Оптические, механические и электрические характеристики теплового неохлаждаемого детектора болометрического типа на основе оксида ванадия

Determination of optical, mechanical and electrical characteristics is one of the decisive factors in the design of instrumentation structures of thermal uncooled bolometer-type detectors (microbolometers). The paper presents the results of optimization calculations by means of computer simulation of absorption, transmittance and reflection spectra of device structures of microbolometers based on thermosensitive vanadium oxide film by finite-difference time-domain method (FDTD). The characteristics of the investigated microbolometer structure were checked for compliance with mechanical and electrical requirements for this class of devices.Определение оптических, механических и электрических характеристик является одним из решающих факторов при проектировании приборных структур тепловых неохлаждаемых детекторов болометрического типа (микроболометров). В статье представлены результаты оптимизационных расчетов посредством компьютерного моделирования спектров поглощения, пропускания и отражения приборных структур микроболометров на основе термочувствительной пленки оксида ванадия методом конечных разностей во временной области (англ. finite-difference time-domain, FDTD). Выполнена проверка на соответствие характеристик исследуемой структуры микроболометра механическим и электрическим требованиям, предъявляемым к данному классу приборов

Пассивация токопроводящей системы интегральных схем слоем нитрида алюминия

Passivation of the film conductive system of integrated circuits makes it more reliable by increasing the resistance to electromigration. The problem of manufacturing a passivating layer on the formed current-conducting system of an integrated circuit, obtained in a single technological cycle, including isotropic plasma-chemical etching of an aluminum alloy layer to a depth of 8–12 nm and isotropic plasma-chemical nitriding of the surface of the obtained current-carrying tracks until the aluminum nitride thickness from 10 to 50 nm, is considered. This task makes it possible to form a dielectric film based on silicon dioxide on a silicon substrate with active regions, etch contact windows to active elements of the substrate in the dielectric film, deposit a barrier layer 0.005–0.050 µm thick, and deposit an aluminum alloy film 0.5–2.0 um and much more.Пассивация пленочной токопроводящей системы интегральных схем делает ее более надежной за счет повышения устойчивости к электромиграции. Рассмотрена задача по изготовлению пассивирующего слоя на сформированной токопроводящей системе интегральной схемы, получаемой в едином технологическом цикле, включающем изотропное плазмохимическое травление слоя сплава алюминия на глубину 8–12 нм и изотропное плазмохимическое азотирование поверхности полученных токоведущих дорожек до достижения толщины нитрида алюминия 10–50 нм. Данная задача позволяет выполнить формирование на кремниевой подложке с активными областями диэлектрической пленки на основе диоксида кремния, травление в диэлектрической пленке контактных окон к активным элементам подложки, осаждение барьерного слоя толщиной 0,005–0,050 мкм, нанесение пленки сплава алюминия толщиной 0,5–2,0 мкм и многое другое

Элемент согласования волноводной линии передачи с диодом

The article deals with the issues of matching a waveguide transmission line with millimeter wave diodes. The implementation of the transition of a rectangular waveguide to a microstrip switching line in the form of a line of the fin-line type is described. The computer simulation results of the transmission coefficient module of the developed element and the standing wave coefficient by voltage separately for the transition from a rectangular waveguide to a microstrip transmission line and as part of an amplitude detector are shown. A joint application of the developed element with a microstrip detector based on a Schottky diode in the frequency range from 118.1 to 178.4 GHz is proposed. The results of measuring its parameters and the results of determining the sensitivity are given, as well as the evaluation of the results obtained is performed. The obtained results proved the possibility of using the matching element of a waveguide transmission line with a diode in the millimeter wavelength range. Рассмотрены вопросы согласования волноводной линии передачи с диодами миллиметрового диапазона длин волн. Описана реализация перехода с прямоугольного волновода на микрополосковую линию передачи в виде линии типа фин-лайн. Показаны результаты компьютерного моделирования модуля коэффициента передачи разработанного элемента и коэффициента стоячей волны по напряжению отдельно перехода с прямоугольного волновода на микрополосковую линию передачи и в составе амплитудного детектора. Представлена реализация совместного применения разработанного элемента с микрополосковым детектором на базе диода Шоттки в диапазоне частот от 118,1 до 178,4 ГГц. Приведены результаты измерения его параметров и определения чувствительности. При оценке полученных данных подтверждена возможность применения разработанного элемента согласования волноводной линии передачи с диодом в миллиметровом диапазоне длин волн

Архитектура аппаратно-программного средства однонаправленной передачи данных в компьютерных сетях

