Введение. С ростом требований к показателям качества и линейности радиочастотных переключателей сигналов все больший интерес вызывают переключатели на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС-ПК). Они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими технологиями. В статье рассмотрены особенности работы и производства МЭМС-ПК. Описаны технологии изготовления и герметизации, механизмы деградации параметров МЭМС-ПК и рассмотрены возможные конструктивные решения, позволяющие улучшить показатели качества устройства. Представлены количественные параметры производимых МЭМС-ПК. Цель работы. Обзор устройства и производства МЭМС-переключателей, а также факторов, способствующих и препятствующих массовому распространению этих устройств. Материалы и методы. В основе поиска и подбора литературы для обзора лежит хронологический принцип. Глубина поиска для рассмотрения параметров конечных компонентов не более 10 лет, для рассмотрения технологий и структурных решений – более 10 лет, ввиду желания проследить историю создания МЭМС-переключателей. Конечный массив источников сформирован из научных публикаций, содержащих фактографическую информацию, представленную в обзоре, или дополняющих ее, а также официальных данных от производителей устройств. Результаты. Описаны основные характеристики, технологии производства и корпусирования; испытания, необходимые для описания параметров конечных устройств; рассмотрены материалы, используемые для изготовления МЭМС-ПК. Описаны механизмы деградации, известные на данный момент, и способы борьбы с ними. Рассмотрены конструкционные решения, позволяющие улучшить показатели качества МЭМС-переключателей. Рассмотрены достижимые параметры МЭМС-переключателей, предлагаемые на данный момент производителями. Заключение. Несмотря на то, что изготовление структурных частей МЭМС-переключателей относительно недорого за счет схожести технологических процессов с хорошо отработанным КМОП-процессом, стоимость МЭМС-ПК пока значительно превышает стоимость изготовления транзисторных и p–i–n-диодных переключателей. Наиболее дорогостоящими являются этапы корпусирования и испытаний. Для большинства приложений использование МЭМС-ПК предпочтительнее, чем электромеханических реле, по ряду показателей. Замена твердотельных переключателей на МЭМС-ПК целесообразна тогда, когда определяющими показателями качества являются линейность и уровень FOM, а не габариты и скорость переключения. В любом случае следует ожидать дальнейшего активного развития рынка МЭМС-ПК и улучшения их характеристик.

Введение. Представлены сравнительные результаты электродинамического моделирования и натурных измерений в безэховой камере опытного образца печатной 8-лучевой фазированной антенной решетки на основе матрицы Батлера. Приведена математическая модель модифицированного дифференциального фазовращателя, защищенного патентом Российской Федерации и характеризующегося наибольшей на сегодняшний день широкополосностью. Предложена и охарактеризована топология инновационного излучателя дипольного вида с концевым питанием. Цель работы. Проектирование на основе системного подхода 8-лучевой антенной решетки, моделирование ее основных электродинамических характеристик и сравнение с результатами натурных экспериментов. Материалы и методы. В качестве методов для проектирования электродинамических моделей элементов и узлов диаграммообразующей схемы, а также излучателя используются метод наводимых электродвижущих сил, математические основы проектирования микрополосковой техники, процедуры электродинамического моделирования элементов и узлов микроволновой техники и СВЧ-устройств. В качестве материалов служит отечественный диэлектрический материал ФАФ-4Д с относительной диэлектрической проницаемостью 2.5. Результаты. Экспериментально получены характеристики согласования и направленности 8-лучевой антенной решетки, и осуществлено их сравнение с результатами полноволнового электродинамического моделирования. В результате в полосе частот 2.02…2.37 ГГц наблюдается приемлемое совпадение измеренных и смоделированных результатов по положениям лучей, интенсивностям кроссполяризации, коэффициентам отражения и развязке между входами матрицы Батлера – не хуже –15 дБ. Заключение. Проектирование и финальная доработка фазированных антенных решеток с улучшенными электродинамическими характеристиками при учете отечественных конструкторско-технологических норм и требований позволит создать предпосылки для качественного увеличения тактико-технических показателей приемопередающих устройств в целом, а также системно отработать процедуры синтеза таких решеток и их отдельных узлов.

Введение. Определение физических и геометрических характеристик плазмы – актуальная задача ионно-плазменных процессов в производстве микро- и наноэлектроники. Энергия ионов, характер взаимодействия с материалами определяют эффективность технологии. Глубина проникновения, импульс иона влияют на коэффициент распыления (Y) материала, являющийся ключевым параметром элионных технологий. Изменение формы ионного пучка влияет на плотность распределения ионов. Ранее проводились исследования изменения конструкции ионного источника для придания пучку кольцевой формы и формы, близкой к распределению Гаусса. Изменение конструкции ионного источника – трудоемкий и дорогостоящий процесс, альтернативным вариантом является использование внешних магнитных систем. Цель работы. Определение физических параметров системы ионной обработки подложек и функциональных слоев для изделий микро- и наноэлектроники. Материалы и методы. Исследования проводятся на кафедре "МТ-11" МГТУ им. Н. Э. Баумана. Исследуемым материалом является кремний и ионы аргона. Технологическое оборудование представлено вакуумной установкой МВТУ-11-1МС. Исследование поперечного скола проводится на микроскопе CROSSBEAM 550. Индукция магнитного поля определяется миллитесламетром ТП2-2У. Результаты. Расчеты и экспериментальные исследования показали, что минимальный Y равен 0.03 атом/ион при энергии 0.05 кэВ, максимальный – 1.35 атом/ион при 7 кэВ, далее происходит уменьшение Y до 1.05 атом/ион при 250 кэВ за счет внедрения ионов в структуру. Внешняя магнитная система источника позволяет изменять угол конусности пучка, что повышает концентрацию ионов в определенной точке на подложке, следовательно, увеличивает эффективность процесса. Заключение. Апробирована методика расчета энергии ионов Ar⁺ для кольцевого источника ионов при травлении подложки Si. Обработка результатов эксперимента позволила рассчитать Y. Полученные выражения для магнитного поля и распределения магнитных полей будут использованы при моделировании дополнительной внешней магнитной системы, изменяющей форму пучка ионов.

Введение. Активное развитие технологий подвижной радиосвязи 5G и Beyond 5G не снижает актуальности и востребованности исследований точности позиционирования в повсеместно развернутых сетях 4G LTE. В настоящей статье представлены оригинальные результаты комплексного исследования точности позиционирования устройств в сетях LTE в условиях прямой видимости. Цель работы. Научное обоснование возможности достижения точности оценок координат пользовательского устройства (user equipment – UE) менее одного метра при надлежащем выборе параметров опорных сигналов позиционирования (positioning reference signal – PRS) и конфигурации сети радиодоступа LTE. Материалы и методы. Выполнена оценка пределов точности первичных измерений времени прихода сигнала (TOA) в отдельной радиолинии между базовой станцией (eNB) и UE по опорным сигналам позиционирования PRS методами математического и имитационного моделирования, включая вычисление нижней границы Крамера–Рао для первичных измерений TOA, исследованы алгоритмы оценки TOA методом максимального правдоподобия и оценки Фитца. Показаны пределы точности оценок координат при вторичной обработке первичных измерений TOA методом наблюдаемой разности времен прихода сигналов (OTDOA). Результаты. Установлено, что увеличение полосы пропускания PRS приводит к снижению среднеквадратичной ошибки (RMSE) позиционирования. При использовании 6 ресурсных блоков точность позиционирования менее 1 м достигается в скоординированной сети. В нескоординированных сетях влияние межсотовых помех значительно ухудшает точность, особенно вблизи eNB, где RMSE может достигать 100 м. Заключение. Проведенное исследование подтверждает возможность достижения дециметровой точности позиционирования UE в сетях LTE в условиях прямой видимости eNB. Полученные результаты имеют практическую значимость для оптимизации параметров сети и могут служить основой для дальнейших исследований.

Введение. Использование компенсации систематических ошибок при нелинейном преобразовании координат из сферической системы в декартову позволяет повысить точность получаемых оценок координат цели. В статье рассматривается обобщение известного алгоритма преобразования координат с компенсацией систематических ошибок в случае произвольного размещения и ориентации радиолокационной позиции в глобальной декартовой системе координат. Предложенный алгоритм позволяет получить вектор координат и соответствующую ему корреляционную матрицу ошибок в глобальной декартовой системе координат при наличии измерений дальности и угловых положений в локальной сферической системе координат, связанной с радиолокационной позицией. Рассмотрено применение предложенного алгоритма в задаче траекторной фильтрации. Компенсация систематических ошибок и расчет корреляционной матрицы вектора координат позволяет повысить точность траекторного сопровождения. Цель работы. Повышение точности траекторного сопровождения при использовании калмановского фильтра с конвертированными измерениями за счет применения полученных математических выражений для оценок координат цели и соответствующей им корреляционной матрицы ошибок в глобальной декартовой системе координат. Материалы и методы. При решении поставленной задачи использовались методы математической статистики, статистической теории оценивания, имитационного компьютерного моделирования. Результаты. Получены математические выражения для расчета координат и соответствующей им корреляционной матрицы в глобальной декартовой системе координат. Получены сравнительные графики ошибок траекторного сопровождения при использовании различных способов построения калмановского фильтра для конвертированных измерений. Заключение. Использование явных выражений для преобразования координат с компенсацией систематических ошибок демонстрирует возможность существенного повышения точности с ростом ошибок первичных измерений как при использовании прямого простого пересчета координат, так и с использованием калмановского фильтра для конвертированных измерений в глобальной декартовой системе координат.

Введение. Для транспортных устройств (ТУ) задача определения положения всегда является одним из важнейших факторов, особенно для автономных устройств. В условиях внешней среды глобальная навигационная спутниковая система (Global Positioning System – GPS) остается оптимальным решением благодаря широкому покрытию, автоматичности и простоте использования. Однако в помещениях сигнал GPS значительно ослабляется, что создает серьезные трудности при определении местоположения устройства. Система Valve Lighthouse была предложена для навигации ТУ в ограниченных пространствах. Несмотря на то что случайный шум системы очень мал и может достигать уровня миллиметров, одним из ее недостатков является то, что вследствие неточностей при установке базовой станции принимаемый сигнал содержит искажения, что приводит к ошибкам в определении координат устройства. В настоящее время также отсутствуют материалы, посвященные методам определения этих искажений и калибровке системы. С этой целью в данной статье предлагается алгоритм определения коэффициентов в модели погрешностей сигнала системы, использующий только координаты ТУ. Цель работы. Калибровка сигнала инфракрасной системы, опираясь только на координаты транспортного устройства в системе координат, связанной с базовой станцией. Материалы и методы. Используется модель погрешностей инфракрасной системы, предоставленная компанией HTC Vive. Предлагаемый метод основан на методе Ньютона и использует набор данных истинных координат ТУ в системе координат, связанной с базовой станцией, а также координаты, определенные системой. Результаты. Предложенный метод позволяет определить коэффициенты в модели погрешностей сигнала инфракрасной системы, использующей одну базовую станцию. Заключение. Представлен метод калибровки сигнала инфракрасной системы с одной базовой станцией, основанный на методе Ньютона и наборе координат транспортного устройства в системе координат системы.

Введение. В области радиолокационного мониторинга воздушного пространства высокую актуальность имеет задача различения мультикоптеров, что предполагает определение класса мультикоптера (малый, средний, тяжелый). Задача распознавания напрямую связана с анализом радиолокационных портретов (РЛП) и определением количества винтов в мультикоптере. Применительно к построению РЛП винтов летательных аппаратов особый интерес представляют РЛП, полученные на основе метода обращенного синтеза апертуры антенны (ОСАА). Для построения таких портретов необходима информация о частотах вращения винтов, которая определяется при реализации предлагаемого метода. Цель работы. Разработка методики оценки количества винтов в мультикоптере на основе анализа радиолокационного сигнала вторичной модуляции, обусловленной вращением лопастей. Материалы и методы. Задача оценки количества винтов связана с задачей оценки частоты вращения винтов, которая, в свою очередь, рассматривается как задача аккумуляции откликов вторичной модуляции, создаваемой вращением, в структуре сигнала с параллельной компенсацией фазовых набегов. При моделировании рассматривается монохроматический сигнал с частотой 10 ГГц. Для реализации и оценки используемых в методике алгоритмов применены методы корреляционной обработки и статистического анализа. Результаты. Разработана методика оценки количества винтов в мультикоптере на основе анализа сигнала вторичной модуляции. Проведена проверка работоспособности методики на данных математического моделирования при разных сценариях движения цели. Заключение. Разработанная методика оценки количества винтов в мультикоптере на основе анализа сигнала вторичной модуляции является основой для разработки алгоритма формирования изображений винтов квадрокоптера с помощью обратного синтеза апертуры антенны. Информация о количестве винтов и частотах их вращения может быть использована для построения РЛП винтов мультикоптеров на основе метода ОСАА и последующей оценки особенности конструкции и различения одиночной и групповой целей.

Введение. Жидкокристаллические (ЖК) ячейки на основе нематических материалов, таких, как 5CB, широко используются в оптико-электронных устройствах благодаря их высокой чувствительности к внешним воздействиям. Однако эксплуатационные характеристики таких ячеек существенно зависят от условий работы, в том числе от наличия наночастиц в составе. Несмотря на активные исследования влияния электрических полей на ЖК-структуры, комплексный анализ динамики переключения при различных формах управляющих сигналов и добавлении магнитных наночастиц, таких, как CoFe₂O₄, остается ограниченным. В данной статье рассматривается влияние формы управляющего напряжения на динамический отклик ЖК-композита с магнитными наночастицами. Цель работы. Определение оптимальной формы управляющего сигнала, способствующей минимизации времени переключения и обеспечивающей стабильные электрооптические свойства жидкокристаллической ячейки с CoFe₂O₄. Материалы и методы. Исследование проводилось на ЖК-ячейке, содержащей нематик 5CB с равномерно распределенными магнитными наночастицами. Воздействие осуществлялось синусоидальными, прямоугольными и треугольными напряжениями, сгенерированными с помощью функционального генератора. Измерения выполнялись в оптической схеме с лазером, скрещенными поляризаторами и фотодиодом, регистрирующим сигнал на осциллографе. Результаты. Минимальное время отклика (4 мс) достигалось при синусоидальном сигнале. При прямоугольной форме – 6 мс, при треугольной – 5 мс. Амплитуда сигнала возрастала с длительностью импульса, но скорость переключения оставалась неизменной. Заключение. Исследование подтвердило, что форма управляющего сигнала существенно влияет на поведение ЖК-ячейки с CoFe₂O₄. Наиболее эффективной формой сигнала оказалась синусоида, что важно для разработки высокоскоростных оптических устройств нового поколения.

Введение. В системах кохлеарной имплантации автоматизированные алгоритмы, включающие проведение телеметрии нервного ответа, не всегда могут определить пороговый ток стимуляции, генерирующий электрически вызванный потенциал действия слухового нерва с минимальной амплитудой на исследуемом внутриулитковом электроде. Для определения искомого тока возможно использование метода линейной регрессии по данным, полученным в ходе телеметрии. Однако метод не учитывает физиологические особенности слуховой системы. Цель работы. Разработка и реализация в клинической практике методики определения порогового тока стимуляции, учитывающей реальную физиологическую нелинейную зависимость амплитуд электрически вызванного потенциала слухового нерва от тока стимуляции у пользователей систем кохлеарной имплантации. Материалы и методы. Три пользователя систем кохлеарной имплантации, у каждого из которых проведение телеметрии нервного ответа с помощью автоалгоритма оказалось невозможным по причине выхода из строя внеулиткового электрода (с сохранением клинической пользы импланта), отсутствия технической возможности поддержки автоалгоритма (имплант ранней модели), перенесенного менингита с последующей облитерацией улитки. Проведена расширенная (по сравнению с автоалгоритмом) телеметрия каждому пользователю (первым двум после-, третьему – интраоперационно). Результаты. Методика, в основу которой положено формирование функции роста амплитуды электрически вызванного потенциала действия слухового нерва в зависимости от эквивалентного тока стимуляции, нахождение первой точки телеметрии нервного ответа с условной координатой (эквивалентный ток стимуляции; амплитуда); нахождение нулевой точки, соответствующей максимальному значению эквивалентного тока, не генерирующему потенциал; определение порогового эквивалентного тока как среднего значения нулевой и первой точек. В общей сложности определены пороговые токи на 32 электродах (у трех пользователей) по предложенной методике и методом линейной регрессии. Заключение. Методика может применяться в случае безуспешного использования автоматизированного алгоритма как интра-, так и постоперационно, позволяет повысить качество оказываемой медицинской помощи пользователям систем кохлеарной имплантации.