SElk_05_2021 by jozef24

5/2021 Реклама

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

ЖУРНАЛ

Журнал «Современная электроника» Издаётся с 2004 года

Здравствуйте, уважаемые друзья! Мировая электронная индустрия продолжает борьбу с глобальным кризисом, спровоцированным коронавирусом, стихийными бедствиями и экономическим противостоянием между США и Китаем. Уже в самом начале кризиса многие специалисты разглядели надвигающуюся опасность. Но действительность, как говорится, – превзошла все ожидания: на рынке полупроводниковой электроники наблюдается тотальный дефицит всего, цены на изделия микроэлектроники подскочили в разы, производственных мощностей не хватает, а быстро развернуть новые – задача очень дорогостоящая и сложная. Да и не спешат мировые гиганты инвестировать в новые мощности из опасений что нынешний спрос может оказаться сильно переоценённым и когда ажиотаж спадёт, вновь построенные фабрики останутся без заказов. Акции чипмейкеров на фоне образовавшегося дефицита и неуклонно растущего спроса со стороны промышленности и телекома – на подъёме, что не может не радовать инвесторов. Однако перебои в производстве чипов по цепочке приводят к сокращению объёмов производства и удорожанию изделий, содержащих в себе микроэлектронные компоненты, а без них не обходятся сегодня даже утюги. Россию кризис затронул лишь косвенным образом, поскольку вклад высокотехнологичной продукции в ВВП даже по официальным данным сегодня не превышает 25%, а львиная её доля приходится на ВПК, где используется преимущественно отечественная элементная база. Тем не менее для амбициозных проектов государства по цифровизации отечественной экономики мировой дефицит полупроводников может стать сдерживающим фактором: ведь как ни крути основные поставщики микроэлектроники в российский гражданский сектор – это не отечественные производители чипов, а Китай, Малайзия и Тайвань. В этом номере «Современной электроники» мы продолжаем публикацию материалов на чрезвычайно важную тему технологической независимости страны в области микроэлектроники. Видимая часть информационного айсберга свидетельствует о том, что государство предпринимает шаги для улучшения ситуации: разрабатываются программы долгосрочного развития отрасли, инвестируются средства в различные масштабные проекты, предоставляются преференции производителям и разработчикам в области электроники. Но не станет ли итогом этой бурной деятельности очередное разбазаривание астрономических сумм из бюджета? Некоторые наши эксперты прогнозируют именно такой сценарий и готовы предложить альтернативные пути развития отечественной микроэлектроники. Об этом читайте в нашем журнале. Между тем «Современная электроника» не изменяет своим принципам, продолжает радовать читателей не только интересными публикациями, но и массой новых видеороликов на YouTube-канале! Оставаясь с нами, вы движетесь в ногу со временем!

Главный редактор Ю. В. Широков Заместитель главного редактора Д. А. Трофимов Редакционная коллегия А. Е. Балакирев, В. К. Жданкин, С. А. Сорокин, Д. А. Кабачник, Р. Х. Хакимов Вёрстка А. М. Бабийчук Обложка Д. В. Юсим Распространение А. Б. Хамидова (info@soel.ru) Реклама И. Е. Савина (advert@soel.ru) Учредитель и издатель ООО «СТА-ПРЕСС» Генеральный директор К. В. Седов Адрес учредителя и издателя: 117279, г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 108, пом/ком/эт I/67/тех Почтовый адрес: 119313, Москва, а/я 26 Тел.: (495) 232-0087 • Факс: (495) 232-1653 info@soel.ru • www.soel.ru Производственно-практический журнал Выходит 9 раз в год. Тираж 10 000 экз. Цена свободная Журнал зарегистрирован в Федеральной службе по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия (свидетельство ПИ № ФС77-18792 от 28 октября 2004 г.) Отпечатано: ООО «МЕДИАКОЛОР». Адрес: Москва, Сигнальный проезд, 19, бизнесцентр Вэлдан. Тел./факс: (499) 903-6952 Перепечатка материалов допускается только с письменного разрешения редакции. Ответственность за содержание рекламы несут рекламодатели. Ответственность за содержание статей несут авторы. Материалы, переданные редакции, не рецензируются и не возвращаются. Мнение редакции не обязательно совпадает с мнением авторов. Все упомянутые в публикациях журнала наименования продукции и товарные знаки являются собственностью соответствующих владельцев. © СТА-ПРЕСС, 2021 ПОДПИСКА

БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ на электронную версию журнала теперь СТАЛА БЕССРОЧНОЙ ПОДПИСКА на печатную версию – это гарантированное получение журнала по любому указанному вами адресу!

Всего вам доброго! Юрий Широков, главный редактор

WWW.SOEL.RU

С УСЛОВИЯМИ ОФОРМЛЕНИЯ ПОДПИСКИ можно ознакомиться на сайте www.soel.ru

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОДЕРЖАНИЕ 5/2021 РЕКЛАМОДАТЕЛИ Beneq (Lumineq) . . . . . . . 54, 55 CREE (Wolfspeed) . . . . . . . . 63

РЫНОК

4 8

Группа Legrand

Delta Design. . . . . . . . . . .4, 27 ICAPE Group . . . . . . . . . . . 44 INWAVE . . . . . . . . . . . . .5, 58 JTAG . . . . . . . . . . . . . . . 17

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

12 Новый стандарт для проектов «Умный дом» – Connected Home over IP. Часть 2 Виктор Алексеев

PCB SOFT . . . . . . . 2-я стр. обл. Schaefer. . . . . . . . . . . . . . 15 TDK-Lambda . . . . . . . . . . . .6

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

18 Современные 32-разрядные ARM микроконтроллеры серии STM32 Олег Вальпа

XP Power . . . . . . . . . . . . . .7 ОАО «Завод Магнетон» . . . . 1, 6 Микроволновые системы . .4-я стр. обл.

20 Импортозамещение в действии. Герметичные жидкостные соединители от отечественного завода-производителя Елизавета Матюхина

Морион . . . . . . . . . . . . . . .5 Платан . . . . . . . . . . . . . . .4

Новости российского рынка Экосистема умного дома: возможности и решения

24 ARINC 818 для начинающих. Комплект разработчика Velocity XI Александр Бекмачев, Евгений Работинский

РАДЭЛ-2021 . . . . . . . . . . . 72 Связь-2021 . . . . . . . . . . . . 39 Силтэк . . . . . . . . . . . . . . .6 Симметрон . . . . . . . . . . . . .5

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

28 Проблемы использования реверберационной камеры при испытаниях на восприимчивость к радиочастотному электромагнитному полю Алексей Шостак

СНЕЖЕТЬ . . . . . . . 1-я стр. обл. ТЕСТПРИБОР . . . . . . . . . 11, 29 Фаворит-ЭК . . . . . . . . . . . 26 ЧипЭкспо-2021. . . . . . . . . . 45

Читайте в «CTA» № 3/2021:

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

32 Опыт использования сигнализации и диагностики термометрии силосов элеватора по шинной топологии подключения цифровых датчиков DS1820 Андрей Шабронов

36 FlyFocus разрабатывает отсоединяемый привязной БПЛА для непрерывного наблюдения за критически важными объектами Vicor Corporation

Предъявите ваши ладони: будущее биометрических технологий ИИ в Индустрии 4.0: промышленность в погоне за прогрессом Кораблям дали газу: первое в России судно на СПГ уходит в плавание Вкалывают роботы, а не человек: автоматизация складской логистики «Зрячее» производство: когда видеокамера эффективнее глаза

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

40 Перенос тестовых сценариев между этапами моделирования СБИС «Система-на-кристалле» и этапом функционального контроля Андрей Андрианов ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

46 Элементный анализ планарных наноструктур на базе рентгеновской эмиссии, индуцированной высокоэнергетическим возбуждением Евгений Егоров, Владимир Егоров, Алексей Галицын

56 Результаты измерений диэлектрических свойств нанокомпозитных сегнетоэлектрических плёнок в СВЧ-диапазоне Андрей Фирсенков, Игорь Мироненко, Аркадий Иванов СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ

60 О Дне радио и о предложении изменить его статус Владимир Бартенев КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ

64 Как завоевать мировой рынок электроники в посткремниевую эпоху? Александр Гордеев СОБЫТИЯ

68 Будущее не за горами Оформляйте подписку на журнал «СТА» и читайте печатную версию или электронную версию на www.cta.ru

Ольга Романовская

70 Итоги выставки «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2021»

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

WWW.SOEL.RU

РЫНОК

На правах рекламы

Новости российского рынка ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

CERAPLAS

эффекта. Холодная плазма (её температу-

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ра менее 50°С) генерирует электрические разряды в воздушной среде или внешних газах. Малый вес и компактность позволяют использовать компоненты даже в портативных устройствах с батарейным питанием.