The results of a study of the architecture of hardware and software for unidirectional data transmission in computer networks are presented. The architecture is presented in the form of optical galvanic isolation, media converters and proxy servers, excluding bidirectional data transmission at the hardware level. Work on unidirectional data transmission is carried out on the basis of the UDP transport protocol, which provides operation without establishing bidirectional interaction. Unidirectional data transfer is carried out by a proxy server running a special sender’s software that performs unidirectional data file transfer. This software converts the source data file into a unidirectional stream of UDP datagrams. To receive a unidirectional stream of UDP datagrams, a proxy server is used, on which the recipient’s special software is running. The receiving proxy server receives, processes and generates the source data file. The reliability of the unidirectional transmission of data files is ensured by redundancy (multiple transmission) and checksum verification.Представлены результаты разработки архитектуры аппаратно-программного средства однонаправленной передачи данных в компьютерных сетях. Основными структурными элементами архитектуры являются оптическая гальваническая развязка, медиаконвертеры и прокси-серверы, исключая на аппаратном уровне двунаправленную передачу данных. Работа по однонаправленной передаче данных осуществляется на базе транспортного протокола UDP, обеспечивающего ее без установления двунаправленного взаимодействия. Однонаправленная передача данных производится с прокси-сервера, на котором работает специальное программное обеспечение отправителя, осуществляющее однонаправленную передачу файлов данных, преобразуя их в однонаправленный поток UDP дейтаграмм. Для приема однонаправленного потока UDP дейтаграмм используется прокси-сервер, осуществляющий прием, обработку и формирование исходного файла данных. Достоверность однонаправленной передачи файлов данных обеспечивается путем избыточности (многократной передачи) и проверки контрольной суммы

Матричные наносистемы на основе оксида висмута для рентгеноконтрастной диагностики и защиты от ионизирующего излучения

The features of the bismuth oxide deposition by the ion layering method on matrices of anodic alumina and anodic titania have been studied. The formed nanostructured systems have been studied by means of electron micros copy, X-ray microanalysis, and X-ray spectroscopy. Two-layer nanocomposites consist of porous matrix or TiO2 island film with vertically oriented Bi2O3 plates placed on the surface. The photoluminescence spectrum of Al2O3/Bi2O3 oxide structure contains two photoluminescence channels with peaks at 460 and 560 nm upon excitation at 345 nm. Analysis of the EDX spectra showed that the atomic ratio of Bi, Ti and O was 31.46 % Bi : 3.78 % Ti : 51.05 % O. The possibility of using complex nanocomposite as contrast agents in X-ray diagnostics and for protection against ionizing radiation is shown.Исследованы особенности нанесения оксида висмута на матрицы анодного оксида алюминия и оксида титана методом ионного наслаивания. Сформированные наноструктурированные системы изучены с помощью электронной микроскопии, рентгеновского микроанализа и рентгеновской спектроскопии. Нанокомпозиты представляют собой двухслойные системы из пористой матрицы или островковой пленки TiO2, на поверхности которых находятся вертикально ориентированные пластинки Bi2O3. В спектре фотолюминесценции структуры Al2O3/Bi2O3 присутствуют два канала фотолюминесценции с пиками на 460 и 560 нм при 345 нм возбуждения. Анализ EDX-спектров показал, что атомарное соотношение Bi, Ti и O составило 31,46 % Bi : 3,78 % Ti : 51,05 % O. Показана возможность использования сложного нанокомпозита в качестве контрастирующего агента в рентгеновской диагностике и для защиты от ионизирующего излучения

Алгоритмы синтеза технологических операций изготовления опытных образцов структурно-сложных изделий

The aim of the study is to develop a mathematical model for the synthesis of technological operations in the structure of algorithms for a system of automated design of technological processes. When solving the problem of synthesis of technological operations in the structure of algorithms of the automated design system of technological processes for manufacturing prototypes of structurally complex products, the following algorithms are used: solving the direct choice problem; formation of a set of possible alternatives; checking possible alternatives for admissibility; formation of a set of acceptable alternatives; determining the set of desired typical technological solutions and optimizing the choice of solutions. A block diagram of the system of algorithms for the process of synthesis of technological operations, based on a combination of individual and standard technological solutions in the design of technological processes for the experimental production of prototypes of structurally complex products, has been obtained.Разработана математическая модель синтеза технологических операций в структуре алгоритмов системы автоматизированного проектирования технологических процессов. При выполнении данной задачи в случае изготовления опытных образцов структурно-сложных изделий используются алгоритмы: решения задачи прямого выбора, формирования множества возможных альтернатив, проверки возможных альтернатив на допустимость, формирования множества допустимых альтернатив, определения множества искомых типовых технологических решений и оптимизации выбора решений. Получена структурная схема системы алгоритмов процесса синтеза технологических операций на основе сочетания индивидуальных и типовых технологических решений при проектировании технологических процессов экспериментального производства опытных образцов структурно-сложных изделий

