Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Планарные АФАР обладают существенными преимуществами по массогабаритным характеристикам по сравнению с другими решениями. В разы уменьшается масса и толщина полотна АФАР. Это позволяет использовать их в малогабаритных радиолокационных головках самонаведения, на борту БПЛА и для нового класса антенных систем – конформных антенных решеток, т.е. повторяющих форму объекта. Такие решетки, например, необходимы для создания истребителя следующего, шестого, поколения.

В ОАО «НИИПП» ведется разработка многоканальных интегрированных планарных приемных и передающих модулей АФАР с использованием технологии LTCC-керамики, которые включают в себя все элементы полотна АФАР (активные элементы, антенные излучатели, системы распределения сигналов СВЧ и управления, вторичный источник питания, управляющий цифровой контроллер с интерфейсной схемой, систему жидкостного охлаждения) и являются функционально законченным устройством. Модули допускают их объединение в антенные решетки любых размеров, причем при значительной собственной интеграции предъявляются минимальные требования к несущей конструкции, которая должна объединять такие модули. Это резко облегчает для конечных потребителей задачу создания АФАР на основе подобных модулей.


Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Благодаря оригинальным конструкторским решениям и использованию новых и перспективных материалов, таких как низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (LTCC), композитные материалы, многослойные микроканальные жидкостные охлаждающие структуры, разрабатываемые ОАО «НИИПП», высокоинтегрированные планарные ППМ АФАР отличаются:

• рекордно малыми массогабаритными характеристиками;
• высокой надежностью и ремонтопригодностью;
• высокой технологичностью и низкой стоимостью.


Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


ОАО «НИИПП» готово провести разработку и организовать серийное производство планарных приемных, передающих и приемопередающих модулей АФАР диапазонов S, C, X, Ku, Ka, согласно требованиям заинтересованного заказчика.

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


ОАО НИИПП имеет наиболее передовые позиции в России и в мире в области разработки модулей планарных АФАР с использованием технологии LTCC-керамики.

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Цитата:
планарная, функционально законченная конструкция с интегрированными антенными элементами
рекордно малая толщина - 13 мм
высокая стойкость к ВВФ СВЧ-субмодулей из LTCC керамики
высокая технологичность, повторяемость и стабильность параметров
интегрированный высокоскоростной синхронный последовательный интерфейс управления
возможность объединения модулей для создания антенн любого размера


Результаты выполненного в Томском университете систем управления и радиоэлектроники комплекс исследований и разработок в области создания GaAs и SiGe СВЧ монолитных интегральных схем, библиотек элементов и модулей САПР.
Коэффициент шума разработанных усилителей равен 1,4-1,6 дБ, в то время как у их аналогов – МИС МШУ TGA2511, TGA2512, HMC564 иHMC565 фирм Triquint и Hittite (США) он составляет от 1,5 до 2,3 дБ.

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


В 2015 г. в НОЦ НТ начаты работы по проектированию СВЧ МИС для универсального многодиапазонного многоканального приемопередатчика (L-, S- и C-диапазоны) в виде «системы на кристалле» (СнК). К настоящему времени на базе 0,25 мкм SiGe BiCMOS технологии спроектированы МИС следующих широкополосных СВЧ устройств (частотный диапазон 1-4,5 ГГц): МШУ, смеситель, цифровой управляемый аттенюатор (ЦАТТ), а также схема управления ЦАТТ.

Вывод: в ближайшее время "проблема" БРЛС для ЯК-130, БПЛА, ГСН для КР и ОТР будет решена на очень серьезном уровне. С большой долей вероятности можно предположить фактически "не имеющий аналогов в мире продукт". АФАР "в весовой категории" 60-80 кг (о требуемых для ЯК-130 220кг-270кг массе БРЛС я умолчу)? Да, ЛЕГКО. А нет ли желания получить полноценный 30 кг АФАР?

А пока… Пока "дело обстоит так":

На прошедшем в феврале сингапурском авиасалоне Singapore Airshow-2016 перспективный российский истребитель ПАК ФА удостоился нескольких критических высказываний со стороны представителя компании «Локхид Мартин» - производителя многоцелевого истребителя F-35 пятого поколения. Он, в частности, сказал, что одного лишь свойства радиолокационной малозаметности («стелс»), которое есть у ПАК ФА, недостаточно, чтобы причислить самолет к данному поколению, очевидно намекая на недостаточно «продвинутое» бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО) Т-50.

