破译出隐性的工作过程知识,并以工作任务为核心,组织技术知识和工作过程知识[2]。通过完全打破原有学科体系,按照企业实际的工作任务、工作过程和工作情境组织课程,形成围绕工作过程的新型教学项目的“综合性”课程开发。
3.形成专业定位,确定培养目标。根据存在的问题及半导体产业链过程:集成电路设计—裸芯片精细加工^封装测试—芯片应用—PCB设计制造,充分掌握现有微电子技术专业课程体系建设的基础及存在的问题,形成重庆电子工程职业学院微电子技术专业定位,确定培养目标:培养德、智、体、美全面发展;掌握微电子技术专业领域必备的基础知识、专业知识;有较强的岗位职业技能和职业能力;面向集成电路设计、芯片制造及其相关电子行业企业,满足生产、建设、服务和管理第一线的优秀高端技能型专门人才。毕业生应该既掌握微电子方面的基本技术,又具有很强的实际操作能力。具体可从事岗位:集成电路版图设计;半导体器件制造;IC制造、测试、封装;电子工艺(半导体)设备运行、维护与管理;简单电子产品的设计与开发;电子产品的销售与售后服务,并为技术负责人、项目经理等后续提升岗位奠定良好基础。
二、构建基于工作过程的学习领域课程体系
对专业核心课程的构建采用“微电子行业专家确定典型工作任务—学校专家归并行动领域—微电子行业专家论证行动领域—学校专家开发学习领域—校企专家论证课程体系”的“五步工作机制”,实现校企专家共同参与课程体系设计。通过工作任务归并法,实现典型工作任务到行动领域转换,通过工作过程分析法,实现从行动领域到学习领域转换,通过工作任务还原法,实现从学习领域到学习情境转换的“三阶段分析法”,构建基于工作过程的微电子技术专业课程体系和教学内容,获得人才培养目标、课程体系、课程教学方案“三项主要成果”。即“533”课程设计方法。
1.确定行动领域。工作过程系统化课程是按照工作过程要求序化知识、能力和素质,是以工作过程为参照物,将陈述性知识与过程知识整合、理论知识与实践知识整合,在陈述性知识总量没有变化的情况下,增加经验以及策略方面的“过程性知识”3]。对典型工作任务进行归纳,确定行动领域。将本专业52个典型工作任务归纳为6个行动领域,即集成电路版图设计、晶圆制造、集成电路芯片制造技术、芯片封装、芯片测试、SMT技术。
2.确定典型工作任务。所谓典型工作任务是指一个复杂的职业活动中具有结构完整的工作过程,它是职业工作中同类工作任务的归类,能表现出职业工作的内容和形式,并具有该职业的典型意义。我院召集企业专家和工作在一线的工程师、技术员,与学院的微电子技术专业教师一起,召开课程开发座谈会,进行微电子技术课程体系开发:以“集成电路(版图)设计—晶圆制造—封装测试—表面贴装”工作过程为主线,与行业企业一线技术骨干、专家解析微电子技术专业岗位中版图设计师、半导体芯片制造工、IC测试助理工程师、SMT工程师、FPGA助理工程师等典型岗位,得出行动领域所具有的专业素质、知识与能力。
3.将行动领域转化成学习领域。对完成典型工作任务必须具备的基本职业能力(包括社会能力、方法能力、专业能力)进行分析。通过归纳形成专业职业能力一览表。这些职业能力就是学习领域(即课程)中学习目标制定的依据。打破原有16门专业理论课程和9门实践课程组成的课程体系,按照以工作过程为导向,进行课程的解构与重构,将6个行动领域转换为9个学习领域,即集成电路版图设计、集成电路芯片制造技术、微电子封装与测试、表面贴装工艺与实施、电子线路板实用技术、电子测量仪器使用与维护、语言、单片机应用技术、FPGA应用技术及实践。根据微电子技术专业岗位群的职业能力和工作过程要求,重新构建基于工作过程的课程体系。第一、二学期:电路分析、电子技术等基础课程;第三、四、五学期:集成电路制造技术、电子测量仪器使用与维护、FPGA应用开发实用技术、微电子封装与测试、SMT技术、集成电路版图设计等专业核心课程。
4.形成学习情境模式。学习情境是实施基于工作过程系统化的行动导向课程的教学设计,由教师根据学校教学计划,结合学校的教学设施条件、教师执教能力和专长,由教师按照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”的行动方式来组织教学,从而促进学生对职业实践的整体性把握4]。微电子技术专业核心课程形成的学习情境模式为:①集成电路版图设计课程以任务为载体形成6个学习情境:N/PM0S晶体管版图设计、反相器、与非门、或非门版图设计、触发器版图设计、电压取样电路版图设计、比较器版图设计、DC-DC版图设计;②集成电路芯片制造技术课程以设备为载体形成8个学习情境:集成电路芯片制造技术工艺流程、硅晶圆制程、硅晶薄膜制备、氧化工艺、掺杂技术、光刻工艺、刻蚀工艺、集成电路芯片品检;③微电子封装与测试课程以工艺为载体形成4个学习情境:DP封装、BGA封装、CSP封装、MCM封装;④表面贴装工艺与实施课程以工艺流程为载体形成5个学习情境:SMT工艺流程的基本认知、表面贴装生产准备、表面贴装设备操作与编程、表面贴装品质控制、SMT生产线运行及工艺优化5个学习情境;⑤电子线路板实用技术课程以项目为载体形成3个学习情境:单面板的制图与制板、简单双面板的制图与制板、复杂双面板的制图与制板;⑥电子测量仪器使用与维护课程以电路设备为载体形成9个学习情境:收音机元件准备、收音机电路测试、收音机电路工作状态检测、收音机整机调整、收音机装调使用仪器的保养与维护、电视机元件检测、电视机电路检测、电视机的质量检查、电视机装调使用仪器的保养与维护;⑦C语言课程以项目为载体形成6个学习情境:编程的基本概念、C语言上机步骤C语言上机步骤、算法的概念、基本数据类型、结构化程序设计、函数的概念;⑧单片机技术及应用课程以任务为载体形成6个学习情境““跑马灯”电路分析与实践、单片机做算术、逻辑运算并显示、开关信号状态读取与显示电路的制作、交通信号灯电路的设计与制作、产品数量统计电路的设计与制作、两台单片机数据互传;⑨FPGA应用技术及实践课程以项目为载体形成6个学习情境:课程概述、基于QualusII的原理图输入设计、宏功能模块应用、基于QuarusII软件的VHDL文本输入设计、VHDL设计、实用状态机设计。
三、试点实施效果分析
在教学实施上,重点是加强教师执教能力:教师在教学中的角色应由主宰者转化为引导者。教师应该主动地引导、疏导和指导学生,学生可以根据自己的兴趣爱好,在教师的指导下,充分利用各种资源,相互协作开展对某一问题的学习探讨,从而获得新知识,得到探索的体验及情感,促进能力全面发展。经过我院近3年的教学实践,课程教学效果得到显著提高,学生专业核心能力、岗位适应能力、社会能力显著提高,“双证书”提高到100%,专业对口率从原来的48%上升到92%,用人单位满意度达90%以上。
高职院校在办学过程中要形成特色鲜明的高职办学模式,课程体系是重要的载体。办学特色正是通过课
程体系的实施来实现的。基于工作过程系统化的课程体系,跟随产业的发展,调整专业的课程设置,符合职业岗位要求,学生技能显著提升,同时结合我院的办学特色,努力探索基于工作过程的高职微电子技术专业课程体系的构建思路和构建策略。
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关键词:微电子;自动化
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 06-0086-01
随着自动化技术的不断深入发展,电子自动化技术也逐渐应用到人们的日常生活中,在很大程度上影响着人们的生活生产过程。并且,随着生活水平的提高,人们对于微电子技术的要求也日益提高,因此深入研究基于微电子的自动化技术对于提高人们的生活质量有很大作用。系统实现微电子的自动化过程,需要构建合适的功能模块,尤其是电子电路的设计。
一、基于微电子的自动化技术特点
随着计算机技术的快速发展,微电子系统的性能设计逐步采用编程的方式完成。这种程序编程的方式使微电子技术更加的高性能化、高自动化以及高节能环保。同时,将微电子技术与自动化技术结合起来,更加推进了自动化领域的发展与创新。基于微电子的自动化技术主要有以下几个特性[1]:
(一)基于计算机编程
电子设计自动化设计采用计算机软件相关技术,通过编程的手段来完成系统各个功能模块的设计与传统的手工做图方式相比,误差小、效率高、简单易行等特点。同时应用软件功能开发各个系统模块,优化了整个自动化系统的性能。
(二)芯片集成度较高
