![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Проект 2022 направлен на дальнейшее развитие теоретических и экспериментальных физических основ построения высоколинейных широкополосных сверхпроводящих активных антенн, предназначенных для новейших приемных систем, осуществляющих прямую оцифровку широкополосных высокочастотных сигналов с последующей цифровой фильтрацией и обработкой информационного контента различного типа. Развитие информационно-телекоммуникационных технологий, характеризуемых в настоящее время стремительным ростом количества и разнообразием передаваемой информации (контента), ограничивается предельными возможностями, достигнутыми современной полупроводниковой элементной базой телекоммуникационных устройств (закон Мура), что ставит на повестку дня создание новейших телекоммуникационных устройств на базе иных физических принципов. Разработанные в рамках выполнения Проекта 2019 теоретические физические основы построения высоколинейных широкополосных активных сверхпроводящих антенн были подтверждены экспериментально, что служит убедительной аргументацией к использованию полученных результатов применительно к вопросам создания новейших приемных систем. Основной задачей Проекта 2022 является разработка и экспериментальное исследование прототипа активной сверхпроводящей антенны, оптимизированной для применения в высокочастотных полях.
The Project 2022 is aimed at further development of the theoretical and experimental physical foundations for building high-linear broadband superconducting active antennas designed for the novel receiving systems that directly digitize broadband high-frequency signals, followed by digital filtering and processing of information content of various types. The development of information and telecommunication technologies, currently characterized by a rapid growth in the amount and variety of transmitted information (content), is limited by the limiting capabilities achieved by the modern semiconductor element base of telecommunication devices (Moore's law), which puts on the agenda the creation of the latest telecommunication devices based on other physical principles. The theoretical physical foundations for the construction of high-linear broadband active superconducting antennas developed as part of the Project 2019 have been experimentally confirmed, which serves as a convincing argument for using the results obtained in relation to the creation of the latest receiving systems. The main objective of Project 2022 is the development and experimental study of a prototype active superconducting antenna, optimized for use in high-frequency fields.
Основной научной задачей данного проекта является совершенствование устройств на основе высоколинейных широкополосных активных антенн, предназначенных для новейших приемных систем, осуществляющих прямую оцифровку широкополосных сигналов с последующей цифровой фильтрацией и обработкой информационного контента различного типа для обеспечения их применимости в высокочастотной области сигналов В рамках выполнения данного проекта будут разработаны и впервые экспериментально протестированы оптимизированные цепи согласования для активных сверхпроводящих антенн и прототипы активной сверхпроводящей антенны, оптимизированной для применения в высокочастотных полях. Предлагаемая концепция активных сверхпроводящих антенн, в отличие от мировых аналогов, характеризуется широкой полосой пропускания с одновременным высоко линейным откликом напряжения на внешний сигнал, что делает ее идеальным кандидатом для входного тракта ультрасовременных телекоммуникационных систем с прямой оцифровкой принимаемых широкополосных сигналов, а ожидаемые результаты – превосходящими мировой уровень исследования по данной проблеме. Полученные в рамках выполнения данного проекта результаты позволят сформулировать принципы построения сверхпроводниковых телекоммуникационных систем, обеспечивающих решение вопросов качественной и надежной связи с удаленными регионами (в том числе Арктики и Антарктики), а также с объектами в космическом пространстве.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
4 | 1 июля 2022 г.-30 июня 2023 г. | Развитие физических основ построения широкополосных сверхпроводящих активных антенн (продление) (2022-2023) |
Результаты этапа: Основной целью проекта является разработка и экспериментальное исследование прототипа активной сверхпроводящей антенны, оптимизированной для применения в высокочастотных полях. Работы текущего этапа заключались в предварительном исследовании прототипов активной сверхпроводящей антенны с целью выработки физических основ для создания топологии прототипа, оптимизированного для применения в высокочастотных полях. При выполнении работ в отчетный период были получены следующие результаты: - расширены функциональные возможности экспериментально-измерительной установки для проведения исследований при воздействии высокочастотных полей за счет перехода на использование аппаратно-программного комплекса для исследования характеристик сверхпроводниковых интегральных приемных структур; - измерены характеристики прототипов активных сверхпроводящих антенн Проекта 2019 при воздействии