При этом его оценка совпала с мнением ряда "экспертов" из России, которые считают, что ПАК ФА будет иметь проблемы с продажей на азиатском рынке. Мол, бортовые системы имеют слишком мало технологий пятого поколения, да и цена на ПАК ФА, согласно прогнозам, будет значительно выше, чем на Су -35, который интересен Китаю и Индонезии. Согласно данным интернет-ресурса IHS Jane's, радар и двигатель ПАК ФА (основные подсистемы истребителя) такие же, как на Су-35. Часть авионики на борту Т-50 и Су-35 также идентичны. Су-35 при всем при этом относится к поколению 4++.


Серийного ЛА еще нет. Продавать его Китаю и Индонезии РФ даже и не задумывалась (тут с СУ-35 бы разобраться), однако... Однако представитель «Локхид Мартин» и "ряд "экспертов" из России уже прогнозируют: будет дорого, будут проблемы с продажей Китаю и Индонезии. Бывает. Из истории "отсталости" авионики российского/советского производства для "ряда "экспертов" из России", справочно:

GaN и его твердые растворы – одни из самых востребованных и перспективных материалов современной электроники. Работы в этом направлении ведутся во всем мире, регулярно организуются конференции и семинары, что способствует быстрому развитию технологии создания электронных и оптоэлектронных приборов на основе GaN. Прорыв наблюдается как в параметрах светодиодных структур на основе GaN и его твердых растворов, так и в характеристиках ППМ на нитриде галлия- на порядок выше, чем у арсенидгаллиевых устройств.

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


В течение 2010 года в Институте СВЧ полупроводниковой электроники (ИСВЧПЭ) РАН на гетероструктурах AlGaN/AlN/GaN отечественного производства (ЗАО “Элма-Малахит”) были изготовлены полевые транзисторы с Ft = 77,3 ГГц и Fmax = 177 ГГц, имеющие коэффициент усиления по мощности более 11,5 дБ на частоте 35 ГГц. На базе данных транзисторов была впервые в России разработана и успешно реализована МИС трехкаскадного усилителя мощности диапазона частот 27–37 ГГц с Кр > 20 дБ и максимальной выходной мощностью 300 мВт в импульсном режиме. В соответствии с Федеральной целевой программой “Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники” предполагается дальнейшее развитие научных и прикладных исследований в данном направлении. В частности – освоение гетероструктур InAlN/AlN/GaN для создания приборов с рабочими частотами 30–100 ГГц, с участием ведущих отечественных предприятий и институтов (ФГУП “НПП “Пульсар”, ФГУП “НПП “Исток”, ЗАО “Элма-Малахит”, ОАО “Светлана-Рост”, ИСВЧПЭ РАН и др.).

Параметры отечественных гетероструктур и транзисторов с оптимальной длиной затворов на их основе (расчет):
Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Опытно- расчетным путем установлено, что для Ка-диапазона частот оптимальными являются гетероструктуры 2-го типа с tb=15 нм, из которых на сегодняшний день наилучшими параметрами обладает V-1400 ("Элма-Малахит") на подложке SiC, обеспечивающая создание транзисторов с начальным током до 1,1 А/мм при максимальной крутизне до 380 мА/мм и напряжении отсечки -4 В. При этом полевые транзисторы с LG=180 нм (LG/tB=12) имеют fT/fMAX=62/130 ГГц при отсутствии короткоканальных эффектов, что оптимально для УМ Ка-диапазона. В то же время транзисторы с LG=100 нм (LG/tB=8) на этой же гетроструктуре имеют более высокие частоты fT/fMAX=77/161 ГГц, то есть могут быть использованы в более высокочастотных V- и E-диапазонах, но из-за короткоканальных эффектов не являются оптимальными для этих частот.

Давайте вместе посмотрим самые продвинутые "чужие" и наши БРЛС:
Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Ретро: ушедшая в прошлое БРЛС «Фараон – М» (ее планировали устанавливать на Су-34, 1.44, «Беркут»). Диаметр балки 500 мм. Неэквидистантная ФАР "Фазотрона". Иногда её обзывают также "Копье-Ф".
Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Пояснения:
Планарная технология — совокупность технологических операций, используемых при изготовлении планарных (плоских, поверхностных) полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
Применение:
-для антенн: Планарные антенные системы BlueTooth в сотовых телефонах.
Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

-для преобразователей ИП и ПТ: Планарные трансформаторы Марафон, Zettler Magnetics или Payton.
Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia

-для SMD транзисторов
и т.д. см. подробнее патент Российской Федерации RU2303843.

