Деловая слава России


Новости


МЕЖОТРАСЛЕВОЙ АЛЬМАНАХ

Свежий номер альманаха, Архив номеров, Подписка на альманах, Реклама в альманахе, Контакты



РАЗВИТИЕ НАУКИ В РОССИИ



Опрос

Нужно ли стремиться вернуть в Россию учёных, уехавших жить и работать за границу?
Да, не стоит упускать умных и талантливых людей
Скорее да, но вряд ли наше государство сможет обеспечить им заграничный уровень жизни
Скорее нет, лучше обеспечить хорошие условия тем, что ещё не уехали
Нет, лучше вложить средства в воспитание и развитие молодых учёных
Другое








Деловая слава России » Наука » Томский ТУСУР

Наука: Томский ТУСУР - 30-04-2013, 11:44

Юрий Алексеевич ШУРЫГИН

ректор Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), доктор технических наук, действительный член РИА, профессор, заслуженный деятель науки РФ

 

 

Томский институт радиоэлектроники и электронной техники (ТИРиЭТ) был создан в 1962 году на базе двух факультетов Томского политехнического института. В 1997 году вуз получил статус университета и новое название — Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР). За свою историю ТУСУР разработал несколько технологий, позволяющих ему успешно работать в рыночной среде. Реализована идея «большого университета», включающего филиалы и представительства, НИИ и действующие на их основе предприятия. Состояние научных исследований в области приоритетных направлений науки, техники и технологии в университете отражено в материалах, подготовленных коллективом сотрудников, представивших работы НИИАЭМ, кафедр и лабораторий: докторами наук Ю.А. Шурыгиным, В.А. Кагадеем, Н.Д. Малютиным, П.Е. Трояном, Г.С. Шарыгиным, Ю.А. Шиняковым, кандидатами наук Л.И. Бабаком, Т.Р. Газизовым, А.Г. Лощиловым, С.П. Лукьяновым.

 

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

 

Одним из основных научно-исследовательских направлений деятельности ТУСУРа является разработка и создание автоматизированной контрольно-испытательной аппаратуры на основе имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей для испытаний бортовых систем электропитания и космических аппаратов (КА) в целом на всех стадиях отработки. Работа ведется по договорам с ОАО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнева (г. Железногорск). Разработки ориентированы на расширение сферы применения другими предприятиями Российского космического агентства (ГНП РКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС», г. Самара, НПО им. С. А. Лавочкина, г. Химки, ОАО РКК «Энергия» им. С. П. Королева, г. Королев).

 

 

Актуальность работы заключается в том, что при проведении испытаний и отработке бортовых систем и КА в целом с целью гарантирования их работоспособности при реальных условиях эксплуатации требуется многократное изменение режимов функционирования бортовых источников электроэнергии — солнечных и аккумуляторных батарей. При этом необходимо быстро изменять значения их токов и напряжений, однако при работе с реальными источниками это труднодостижимо.


 

При отработке и испытаниях с использованием реальных солнечных батарей для имитации заданных условий освещенности и температуры космического пространства требуются специальные стендовые устройства, большие помещения, мощные осветительные установки, системы термостабилизации, что технически трудно осуществимо и экономически нецелесообразно. Использование же реальных аккумуляторных батарей (АБ) ведет к длительному времени отработки и испытаний КА, так как в силу длительности электрохимических процессов, протекающих в АБ, невозможно быстрое изменение их режимов работы и состояния (напряжения, степени заряженности, температуры, давления).  Поэтому при испытаниях и отработке бортовых систем и КА в целом предпочтительно и целесообразно использование методов и систем имитационно-физического моделирования и формирования параметров имитаторов аккумуляторных и солнечных батарей, которые позволяют существенно понизить стоимость и уменьшить время проведения испытаний и отработки КА на 30-50%.

 

 

В Европе и США функционирует сравнительно небольшое количество фирм-производителей имитаторов аккумуляторных и солнечных батарей для автоматизированных систем контроля систем электропитания КА. Основными изготовителями имитаторов, входящих в состав программно-аппаратных комплексов, являются Agilent Technologies и Elgar. В России лидером в данном направлении является обособленное структурное подразделение ТУСУРа — НИИ автоматики и электромеханики (НИИАЭМ).


 

Необходимо добавить, что непрерывное развитие и совершенствование космической техники, появление новых источников энергии с существенно отличающимися техническими характеристиками требует поиска новых технически эффективных методов и решений для испытания бортовых систем электропитания и космических аппаратов.