Схемотехническая модернизация операционных усилителей для увеличения скорости нарастания выходного напряжения

To meet the existing needs of the domestic market of radio electronic equipment in high-speed wideband operational amplifiers, it was previously proposed to use the MH2XA031 master slice array containing complementary bipolar transistors, together with the developed circuits of the OAmp9 high-speed operational amplifier and the OAmp10 precision operational amplifier with unified cascades and the ability to program parameters such as current consumption, maximum output current, bandwidth, slew rate. The article discusses the increase in the performance of these operational amplifiers by reducing the parasitic collector capacitance of transistors by applying a reverse bias voltage to OAmp9 and using correction circuits in OAmp10, which made it possible to increase the output voltage slew rate by 29 % in the first case and 3.1 times in the second. The electrical circuits and the results of circuit simulation of the upgraded amplifiers, called OAmp9M, OAmp10M, are presented, which are respectively characterized by a zero offset voltage of 0.35 and 0.03 mV, a voltage gain of 2.7 · 103 and 3 · 105, the gain bandwidth product 161 and 68 MHz, output voltage slew rate 708 and 64.5 V/µs.Для удовлетворения существующей потребности отечественного рынка радиоэлектронной аппаратуры в быстродействующих широкополосных операционных усилителях ранее было предложено использование базового матричного кристалла МН2ХА031, содержащего комплементарные биполярные транзисторы, совместно с разработанными схемами быстродействующего операционного OAmp9 и прецизионного операционного OAmp10 усилителей с унифицированными каскадами и возможностью программирования таких параметров, как ток потребления, максимальный выходной ток, полоса пропускания, скорость нарастания выходного напряжения. В статье рассмотрено увеличение быстродействия указанных операционных усилителей за счет уменьшения паразитной коллекторной емкости транзисторов подачей обратного напряжения смещения в OAmp9 и применения корректирующих цепей в OAmp10, что позволило увеличить скорость нарастания выходного напряжения на 29 % в первом случае и в 3,1 раза во втором. Приведены электрические схемы и результаты схемотехнического моделирования модернизированных усилителей, названных OAmp9M и OAmp10M, которые соответственно характеризуются напряжением смещения нуля 0,35 и 0,03 мВ, коэффициентом усиления напряжения 2,7 · 103 и 3 ·105, произведением коэффициента усиления напряжения на ширину полосы пропускания 161 МГц и 68 МГц, скоростью нарастания выходного напряжения 708 и 64,5 В/мкс

Математическая модель VPN в сети электросвязи специального назначения

The purpose of the article is to develop a mathematical model of VPN in communication networks of special purpose, which allows to determine the margin of throughput, for scheduled VPN-tunnels. In contrast to the well-known approaches to estimating the bandwidth margin (hose model of VPN), the developed model takes into account the class of transmitted traffic. The developed model is adequate with an accuracy of 0.95. The materials presented in the article are original and can be used when planning VPN-tunnels in a special purpose telecommunication network.Разработана математическая модель VPN в сети электросвязи специального назначения, позволяющая определить запас по пропускной способности для планируемых VPN-туннелей. В отличие от известных подходов оценки запаса по пропускной способности (потоковая модель VPN) предлагаемая модель учитывает класс передаваемого трафика. Модель является адекватной с точностью 0,95. Материалы, представленные в статье, являются оригинальными и могут быть использованы при планировании VPN-туннелей в сети электросвязи специального назначения

Экспериментальная оптимизация энергетических характеристик георадара с непрерывным линейно-частотно-модулированным излучением