LTCC-керамика:
Низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (Low Temperature Co-Fired Ceramic, LTCC) - технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики используемая для создания микроволновых излучающих устройств, включая Bluetooth и WiFi-модули во многих смартфонах. Широко известна по применению в изготовлении АФАР радаров истребителя пятого поколения Т-50 и танка четвертого поколения Т-14.

Планарные приемные многоканальные модули АФАР X-диапазона на основе LTCC-керамики-Made in Russia


Суть технологии заключается в том, что устройство изготавливается подобно печатной плате, но находящейся в расплаве стекла. "Низкотемпературная" означает, что обжиг осуществляется при температурах около 1000С вместо 2500С для технологии HTCC, когда возможно использование не весьма дорогих высокотемпературных компонент из молибдена и вольфрама в HTCC, но и более дешевой меди в сплавах золотом и серебром.

Использованы документы и фотографии (все сведения взяты из открытой печати):
http://www.niipp.ru (Материалы АО " НИИП")
http://ieeexplore.ieee.org
http://www.nanoindustry.s
http://wikipedia.org
http://icquest.ru
https://news.rambler.ru
ПЛАНАР-БНК Презентация ТехПроекта 121030 (Монастырев Е.А. зам.дир.по научной работе,нач.101 отдела)
Microwave and Telecommunication Technology (CriMiCo), 2011 21th International Crimean Conference/ 21-ая Крымская конференции «CВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» 2011
ОБМЕН ОПЫТОМ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Материалы VI общероссийской научно-технической конференции (Омск, 19–20 апреля 2016 г.)
Автор: Пользователь "Просто"


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 22
  1. Розмысел 1 октября 2016 08:51
    Вывод: в ближайшее время "проблема" БРЛС для ЯК-130, БПЛА, ГСН для КР и ОТР будет решена на очень серьезном уровне. С большой долей вероятности можно предположить фактически "не имеющий аналогов в мире продукт". АФАР "в весовой категории" 60-80 кг (о требуемых для ЯК-130 220кг-270кг массе БРЛС я умолчу)? Да, ЛЕГКО. А нет ли желания получить полноценный 30 кг АФАР?


    в современном бою кто первый увидел ,тот и победил,а для этого нужен лучший радар. Если Томский НИИ сможет предложить готовую технологию,то МО должно начать финансирование и производство на каком нибудь из заводов.
    Но когда производство доходит до фунансов ,то тут начинают возникать проблемы,денег нет,отложим до 20г ,а ещё лучше до 30г,когда деньги появятся,так что то что наши вырвались вперёд не означает ,что это всё пойдёт в серию в ближайшее время.
    1. Vita VKO 1 октября 2016 17:20
      Цитата: Розмысел
      современном бою кто первый увидел ,тот и победил,а для этого нужен лучший радар

      Вы правы, но есть тонкости связанные с демаскирующим излучением самого радара + средства РЭБ, которые очень эффективно подавляют любые активные РЛС.
      Одним из принципиальных способов решения этой проблемы является решение задач активной радиолокации пассивными методами. Например
      http://www.freepatent.ru/patents/2240576 т.е. нужно использовать энергию излучения других источников, например навигационных спутников или спутников связи. Во первых, принцип работы получается как в разнесенной радиолокации и геометрия самолета в технологии "Стелс" просто перестает работать. Во вторых, чем сложнее электромагнитная обстановка, тем лучше работают радары данного типа. И самое главное это конечно отсутствие собственного демаскирующего излучения.
      1. Оператор 1 октября 2016 17:59
        Радар с АФАР невозможно подавить РЭБ - многоканальная АФАР пространственно определяет место расположения источника излучения РЭБ и "вырезает" его из сферы своего обзора.
        1. Vita VKO 1 октября 2016 18:43
          Цитата: Оператор
          Радар с АФАР невозможно подавить РЭБ