 

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА СВЧ

 

Основные направления НИОКР в данной области:

 

• создание и развитие отечественных наногетероструктурных технологий изготовления СВЧ-элементов на основе полупроводниковых соединений А3В5;

• создание интеллектуального программного обеспечения и библиотек моделей для автоматизированного проектирования СВЧ-элементов, развитие новой технологии проектирования СВЧ-монолитных интегральных схем (МИС), основанной на автоматизированном синтезе (генерации) схем и топологий;

• разработка методов, аппаратных и программных средств характеризации элементов и монолитных интегральных схем СВЧ.

 

Для продвижения в область СВЧ-МИС, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн, в 2008 году ТУСУР заключил соглашение с ЗАО «НПФ «Микран» о совместных разработках в области СВЧ-монолитных интегральных схем сантиметрового и миллиметрового диапазона длин волн. В соответствии с этим соглашением развитие технологии СВЧ-МИС должно быть осуществлено за счет объединения технологических возможностей созданного в ТУСУРе научно-образовательного центра «Нанотехнологии» и производственной линии ЗАО НПФ «Микран».

 

 

Этот центр в настоящее время обладает современным технологическим и измерительным оборудованием. В центре функционирует электронный нанолитограф «Raith-150 Two», обеспечивающий минимальный размер топологического элемента в резистивной маске 20 нм.

Опыт совместной работы вузовских ученых и научно-производственной компании показал перспективность такого объединения для эффективного достижения поставленных целей.


 

Группой сотрудников под руководством В. А. Кагадея в НОЦ «Нанотехнологии» в области resist processing разработаны следующие технологические операции: полуавтоматическая химическая очистка поверхности полупроводниковых пластин; полуавтоматическое нанесение однослойных, двухслойных и трехслойных тонких пленок резистов методом центрифугирования; контроль толщины и однородности нанесенных слоев; сушка и задубливание слоев резиста на программируемых «горячих» плитах; проявление и селективное проявление резистивных слоев; удаление резистивных пленок в органических растворителях.

 

 

В области электронно-лучевого экспонирования разработаны следующие технологические операции: экспонирования и получения элементов субмикронных размеров (26-60 нм) в однослойном резисте; экспонирования и получения элементов субмикронных размеров в двухслойном резисте; экспонирования и получения элементов субмикронных размеров в трехслойном резисте. В области осаждения тонких металлических пленок разработаны следующие технологические операции: прецизионного осаждения тонких пленок следующих элементов и металлов: Ge, Ni, Ti, Cu с контролем процесса осаждения in situ; прецизионного осаждения мультислойных композиций с контролем процесса осаждения каждого слоя in situ; контроль толщины нанесенных слоев.


 

Разработан прототип технологического маршрута формирования Т-образного затвора с длиной 80–200 нм с использованием двухслойных и трехслойных резистивных масок (рис. 1).

 

Измеренные DC и RF параметры полностью бездрагметального GaAs pHEMT транзистора практически не отличаются от параметров аналогичных транзисторов с металлизацией на основе золота.

 

Задачи, решаемые в дизайн-центре НОЦ «Нанотехнологии»:

 

Проведение прецизионных измерений для построения моделей элементов СВЧ МИС на специализированной измерительной установке;

 

• создание и пополнение библиотек монолитных элементов для используемых технологий (в том числе для сторонних заказчиков);

 

• создание, развитие и освоение программного обеспечения для автоматизированного проектирования СВЧ-МИС;

 

• проектирование СВЧ-МИС по требованиям заказчика.

 

Модели элементов строятся на основе специализированных высокоточных СВЧ измерений (до 40-100 ГГц) и электродинамического моделирования. Разработаны методы моделирования, основанные на построении аналитических моделей в виде многомерных зависимостей S-параметров от геометрических размеров элементов. Разработано программное обеспечение для автоматического построения моделей монолитных элементов в виде многомерных полиномов. Построены модели СВЧ-монолитных элементов для отечественных и зарубежных GaAs MESFET- и pHEMT- технологий, которые успешно применяются в проектировании.

 

Задача автоматизированного синтеза СВЧ-полупроводниковых устройств решается исходя из новой концепции проектирования, суть которой состоит в следующем:

 

1. Декомпозиционный подход к проектированию сложных технических устройств и систем.