ИОНИЗАТОР НА ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЕ

2020 год вывел на первое место в мире вопрос защиты от вирусов. Для борьбы с этим микроскопическим врагом использовались все существующие технологии: химическое обеззараживание антисептическими средствами, УФ-излучение, барьерные методы защиты в виде масок и перчаток. Компания TDK предлагает ещё одну технологию защиты от загрязнений – холодную плазму. Сегодня использование технологических возможностей плазмы стало рабочим стандартом во многих отраслях промышленности. Мощности плазменных установок колеблются в диапазоне от нескольких ватт до киловатт. Компания TDK разработала инновационный источник холодной плазмы (озонатор, ионизатор) – CeraPlas™ элемент, представляющий собой генератор плазмы в одном корпусе на основе пьезо-

Обеззараживание холодной плазмой имеет ряд преимуществ перед другими методами: оно осуществляется без контакта с поверхностью и не нарушает её свойств, может быть использовано для очистки термически чувствительных поверхностей (например, электроники, смартфо-

нов). Линейка устройств CeraPlas™ состоит из нескольких типов элементов, среди которых можно выбрать как готовые модели в виде «пьезоручки», так и разработать собственные индивидуальные решения. Применение готовых решений позволяет получить заметные преимущества при работе с поверхностями с высокой поверхностной энергией, например при склеивании, нанесении покрытия или прецизионной очистке. Пример применения: компания Relyon Plasma в сотрудничестве с компанией Hailo разработала компактный модуль для встраивания в крышку мусорного контейнера. Каждые 60 минут модуль автоматически вырабатывает и распыляет порцию активных форм кислорода, ионизируя воздух. Результат работы прибора – нейтрализация 99% неприятных запахов и бактерий. ПЛАТАН info@platan.ru +7 (495) 97-000-99

ровал планы на этот. С учётом сложившихся условий компания быстро перестроила свою работу на удалённый режим и сконцентрировалась на отработке пожеланий пользователей. Приоритет работ определяется на основе анализа результатов тестов и запросов пользователей системы, что обеспечивает более гибкое взаимодействие с заказчиками. Из ближайших планов особое внимание было уделено выпуску новой версии модуля DeltaCAM для проверки и редактирования производственных файлов. DeltaCAM будет полностью интегрирован в САПР Delta Design для поддержки сквозного цикла проектирования печатных плат и их производства. На семинаре также были представлены текущие достижения по интеграции Delta Design с другими продуктами для разработки электронного оборудования. Директор по развитию АО НПО «ЭРКОН» Илья Малышев рассказал о новой библиотеке компонентов электрорадиоизделий промышленного и специального назначения АО НПО «ЭРКОН», разработанной для использования в Delta ЭКБ. Профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Игорь Харитонов поднял актуальную тему создания

SPICE-моделей электронных компонентов на заказ. Далее прошли презентации основных модулей системы Delta Design. Подробно были рассмотрены: библиотека электронных компонентов Delta ЭКБ, автотрассировщик и топологический редактор TopoR, система аналогового моделирования Delta Design SimOne, модуль цифрового моделирования Simtera. В заключение был представлен доклад о методах подбора операционной системы реального времени для встраиваемых продуктов. Слушатели также ознакомились с возможностями и особенностями операционных систем реального времени для встраиваемых систем семейства FX-RTOS. Поскольку в основном на семинаре присутствовали пользователи продуктов компании «ЭРЕМЕКС» или планирующие их приобретение в ближайшем будущем специалисты, было достаточно много практических вопросов. Специалисты «ЭРЕМЕКС» весьма положительно оценили результаты работы на выставке «Экспоэлектроника-2021» и планируют участие в мероприятии в следующем году. www.eremex.ru

СОБЫТИЯ

ПОСЛЕ

ДВУХЛЕТНЕГО ПЕРЕРЫВА

ВЫСТАВКА

EXPOELECTRONICA

ПРОШЛА В АКТИВНОМ ДЕЛОВОМ РЕЖИМЕ

На стенде «ЭРЕМЕКС», где можно было протестировать все модули и обновлённый интерфейс последней версии САПР Delta Design 3.0, а также ознакомиться с возможностями интеграции Delta Design с системой управления инженерными данными и жизненным циклом изделия ЛОЦМАН:PLM от компании АСКОН, постоянно были посетители. Разработчики «ЭРЕМЕКС» демонстрировали и другой продукт – ОСРВ для встраиваемых систем FX-RTOS. На семинаре «ЭРЕМЕКС» в рамках выставки руководитель группы продаж ПО Антон Плаксин выступил с приветственным словом к участникам, остановился на основных направлениях государственной политики по развитию электроники, рассказал о результатах «ЭРЕМЕКС» в 2020 г. и пригласил на очные мероприятия, намеченные в этом году. Генеральный директор АО «ЭРЕМЕКС» Сергей Пилкин подвёл итоги работы команды разработчиков за прошедший год и анонси-

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

РЫНОК

На правах рекламы

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

КОМПАНИЯ INWAVE

●

ВЫПУСТИЛА НОВЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

MWA-400

Компания INWAVE, ведущий российский разработчик прецизионного контрольно-измерительного оборудования, выпустила новый анализатор спектра MWA-400 с диапазоном рабочих частот от 8 кГц до 40 ГГц. Анализатор MWA-400 предназначен для проведения высокоточных измерений спектральных параметров сигналов в реальном времени, уровня фазовых шумов, параметров ЭМС, а также обеспечивает демодуляцию и запись сигналов. Основные преимущества анализатора спектра MWA-400:

НОВЫЙ

●

8″ графический сенсорный дисплей;

●

800 МГц полоса анализа спектра реального времени, записи, демодуляции; 100 Гбит/с Ethernet (QSFP28) интерфейс ввода-вывода для соединения с внешней системой хранения; фазовый шум: –137 дБн/Гц на отстройке 10 кГц от несущей 1 ГГц; частота дискретизации 4 ГГц, разрядность АЦП 12 бит;

●

АНАЛИЗАТОР

ФАЗОВЫХ ШУМОВ

53100А

MICROCHIP, ПОСТАВЛЯЕМЫЙ АО «МОРИОН» (Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ)

ОТ

АО «МОРИОН» (Санкт-Петербург), ведущее предприятие России и один из мировых лидеров в области разработки и серийного производства пьезоэлектронных приборов стабилизации и селекции частоты, представляет новый анализатор фазовых шумов 53100А от Microchip (бывшая Symmetricom, Microsemi) в USB-исполнении. Анализатор фазовых шумов 53100A измеряет амплитудную, фазовую и частотную стабильность прецизионных источников частоты. Поддерживаются входные частоты от 1 до 200 МГц. Анализатор 53100A выдаст исчерпывающую информацию о харак-

теристиках стабильности устройств в масштабах времени от фемтосекунд до дней. Компактные размеры (344×215×91 мм при весе чуть более 3 кг) и передовая в своей отрасли скорость измерений делают данный инструмент универсальным для множества применений, от настольных систем до автоматических измерительных систем, монтируемых в стойку. Модель 53100A, базирующаяся на основе уже зарекомендовавших себя серий

● ●

●

4 ГБ объём встроенной памяти выборок для записи на скорости 4 Гвыб/с; минимальная полоса разрешения (RBW) 0,1 Гц; опциональный второй синхронный канал с диапазоном частот 8 кГц ... 1,5 ГГц; сенсорная контекстная клавиатура; опция по измерению фазовых шумов; опция фильтров ЭМИ; опция по анализу сигналов со всеми априорно неизвестными параметрами; опция «доступ пользователя к программированию ПЛИС». www.inwave.ru hello@inwave.ru +7 (495) 137-5335

анализаторов 3120A, 5120А и 5125A, производит быстрые и точные измерения фазового шума в одной боковой полосе (SSB) и девиации Аллана (Allan Deviation), отличаясь от альтернативных решений привлекательной стоимостью. Благодаря усовершенствованной конструкции и технологическим достижениям в производстве, анализатор 53100A обеспечивает более высокую надёжность и производительность по сравнению со своими предшественниками. Планируется внесение в государственный реестр СИ в 2021–2022 гг. Дополнительная информация о новом приборе доступна на сайте АО «МОРИОН». АО «МОРИОН» www.morion.com.ru / sale@morion.com.ru +7 (812) 350-7572, +7 (812) 350-9243 Факс: +7 (812) 332-5025, +7 (812) 350-1559

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

НОВЫЕ ДРАЙВЕРЫ ЗАТВОРА INFINEON СЕМЕЙСТВА X3 COMPACT Компания Infineon выпустила новые микросхемы драйверов управления на 650, 1200 и 1700 В IGBT, Mosfet, SiC-Mosfet. Отличительные особенности новых драйверов: ● «мягкое» отключение с настраиваемым током затвора; ● действующее изоляционное напряжение 5700 В; ● соответствие стандарту на изоляцию UL 1577; ● напряжение смещения выход-вход до 2300 В; ● повышенная помехоустойчивость (CMTI = 200 кВ/мкс); ● прецизионная, настраиваемая и температурно-компенсируемая защита DESAT; СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

мощный токовый выход (1ED34(38) xxMx12M – 9А); ● рабочая температура до +125°С; ● серия 1ED38xx имеет встроенный АЦП и функцию обработки сигнала с термодатчика, встроенного в IGBT-модуль. Драйверы предназначены в первую очередь для управления IGBT- и SiC-модулями, но также могут применяться для управления дискретными IGBT, Mosfet, SiC-Mosfet. Новизна новых микросхем драйверов – в возможностях управления транзисторами 17 класса, соответствии повышенным требованиям по изоляции, гибком «мягком» выключении, повышенной стойкости к помехам, а также в наличии у микросхем с цифровым интерфейсом встроенного АЦП и передачи сигнала с датчика температуры (NTC) в модуле или на радиаторе. ●

WWW.SOEL.RU

● ● ● ● ●

●

Области применения: электроприводы; инверторы для солнечной энергетики; источники бесперебойного питания; сварочные аппараты; преобразователи для транспорта и карьерной техники; источники питания изолированные. infineon@symmetron.ru

РЫНОК

На правах рекламы

КОМПАКТНЫЕ AC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ TDK-LAMBDA МОЩНОСТЬЮ 5 И 26 ВТ ДЛЯ МОНТАЖА НА ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУ

Корпорация TDK-Lambda представила новые AC/DC-преобразователи серии KPSB для монтажа на печатную плату. Эти одноканальные компактные преобразователи доступны с выходными мощностями 6 и 25 Вт и выходными напряжениями 3,3, 5, 9, 12, 15 и 24 В. Они работают в широком диапазоне входных напряжений 85…264 В переменного тока и при температурах окружающей среды от –40 до +80°C. КПД преобразователей достигает 87% и они имеют очень низ-

КОРПУСИРОВАННЫЕ ФЕРРИТОВЫЕ ДЕЛИТЕЛИ/

кое энергопотребление без нагрузки. Данная серия отлично подойдёт для применения в таких сферах как приборостроение, телекоммуникационное оборудование, мобильные испытательные комплексы и бортовые системы связи. Данные модели доступны в открытом исполнении и в корпусе, они имеют изоляцию класса II, обеспечивающую работу без дополнительного заземления. Также серия KSPB не требует дополнительной установки фильтров в цепь питания. Габаритные размеры модулей на 6 Вт составляют 39,5×19,4 мм, а модулей на 25 Вт – 50,8×28 мм. Вес: от 11 до 105 г в зависимости от выходной номинальной мощности. Гарантия от производителя состав-

ответствуют присоединительным контактным местам аналогов.