          Единственное достоинство АФАР это хорошие возможности пространственной селекции по ближним боковым лепесткам ДНА. Но реализовать адаптивную АФАР в полном объеме не возможно, это математическая абстракция. Но даже при коэффициенте подавления помехи по боковым лепесткам в -20... - 25дБ (это теоритический предел для любых ФАР) подавить любую активную РЛС можно практически с радиогоризонта, главное засечь факт излучения. Слишком большая разница для РЛС и РЭБ в зависимости дальности обнаружения (подавления) от энергии излучения (корень 4-ой степени и корень 2-ой степени соответственно).
          1. Оператор 1 октября 2016 18:56
            Боковые лепестки в случае с АФАР не при чем - слишком велико пространственное разрешение антенны, состоящей из сотен и тысяч абсолютно независимых приемо-передающих модулей (мини-антенн).

            Сейчас решается вопрос о распознавании с помощью АФАР (работающей в прожекторном режиме) типов летательных аппаратов по их радиолокационному изображению с разрешением до 30 см в Х-диапазоне излучения.
            1. Inok10 1 октября 2016 22:51
              Цитата: Оператор
              Радар с АФАР невозможно подавить РЭБ - многоканальная АФАР пространственно определяет место расположения источника излучения РЭБ и "вырезает" его из сферы своего обзора.

              ... если тупо "давить частоту" ... но современные средства РЭБ/РЭП работают куда тоньше ... возвращая РЛС ее "собственный" сигнал с невалидными координатами ...
              Цитата: Vita VKO
              Слишком большая разница для РЛС и РЭБ в зависимости дальности обнаружения (подавления) от энергии излучения (корень 4-ой степени и корень 2-ой степени соответственно).

              ... какая бы не была мощность в излучающем тракте, хоть 50 МВт ... приемный все равно в миливатах, а то и ниже ... тут и все карты в руки средствам РЭБ/РЭП ... hi
              Цитата: Оператор
              Сейчас решается вопрос о распознавании с помощью АФАР (работающей в прожекторном режиме) типов летательных аппаратов по их радиолокационному изображению с разрешением до 30 см в Х-диапазоне излучения.

              ... пока об сем разговор был только за нашу РЛС ... с кратким телескопическим режимом ... там далее будет видно ... имея такую РЛС имеем возможность построить и средства борьбы с ней ... hi
              Автору: ... поклон низкий, давно так с удовольствием не читал ... hi ... хотя вчерась, по теме ИЛ-76МД-90А чуть было не собрался пустить на ремни за комментарий ... wink
            2. Vita VKO 2 октября 2016 14:16
              Цитата: Оператор
              слишком велико пространственное разрешение антенны, состоящей из сотен и тысяч абсолютно независимых приемо-передающих модулей
              Разрешение по угловым координатам зависит от соотношения длинны волны к размеру антенны, а разрешение по дальности от ширины спектра сигнала. При чем здесь количество модулей?
              Цитата: Оператор
              решается вопрос о распознавании с помощью АФАР (работающей в прожекторном режиме) типов

              Эта задача еще на старой элементной базе была решена на РЛС 22Ж6. Проблема в том, что в режиме сверхразрешения, который необходим для получения радиолокационного портрета, в несколько падает энергия отраженного сигнала, т.е. дальность обнаружения уменьшается в 1,5 - 2 раза.
              Цитата: Оператор
              ... если тупо "давить частоту" ... но современные средства РЭБ/РЭП работают куда тоньше ... возвращая РЛС ее "собственный" сигнал с невалидными координатами ...
              Умнее работают средства РЭБ, в ответ не менее умные создаются и радары. В итоге все равно все упирается в обычную физику силовой борьбы, где у классических активных РЛС нет шансов.
  2. Серый брат 1 октября 2016 09:19
    и танка четвертого поколения Т-14.

    Вот для танка АФАР-то зачем? Ему ФАР за глаза хватит - стоит дешевле, а функционал одинаковый, единственное что надёжность ниже, но ведь это не самолёт, для танка это не так критично.
    1. nazar_0753 1 октября 2016 11:37
      Цитата: Серый брат
      и танка четвертого поколения Т-14.

      Вот для танка АФАР-то зачем? Ему ФАР за глаза хватит - стоит дешевле, а функционал одинаковый, единственное что надёжность ниже, но ведь это не самолёт, для танка это не так критично.