высокочастотных полей; - произведен анализ выполненных исследований активных сверхпроводящих антенн при воздействии высокочастотных полей с целью выработки дальнейших рекомендаций; - проведены расчеты, направленные на оптимизацию цепей согласования активных антенн с последующими устройствами; - разработаны оптимизированные элементы топологии. К основным выводам можно отнести следующие: - применение аппаратно-программного комплекса для исследования характеристик сверхпроводниковых интегральных приемных структур позволило получить полный набор параметров исследуемых прототипов при воздействии высокочастотных полей; - временная зависимость напряжения на би-сквиде при пропускании синусоидального сигнала соответствует теоретическим ожиданиям, что позволяет утверждать о возможности применения таких структур в качестве активных антенн; - построение цепей трансформатора магнитного потока для дифференциальных квантовых ячеек следует выполнять на базе усовершенствованной топологии с меньшими характерными значениями величины тока; - результаты анализа временных зависимостей для прототипа анализа на основе би-сквидов позволил оценить отклонения индуктивных параметров при изготовлении, что было учтено при разработке оптимизированных топологий; - рассчитан трансформатор импеданса для сопряжения антенны с последующими цепями, полученные S-параметры позволяют говорить об его эффективности (малые потери); - вновь разработанные оптимизированные элементы топологии станут основой для создания оптимизированной топологии прототипа электрически малой антенны, предназначенного для исследования в высокочастотных полях. Все заявленные в плане работ результаты получены в полном объеме, что позволяет констатировать успешное завершение этапа проекта. | ||
5 | 1 июля 2023 г.-30 июня 2024 г. | Развитие физических основ построения широкополосных сверхпроводящих активных антенн (продление) (2023-2024) |
Результаты этапа: В отчетном периоде осуществлены работы по теоретической разработке и созданию прототипа высоколинейной широкополосной сверхпроводящей активной электрически малой антенны (ЭМА), оптимизированной для исследований в высокочастотном диапазоне. Также рассмотрены вопросы применения разработанных активных электрически малых сверхпроводящих антенн в различных телекоммуникационных системах и устройствах. При выполнении работ в отчетный период были получены следующие результаты: - разработаны модифицированные ключевые элементы топологии прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны; - разработана усовершенствованная топология прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны; - на основе разработанной усовершенствованной топологии изготовлены прототипы оптимизированной активной сверхпроводящей антенны с использованием тонкопленочной ниобиевой технологии (НИР сторонней организации); - проведено предварительное тестирование чипов, содержащих прототипы (НИР сторонней организации); - проведено экспериментальное исследование прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны; - разработаны рекомендации по практическому применению разработанных активных электрически малых сверхпроводящих антенн в различных телекоммуникационных системах и устройствах; - сформулированы интегрированные выводы по результатам выполнения проекта. Основные выводы за отчетный период: - Созданы модифицированные ключевые элементы топологии прототипа оптимизированной активной электрически малой сверхпроводящей антенны. - Разработанная усовершенствованная топология прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны позволяет создавать на ее основе экспериментальные образцы. - Прототипы активных сверхпроводящих антенн, изготовленные по разработанной усовершенствованной топологии с использованием тонкопленочной ниобиевой технологии, пригодны к экспериментальным исследованиям. Предварительное тестирование продемонстрировало высокое качество изготовленных структур: значения критических токов тестовых структур близко к расчетному. - Измеренные экспериментальные характеристики прототипов оптимизированных активных малых антенн демонстрируют результаты, соответствующие ожидаемым теоретическим значениям. Это доказывает, что характеристики разработанных антенн заведомо не хуже характеристик сверхпроводящих антенн, основанных на иных концепциях. - Разработанные рекомендации по практическому применению активных электрически малых антенн формируют базис для создания на их основе ультрасовременных широкополосных приемных систем с прямой оцифровкой сигнала. - Рассмотрены вопросы реализации широкополосных джозефсоновских параметрических усилителей бегущей волны на основе би-сквидов в качестве дополнительного механизма улучшения интегральных характеристик устройств на основе активной антенны. - Разработанная концепция квази-однослойной топологии активной электрически малой антенны делает возможной реализацию подобной антенны с использованием высокотемпературных сверхпроводников, повысив при этом рабочие температуры разработанного устройства. Все заявленные в плане работ результаты получены в полном объеме, что позволяет констатировать успешное завершение этапа проекта. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".