Изделия применяются в аппаратуре радиоизмерительных комплексов, в многоканальных системах приёма-передачи информации широкополосных сигналов, работают с высокой динамической нагрузкой, обеспечивают высокую пропускную способность, могут работать при низких уровнях атмосферного давления, могут быть использова-

ны и аттестованы для применения в бортовых системах аэрокосмической техники. ● гамма-процентная наработка до отказа Тγ приборов при γ = 95% в режимах и условиях, допускаемых ТУ, не менее 100 000 ч, (в облегчённом режиме 120 000 ч) в пределах срока службы Тсл не менее 25 лет; ● приборы стойкие к воздействию механических, климатических факторов и специальных сред со значениями характеристик, соответствующими группе унифицированного исполнения 4У, и выдерживающие синусоидальные вибрации в диапазоне от 10 до 2000 Гц с амплитудой ускорения 20 g, механический удар одиночного действия длительностью ускорения до 5 мс со значением 200 g и удар многократного действия до 150 g при той же длительности. www.magneton.ru

уже успешно работает в сверхсложных эксплуатационных условиях – на локомотивах, колёсных парах и тяговых электродвигателях подвижного состава РЖД. Радиометка обладает повышенной устойчивостью к агрессивным средам (кислоты, щёлочи) и ультрафиолетовым лучам; выдерживает перепады температур в диапазоне от –60 до +300°С, ударную и вибрационную нагрузку, высокое давление. Дальность её считывания – до 7,5 метров. Над продуктом работала группа специалистов из нескольких отделов ГК «Силтэк». Инженерами-проектировщиками была оптимизирована конструкция прототипа изделия, разработана и создана технологическая оснастка для сборки и литья под давлением, подготовлены методики контроля качества продукта. Инженерами производства были подобраны марки материалов и технологические

параметры литья высокотемпературного пластика. У S-Tag Steel широкий потенциал применения, её можно использовать для маркировки объектов преимущественно из различных типов металла: тележек, станков, промышленного оборудования и техники, контейнеров, горнодобывающего оборудования и транспорта, военной и исследовательской техники, различных стационарных объектов и т.д. www.siltech.ru

СУММАТОРЫ МОЩНОСТИ

НЧ-ВЧ-СВЧ-ДИАПАЗОНОВ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА

28 типов новых изделий для применения в радиоэлектронных системах и комплексах разработаны ОАО «Завод Магнетон». Среди разработанных приборов имеются 2-, 3-, 4-, 5-, 6- и 8-канальные делители/сумматоры. Приборы обеспечивают работу в жёстких условиях эксплуатации и имеют категорию качества «ВП». Делители/сумматоры различаются диапазонами рабочих частот, массогабаритными параметрами, не уступают аналогам известных зарубежных производителей по электрическим параметрам и превосходят их по надёжности, а также в конструктивном исполнении полностью со-

СВЕРХПРОЧНАЯ СТАЛЬНАЯ UHF-МЕТКА S-TAG STEEL ОТ «СИЛТЭК» Группа компаний «Силтэк» – единственный в России разработчик и серийный производитель корпусированных RFIDметок для всех отраслей промышленности. «Силтэк» работает на российском и международном рынках более 25 лет. Производственные, технологические и интеллектуальные возможности компании позволяют создавать и серийно выпускать радиометки для идентификации грузов, технических и транспортных средств, оборудования, индивидуальной или групповой упаковки готовой продукции, а также единичных объектов любого размера и специфики – от новорождённых поросят до элементов буровых установок. Одна из свежих новинок UHF-метка S-Tag Steel в стальном корпусе, которая

ляет 3 года. Более подробную информацию по серии KPSB и по другим продуктам TDKLambda вы можете получить у официального дистрибьютора – компании «ПРОСОФТ». www.prosoft.ru

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

РЫНОК

На правах рекламы

80-ВАТТНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ AC/DC В ОТКРЫТОМ

Компания XP Power предлагает серию 80-ваттных источников питания AC/DC LCE80 с конвекционным охлаждением,

Помехоэмиссия и кондуктивные помехи соответствуют уровню Class B по стандарту EN55032, устойчивость к воздействию помех соответствует требованиям стандартов EN55035, EN61547 и EN610004-2/3/4/5/6/8/11, гармонические составляющие тока соответствуют Class C для нагрузки 50 Вт и более. Источники пита-

выполненную в открытом каркасе с площадью основания 4×2″, которые характеризуются высоким значением удельной мощности, работой в режиме стабилизации напряжения и тока, содержанием гармонических составляющих тока по Class C для нагрузок 50 Вт и выше, защитой от поражения электрическим током по классу I и II и широким диапазонном входного напряжения от 90 до 305 В. Серия LCE80 содержит 10 моделей с выходными напряжениями 5, 12, 15, 20, 24, 30, 36, 42, 48 и 54 В. Регулировочный потенциометр, установленный на плате, обеспечивает подстройку выходного напряжения в диапазоне ±10% относительно номинального значения. Полная мощность на выходе обеспечивается при минимальном значении входного напряжения 90 В. Электрическая

ния обеспечивают безопасность согласно требованиям стандартов CB IEC62368-1, IEC60950-1 (ITE), TUV EN62368-1 (ITE), EN61347 (для осветительного оборудования) и UL8750 (для осветительного оборудования). Габаритные размеры корпуса 101,6×50,8×27,9 мм. Гарантируются технические параметры при воздействии температур от –40 до +70°C, полная мощность обеспечивается от –30 до +50°C. Среднее время наработки до отказа (MTBF), рассчитанное согласно MIL-HDBK-217F, Notice 2 при применении в стационарном наземном оборудовании при температуре +25°C, составляет 300 000 часов, а максимальная высота, на которой гарантируется сохранение работоспособности, составляет 5000 м. www.prosoft.ru

КАРКАСЕ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ОБОРУДОВАНИИ

И ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЕ

прочность изоляции между выходными и выходными цепями – 3 кВ (переменное напряжение), между входными цепями и корпусом – 1,5 кВ (переменное напряжение), между выходными цепями и корпусом – 1,5 кВ (переменное напряжение). Преобразование напряжения осуществляется с КПД 89,6%, а при работе в режиме холостого хода входная мощность составляет менее 0,5 Вт. Типичное значение тока утечки на землю при входном напряжении 230 В – 280 мкА. Источники питания оснащены защитой от короткого замыкания, перенапряжения и перегрузки по току.

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

WWW.SOEL.RU

РЫНОК

Экосистема умного дома: возможности и решения Группа Legrand Не секрет, что технологии умного дома все больше привлекают внимание потребителей и спрос на них растёт. Желание жить в «доме будущего», который показывают в фантастических фильмах, для многих людей перестаёт быть недостижимой мечтой и становится вполне осязаемой реальностью, в которую удобно инвестировать, начав с малого. Растёт востребованность таких решений и среди профессионалов рынка. Как следствие, ведущие производители электротехники обращают своё внимание на сторону рынка «Интернета вещей» и умных технологий.

Экосистема умного дома Умная электрика – один из первых шагов к созданию умного дома. Она открывает для нас возможность управления светом и домашней бытовой техникой с помощью смартфона и голосовых ассистентов, возможность просматривать статусы работы электроприборов и следить за тем, сколько энергии они потребляют, из любой точки мира (см. рис. 1). Всё это и многое другое легко доступно с помощью современных систем. Рассказываем о том, как они устроены и какой имеют функционал, на примере новой экосистемы для умного дома. Её основу составляют электроустановочные изделия в дизайне известных серий традиционной электрики от французского бренда Legrand: Valena Life with Netatmo, Valena Allure with Netatmo и Celiane with Netatmo. Система состоит из проводных и беспроводных устройств, в каждое из которых встроен интеллектуальный модуль.

В качестве основы используется стартовый пакет из двух устройств: Wi-Fiшлюза, совмещённого с умной розеткой в форм-факторе «два-в-одном», и главного беспроводного выключателя с функциями «Я дома»/«Я вне дома» (см. рис. 2 и 3). Шлюз оснащён технологиями Wi-Fi и Zigbee и обеспечивает подключение всех IoT-устройств к интернету, давая пользователям возможность управлять системой умного дома из любой точки мира. Максимальный ток умной розетки аналогичен стандартным моделям – 16 А. При этом в её возможности входит защита от перегрузок и измерение потребления электроэнергии. Главный выключатель служит для настройки всей системы умного дома и одновременно является главным выключателем для вызова основных сценариев («Я дома» / «Я вне дома»). Он легко клеится на стену, мебель или в любое другое удобное для пользователя место.

Рис. 1. Облачные сервисы позволяют удалённо управлять устройствами

WWW.SOEL.RU

Установка такого стартового набора в любом доме или квартире уже поможет автоматизировать процессы управления электрикой. При этом производитель предусмотрел удобство монтажа изделий как на этапе строительства жилья, так и в процессе его ремонта. Установка осуществляется по схеме монтажа классических электроустановочных изделий. Никаких дополнительных навыков и прокладки кабелей для коммутации умных устройств не требуется. Дополнительно в систему могут быть включены разнообразные устройства для расширения её функционала. Также комплект может быть дополнен специальными устройствами, которые позволяют реализовать специфические функции, такие как измерения электроэнергии во всем доме, управление приводами жалюзи, рольставнями, электрическими приборами и другие (см. рис. 4).

Совместимость При создании автоматизированной системы управления домом, в которую включены устройства от разных производителей, на первый план выходит вопрос их совместимости. Современная концепция Интернета вещей изначально предполагает совместимость разных устройств посредством сети Интернет. При проектировании помещений жилой недвижимости стоит

Рис. 2. Умные электроустановочные изделия в составе домашней автоматизации СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

РЫНОК

Рис. 3. Сценарии работы умного дома выбирать устройства со встроенной поддержкой популярных платформ умного дома, таких, к примеру, как AppleHomeKit, Google Home и голосовые помощники, тогда не возникнет никаких сложностей в управлении всей инфраструктурой. Все пусконаладочные работы будут заключаться в монтаже оборудования и синхронизации приложений в смартфоне. Это экономия времени дорогостоящих специалистов на монтаже и экономия на оборудовании для конечного заказчика. Безусловно, устройства Интернета вещей могут встраиваться и в профессиональные системы домашней автоматизации, основанные на протоколе KNX, посредством соответствующих хабов. Так что же с точки зрения совместимости предлагает нам новое решение? В экосистему умного дома с помощью мобильного приложения могут быть легко интегрированы решения таких брендов, как Somfy, Bubendorf, Velux, Vaillant. Устройства этих брендов легко взаимодействуют друг с другом по принципу IoT. Управление системой осуществляется с помощью голосового помощника «Алиса», который также поддерживает работу с умными колонками «Яндекс.Станция». Предусмотрено и управление с помощью других известных голосовых помощников (Apple Siri, Google Assistant и Amazon Alexa) и приложений «Яндекс. Умный СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

дом», Google Home, Apple Дом (платформа HomeKit) или традиционным способом. Ещё одно приятное дополнение: система взаимодействует с мешапсервисом IFTTT, с помощью которого можно создавать различные сценарии работы оборудования.

Управление через смартфон Обязательная функция современного умного дома – управление и контроль через приложение в смартфоне. Пользователи ожидают от такой опции понятного интерфейса, простого и наглядного функционала, русификации, а также возможности совмещённого доступа с защитой персональных данных. Так, управление новой экосистемой осуществляется с помощью русифицированного мобильного приложения Home+Control, в котором создаётся план дома и отображается текущий статус каждого умного устройства. Одно приложение может управлять 100 шлюзами. К одному шлюзу может быть подключено до 200 устройств. В приложении можно управлять как отдельными модулями, так и использовать настраиваемые сценарии поведения для группы smart-устройств, в том числе их включение и выключение по расписанию. С помощью того же приложения проходит быстрая настройка персональной системы «умный WWW.SOEL.RU

Рис. 4. Умный терморегулятор на радиаторе отопления дом», добавляются новые модули, происходит удалённое управление IoTустройствами, отслеживается потребление электроэнергии и т.д. Права на управление системой возможно предоставить и другим членам семьи. Все персональные данные пользователя при этом хранятся на серверах в РФ, что обеспечивает их максимальную безопасность. Все команды со смартфона или голосового помощника обрабатываются облачными серверами и через шлюз отправляются на обра-

РЫНОК

Рис. 5. Умная система охраны дома ботку умным устройствам. В обратном направлении передаются данные о статусе умных устройств, тревожных событиях, энергопотреблении и т.д. При отсутствии подключения к сети интернет компоненты системы работают в режиме обычных выключателей и розеток, сохраняя заданные алгоритмы и общаясь между собой по протоколу Zigbee.

Тот же дом, только умнее Однако умной электрикой автоматизация процессов в доме, конечно, не ограничивается. В линейке современных производителей, в частности того же Legrand, можно найти не только умные выключатели и розетки, но и комнатную, и уличные камеры видеонаблюдения, сирену, датчик открытия окон и дверей, датчик дыма, решения для управления отоплением и даже метеостанцию. Кажется, что у потребителей появляются максимальные возможности для того, чтобы сделать дом максимально управляемым, а жизнь в нем – более лёгкой и комфортной.

Умная видеокамера Бренд Netatmo предлагает рынку две камеры видеонаблюдения: комнатную с функцией распознавания лиц и уличную с прожектором. Первая предназначена для охраны внутреннего пространства дома и способна в режиме реального времени предоставлять отчёт о наличии в нем подозрительной активности. В случае вторжения на смартфон будет отправлено уведомление с

фото нарушителя и записью инцидента в разрешении Full HD. Устройство предусматривает возможность отключения записи при попадании в кадр членов семьи и других групп пользователей. Камера включится только при обнаружении посторонних лиц. Для подключения потребуется только розетка и WiFi, а также несколько ваших действий со смартфоном. Вторая камера непрерывно отслеживает и оповещает о перемещении людей вокруг дома, об автомобилях, заезжающих на территорию, или о появившихся в поле её зрения домашних животных. Зону отслеживания (до 20 метров) при этом можно выбрать самостоятельно, задав нужные параметры в приложении на смартфоне. При нарушении кем-то установленных границ устройство тут же отправит владельцу соответствующее уведомление. Встроенный умный прожектор позволит вести наблюдение в ночное время суток и дополнительно осветить место у входа в дом при необходимости. Его можно включить через приложение или задать автоматическое включение при обнаружении человека, животного, автомобиля или всех их сразу. Режим ночного видения также доступен для незаметной съёмки охраняемого места. Монтаж достаточно прост: установка происходит по схеме уличного светильника.

Умная охранная система Дополнив комнатную камеру умными датчиками открытия дверей и окон, а также сиреной, на выходе можно получить неплохую охранную систему, которой можно доверить дом во время отсутствия или ночью. Датчики улавливают подозрительные вибрации, заблаговременно предупреждая владельца дома посредством отправки всё того же уведомления на смартфон. Таким образом предоставляя хозяину несколько минут до того, как злоумышленник попадёт внутрь помещения (см. рис. 5 ). Умная сирена работает в паре с умной комнатной камерой для повышения уровня безопасности дома. В случае обнаружения незваных гостей, помимо стандартного пуш-уведомления, она подаёт оглушительный сигнал тревоги в 110 дБ, а при подозрительной активноWWW.SOEL.RU

сти возле дверей имитирует присутствие в доме человека или сторожевой собаки. Умный дверной видеозвонок даст возможность из любой точки мира увидеть, кто стоит у двери, и ответить на звонок с помощью смартфона. Функция обнаружения человека также предупредит, если гость попытается украсть звонок. Отпугнуть незваных гостей можно с помощью встроенного динамика. Ещё одной проблемой безопасности, которую можно решить с помощью smart-устройств, является пожарная безопасность. Так же, с помощью мобильного устройства, можно отслеживать состояние дома через умный датчик дыма, который, как и другие устройства, обязательно предупредит в случае нештатных ситуаций.

Управление погодой в доме Для того чтобы создать комфортный микроклимат и максимально автоматизировать процессы по отоплению дома, в линейке умных устройств представлены умные термостаты для отопительных котлов и термоголовки для радиаторов отопления (современных батарей). С их помощью можно задать программу отопления всех помещений дома, настроив удобный режим. Заданный график отопления экономит деньги и нагревает дом до необходимой температуры в нужное время. Управлять погодой в доме практически в прямом смысле этого слова призвана умная метеостанция с уличными и комнатными модулями. Она точно измеряет климатические параметры и данные окружающей среды, обеспечивая простой доступ к результатам измерений со смартфона, планшета или компьютера и создавая прогнозы. Устройство способно измерять температуру, влажность, загрязнённость воздуха, уровень СО2 в помещении и уровень шума.

Выводы Резюмируя, можно сказать, что качественные и эффективные решения для умного дома имеют высокий спрос среди потребителей. Лидеры электротехнического рынка всё больше смотрят в сторону рынка IoT-устройств, который, с учётом растущего тренда на автоматизацию, имеет большие и вполне реальные перспективы. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Новый стандарт для проектов «Умный дом» – Connected Home over IP Часть 2 Виктор Алексеев (victor.alexeev@telemetry.spb.ru) SmartLink, THREAD, MiWi, ISA100.11 и

Концепция «Умного дома» была впервые сформулирована в документе Building Management System (BMS). До настоящего времени основной проблемой этого направления было отсутствие единого международного стандарта. Учитывая это, крупнейшие мировые концерны Amazon, Apple, Google и Zigbee Alliance в декабре 2019 года создали рабочую группу, названную Project Connected Home over IP (CHIP). Основная цель этой рабочей группы заключается в разработке и продвижении единого стандарта протоколов беспроводной связи с открытым кодом, предназначенных для оборудования, используемого в проектах Smart Home. В 2020 году к проекту CHIP присоединились IKEA, Legrand, NXP Semiconductors, Resideo, Samsung SmartThings, Schneider Electric, Signify (ранее Philips Lighting), Silicon Labs, Somfy и Wulian. В данной статье рассмотрены основные базовые принципы, заложенные в основу проекта CHIP.