      Тут я с вами наверное не соглашусь. Если большая часть комплекса самообороны танка завязан на контрстрельбе из ДУБМ, который прицеливается с помощью АФАР, то надёжность бы не помешала, иначе останется надеяться только на КАЗ и ДЗ
      1. Серый брат 1 октября 2016 12:05
        С другой стороны, решётку-то не спрячешь никуда, получается что это расходник. Снесут и всё.
        Если ФАР поставить, то можно хотя бы передатчик под броню спрятать. А у АФАР передающие модули прямо на решётке расположены - дороже обойдётся и новую дольше изготовлять.
        Кроме того, у бронетехники, я так думаю, РЛС не будет так интенсивно использоваться как в авиации, это самолёту надо при каждом взлёте её включать, даже не бою, а в простом полёте ибо без радиолокации он мало что может, а танку нет, так что для него вопрос надёжности так остро не стоит - интенсивность использования ниже, следовательно и вероятность выхода из строя тоже ниже.
        1. Vita VKO 2 октября 2016 14:21
          Цитата: Серый брат
          С другой стороны, решётку-то не спрячешь никуда, получается что это расходник

          АФАР в отличии от обычной зеркальной антенны очень просто прячется под обычное броне стекло. Причем его можно даже положить вверх плоскостью, электронному сканированию все равно.
          1. Оператор 2 октября 2016 14:45
            АФАР на танке устанавливается под керамической бронепанелью, выдерживающей крупнокалиберные пули и осколки артиллерийских снарядов.
            1. Серый брат 3 октября 2016 06:05
              Цитата: Оператор
              ФАР на танке устанавливается под керамической бронепанелью, выдерживающей крупнокалиберные пули и осколки артиллерийских снарядов.

              Нашёл сам. "колпак" там, никаких стёкол и бронепанелей не видно.
  3. Горный стрелок 1 октября 2016 14:15
    Да все там более-менее с производством. Есть предприятие "Микран" в Томске, которое и производит все это.
  4. hiroyashy 1 октября 2016 17:18
    А катушки и трансформаторы причем? Мы такие еще 5 лет назад чудненько делали. Я считал, технологи воплощали в жисть.
  5. fzr1000 1 октября 2016 19:47
    Все таки не чересчур подробно выкладывается информация? Или для посвященных все это секрет полишинеля?
    1. region58 1 октября 2016 21:27
      Цитата: fzr1000
      Или для посвященных все это секрет полишинеля?

      Ну так указано:
      Использованы документы и фотографии (все сведения взяты из открытой печати)

      Жаль только что мало читают такие стаьи... Но зато давят и глушат везде и всё на ура чуть ли не в каждом пятом комментарии.
  6. Оператор 1 октября 2016 23:27
    Inok10,
    Возврат радару копии его собственного сигнала с задержкой по времени (многократное эхо) применяется для имитации множества целей.

    Распознается с помощью псевдослучайного изменения периодичности следования импульсов радарного излучения. Устаревшая технология РЭБ.
  7. Оператор 2 октября 2016 14:56
    Vita VKO,
    О том и речь - в АФАР соотношение длины волны и габаритов каждой мини-антенны (ППМ) равняется 4 к 1.

    В АФАР дальность действия в прожекторном/телескопическом режиме не падает, поскольку та же энергия излучения в единицу времени всех ППМ приходится на меньший сектор пространства.

    Третья цитата, приведенная Вами, не моя.
    1. Vita VKO 2 октября 2016 20:27
      Цитата: Оператор
      соотношение длины волны и габаритов каждой мини-антенны (ППМ) равняется 4 к 1.

      Антенна ППМ это как правило четвертьволновый вибратор или щель, бывают полуволновые, но редко и только на фиксированных частотах. Если размеры вибратора больше половины длинны, то диаграмма направленности раздваивается, резко растет уровень боковых лепестков и говорить о направленности нет смысла., короче полная фигня получается.
  8. Оператор 3 октября 2016 14:20
    Серый брат,
    На фото видна пластиковая заглушка на месте АФАР. В боевой версии это выглядит так (в левом нижнем углу фото)

  9. Просто 3 октября 2016 18:35
    Inok10,
    Цитата: Inok10
    Автору: ... поклон низкий, давно так с удовольствием не читал ... ... хотя вчерась, по теме ИЛ-76МД-90А чуть было не собрался пустить на ремни за комментарий ..

    hi
    За шо? (резать -то)

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня