Главная  Интегральные схемы 

[0] [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] [32] [33] [34] [35] [36]

метровом) возможен при умелом использовании монолитных схем в качестве дополнения к ОИС СВЧ, поскольку для изготовления ОИС достаточно применять широко внедренную в производство толстопленочную и (или) тонкопле-ночную технологию.

Работы по созданию АЭ привели, с одной стороны, к развитию современной науки - биологической инженерии, т. е. управление процессами рождения биоклеток, с дру. гой - к более глубокому пониманию передачи и обмена информацией в биологических структурах (мозг - нервная система - биологические раздражители). Построены простейшие модели биологических АЭ (нейроны), связанные посредством активных ЛП (нервные волокна), на основе которых показана электромагнитная природа распространяющихся негармонических сигналов [16 . Эти исследования подсказывают пути построения элементной базы аналого-цифровой аппаратуры. Например, существует мнение зарубежных ученых, что для создания процессора с быстродействием около 2-10* операций в секунду потребуется множество арифметических устройств, действующих параллельно по аналогии с колонкообразными структурами коры головного мозга. При этом уже обоснованно высказываются предположения о новых методах литографии, которые станут настолько точными, что можно будет создавать транзисторные структуры, соизмеримые с молекулой биоклетки. Подобная микросхема «с шириной линии менее 0,5 мкм способна самопроизвольно реорганизовать свои функции. Одна такая микросхема сможет удовлетворить потребности целой физической лаборатории или образовать автоматизированную систему, подключенную к нейронной системе человека» [15].

. Разработки новых сверхминиатюрных микросхем привели к созданию первых биочипов, возможности которых позволяют сделать предположения о будущем радиоэлектроники: «Трехмерная белковая решетка даст возможность получать трехмерные интегральные схемы повышенного быстродействия, уменьшенного энергопотребления со сверхминиатюризацией, которая сможет обеспечить миллионы миллиардов элементов в кубическом сантиметре» [15].

§ 3.3. Устройствауправления СВЧ сигналами

Электромагнитная ролна характеризуется тремя параметрами: амплитудой, фазой и частотой. Обработка СВЧ сигнала предполагает возможность управления этими пара-



jTpaMH по наперед заданному или вырабатываемому в процессе функционирования данной системы алгоритму. Используемые до самого последнего времени полосковые управляющие устройства имеют недостатки: узкая полоса рабочих частот, неудовлетворительная степень развязки между коммутирующими каналами, технологическая сложность сборки управляющих диодов с цепями питания, большие габариты и др. Эти недостатки в значительной мере снимаются при проектировании СВЧ модулей РЭА на ОИС. Сейчас уже можно ввести некую «рабочую» классификацию цепей управления по типам используемых ЛП. Так, для включения управляющих диодов более всего, по-видимому, подходит СЩЛ, для реализации выводов энергии - полосковые ЛП, для выполнения цепей управления - KB и т. п.

Сверхширокополосные управляющие устройства эффективно реализуются с помощью кольцевых мостов (§ 2.2), в плечи которых включаются управляющие диоды. Схема включения диодов (последовательно либо параллельно) и их число определяются выбором вида функциональной обработки сигнала. Управляющие устройства в коммутирующих цепях воздействуют на амплитуду сигнала (выключатели и ограничители мощности), фазу (манипуляторы) и частоту (устройства смещения частоты и модуляторы). Все эти устройства позволяют осуществлять не только аналоговую, но и цифровую обработку сигнала.

Рассмотрим каждое устройство в отдельности, обращая при этом внимание на быстродействие схем и полосу рабочих частот.

Устройства управления амплитудой. К данному классу устройств относятся ограничители, выключатели, аттенюаторы, корректоры и многие другие устройства, осуществляющие управление амплитудой сигнала. Рассмотрим два устройства, связанных с ограничением амплитуды (уменьшение мощности сигнала либо его полное выключение). Принцип работы этих устройств основан на частичном либо полном отражении сигнала от гибридного кольцевого моста с управляющими диодами.

Топология устройства управления амплитудой с последовательно включенными диодами показана на рис. 3.6 а. Гибридный мост выполнен на НПЛ, свернутой в кольцо 1 с периметром 3 У2. Диаметрально противоположные точки кольца соединены с НПЛ 2 и СЩЛ 3 (находится под подложкой). На рис. 3.6 а показан пример соединения СЩЛ и НПЛ с помощью объемного Т-соединения 4. СЩЛ заканчивается во внутренней области кольца закороченным



четвертьволновым шлейфом 5. Линия кольца / имеет два разрыва, в область которых включены последовательно диоды 5 и 7 на полуволновой длине 8 друг от друга. Питание диодов осуществляется с помощью фильтров нижних частот 9 и 10. Чтобы не нарушить условие согласования, высо-коомные отрезки фильтра нижних частот соединяются с линией кольца симметрично относительно входа и выхода устройства.

Габариты конструкции можно уменьшить, если кольцо выполнить на СЩЛ длиной У2 (рис. 3.6 б). В этом случае


Рис. 3.6

для управления амплитудой сигнала достаточно включить один диод. Причем цепь питания диодов значительно упростится, так как функции фильтра нижних частот выполняет слой металла И, расположенный на внутреннем участке кольца 1, и высокоомный проводник 10, соединяющий его с источником питания.

Опишем очень коротко принцип работы этих устройств. При возбуждений, например, входного плеча на НПЛ 2 сигналы синфазно распространяются по периметру кольца /. В случае короткого замыкания диодов 6, 7 (рис. 3.6 а) либо холостого хода (рис. 3.6 б) оба сигнала полностью отражаются от выходного плеча 4. Смена режима работы диодов (холостой ход - рис. 3.6 а либо короткое замыкание - рис. 3.6 б) создает условия для полного прохождения сигнала с входа 2 на выход 3.

Экспериментальные исследования в сантиметровом диапазоне показали, что прямые потери при полном прохождении сигнала составляют в октавной полосе частот менее 1,1 дБ при развязке плеч в режиме «выключено» более 30 дБ. Быстродействие устройства управленияамплитудой, изображенного на рис. 3.6 б, более чем в два раза больше, чем устройства на рис. 3.6 а. Подробные экспериментальные



[0] [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] [32] [33] [34] [35] [36]

0.0008