Требования к физическому оборудованию (PHY) и канальному доступу (MAC) в проекте CHIP На рисунке 4 показана 7-уровневая модель для CHIP (Thread) в сравнении с моделью ZigBee. На физическом (Physical) и канальном (Data link) уровнях устройства проекта CHIP соответствуют стандарту IEEE 802.15.4. В 2003 году Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI – European Telecommunications Standards Institute) опубликовал первый вариант стандарта IEEE 802.15.4. Этот стандарт был специально разработан для низкоскоростного, маломощного, дешёвого оборудова-

других. Поэтому, в принципе, возможно использование в проекте чипов, поддерживающих на нижних уровнях эти технологии [23]. Основные параметры для PHY первоначального базового стандарта IEEE 802.15.4 приведены в таблице 1. В первоначальной версии IEEE 802.15.4 для сетей LR-WPAN были рассмотрены два типа устройств: устройства с полной функциональностью (Full Function Device – FFD) и устройства с ограниченной функциональностью (Reduced Function Device – RFD). Полнофункциональное FFD – это устройство, которое может поддерживать три режима работы, выступая в качестве координатора, главного контроллера и интеллектуального сенсора персональных сетей (PAN). Главный контроллер PAN управляет собственной локальной сетью, связанной с другими сетями. Координатор предоставляет услуги синхронизации, передавая по сети радиомаяки. Такой координатор должен быть связан с координатором PAN, но не может создавать собственную сеть. Интеллектуальные сенсоры – устройства, которые не обладают описанными свойствами координатора и главного контроллера. Устройства с ограниченной функциональностью (RFD) представляют собой простейшие устрой-

ния, используемого в персональных беспроводных сетях (Low-Rate Wireless Private Area Networks, LR-WPAN). В этом стандарте описаны требования, которые на первом уровне (PHY) модели OSI предъявляются непосредственно к физическому оборудованию, а на подуровне (MAC) второго канального уровня регламентированы адресация и механизмы управления доступом к каналам, необходимым для обмена информацией между отдельными устройствами. Стандарт 802.15.4 является базовым для целого семейства хорошо известных беспроводных стандартов взаимодействия, таких, например, как ZigBee, RF4CE, 6LoWPAN, Wireless HART,

Приложение ZCL BDB

UDP IP-маршрутизация

Безопасность

Приложение

APS Сеть

Безопасность

Таблица 1. Частотный диапазон, модуляция и скорость передачи PHY базового стандарта 802.15.4

6LoWPAN IEEE 802.15.4 MAC IEEE 802.15.4 PHY

Рис. 4. Сравнение технологий Thread и ZeegBee

WWW.SOEL.RU

Частотный диапазон, МГц

Скорость передачи, Кбит/с

Модуляция

868…868,6

BPSK

902…928

BPSK

2400…2483,5

250

O-QPSK

Таблица 2. Основные параметры стандарта IEEE 802.15.4-2006 Частотный диапазон, МГц 868…868,6 902…928 868…868,6 902…928 868…868,6 902…928 2400…2483,5

Скорость передачи, Кбит/с 20 40 250 250 100 250 250

Модуляция

Регион

BPSK BPSK ASK/QPSK ASK/QPSK O-QPSK O-QPSK O-QPSK

Европа Северная Америка Европа Северная Америка Европа Северная Америка Весь мир

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ства, такие, например, как выключатели света, пассивные датчики температуры, задымления, влажности и другие аналогичные. Стандарт 802.15.4 регламентирует следующие типы топологии для сетей WPAN: ячеистые сети (mesh), звезда (star), точка–точка (point-to-point), каждый с каждым (p2p). В следующей редакции стандарта IEEE 802.15.4-2006 были увеличены скорости передачи на частотах 868 и 915 МГц до 100 и 250 Кбит/с соответственно. В этой спецификации рассмотрены три PHY–DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) и один PHY–PSSS (Parallel Sequence Spread Spectrum): ● уровень PHY–DSSS с модуляцией BPSK (Binary Phase-Shift Keying) для диапазона 868/915 МГц; ● уровень PHY–DSSS с модуляцией O-QPSK (Offset Quadrature Phase-Shift Keying) для диапазона 868/915 МГц; ● уровень PHY–DSSS с модуляцией O-QPSK для диапазона 2450 МГц; ● уровень PHY–PSSS с модуляцией BPSK и ASK (Amplitude Shift Keying) для диапазона 868/915 МГц. Основные параметры IEEE 802.15.42006 приведены в таблице 2 [24]. Радиус действия устройства зависит от параметров окружающей среды и мощности передатчика, которая регулируется местным законодательством для каждого конкретного диапазона частот. Например, для устройств IEEE 802.15.42006 при выходной мощности передатчика 0 дБм в помещении радиус действия будет не больше 30 м. В то же время на открытом воздухе в условиях прямой видимости без препятствий расстояние устойчивой работы может достигать 200 м. Для мощных передатчиков, например на 15 дБм, дальность действия может быть в 5 раз больше, чем у стандартного модуля. Поскольку в настоящее время во всём мире эксплуатируется и производится огромное количество различных наименований датчиков и исполнительных устройств, соответствующих стандарту IEEE 802.15.4-2006, то именно с этой спецификацией предполагается использовать сети Thread в первом исходном протоколе проекта «Умный дом» CHIP. Однако дальнейшее развитие этого направления связывают с новыми редакциями стандарта 802.15.4. В 2007 году был опубликован первый стандарт для сверхширокополосных (UWB) сетей IEEE 802.15.4a. В редакции IEEE 802.15.4a впервые представлен СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Таблица 3. Основные параметры PHY стандарта IEEE 802.15.4a Параметр

Назначение

PHY

UWB PHY

CSS PHY

Частотный диапазон 1

250…750 МГц

2400…2483,5 Мгц

Частотный диапазон 2

3244…4742 МГц

–

Частотный диапазон 3

5944…10234 МГц

–

Число каналов

Скорость передачи

851 Кбит/с (номинал), 110 Кбит/с, 6,81 Мбит/с, 27,24 Мбит/с (опционально)

1 Мбит/с (номинал), 250 Кбит/с (опционально)

Контроль безопасного расстояния (Secure ranging)

Да

Нет

Радиус действия

10…100 м

Протокол множественного доступа

CSMA/CA, Aloha

физический уровень UWB PHY Impulse Radio устройств сверхширокополосной связи с высокоскоростной импульсной несущей (High rate pulse repetition – HRP). В стандарте IEEE 802.15.4a добавлены два новых физических уровня PHY с расширенными частотными диапазонами (см. таблицу 3). Основное отличие нового стандарта заключается в том, что введены два новых типа физического уровня, UWB PHY и CSS PHY, отличающиеся частотными диапазонами и скоростями передачи (см. табл. 2). Частотный диапазон UWB определён в трёх интервалах: ниже 1 ГГц, между 3 и 5 ГГц, между 6 и 10 ГГц. Для СШП устройств задействован метод прямой последовательности для расширения спектра (DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum). Для устройств PHY, работающих в полосе 2450 МГц нелицензируемого диапазона ISM, применён метод расширенного спектра CSS (Chirp Spread Spectrum), в котором используется синусоидальный сигнал увеличения или уменьшения частоты с течением времени. В редакции стандарта 802.15.4a поддерживаются все типы топологий, определённых первоначальным базовым стандартом 802.15.4. В данном стандарте описаны два класса устройств – FFD и RFD. Устройства с полной функциональностью (FFD) поддерживают все функции и топологии, прописанные в стандарте. Устройства RFD имеют ограниченную функциональность и предназначены для использования в простых устройствах и сенсорах [25]. В 2009 году в стандартах 802.15.4c/d были узаконены китайские и японские диапазоны: 314–316, 430–434, 779– 787 и 950–956 МГц. Спецификация 802.15.4e используется в оборудовании, предназначенном для промышленных приложений. Следующая редакция стандарта для UBW, опубликованная в WWW.SOEL.RU

2011 году, получила соответствующее название – IEEE 802.15.4-2011. В этом варианте были определены и классифицированы все те UWB PHY и MAC, которые были известны к началу 2011 года. В 2012 году был принят стандарт 802.15.4g, предназначенный для работы в диапазоне ниже 1 ГГц. В этом стандарте разработаны дополнительные инструменты, необходимые для поддержки сверхкрупных, географически разнесённых сетей с минимальной инфраструктурой и миллионами конечных узлов, таких, например как smart grid. Устройства этого стандарта поддерживаются в рамках международной некоммерческой организации Wi-SUN Alliance, образованной в США в 2012 году [26]. Сегодня в состав альянса входят около 130 крупнейших мировых фирм, таких как Analog Device, CISCO, Itron, Omron, Murata, Renesas, NIST, ROHM, TOSHIBA, Hitachi, Panasonic, General Electric, OKI и многие другие. Более 90 ведущих вендоров выпускают продукцию, сертифицированную Wi-SUN Alliance. Wi-SUN Alliance по структуре, задачам и основным функциям напоминает хорошо всем знакомый Wi-Fi Alliance. В стандарте 802.15.4f регламентированы параметры устройств для активной (с батарейным питанием) радиочастотной идентификации (RFID). В 2015 году появилась ещё одна редакция стандарта – IEEE 802.15.4-2015, в которой был определён новый тип физического уровня устройств сверхширокополосной связи с низкоскоростной импульсной несущей LRP UWB PHY (LRP – low rate pulse repetition). Поскольку эти стандарты подробно описаны во многих публикациях [26], в этой статье внимание на них не будет сосредоточено. Развитием и распространением технологий сверхширокополосной связи

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

499,2 МГц –10233,6–

–9734,4–

–9235,2–

–8736,0–

0 1 6681 7334 6489,6 6988,8 0 1 6489,6 6988,8 7488,0 5 6 8 6489,6 7

–8236,8–

1996,8 МГц

–7737,6–

3494,4 3993,6 4492,8 1 2 3 3993,6 4

–7238,4–

LRP-каналы HRP-каналы

–6739,2–

–6240,0–

–4742,4–

–4243,2–

–3744,0–

–3244,8– 4z LRP-каналы

2 3 4 5 7987,2 8640 9292,8 9945,6 7987,2 2 7987,2 8486,4 8985,6 9484,8 9984,0 9 10 12 5 5 7987,2 9484,8 11 11

Глобально доступный спектр с сверхширокими полосами пропускания

Область частот IEE 802.15.42

Рис. 5. Распределение частот низкоскоростных уровней LRP PHY 4a (синий цвет), LPR PHY 4z (жёлтый цвет) и высокоскоростных уровней HRP PHY 4az (чёрный цвет)

Рис. 6. Поиск потерянной вещи с помощью смартфона Samsung Galaxy активно занимается международная некоммерческая организация UWB Alliance [27]. В этот альянс входят ведущие мировые производители электронных компонентов: Apple, Analog Device, Alteros, Decawave, Novelda, Hyundai, Kia, uBlox, Zebra, Ubisense и другие. Интерес этих гигантов радиоэлектронной промышленности к проблемам сверхширокополосной связи неслучаен. Объём рынка устройств LPWA может превысить 30 млрд устройств к 2030 году [28]. При этом значительная доля будет приходиться на устройства UWB ближнего радиуса действия. В начале 2018 года были опубликованы первые документы нового стандарта 802.15.4z Standard for Low-Rate Wireless Networks Amendment: Enhanced High Rate Pulse (HRP) and Low Rate Pulse (LRP) Ultra Wide-Band (UWB) Physical Layers (PHYs) and Associated Ranging Techniques. Подробно этот стандарт описан в [29]. На рисунке 5 показано распределение частот низкоскоростных уровней LRP PHY 4a (синий цвет), LPR PHY 4z (оранжевый цвет) и высокоскорост-

ных уровней HRP PHY 4az (чёрный цвет) [30]. Частотный спектр высокоскоростного уровня HRP в стандарте 802.15.4z не изменился по сравнению с предыдущей версией. Для низкоскоростного уровня LRP в новом стандарте добавлены новые каналы в верхней части спектра UWB. На рисунке 6 отмечены каналы, которые доступны во всех регионах, подпадающих под юрисдикцию стандартов IEEE Globally available UWB spectrum. В стандарте IEEE 802.15.4z разработана новая опция для подуровня управления доступом к среде передачи данных (MAC), которая позволяет измерять время прохождения ответного сигнала между двумя UWB-устройствами и определять расстояние между этими устройствами. Этот метод получил название SS-TWR, (single-sided – twoway ranging) [31]. Схема SS-TWR, описанная в стандарте 802.15.4z, упрощает и ускоряет процесс оценки расстояния. В этом варианте используются два сообщения вместо трёх сообщений, регламентированных в предыдущих стандартах. В стандарте WWW.SOEL.RU

IEEE 802.15.4z изменения коснулись и верхнего подуровня канального уровня Logical Link Control (LLC), который обеспечивает управление логической связью, передачей данных, проверкой достоверности доставки. В варианте 802.15.4z кадр UWB состоит из импульсов данных и защитных интервалов. Для номинального значения частоты следования импульсов (PRF – Pulse repetition frequency), равного 64 МГц, суммарное время составляет 128 нс. В стандарте 802.15.4z новые коды позволяют использовать более высокие значения среднего PRF, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных за счёт уменьшения суммарного времени передачи кадра. Сигналы UWB больше похожи на «розовый шум» в эфире, чем на обычные радиочастотные сигналы, это затрудняет их фильтрацию. Следует обратить внимание ещё на одно нововведение в стандарте 802.15.4z, получившее название Simultaneous ranging (одновременное определение расстояния между устройствами). Эта функция позволяет реализовать возможность синхронной работы UWB-дальномера в случае наложения фреймов. Устройства UWB стандарта 802.15.4z могут принимать ответы о временах доставки пакета от всех опорных трансиверов с некоторой задержкой, но обрабатывать их все, как один кадр Rx, вместо приёма отдельных кадров. Отмеченные новации стандарта 802.15.4z могут кардинально изменить мир «Умного дома». Так, в отличие от традиционного Wi-Fi, который использует частоты 2,5 и 5 ГГц, стандарт UWB предусматривает работу на частотах выше 60 ГГц. Таким образом, можно передавать на порядок больше информации в одном пакете и расходовать при этом значительно меньше электроэнергии. Опция SS-TWR позволяет позиционировать простые устройства UWB с точностью до 2 см. Если вы потеряли ключи, кошелёк или что-то подобное с биркой, в которой размещена микросхема UWW, новый смартфон Samsung Galaxy последнего поколения покажет с точностью до сантиметра местонахождение потерянной вещи (см. рис. 6). Благодаря функции Simultaneous ranging, устройства UWB стандарта 802.15.4z могут принимать ответы о временах доставки пакета от всех опорных трансиверов с некоторой задержкой, но обрабатывать их все как один СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

кадр, вместо приёма отдельных кадров. Эта функция может оказаться очень полезной для предотвращения взлома входных дверей дома, рольставней на окнах, гаражных ворот и других аналогичных устройств. Современные методы взлома используют перехваченный с помощью специального оборудования сигнал открывания с брелока или переносного пульта. В случае если сигнал с брелока, оснащённого UWB, поступает не на один опорный трансивер, а на четыре, расположенные по углам двери, то алгоритм ответного сигнала в такой системе продублировать будет практически невозможно. Кроме перечисленных особенностей 802.15.4z, также можно отметить функцию отказа от использования в обработке «некачественного сигнала» в определённом канале (co-channel rejection; сохранение работоспособности приёмника в условиях сильных помех в полосе пропускания (Interferer signal handling), помехоустойчивость устройств UWB в зоне действия Wi-Fi. В настоящее время уже несколько известных фирм выпускают чипы с поддержкой UWB. Так, Decawave

(DW1000 UWB transceiver) и TI (CC1200 sub-GHz radio) производят чипы, которые могут работать в нескольких частотных диапазонах. Выпущенный в коммерческую продажу в 2020 году смартфон Apple iPhone 11 включает в себя микросхему UWB U1. Новые модели iPhone 12 и iPhone 12 Pro Max сохранили чип U1 и поддерживают UWB на частоте Sub6. Один из новейших смартфонов – Samsung Galaxy S21 – также поддерживает UWB [33]. В смартфонах Google Pixel 4 разработчики использовали технологию UWB в рамках своего проекта распознавания жестов Motion Sense Soli [34]. Эта технология в буквальном смысле слова позволит «дирижировать» работой бытовыми приборами «Умного дома».

Протоколы IP и 6LoWPAN в проекте CHIP Рост индустрии «Умного дома» вызвал необходимость интеграции новых технологий и оборудования в одной экосистеме. Для этого необходим единый протокол plug and play, который может быть принят производителями, продвигающими самые различные концепции.

Выбор IP в проекте CHIP обусловлен тем, что именно этот интернет-протокол является наиболее распространённым на сетевом уровне. Важно, что протокол IP позволяет надёжно пересылать сообщения между разными типами устройств, несмотря на различия в их физическом и канальном уровнях. Следует подчеркнуть, что при использовании IP можно задействовать хорошо известные протоколы транспортного уровня, такие как TCP и UDP. Решения на базе IP помогут применить готовую сетевую инфраструктуру, которая предлагает огромное количество приложений и сервисов. Использование протоколов Google Weave в проекте CHIP позволяет реализовать преимущества IP на уровне приложений и на уровне беспроводной сети с низким энергопотреблением. Поскольку протоколы Weave обеспечивают обмен данными между устройствами внутри сетей HAN (Home area network), а также выход во внешние IP сети, в проекте CHIP могут быть задействованы и другие технологии, например Thread, BLE или Cellular [36].

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

6LoWPAN Ноутбук

Компьютер Интернет

Шлюз Устройства с поддержкой протокола IP

Устройства с полной функциональностью Устройства с ограниченной функциональностью

6LoWPAN

Сервер Коммуникация IP

Рис. 7. Структура простейшей сети 6LoWPAN Третий сетевой уровень модели OSI проекта Project Connected Home over IP, устанавливающий процедуры инкапсуляции данных в пакеты для передачи и приёма, использует технологию 6LoWPAN. Этот стандарт, полное название которого – IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks

идентификаторов увеличивается практически до бесконечности, что позволяет снабдить каждое IoT-устройство уникальным IP-адресом. Во-вторых, в протоколе IPv6 увеличен объём передаваемой в пакете информации за счёт уменьшения полей заголовков. Кроме того, IPv6 даёт возможность устройству,

(6LoWPAN) был разработан специально для взаимодействия беспроводных персональных сетей IEEE 802.15 с внешними IP-сетями. В полном соответствии со своим названием он позволяет доставлять пакеты данных по протоколу IPv6 поверх LPWAN сетей стандарта IEEE 802.15.4. Первая редакция этого стандартного протокола была опубликована в 2007 году [37]. В дальнейшем были сделаны дополнения и расширения к базовому протоколу. Редакция протокола со сжатием заголовка реализована в RFC 6282. Документация RFC 6775 посвящена оптимизации обнаружения соседних устройств. Модернизированный вариант, предназначенный специально для технологии IPv6 over Bluetooth Low Energy (BLE), описан в материалах RFC 7668 [38]. Целесообразно напомнить несколько основных преимуществ IPv6 перед IPv4. Большинство устройств используют протокол IPv4, разработанный около 30 лет назад. Протокол IPv6 – это обновлённая версия IPv4, которая постепенно становится основной версией интернета-стандарта. Протокол IPv4 использует 32-битовые адреса. Он ограничивает адресное пространство 4 294 967 296 уникальными адресами. Во-первых, IPv6 имеет модернизированную адресацию, по сравнению со старой версией IPv4. Так, длина IP-адреса IPv6 составляет 128 бит. Поэтому IPv6 покрывает адресное пространство 2128. Кроме того, используются буквенно-числовые методы адресации. Число доступных

подключённому к Интернету, отправлять запрос любой группе серверов (anycast address). Для определения MAC-адресов в IPv6 применятся протокол Neighbor Discovery Protocol (NDP) из набора протоколов TCP/IP. Также в IPv6 поддерживаются автоматические настройки адреса и адреса с перенумерацией. Протокол IPv6 имеет встроенные функции контроля качества сервиса – Quality of Service (QoS), а также возможности аутентификации и частной поддержки [39]. Использование IPv6 в сетях 6LoWPAN обеспечивает надёжную передачу данных наряду с малым энергопотреблением для больших и малых сетей в проектах «Умный дом». Структура простейшей сети 6LoWPAN, показанная на рисунке 7, включает в себя сервер граничного маршрутизатора и сенсорные узлы. Пограничный маршрутизатор является ядром сети 6LoWPAN. Маршрутизатор связывает сеть 6LoWPAN с другими IP-сетями и отвечает за доставку пакета 6LoWPAN к пакету IPv6, а также за генерацию и назначение префиксов IPv6 в сети 6LoWPAN. Совместное использование протокола IP и 6LoWPAN-сетей позволяет применять стандартные IP-маршрутизаторы для связи с другими сетями. Одна 6LoWPAN-сеть может быть связана с другими IP-сетями через один или более граничных маршрутизаторов. При этом связь с другими IP-сетями может быть реализована через Ethernet, BLE, Wi-Fi и 3G/4G. Когда необходимо использовать связь между устройствами, поддер-

WWW.SOEL.RU

живающими разные протоколы – IPv4 и IPv6, используется механизм NAT64, преобразующий соответствующим образом сетевые адреса Network Address Translation (NAT). Максимальный размер пакета передачи в IPv6 и 6LoWPAN составляет, соответственно, 1024 и 127 байт. Из этих 127 байт в сети 6LoWPAN 40 байт отведено на заголовок IPv6, 25 байт – для заголовка MAC, 8 байт – для заголовков UDP и только 54 байта – под полезную нагрузку. Одной из наиболее важных является функция уплотнения заголовков High IPv6 header compression, которая позволяет сжимать несколько байтов заголовков UDP (8 байт) и IPv6 (40 байт). Области заголовка можно сжимать, поскольку они часто имеют общие значения, возникающие из-за частого использования подмножества функциональных возможностей IPv6 (UDP, TCP, ICMP). При этом области заголовка игнорируются, если они могут быть получены из канального уровня. Отмеченный метод сжатия заголовка используется в статических сетях, например с топологией point-to-point. Для динамически меняющихся топологий с многократными скачками и редкими сеансами связи в сетях 6LoWPAN используется контекстнонезависимое или совместно используемое контекстное сжатие (stateless and shared-context), при котором не требуется никакой информации о текущем состоянии. Протоколы маршрутизации могут динамически выбирать маршруты, не затрагивая степень сжатия. В сетях 6LoWPAN стандартом RFC 6282 в качестве механизма передачи данных по уровням MAC и PHY регламентирован метод инкапсулирования фрейма данных IPv6 поверх радиоканала IEEE 802.15.4 [41]. Поскольку размер фрейма IPv6 на порядок превышает длину посылки почти на порядок IPv6, используется механизм фрагментации и повторной сборки. При этом фреймы IPv6 разделяют на отдельные пакеты, которые порциями передаются в сети 6LoWPAN. Затем пакеты в правильной последовательности собираются на приёмной стороне. Когда пакеты данных повторно собраны, дополнительная информация удаляется, и пакеты восстанавливаются в изначальном формате IPv6. Применяются разные способы фрагментации в зависимости от того, какая используется маршрутизация (топология). В случае СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

маршрутизации mesh-under фрагменты повторно собираются только в конечной точке назначения. Поэтому в системе mesh-under необходимо иметь достаточно большие ресурсы для хранения всех фрагментов полной посылки. При использовании маршрутизации типа route-over данные собираются заново после передачи каждого фрагмента. Процесс автоматического конфигурирования без фиксации состояния (Stateless auto configuration) позволяет

Преимущества 6LoWPAN – низкое энергопотребление и возможность объединения в сеть простых устройств с батарейным питанием. Поэтому устройства, предназначенные для работы в сетях 6LoWPAN, должны иметь режим глубокого сна sleep mode [44].

устройствам внутри сети 6LoWPAN автоматически генерировать собственный IPv6-адрес. Для того чтобы избежать случаев, когда два устройства могут получить один и тот же адрес, используется метод обнаружения дубликата адреса (Duplicate address detection – DAD). Сети 6LoWPAN позволяют безошибочно доставлять пакеты данных с первой попытки. Надёжность передачи данных обеспечивает симметричный алгоритм блочного шифрования AES-128 (Advanced Encryption Standard) [42]. Дополнительная безопасность обеспечивается механизмами безопасности транспортного уровня, работающими по протоколу TCP/IP [43].

dl_downloads/dl_application/application_

image-vector/conductor-director-leader-

notes/1gp105/1GP105_1E_Generation_of_

kapellmeister-classical-music-1103440649.

29. h t t p s : / / s t a n d a r d s . i e e e . o r g / standard/802_15_4z-2020.html#Standard. 30. https://habr.com/ru/post/457876/. 31. https://arxiv.org/pdf/2004.06324.pdf. 32. https://www.nfcw.com/2021/01/19/370174/ samsung-unveils-ultra-wideband-smart-tags/. 33. https://www.cnet.com/news/samsung-galaxys21-ultra-has-uwb-heres-how-ultra-wideband-

Литература

tech-will-make-your-life-easier-faq/.

22. https://www.ti.com/lit/wp/sway012/ sway012.pdf.

34. https://www.xda-developers.com/googleadding-ultra-wideband-uwb-api-android/.

23. https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/

35. h t t p s : / / w w w . s h u t t e r s t o c k . c o m / r u /

36. https://opensource.google/projects/

IEEE_802154_Signals.pdf. 24. https://www.unirc.it/documentazione/

openweave.

materiale_didattico/599_2009_192_7229.

37. https://tools.ietf.org/html/rfc4944.

pdf.

38. https://tools.ietf.org/html/rfc7668.

25. f i l e : / / / C : / U s e r s / P u b l i c / A V B 2019/!!ARTICLES/!ARTICLES-2021/SMART-

39. h t t p s : / / w w w . i n t e r n e t s o c i e t y . o r g / search/?q=IPv6. 40. https://psiborg.in/6lowpan-an-ip-based-

HOME/802-15-4/802.15.4-2015.pdf.

wireless-protocol/.

26. https://wi-sun.org/our-vision. 27. https://uwballiance.org.

41. https://tools.ietf.org/html/rfc6282.

28. https://transformainsights.com/news/low-

42. https://habr.com/ru/post/112733/.

power-wide-area-lpwa-iot-connections-

43. https://tools.ietf.org/pdf/rfc5246.pdf.

4-billion-2030#:~:text=Transforma%20

44. https://www.ti.com/lit/wp/swry013/

Insights%20predicts%204%20

swry013.pdf?ts=1615976171516&ref_

billion,which%20operate%20in%20

url=https%253A%252F%252Fwww.google.

licensed%20spectrum.

com%252F.

Тестирование электроники в эпоху миниатюризации

Хотите узнать больше о наших технологиях и продукции? Свяжитесь с нами по электронной почте russia@jtag.com или посетите наш сайт www.jtag.com.

Более 25 лет в самом сердце электроники

Клиенты в более чем 50 странах

По всему миру продано более 10 000 систем

Более 2500 клиентов

Поддержка по всему миру

Как разрабатывать, производить и тестировать высококачественные электронные изделия с меньшими затратами и в короткие сроки?

Загрузите нашу брошюру

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

WWW.SOEL.RU

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Современные 32-разрядные ARM микроконтроллеры серии STM32 Олег Вальпа (sandh@narod.ru) ●

В статье приведено описание отладочной платы STM32F746 Discovery на основе микроконтроллера STM32F746NGH6, предназначенной для практического изучения и освоения микроконтроллеров серии STM32 компании STMicroelectronics.

Введение Отладочная плата STM32F746 Discovery является настоящим флагманом технических средств для освоения микроконтроллеров серии STM32, поскольку сочетает в себе всевозможные интерфейсы и периферийные устройства. Основой отладочной платы является микроконтроллер STM32F746NGH6 компании STMicroelectronics [1] на новом ядре АРМ Cortex-M7. Производительность ядра АРМ Cortex-M7 почти в 2 раза превышает производительность ядра АРМ Cortex-M4. Это достигается за счёт шестиуровневого суперскалярного конвейера, расширенной матрицы шин и встроенной кэш-памяти. Тактовая частота микроконтроллеров семейства STM32F7 составляет 216 МГц, а производительность – 462 DMIPS/1082 Core Mark. Плата STM32F746 Discovery позволяет отлаживать разнообразные программы в широком спектре, используя преимущества аудио- и видеоподдержки, накопителей информации большого объёма и высокоскоростных возможностей подключения к сети. Кроме того, данная отладочная плата поддерживает подключение плат расширения Arduino [2], обеспечивая тем

самым неограниченные возможности расширения платы с большим выбором специализированных плат. Стоимость данного изделия на сегодняшний день составляет около $100, и плату можно приобрести, например, на сайте amperka.ru с бесплатной доставкой.

Конструкция и характеристики Изделие конструктивно состоит из микропроцессорной платы и закреплённого на ней сенсорного дисплея с цветной графикой. Внешний вид отладочной платы STM32F746 Discovery с обеих сторон представлен на рис. 1 и 2 соответственно. Функциональная насыщенность и возможность дополнения внешними модулями расширения делают эту отладочную плату очень удобной для разработки приложений различной сложности на основе микроконтроллеров семейства STM32. Отладочная плата STM32F746 Discovery имеет следующие основные технические характеристики: ● микроконтроллер: STM32F746NGH6 с 32-битным ARM ядром Cortex M7; ● корпус: BGA216; ● тактовая частота: 216 МГц; ● объём флеш-памяти: 1 МБ;

Рис. 1. Вид отладочной платы сверху

● ●

объём SRAM-памяти: 320 КБ; портов ввода-вывода: 168; портов, толерантных к 5 В: 166;

АЦП: 3×12-битный 24 канальный; ЦАП: 2×12-битный; ● таймеры ШИМ: 18; 2 ● аппаратные интерфейсы: 6×SPI, 4×I C, 4×UART, 2×CAN, 1×SPDIFRX; ● LCD параллельный интерфейс 8080/6800; ● номинальное рабочее напряжение: 3,3 В; ● максимальный ток вывода: 25 мА; ● габариты: 130×80×15 мм. Кроме того, отладочная плата STM32F746 Discovery обладает следующими техническими особенностями: ● встроенный внутрисхемный отладчик/программатор ST-LINK/V2-1; ● 4,3-дюймовый ёмкостной цветной LCD-TFT дисплей с разрешением 480×272 точки; ● разъём для подключения камеры STM32F4DIS-CAM; ● разъём Audio Line In и Line Out; ● два MEMS-микрофона MP34DT01-M; ● вход SPDIF RCA; ● четыре светодиода: два индикаторных и два пользовательских; ● две кнопки: сброс программы и пользовательская; ● Quad-SPI Flash-память N25Q128A13EF840E объёмом 128 Мбит; ● SDRAM-память MT48LC4M32B2B5-6A объёмом 128 Мбит (доступно 64 Мбит); ● слот для MicroSD-карты; ● разъём для подключения беспроводного модуля памяти RF-EEPROM; ● ●