电子系统的整体设计,在一块小尺寸的电路板上集成很多具有不同功能的相关电路,减小了电子线路的占用面积,使芯片集成度高、功耗较小、性价比高并且便于安装,与此同时,这种高集成的芯片符合节能环保的设计理念。
(三)软件升级方便
电子自动化系统的设计是基于计算机技术的,利用计算机软件进行升级和维护,具有优良的系统升级平台。采用计算机编程的方式对电子系统进行升级和维护,可以做到实时在线工作,使系统的性能升级便捷,漏洞修补及时。
(四)具备仿真功能
计算机仿真功能是电子自动化技术的一大特色,可以解决自动化系统设计过程中的数值问题。同时,利用仿真功能可以很好的对系统进行检测和分析,方便进一步进行系统优化[2]。
整个电子自动化系统的设计要涉及数学、物理、计算机等多门学科的理论知识。其中计算机编程的应用,推动了系统设计的发展,使整个复杂的电子系统集成在小规格芯片之上成为可能。
二、微电子自动化系统设计过程
整个电子自动化系统的设计主要是包括各个功能模块的生成、系统的维护与升级以及各功能版的集成等内容。利用计算机编程技术来完成系统的设计过程,为系统功能模块的生成和功能的实现提供了良好的技术平台,使电子自动化系统的功能可以通过高集成的电子芯片体现出来。
(一)输入模块设计
系统的输入版块主要是负责完成系统的输入功能这一子模块的设计是基于计算机编程语言完成的。首先,要对输入内容用程序语言的方式进行定义,这样便于系统程序的优化处理。进而,还需要对程序语言进行合理的数据转化,从而使整个系统一体化。最后输入数据才可以被很好的储存供系统调用。简言之,输入版块设计就是程序语言设计过程。
(二)数据模块设计
计算机编程系统是一个数据量比较庞大的复杂的过程。在整个系统编程设计的过程中,会产生大量的过程数据和结果数据等,调用数据的过程变得很是复杂。因此,设计一个数据模块,对系统各阶段的数据进行存储和调用,便于系统的生成和在线维护。另外,数据模块可以在一定程度上拓展系统的功能,推动自动化的革新[3]。
(三)仿真模块设计
仿真模块的功能主要是完成系统的功能检测和数据分析。通过仿真模块的运行状况反映出整个实际系统的工作过程,方便及时发现系统漏洞并进行在线升级。
(四)检测模块设计
利用计算机编程技术设计电子系统的过程中,需要对系统进行故障检测和漏洞排查。检测模块可以保证各个功能模块之间更好的匹配运行,避免程序运行过程中的系统规划故障的发生。
(五)各功能模块规划
将各个功能模块合理规划集成到一块小规格的芯片之上,是系统实现高集成、低功耗的关键步骤。
三、微电子自动化技术的应用
微电子自动化技术主要是应用在高校教学、电气设备以及应用软件开发等方面。
首先,基于计算机仿真技术的电子自动化系统设计可以很好的应用到高校电气电子工程的教学实践过程中。采用各专业术语和特定操作对整个系统进行形象描述和展示,可以使抽象的知识具体化,同时自动化技术的实践教学可以提高学生的自主学习能力和动手能力,提高学生的整体素质。
其次,微电子自动化技术的发展,推动了电气设备的升级。利用计算机程序语言来完成后期的系统革新阶段,为电气设备的更新升级提供了很大的空间。同时,微电子技术的集成特性,使电气设备更好的实现了高集成、高性能的特点。
最后,软件编程技术方便了各个应用软件的开发,在电气设备设计过程中统一编程,实现各软件的兼容,从而便于各功能模块的集成,推动电气设备的统一化,同时降低了研发成本。
四、小结
随着电子信息技术的飞速发展,为电子自动化研究越来越深入,基于计算机编程的电子设计业逐渐系统化和模式化。微电子自动化系统凭借其高集成、高性能、易拓展以及低成本等特性,逐渐应用到人们的日常生产和生活过程中。
参考文献:
【关键词】电子信息技术 发展现状 应用特点 发展趋势
“信息”的意思其实指的是对事物运动状态的一种陈述,作为一种比较普遍的表达形式,信息一般都是通过数据、文字或者信号来对事物进行传递以及处理,多媒体技术、网络技术、信息技术都是信息的一种传递的载体,本文论述的电子信息技术,指的是运用电子技术,进行信息的获取、收集、处理、传递并且加以利用的一种技术,传感技术、信号处理技术、计算机技术以及通信技术都输电子信息技术。电子信息的遍布于整个电子行业,例如通讯设备的制造、计算机的制造以及一些相关机械的制造、视频与音频、微电子制造,电子信息行业都有涉及。
1 电子信息技术的发展现状
随着目前信息技术的飞速发展,电子信息行业被广泛的应用于人们的各个生活领域,各行各业电子信息技术都有涉及,而且电子信息行业已经逐渐转变为了金融业等方向。例如一万的纸币或者是事物货币,现在已经转换成了一万的电子货币。全球已经进入了现代信息化,信息产业的发展速度明显加快了。在上世纪的90年代一些发达国家就已经提出了要建设全球性的信息基础设备,这个计划引起了世界各国的热烈反响,从此以后各个国家就开展了积极的探索之路,一直在寻找对策,并且适当的修改了信息化的高速公路,从此全人类进入了信息化发展的先进模式中。在进入信息化发展的时期后,国际的电子行业就进入了科技经济一体化以及服务网络的新型模式中。同时很多的国家都将电子行业作为国家发展的重点行业,这种情况一直持续到21世纪的今天,电子信息技术已经得到了普及,我国在这股驱动力的作用下同样将电子信息行业作为我国目前发展的重点行业。
2 电子信息技术的应用特点
2.1 智能化与自动化
为了适应更多人士的使用与适用,电子信息技术朝着智能化与自动化的方法发展。最普遍的应用应该为自动化导航技术或者是手机与电脑具备的云技术。逐渐智能化的信息技术,提高了人类生活的便利性,在节省人力资源的同时也增加了安全指数,融汇了更多的信息化技术。较之于传统的电子信息技术,如今的技术更加的节省人力物力,收集信息所耗费的时间也大大减少,应用先进信息技术的智能传感器可以在第一时间内传递信息或获取信息,例如将信息快速的传递给机器人或者其他人,这一点在信息技术的应用中尤为重要。
2.2 集成化与微型化
在电子技术中,集成化已经得到了普遍应用,其内部的电路都是集合电路,这充分认证半导体的技术已经非常高明了。目前市场流通的传感器的体积都非常小,很多纳米的传感器已经流通在市面上,它一般都采用非常先进的复合型材料以及高端的新型材料。纳米技术是目前世界上较为先进、运用最为普遍的一种技术,它的体积虽然很小,但是却承载了数量非常巨大的信息。
2.3 数字化与网络化
目前存储数据的方式一般采用数字化存储,在网络世界上建立一个非常巨大的数字化网络结构,通过无线通信、光纤通信等高科技技术的融合,使得信息的传输与存储都呈现一种可靠性高、分布广、速度快的特点,与此同时数据的存储时间也非常久,具有保持时间久、数据量大、不易受到损坏的优点。
3 电子信息技术的未来发展趋势
3.1 未来信息技术的核心技术是光电子技术
电子信息发展的两个阶段分别是电子学与光电子。如今随着社会科技的飞速发展,电子信息技术已经进入了光电子的一个全新的阶段。目前科技的技术非常适合电子信息技术的发展,作为信息与能量的依托的重要载体――光子,能量光子学以及信息光子学都是从这里发展出来的。根据目前市场的开拓方向与范围,能量光子学和信息光子学将推动电子信息技术完成一个巨大的跳跃。这个电子产业的前景非常开阔,可以为人类的生活提供更多的便利,并渗透到社会行业的方方面面。所以,电子信息技术的未来发展趋势以光电子技术为主,同时在信息技术领域占有非常重要的地位。
3.2 微电子技术向系统集成化发展
电子信息硬件产品的核心是“集成电路”,它是微电子技术向系统集成化发展的一个重要体现。集成电路以后会发展成人们生活离不开的一项技术,计算机的CPU以及各种IC卡都会在集成电路中发挥巨大的作用。微电子技术是目前高科技的集成电路技术,很大程度上促进了世界信息技术行业的发展。
3.3 通讯技术向宽带化、个性化和综合化发展
移动通信技术、光纤传输技术、有线与无线接入技术、卫星、都属于通信技术。低轨道的卫星使用技术目前已经投入使用了,而光线的输入技术每三至四个月就会翻新一次,移动通信技术中的CDMA、GSM技术已经全面取代了模拟移动通信;宽带的接入技术是发展势头最猛的技术,目前的光纤主干网站已经超过了G级,蓝牙技术以及网络无线接入技术都已经逐渐走向成熟。
4 结语
电子信息技术是人类科技发展迅猛的一个重要产物,如今在各大行业都已经成为了主流的应用技术,以此来看,信息技术的发展趋势是不可阻挡的。目前人类生活中已经离不开电子信息技术,只有掌握了电子信息技术的主要特点,掌握了信息技术的发展趋势,才能更好的将电子信息技术应用于生活中。
参考文献
[1]龚成.论电子信息技术的应用特点与未来发展趋势[J].计算机信息,2014,06(08):197-198.
