14.607.21.0124

Исследование и разработка комплекса научно-технологических решений, направленных на создание однокристальных приемо-передающих модулей для современных широкополосных систем беспроводной связи и передачи информации в диапазоне частот 23-25 ГГц.

Совершенствование в рамках данного ПНИЭР как конструкции транзистора, так и отдельных технологических операций при наличии промышленного эпитаксиального роста гетероструктур может позволить наладить промышленное производство приборов на основе нитрида галлия в ближайшие 2-3 года и решить вопрос импортозамещения, а также создания опережающего задела в этом сегменте направления электронной компонентной базы.

Технология базового активного элемента является передовой технологической разработкой, как в РФ, так и за рубежом. Построенные на его основе МИС обеспечат высочайший технологический уровень разрабатываемых отечественных МИС.

В диапазоне 23-25 ГГц очень сильно затухание радиоволн на атмосферном кислороде. Таким образом, для передачи на дальние расстояния, даже на единицы километров, диапазон 24 ГГц не оптимален, но  как нельзя лучше подходит для передачи на расстояния в сотни и десятки метров (локальные и персональные сети).

На относительно малых дистанциях в диапазоне 24 ГГц при прямой видимости основной фактор –  сильное "естественное" ослабление сигнала, и это – недостаток. Но его могут  компенсировать другие достоинства. Прежде всего, из-за сильного ослабления, связанного с поглощением на атмосферном кислороде, устраняется проблема интерференции между различными источниками сигнала, принадлежащими разным сетям. Это позволяет автоматически решить проблему повторного использования частот – исчезает задача частотного распределения. Именно поэтому диапазон 24 ГГц во многих ведущих странах мира признан безлицензионным. Одновременно достигаются такие показатели, как скрытность связи (необнаруживаемость), целостность (стойкость к прицельным помехам) и стойкость к несанкционированному подключению (невозможность фальсифицировать мобильную станцию или точку доступа).

Другой важнейший фактор – длины волн в миллиметровом диапазоне (мм-диапазоне) существенно снижают габариты антенных систем. Для достижения узкой диаграммы направленности (т.е. для большего усиления антенны) требуются меньшие размеры самих антенн.

Не менее важное достоинство – ширина доступной полосы, до 2 ГГц. Это делает диапазон 24 ГГц если не безальтернативным, то чрезвычайно привлекательным для высокоскоростной сверхширокополосной передачи [1]. Это позволяет передавать высокоскоростные потоки информации, включая трансляцию видеопотоков с нескольких видеокамер, передачу видеосигнала высокого разрешения, организацию транспортных потоков в сотовых сетях и т.п. Кроме того, широкая полоса допускает применение самых разнообразных схем скремблирования, помехоустойчивого кодирования, выбор оптимальных для передачи данных методов модуляции и множественного доступа, что обеспечивает возможность передачи данных с требуемой скоростью при очень низком соотношении сигнал/шум.

В рамках данной работы планируется провести исследование и разработку комплекса научно-технологических решений, направленных на создание однокристальных приемо-передающих модулей для современных широкополосных систем беспроводной связи и передачи информации в диапазоне частот 23-25 ГГц.

Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы;
Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96;
Проведено обоснование  и  выбор  направления  исследований,  методы, способы и средства решения поставленных задач;
Проведено математическое  моделирование  различных  вариантов конструкций однокристальных  МИС  приемо-передающих  модулей  диапазона частот 23-25 ГГц;

Разработаны требования к техническим характеристикам стенда измерения СВЧ параметров ЭО однокристальных МИС приемо-передающих модулей;

Проводятся исследования по определению оптимальной конструкции однокристальных монолитных интегральных схем приемо-передающих модулей диапазона частот 23-25 ГГц. Проводится моделирование различных вариантов конструкций. Проводится разработка методики по проектированию и моделированию однокристальных монолитных интегральных схем приемо-передающих модулей диапазона частот 23-25 ГГц.

Проводится разработка методики по проектированию и моделированию однокристальных МИС приемо­передающих модулей диапазона частот 23-25 ГГц.

Проводятся исследования и разработка научно-технических решений по выбору оптимальных параметров проведения технологических операций регламента создания однокристальных МИС приемо-передающих модулей диапазона частот 23-25 ГГц.

Проводится разработка методики измерения СВЧ параметров ЭО однокристальных МИС приемо-передающих модулей диапазона частот 23-25 ГГц.

Проводится разработка эскизной конструкторской документации на ЭО однокристальных МИС приемо-передающих модулей диапазона частот 23- 25 ГГц.

Проводится разработка лабораторного технологического регламента изготовления ЭО однокристальных МИС приемо-передающих модулей диапазона частот 23-25 ГГц.

При математическом моделировании конструкций малошумящего усилителя, умножителя частоты и генератора, управляемого напряжением были использованы новые схемотехнические решения, которые согласно результатам моделирования полностью отвечают требованиям ТЗ.

Полученные результаты работы по ПНИЭР на данном этапе полностью отвечают требованиям ТЗ проекта и соответствуют мировому уровню.

Разработанные в ходе выполнения настоящего ПНИЭР комплексные научно-технические и конструкторско-технологические решения будут направлены на создание новой СВЧ электронной компонентной базы на основе широкозонных полупроводниковых гетероструктур AlGaN/GaN, а именно: однокристальных монолитных интегральных схем приемо-передающих модулей с высокими удельными характеристиками по мощности для современных радиоэлектронных систем связи и радиолокации в диапазоне частот 20-30 ГГц, в частности, в поддиапазоне 23-25 ГГц. Такие компании как CREE, TriQuint, RFMD, Mitsubishi за последние пять лет выпустили широкий набор номенклатуры на нитридных гетероструктурах, позволяющие на твердотельной электронике получать уровни мощности достижимые ранее только на вакуумных лампах.