In recent years, research has been actively carried out aimed at developing the concept of construction and ways of technical implementation of ground penetrating radars with continuous wave linear-frequency-modulated (LFM) radiation. The key prerequisites for the creation of such systems are the complex consideration of the operating conditions of the radio channel in the near field, including the features associated with multichannel leakage of the probing signal components into the reception path, the presence of multipath reflections from the covering surface, the variable speed of the electromagnetic wave, and the provision of linear processing of a continuous group broadband radio signal with large dynamic range. The paper proposes and describes a scheme of a laboratory stand for LFM GPR research and optimization of the energy characteristics in modes with critical levels of reflections. The results of experiments on the analysis and optimization of the parameters of the end-to-end transfer characteristic of the radio channel are presented. Response studies were performed for two types of antennas at different suspension heights. The responses of the system to an increase in the durtion of the probing pulse and a change in the type of window function were evaluated. An empirical dependence of signal losses during propagation in radio channels of LFM GPR has been established. The conducted studies will improve the energy characteristics of ground penetrating radars with continuous LFM radiation by increasing the detection efficiency of shallow and near-surface objects.В последние годы активно проводятся исследования, направленные на развитие концепции построения и путей технической реализации георадаров с непрерывным линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) излучением. Ключевыми предпосылками создания таких систем являются комплексный учет условий работы радиоканала в ближней зоне, включая особенности, связанные с многоканальным просачиванием компонент зондирующего сигнала в тракт приема, наличием многолучевых отражений от укрывающей поверхности, переменной скоростью электромагнитной волны, и обеспечение линейной обработки непрерывного группового широкополосного радиосигнала с большим динамическим диапазоном. Предложена и описана схема лабораторного стенда, предназначенного для исследования и оптимизации энергетических характеристик георадаров с непрерывным ЛЧМ-излучением в режимах с критическими уровнями отражений. Представлены результаты экспериментов по анализу и оптимизации параметров сквозной передаточной характеристики радиоканала. Выполнены исследования откликов для двух типов антенн на разных высотах подвеса. Проведена оценка реакций системы на увеличение длительности зондирующего импульса и изменение типа оконной функции. Установлена эмпирическая зависимость потерь сигнала при распространении в радиоканалах георадаров с непрерывным ЛЧМ-излучением. Выполненные исследования позволят усовершенствовать энергетические характеристики георадаров с непрерывным ЛЧМ-излучением, повысив эффективность обнаружения малозаглубленных и приповерхностных объектов

Влияние неоднородности пространственного распределения периферийного радиооборудования сетей 4G/5G на уровень электромагнитного фона, создаваемого в зданиях

Known results of studies of the radio frequency electromagnetic background generated in buildings by electromagnetic radiation from the peripheral equipment of 4G/5G mobile communications, including equipment for massive machine-type communication/Internet of things (mMTC/IoT) and user’s devices for wireless telephony and data transmission, are based on the use of a model of uniform random distribution of this equipment over the building internal space. The adequacy of this model for the analysis of a number of 4G/5G scenarios is questioned due to the fact that, excluding user’s devices, the main part of the mMTC/IoT peripheral radio equipment located in buildings is distributed along the walls of the premises with a tendency to concentrate them near the intersections of flat surfaces of walls, floors and ceilings. Paper presents the results of comparative estimates of the average intensity of electromagnetic background inside building for different types of distribution of the set of point sources of RF electromagnetic fields over the building interior space: for their uniform distribution over internal space and for two types of heterogeneity of this distribution: for uniform distribution of sources over building internal surfaces and with their uniform distribution along the lines of intersection of these surfaces. Results of this analysis indicate a relatively small effect of the considered types of heterogeneity in the spatial distribution of radiation sources on the estimates of the electromagnetic background average intensity created by these sources inside the building, when using a technique based on the representation of the internal space of a building as a set of solid angles, which internal space separate sections are characterized by the constancy of the sources average space density and by the average conditions for radio waves propagation in the direction of the observation point. Известные результаты исследований радиочастотного электромагнитного фона, создаваемого в зданиях радиочастотным электромагнитным излучением периферийного оборудования систем мобильной связи 4G/5G, включая оборудование массовой межмашинной связи/интернета вещей (mMTC/IoT) и абонентских устройств беспроводной телефонии и передачи данных, основаны на использовании модели равномерного случайного распределения этого оборудования по внутреннему объему здания. Ее адекватность при анализе ряда сценариев 4G/5G подвергается сомнению в связи с тем, что за исключением абонентских устройств, основная часть располагаемого в зданиях периферийного радиооборудования mMTC/IoT размещается на стенах помещений с тенденцией их группирования вблизи мест пересечения плоских поверхностей стен, пола и потолка. В статье приведены результаты сравнительных оценок средней интенсивности электромагнитного фона внутри здания при различном характере распределения множества точечных источников радиочастотных электромагнитных полей по внутреннему пространству здания: при их однородном равномерном распределении по его объему и при двух типах неоднородности этого распределения – при равномерном распределении источников по его внутренним поверхностям и равномерном их распределении по линиям пересечения этих поверхностей. Эти результаты свидетельствуют об относительно малом влиянии рассмотренных видов неоднородности пространственного размещения источников излучений на оценки средней интенсивности создаваемого ими электромагнитного фона внутри здания при использовании методики, основанной на представлении внутреннего пространства здания в виде совокупности телесных углов, отдельные элементы внутреннего пространства которых характеризуются постоянством средней объемной плотности источников и усредненных условий распространения радиоволн в направлении точки наблюдения.