 

2. «Визуальное» проектирование.

 

3. Применение генетических алгоритмов (ГА).

 

4. Применение метода преобразования моделей для точного проектирования СВЧ-МИС.

 

Интеллектуальная система автоматизированного синтеза СВЧ-устройств основывается на применении технологий искусственного интеллекта: сочетание названных подходов в рамках одной системы приводит к повышению эффективности автоматизированного проектирования СВЧ-устройств, а также гибкости в использовании («настройка» на пользователя).

 

Разработаны следующие программные продукты автоматизации проектирования СВЧ МИС:

 

LOCUS — «визуальное» проектирование согласующих и корректирующих цепей;

 

AMP — «визуальное» проектирование транзисторных СВЧ-усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи;

 

REGION — «визуальное» проектирование транзисторных СВЧ-усилителей с согласующими цепями;

 

GENESYN — синтез согласующих и корректирующих цепей на основе генетических алгоритмов;

 

GENAMP — синтез транзисторных СВЧ-усилителей на основе генетических алгоритмов;

 

AMP — проектирование СВЧ-усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи.

 

По мнению Нобелевского лауреата Ж. И. Алферова, дальнейшее развитие электроники немыслимо без гетероструктур, при этом поиск новых материалов с большей шириной запрещенной зоны для создания гетероструктур является актуальной научно-технической проблемой. В ТУСУРе на кафедре физической электроники проводятся работы по исследованию гетероструктур на основе диоксида кремния с шириной запрещенной зоны 5,6 эВ и модифицированного углеродом диоксида кремния с шириной запрещенной зоны 4,2 эВ.

 

При получении пленок диоксида кремния вакуумно-плазменным методом они имеют ширину запрещенной зоны не более 6,0 эВ (для термически выращенного SiO2 ширина запрещенной зоны составляет 8,1 эВ). Модификация углеродом пленок диоксида кремния позволяет изменять ширину запрещенной зоны от 6,0 до 3,8 эВ. Полученные первые результаты исследования ВАХ гетероструктур в системе Al–SiO2–SiO2M–Al и Al–SiO2–SiO2M–SiO2–Al (SiO2M — модифицированный углеродом диоксид кремния), которые представлены на рис. 2 а, б.

 

Они существенно отличаются от ВАХ структур Al–SiO2–Al (см. рис. 2в). ВАХ, представленные на рис. 2 а, б, говорят о наличии эффектов квантования в одиночной (рис. 2а) и двойной (рис. 2б) гетероструктурах при комнатной температуре. Объяснений этим результатам еще не дано, но вероятнее всего ВАХ можно объяснить эффектом «кулоновской блокады», что дает возможность создания СВЧ-одноэлектронного транзистора на указанном эффекте до терагерцевого диапазона частот.

 

Работы по электромагнитной совместимости ведутся в лаборатории «Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств» под руководством Т. Р. Газизова. Тематика работ:

 

• разработка новых высокоэффективных математических моделей, алгоритмов и программных продуктов прогнозирования электромагнитной совместимости;

 

• разработки новых способов и методик решения задач ЭМС.

 

Наиболее важные разработки:

 

1. Анализ генераторов преднамеренных электромагнитных силовых воздействий, методов и средств защиты от их деструктивного воздействия, устойчивости элементов электронной инфраструктуры объектов. Результаты данной работы использованы при разработке проекта национального стандарта «ГОСТ Р Защита информации. Автоматизированные системы в защищенном исполнении. Испытания на устойчивость к преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям. Общие требования» (Головной разработчик — Санкт-Петербургский филиал ФГУП «НТЦ «Атлас», Санкт-Петербург, 2007).

 

2. Помехозащищенная теплопроводная монтажная плата. Защищена патентом на изобретение. Опытные образцы изготовлены в ПО «Контур» и НПЦ «Полюс» (рис. 3).

 

3. Программная система TALGAT для компьютерного моделирования задач ЭМС. Достоинства: авторские математические модели, произвольные структуры, ускорение итерационными методами, структурно-параметрическая оптимизация эволюционными алгоритмами. Программы TALGAT 2008, TALGAT 2009 зарегистрированы в Роспатенте.

 

4. Аппаратно-программный комплекс для проведения анализа взаимовлияний электрических сигналов бортовой аппаратуры. Разработан и поставлен в 2009 году в ОАО «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнева», г. Железногорск.