[2]王源,汤文平.电子信息技术未来发展趋势[J].2013,03,29(01):90-92.
1微电子机械系统的概念
微电子机械系统所指的就是在大小毫米量级之下,最终形成的可以控制能够运动的微型机电装置是由单元尺寸需要在可控制的微米和纳米之间,是一个整体的系统,把微机构、微传感器,以及微执行器还有信号处理系统等等构成。在不同的国家对于微电子机械系统的称呼有所不同,
2微电子机械系统的发展历程
微机械器件以及微电子机械系统在生产加工的过程中需要对其深加工技术进行研究和重视。在研究中开始逐渐的形成了微电子加工技术和微机械装置加工技术。并随着对技术的细分,开始形成了体微机械技术以及外轮廓表面微机械装置技术,并同时也产生了LIGA机械装置技术以及高标准的LIGA机械装置技术。对其体微机械技术按照实施的目标对象机械能分析,可以得出体硅单晶体为核心构成体并在其物理测量厚度的10到999单位内呈现规则布局分离,为其核心的技术策略单位。并对其技术中存在的腐蚀以及吻合问题进行布局的考虑。对其技术的优势分析得出,其装置的工艺相对不繁琐,但其操控性和调控性数值偏低。在表面微机械装置中,进行相应的IC技术加工,如采用扩散光学和标准尺寸对应光刻以及复膜层叠等技术运用中,其都会对原有的厚度比率进行微调,对其在剥离技术中和进行切割技术的分析[1]。其技术的有点在于对IC技术有相对完整的包容性,但存在的不足点也较为显著,如切割的纵向厚度单位偏低,在电光铸模和缩微成型以及耐温差等方面存在一定的技术局限。LIGA技术在德文X射线进行曝光和电光铸模中有其良好的优越性,其对设备的制取尺寸在1单位内到999单位内。但需要指出LIGA技术处于高成本和高复杂度的技术,并需要采用相对保守的紫外线深度曝光,保障其光刻效果和覆膜效果。而准LIGA技术在对设备加工中可以在最合理控制尺寸中,保障其电路集成后续装置获得合理的配置[2]。因而其技术的优势在微机械技术中可以获得关注度的展现。
2.1自动对焦的三维加工技术
目前自对准的准三维加工技术普遍采用深度的紫外线厚度型进行光度的曝光刻度,并进行胶模的处理,保证其在牺牲层和结构层获得合理的电铸,并利用其两层的金属电铸特带你,获得牺牲层厚度的保障,并进行微结构的自动对准技术保障[3]。
因而CU可以表示为牺牲层,NI为结构层的技术,并在其平面和垂直两方向性获得控制,在其CU和NI中进行电铸处理,使得其种子层和型模层获得两种电铸金属处理,让技术水平在微架构层面获得统一标准化套准对应。在其腐蚀性选择上要对其液体进行考虑,CI属于腐蚀性,NI不属于腐蚀性,并对其微机械机构进行终止惰性反应。其配套技术以及Ic工艺获得最大化的包容,在温度上控制在85摄氏度,获得对结构合理的微机械技术。其深度的单位测定在22,保障其后续的标准对应后其范围空载在49到101内。
准LIGA技术需要在工艺布局考虑中,首先要保障(a)低阻硅片(10-3cm),其热氧化反映在1.5,其厚度在SIO2其需要把定子对衬低的外圆位置进行确定。同时进行首次的光学刻,SIO2腐蚀出进行1.2各坑道处理。形成在转子下部的新支撑点确定。在除去胶缘后,在真空中进行高温处理形成0.3的铜电铸种子层。在第二次光学刻录中,要对尺寸厚光刻胶AZ4620进行转子胶模处理,保障其电光铸在3内进行转子保障。后进行第三次的光刻,在其厚度尺寸中选择光学刻录定子胶模处理,保障其厚度在2.5范围内。形成铜牺牲层的转子和钉子的转化变化,对其空隙中要包容其电铸在1.5钉子范围。在最后一次光刻中,要对其厚胶光学刻录后,对其1.3铜都牺牲层要进行间隙转化的电铸考虑。并用起腐蚀性的液进行HF缓冲液体的处理,通过SIO2合理的释放转化的转子。其微机械技术在应用中可以获得广泛的推崇,静电驱动镍晃动微马达为例,其自对准的准三维加工技术目前在实际应用中哥已经获得镍晃动马达。用电铸Cu作牺牲层,电铸Ni作结构层(定子、转子和轴),得到的转子与定子。各项参数都符合标准。
3结语
1微电子工艺清洗技术的理论研究
在微电子元器件的制造过程当中,由于其体积小、制造过程复杂等众多客观原因存在,将会很有可能导致微电子元器件在其步骤繁琐的制造过程当中受到污染。这些污染物质通常会物理吸附或者是化学吸附等多种方式在电子元器件生产过程当中吸附在其表面。比如说,硅胶材质的硅片在其制造过程中污染物质通常会以离子或者是以粒子形式吸附在硅片的表面。这些污染物质还有可能存在于硅片自身的氧化膜当中。产生这一现象的原因并不奇怪,这是由于这些污染物质破坏掉了硅片表面的化学键,从而导致了在其表面形成了自然的力场,让众多污染物质轻松吸附或者直接进入到硅片的氧化膜当中。在产生这种现象之后,要清洗硅片就非常困难了。在清洗过程中,既要保持不能去破坏硅片的结构,又要保持能够对污染物质进行彻底的清洗,以便其对产品结构当中的其他元器件产生污染,这一问题就变得非常棘手,愈发困难了。在当前微电子行业的大多企业或是研究所讲微电子的清洗技术两类:一种叫做湿法清洗;另一种叫做干法清洗。这两种技术都能够保持比较高的清洗度,并且能够在不破坏电子元器件的化学键的基础上祛除电子元器件表面或是氧化膜内存在的污染物和杂质。
2微电子工艺清洗技术的现状研究
由于我国行业的发展更重视对服务业的发展和我国微电子行业的起步和发展较晚,从而致使当前我国微电子工艺的清洗技术比较落后,并且存在诸多的问题。
2.1湿法清洗技术研究
湿法清洗这一技术,是由上个世纪六十年代的一名美国科学家所研究发明出来的。这种方法主要是通过利用化学溶剂同有机溶剂和被清洗的微电子元器件之间发生化学反应,然后再利用多种技术手段,如:超声波技术去污;采用真空去污技术等多种技术手段。最终,利用这些步骤实现对微电子元器件的清洗。
在以上湿法清洗电子元器件的步骤当中还需要用到种类不一的化学试剂。这些化学试剂主要包括氢氧化铵和过氧化氢以及硫酸等物质。氢氧化铵主要是被利用于对污染程度不是非常严重的电子元器件的清洗,或者是作为清洗第一部的化学试剂。其能够在控制的温度下、浓度下以及化学反应所经历的时间下等多种条件下,利用化学反应去腐蚀电子元器件的表面污染物质或者是金属的化合物。但是,由于这种腐蚀程度是需要多种条件来控制的,因此其对人员的技术和企业电子清洗设备的要求也是很高的,如果不能对整个过程实现严密的监控,将会对电子元器件造成损害。过氧化氢在清洗过程当中主要是被利用于对电子元器件的衬底进行清洗,通过清洗衬底上所附着的金属化合物质或者是络合物质。最后一种化学试剂(硫酸)在清洗过程当中扮演着非常重要的角色。在使用硫酸对被清洗电子元器件进行清洗过程中必须采用双氧水这一化学试剂来减少其反应的时间,并且降低硫酸的浓度、反应时候的温度,从而有效的减少了被清洗电子元器件碳化或者是被腐蚀严重的现象发生。以免让硫酸对电子元器件造成损害。湿法清洗技术在众多清洗技术当中是比较有效的一种技术,但是其依靠化学反应的客观因素,让其很有可能造成化学物质残留从而导致电子元器件被腐蚀的现象。
2.2干法清洗技术研究
干洗技术相对于湿洗技术来说其避免了使用化学试剂,从而大大减少了化学物质残留导致电子元器件腐蚀的现象发生。干洗技术主要是采用等离子、气相等清洗技术方式对电子元器件的金属化合物和络合物进行清洗。对于采用等离子技术为主的干洗技术,其具有残留物质少、操作难度低等技术性特点,并且在微电子元器件的清洗行业当中其研究最早、技术较为成熟,从而在当前我国微电子行业的应用最为广泛。但是,等离子技术也存在一定的弱点,就是其无法完全祛除存留于微点电子元器件表面的污染物。而气相技术的应用相对于等离子技术来说是非常少的,主要原因在于其花费时间长、成本高,并且在采用气相技术清洗过程主要是被应用于硅片元器件的清洗,对于其他元器件的适用程度较低。
3对微电子清洗技术的展望
从上文的分析当中可以发现,就我国企业当前的资金、人力等现状来说,我国在微电子清洗工艺当中,应当采用干洗技术当中的等离子技术。这种微电子工艺清洗技术不需要进行二次清洗,就能够达到超过其他技术操作之后的结果。而对于其单次清洗过后残留的金属混合物来说,可以在继续采用其他清洗方式减少其污染物质含量,从而在保证电子元器件质量前提下在较短时间内较低微电子污染物的含量。
关键词:1kW地面数字电视发射机;特点;日常维护
随着科学技术的不断发展和进步,地面数字电视发射机技术的应用,标志着我国电视领域的一个重大突破,电视信号从模拟到数字,电视清晰度也从标清到高清。在此,笔者通过对1kW地面数字电视发射机技术特点进行分析,并提供一些相关的日常维护措施。
11kW地面数字电视发射机的组成及其技术特点
数字发射机和模拟发射机在组成结构上并没有什么太大的区别,其内部组成构件都包括激励器、分配器、功放、耦合器以及带通滤波器,唯一区别就是传输信号上的不同,数字发射机传输的信号采用的是我国自主研发的新品标准AVS+信号。
1.1数字电视激励器
数字电视激励器是发射机内部结构构件中的主要设备和中心处理系统,其主要功能包括信号通道的编码、信号频道的调制、收放信号的放大和缩小等。数字电视激励器的性能还是影响地面数字电视发射机质量的重要指标,数字电视激励器在电视发射机运行期间所表现出来的技术指标主要包括对于误差的调整、发射信号频率的稳定、相位噪声的减小等,这都是能够决定电视发射机信号覆盖范围的重要指标,对电视收到信号的稳定性有着很大的影响。数字电视激励器是我国研发的新一代技术性较强的信号处理设备,对于信号的处理工作有着极强的稳定性和准确性,相对于较低的相位噪声,能够做到完美的融合并消除,进而保证信号在传输完成之后所展现出来的电视信号质量能够更加稳定,数字电视激励器的优良性能可以极大地改善电视机的收视质量。而1kW地面数字电视发射机采用的双电视激励器共同工作,互为主备,其信号来源采用的是ASI双路备份输入,激励器还拥有自动识别、自动切换和人工切换等功能,并且能够对传输效果较差的信号进行分析和处理,自动校正,其输出的频率在500MW。该数字电视激励器在组成方面符合国家规定的300中参数组合,操作方式较为简单,设备的运行状态和处理情况在显示器上可以一目了然,设备主要参数设置的较为灵活,能够适应多频率网络和单频率网络的组网要求。
1.21kW功率分配器和合成器
在数字信号发射机中,功率分配器和合成器的结构和作用相差无几,但是在发挥作用的过程中其所涉及的功能性和性能并无法实现相互满足。在1kW地面数字电视发射机设备内部1kW功率分配器采用的是威尔金森方式,采用两路输出的方式,将来自于电视激励器转换的信号进行均匀分割。而1kW功率合成器采用的是吉赛尔型带状线,将均分分割的幅度相等、相位相同的两路功率进行合并,在功率合成器进行设计的过程中考虑到其要进行的信号合并的问题,采用带状线形式扩大其信号填充量,能够减少能量的损耗。
1.3600W功率放大装置
发射机内部采用的功率放大装置功率为600W,主要由前级推放、功率分配装置、末级功放和功率合成器构成,功率放大装置的主要功能是将不同传输功率的信号进行输出大小的调整来保证发射机性能的高低和稳定,和传统的模拟电视发射机相比,数字电视发射机功率放大装置能够保证在动态情况下保持性能的稳定性以及功放余量等各种技术指标都处于最佳状态。功率放大装置在功能方面包括对于前级信号和末级信号的放大,对工作电路实施监控、对电路分配器和合成器进行主要信号的分析和采集,其内部各个单元都安装了散热基板,在三路合成装置的输出和配置端都设置有环形适配器,都能够很好的起到对信号隔离的作用。在该装置中,前级信号放大器采用的是双管MRD6V3090模块;末级放大装置在技术设计方面采用的是并联双管BLF888模块。该装置在供电方面采用的是DC50V供电源,总增益为37dB,这在一定程度上极大的提高了发射机的性能和效率。其应用原理主要如图1所示。
21kW地面数字电视发射机的日常维护
该数字电视发射机在功率放大装置中采用了3个2000W的电源开关来对冗余备份电流供应电量,改电源在正常工作时由于生产厂家考虑到其可能会因为再长时间运行的基础上产生大量的热量和影响整个机器系统的正常运行,所以其具备着基本的保护功能。当发射机出现故障或者质量问题时整台机器会自动的进入保护状态。
2.1电视激励器和功率放大装置的保护和日常维护
功率放大装置的每一个末级都具备着一定程度的对于电路的保护作用,尤其是针对高温,当设备运行温度超过安全温度时,激励器和功率放大装置都会及时的对单元和控制系统进行负载的显示和体型,自动发出警报并使机械自身进入保护状态,并通过自动控制装置来关闭机械主电源。通常电视激励器和功率放大装置容易受到来自于空气中湿度、温度要和灰尘的影响,为了尽可能减少设备在运行工程中出现质量问题,在机房内部可以设置大功率空调来进行吹风,在日常使用过程中,机房室内温度尽可能控制在18℃~22℃之间,同时还要保持机房内卫生的洁净度,电视激励器和功率放大装置的安装最好设置有轴流风机和金属防尘滤网,工作人员应该定期的对风机和滤网进行清灰处理,尤其是风机处的清洁工作十分重要,在运行期间,尽量减少设备工作处于过热状态而引起的报警。
2.2冷却系统及其日常维护
风机的自动保护主要是根据霍尔传感器对风机的工作状态进行实施监督,对风机工作情况进行信号处理和生成,当其处于危险状态时,风机会通过信号传输的方式来向激励器进行反应,系统控制器如果收到来自于风机传输的危险信号,则会对其进行判断,将会使整台机器进入保护状态无法进行信号的输出。在该情况下,设备会主动进行风扇的冷却,主要负责整台机器的散热,如果风机风扇出现问题,那么机器工作温度就会升高,最终会导致机器发生构建损坏。由于风机长时间是保持冷却的状态,其发生故障的概率相对较高,一般引起风机发生故障的主要原因有以下几点:1)长时间的工作导致风机内部机械轴承发生磨损;2)电源故障导致线圈短路或者短路;3)机房内部温度过高,灰尘过大,导致风机风扇转动受到影响,温度无法进行有效的扩散。在此基础上,一般每隔3年就要对主风机轴承进行一次更换,并要定期对风机滤尘网进行清灰和洗尘处理。
3结论
地面电视数字化,是地面广播电视技术发展过程中重大历史进程,地面数字电视发射机有着十分优秀的抗干扰能力和高效的资源利用率,能够提高电视节目的播出质量,保证电视传输信号的稳定,极大地增强了电视传播能力和影响力。
作者:韩道平 单位:新源县文化体育广播影视局电视台
参考文献