 

5. Модальные фильтры на основе разложения импульса помехи на несколько импульсов меньшей амплитуды. Достоинства: простая, дешевая, бескомпонентная, радиационностойкая защита от сверхкоротких импульсов по проводникам. Варианты исполнения:

 

— кабельный модальный фильтр сетевого питания. Опытный образец в исполнении бытового удлинителя;

 

— печатный модальный фильтр для защиты сети Fast Ethernet от сверхкоротких импульсов. Экспериментальные макеты разработаны и поставлены в 2010 году для испытаний в Федеральное государственное унитарное предприятие «ЦентрИнформ», г. Санкт-Петербург.

 

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ

СИСТЕМЫ

 

Структура данного приоритетного направления содержит наибольшее количество областей исследований и подготовки кадров. Основным структурным подразделением, выполняющим НИОКР данного приоритетного направления, является НИИ радиотехнических систем (НИИ РТС).

 

НИИ РТС организован в 2001 году на основе отдела радиотехнических систем НИЧ кафедры РТС. Научный руководитель — Шарыгин Г. С., директор — Бутько В. А. Основные направления деятельности НИИ РТС: теоретические и экспериментальные исследования в области разработки систем активной и пассивной радиолокации с повышенной дальностью и быстродействием, учитывающие искажения сигналов при распространении радиоволн в диапазоне длин волн от 3 см до 3 м на наземных, морских и космических трассах.

 

Основные результаты:

 

• проведен многолетний комплекс экспериментальных исследований тропосферного распространения радиоволн СВЧ над сушей и морем на специально созданных стационарных и мобильных полигонах;

 

• разработан и издан на русском и английском языках радиофизический атлас Тихого океана, являющийся основой для анализа и проектирования радиосистем морского базирования;

 

• разработана система оперативного прогнозирования радионаблюдаемости на морских трассах с учетом района, времени суток и года, метеорологических и синоптических условий;

 

• разработаны и экспериментально обоснованы методы и системы пассивной радиолокации, обнаружения и определения координат излучающих объектов за пределами горизонта на наземных, морских и аэрокосмических трассах с повышенной дальностью, быстродействием и точностью, включая многоканальные моноимпульсные и фазовые системы, в том числе при размещении систем на движущихся носителях. Работы внедрены в ОКР и производство;

 

• разработаны и внедрены в ОКР перспективные методы создания нового поколения систем поляризационной радиолокации природных и искусственных объектов с улучшенными показателями по разрешающей способности, селекции и распознаванию. Работы НИИ РТС использованы при создании поляризационного радиолокатора нового поколения в Международном исследовательском центре телекоммуникаций, излучения и радиолокации (Нидерланды);

 

• подготовлены кадры высшей квалификации для работы в промышленности и высшей школе, включая 10 докторов и 48 кандидатов наук;

 

• подготовлено более 2000 инженеров для работы в области проектирования и эксплуатации радиотехнических систем различного назначения.

 

Основные перспективные объекты исследований и разработок ТУСУР и НИИ РТС в области радиотехнических и телекоммуникационных систем:

 

• системы спутникового мониторинга повышенной защищенности и информативности;

• системы спутниковой навигации повышенной точности, включая дифференциальные системы;

• защищенные системы спутниковой и межспутниковой связи повышенной емкости;

• системы пассивной радиолокации повышенной информативности с поляризационной обработкой и синтезированной апертурой;

• многопозиционные защищенные системы радиотехнической разведки со «скрытыми» защищенными каналами связи;

• разработка РЛС с АФАР для летательных аппаратов последнего поколения;

• IP-защищенные телекоммуникационные сети для контроля за большими объемами информации и дистанционного управления объектами, включая использование беспроводных сетей;

• защищенные серверные системы для телекоммуникационных систем. ТУСУР входит в число мировых лидеров по направлению создания радиолокационных систем на новых принципах измерения полной матрицы рассеяния электромагнитных волн на сложных реальных объектах, в том числе в подповерхностных слоях Земли. Основы теории этого направления созданы в процессе выполнения нескольких фундаментальных исследований, направленных на изучение закономерностей распространения и рассеяния волн и создание радиотехнических систем активной и пассивной радиолокации. К числу таких работ относятся НИР, выполненные в последние годы:

• НИР «Создание и исследование векторных физико-статистических моделей электромагнитных полей, рассеянных распределенными объектами, для синтеза методов повышения радиолокационного контраста в обзорных РЛС с синтезированной апертурой»;

• НИР «Поисковые исследования по разработке методов повышения радиолокационного контраста малозаметных целей в обзорных РЛС с синтезированной апертурой»;

• НИР «Создание и экспериментальное обоснование физико-статистических моделей распространения радиоволн в случайно-неоднородной среде над земной поверхностью и рассеяния волн природными и искусственными объектами».

 

 

ТУСУР осуществляет постоянный поиск новых применений методов и средств радиолокации, основанных на фундаментальных исследованиях и инновационных разработках. Пример такой удачной находки — использование методов сверхширокополосной (видеоимпульсной) радиолокации в исследованиях геологических образований, строительных конструкций и нарушений подземных коммуникаций. В ТУСУРе разработаны методики зондирования и обработки результатов измерений, которые сертифицированы Госстроем РФ для применения при освидетельствовании строительных конструкций и других технических сооружений, включая дорожные покрытия.

 

 

На рис. 5б иллюстрируется проведение экспериментальных работ по исследованию качества заливки бетоном колонн. Работы проводят сотрудники КБ «Радар» ТУСУРа. Результаты обследования изображены на рис. 5в в виде радарограммы в двух секторах зондирования, характеризующей распределение плотности материалов. На радарограмме отчетливо виден брак в виде пустотелости и деформирования арматуры. Следует отметить безопасность применения метода георадарного зондирования по сравнению с методами, основанными на радиоактивном или рентгеновском излучении.


 

Наряду с исследованиями в радиочастотных диапазонах ТУСУР ведет поисковые и прикладные НИР в акустическом диапазоне. НИОКР «Разработка мобильной установки для акустического воздействия на биообъекты» представляет инновационную разработку, основывающуюся на результатах ранее проведенных фундаментальных исследований способов излучения, приема и закономерностей распространения акустических волн. Лаборатории НИИ РТС и полигон в 2006-2007 годах были оснащены современной измерительной техникой, средствами связи, системами точного позиционирования, радиолокаторами, что позволяет выполнять исследования на самом высоком уровне, отвечающем мировому.

 

 

В 2001 и 2002 годах НИИ РТС, функционирующий совместно с кафедрой РТС, успешно выполнил свои первые зарубежные контракты с Международным исследовательским центром телекоммуникаций и радиолокации (Нидерланды) на выполнение научно-исследовательских работ в области поляризационной радиолокации. Сотрудничество с зарубежными партнерами приобрело стабильный регулярный характер.


 

В результате получены теоретические и экспериментальные основополагающие результаты в области поляризационной радиолокации, имеющие большое значение для создания радиолокационной техники. Выполненные исследовательские проекты совместно с Международным исследовательским центром телекоммуникаций и радиолокации (IRСТR), исследовательским центром факультета электроинженеров, математики и вычислительной техники (факультета EEMCS) Дельфтского технологического университета (TUDelft) нашли отражение в учебном процессе. В ТУСУРе ведутся исследования и разработки в области измерительной и диагностической аппаратуры. Один из развиваемых проектов — создание нелинейного импульсного анализатора цепей. Прибор предназначен для измерения характеристик нелинейности радиотехнических цепей при сложном импульсном воздействии, как во временной, так и в частотной области.

 

 

Главной особенностью прибора является использование сверхширокополосных импульсных сигналов для исследования характеристик цепей. Выполняемые функции: измерение нелинейных устройств в режимах, наиболее приближенных к реальным условиям их работы; получение нелинейной рефлектограммы, что позволяет обнаружить пространственное расположение нелинейного объекта, измерить характеристики антенн во временной области без использования дорогостоящих безэховых камер и сократить время измерений.

 

 

Y. A. Shurygin. One of the major research activities of TUSUR is the development and design of automated test-and-monitoring equipment on the basis of solar simulators and batteries for testing on-board power supply systems and spacecrafts (SC). Relevance of the work lies in the fact that during the tests and of on-board systems and spacecraft in order to guarantee their performance under real operating conditions there is a need of multiple changes of operation modes of onboard power sources — solar and accumulator batteries.



Ключевые теги: ТУСУР
 

Другие новости по теме:


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


АКТУАЛЬНО

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУКИ


Календарь событий:

«    Октябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 

Архив новостей:

Сентябрь 2017 (2)
Август 2017 (3)
Июль 2017 (5)
Февраль 2017 (1)
Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (7)