Рис. 2. Вид отладочной платы снизу WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Рис. 3. Назначение выводов разъёмов для подключения внешних модулей Ардуино разъём Ethernet совместимый с IEEE-802.3-2002; ● USB OTG HS с разъёмом Micro-AB; ● USB OTG FS с разъёмом Micro-AB; ● контактные колодки для подключения плат расширения Arduino; ● регулятор напряжения с выходом 3,3 вольта и током до 500 мА; ● пять способов питания платформы: ST-LINK/ V2-1, USB FS, USB HS, VIN от разъёма Arduino или внешнего источника питания 5В. На рис. 3. приведено назначение выводов разъемов для подключения внешних модулей Ардуино. Подробная схема отладочной платы, её детальное описание и видеообзоры свободно доступны на сайте производителя [3]. ●

Программная поддержка Отладочный комплекс STM32F746 Discovery поможет как опытному специалисту, так и начинающему программисту. Платформу можно программировать в следующих популярных средах разработки: Arduino IDE Keil MDK-ARM, IAR EWARM, Atollic TrueSTUDIO и др. Данный отладочный комплекс поддерживается также программным ресурсом Mbed OS [4]. Для работы с платформой STM32F746 Discovery в интегрированной среде разработки Arduino IDE необходимо дополнить её поддержкой платформ STM32 с помощью встроенного в IDE менеджера. Для освоения работы с цветным графическим дисплеем можно воспользоваться программным обеспечением Touch GFX или Embedded Wizard от компании TARA Systems. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис.4. Внешний вид среды разработки Embedded Wizard На сайте [5] можно загрузить свободно распространяемую версию графической среды разработки Embedded Wizard, а также множество готовых примеров и справочную информацию. Внешний вид данной среды разработки представлен на рис. 4. В составе отладочной платы уже предустановлено демонстрационное программное обеспечение, которое позволяет познакомиться с её возможностями на конкретных примерах в виде аудио- и видеопроигрывателей, диктофона, игры Go, VNC-сервера и др. Новый аппаратный отладчик ST-Link V2,1 интегрированный в отладочную плату, позволяет производить загрузку новых программ в микроконтроллер путём простого копирования файла прошивки на виртуальный диск, который автоматически организуется на компьютере при подключении к нему отладочной платы STM32F746 Discovery. WWW.SOEL.RU

Для ускорения освоения программирования микроконтроллеров подобного класса можно загрузить с сайта производителя [6] множество дополнительных примеров программ с исходными кодами, входящими в состав программного инструмента STM32CubeF7.

Литература 1.

www.st.com.

www.arduino.ru.

www.st.com/en/evaluation-

https://os.mbed.com/platforms/

https://www.embedded-wizard.de/

tools/32f746gdiscovery.html. ST-Discovery-F746NG/. features/. 6.

https://www.st.com/content/st_com/ en/products/embedded-software/mcusembedded-software/stm32-embeddedsoftware/stm32cube-mcu-packages/ stm32cubef7.html.

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Импортозамещение в действии. Герметичные жидкостные соединители от отечественного завода-производителя Елизавета Матюхина (e.matyukhina@sneget.ru) ●

АО «Завод «Снежеть» (см. врезку) в 2018 году разработал и в течение года освоил производство гидравлических разъёмов – аналогов изделий швейцарской фирмы Staubli. В 2021 году благодаря оптимизации производственной инфраструктуры, модернизации инструментального производства, обновлению парка оборудования и технологической оснастки завод запустил серийное производство трёх серий жидкостных соединителей. К концу текущего года АО «Завод «Снежеть» планирует выпуск этой продукции с категорией качества «ВП».

Быстроразъёмное соединение — одно из самых удобных и эффективных приспособлений, используемых при соединении технических креплений оборудования и гидравлических, пневматических магистралей. Его основным назначением является оперативная сборка/разборка гидролиний, снятие и замена деталей гидравлических узлов и систем без применения специальных инструментов или устройств и без потери рабочей жидкости в системе. Благодаря современным технологиям разъёмы серии СЖ (см. рис. 1) очень удобны, надёжны, универсальны, а потому крайне востребованы практически во всех отраслях: от транспорта и сельского хозяйства до пищевой промышленности, нефтепереработки и медицины.

Отрасли применения жидкостных соединителей производства АО «Завод «Снежеть» 1. Автомобильная промышленность: ● системы энергораспределения;

смена инструментов для роботов (tool changer); ● подключение пневматических инструментов (болтовёртов, продувочных пистолетов, окрасочных пистолетов, шлифовальных машинок, дрелей и др.); ● заправка технологических жидкостей (тормозной жидкости, охлаждающей жидкости); ● заправка климатических установок (заправка хладагентом); ● стендовые и тестовые испытания узлов и агрегатов. 2. Оборонная и авиационная промышленность: ● охлаждение электроники; ● подача воздуха, пригодного для дыхания; ● подача гидравлической жидкости; ● контуры систем жизнеобеспечения экипажа; ● цепи замеров давления. 3. Альтернативные источники энергии: ●

Рис. 1. Разъёмы серии СЖ

WWW.SOEL.RU

заправка транспортных средств природным или сжиженным нефтяным газом;

заправка жидким или газообразным водородом; ● системы охлаждения и гидравлики приводов ветряных станций. 4. Транспортное машиностроение: ● стыковочные узлы морских и речных судов; ● опорожнение морских цистерн; ● подключение систем охлаждения и гидравлики. 5. Железнодорожный транспорт: ● соединительные системы для поездов, метро и трамваев; ● связь тележек, вагонов и локомотивов; ● замеры давления; ● опорожнение и заполнение вагонов-цистерн; ● тормозные системы; ● гидравлические системы; ● охлаждение электроники двигателей; ● опорожнение и заполнение масляных резервуаров. 6. Химическая промышленность: ● отбор проб и образцов; ● опорожнение и заполнение бочек; ● забор топливно-энергетических ресурсов; ● подача и транспортировка чистых газов; ● сжатый воздух на установках технологического процесса. 7. Медицинская техника: ● подключение контуров с медицинскими газами: кислорода, закиси азота, воздуха в машинах скорой помощи, палатах интенсивной терапии; ● подача растворов в гемодиализных установках; ● контуры охлаждения компьютерных томографов; ● подача растворов в аппаратах «искусственная почка». 8. Металлургическая промышленность: ● подсоединение газов к литейным ковшам; ● подсоединение газов к узлу резки машины непрерывного литья заготовок; ●

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

гидравлика для домкратов; подключение гидравлики на калибровочных стендах; ● подача высокого давления в гидравлические цилиндры прокатных станов; ● подача смазки подушек на прокатных станах. 9. Полимерная индустрия: ● соединение контуров терморегулирования пресс-форм для термопластавтоматов; ● подключение пневматических и гидравлических толкателей для пресс-форм. 10. Строительная индустрия: ● подача бетона, растворов; ● ●

подключение пневматического инструмента. Поскольку сфера применения БРС (быстроразъёмных соединений) весьма обширна, АО «Завод «Снежеть» выпускает широкий ассортимент быстроразъёмных соединений, отличающихся друг от друга используемыми материалами, исполнением, комплектацией, формой, размерами и типами клапанов. При их выборе следует учитывать многие факторы: вид рабочего вещества (среды, энергоносителя), максимальное рабочее давление, диапазон рабочих температур, условия эксплуатации. В связи с этим существует и несколько классификаций быстроразъёмных соединений. ●

АО «Завод «Снежеть» – высокотехнологичное предприятие, являющееся разработчиком, производителем и поставщиком соединителей специального и производственно-технического назначения с 1980 года. Завод – активный участник государственной программы по импортозамещению. В ответ на новые экономические реалии в 2016 году были разработаны и запущены в производство соединители СНП398 категории качества ВП (аналоги соединителей ВД1 и РД1), промышленные силовые разъёмы СНП356 (аналоги серии Han фирмы Harting). В 2019 году началось производство аналогов швейцарской фирмы Staubli – гидравлических быстроразъёмных соединений серии СЖ (соединитель жидкостный). В 2020 году разработан и запущен в производство разъём стандарта DIN 41618 – СНП416. В настоящее время ведутся опытно-конструкторские работы по освоению производства разъёмов типа d-sub – СНП413. Помимо этого, предприятие имеет большой опыт разработки и производства прецизионной технологической оснастки, систем автоматизации и механизации, высокоточной механики. Предприятие консолидирует в себе научно-исследовательский институт, конструкторское бюро, производственные площадки и лабораторно-исследовательский комплекс. Система менеджмента качества АО «Завод «Снежеть» соответствует требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015, дополнительным требованиям ГОСТ РВ 0015002-2012 и ЭС РД 009-2014 и требованиям международного стандарта железнодорожной отрасли ISO/TS 22163:2017.

Отличительные особенности жидкостных соединителей Конструктивно жидкостные соединители состоят из муфты и штекера (ниппеля). Муфта состоит из корпуса, механизма фиксации, обратного клапана, эластомерных уплотнителей. Штекер имеет корпус, обратный клапан, эластомерный уплотнитель соединительного элемента (см. рис. 2). Выбор типа жидкостного соединителя зависит от требуемых эффективности теплоотвода, надёжности и ремонтопригодности. Размер соединителя выбирается в зависимости от потребляемой мощности устройства, максимальной температуры, давления жидкости, коэффициента теплоотвода жидкости. Для всех жидкостных соединителей применимы следующие значения рабочего давления: гидравлическое давление жидкости 2,5 бар, но не более 10 бар (1 МПа). Рабочая температура жидкости варьируется для каждого отдельного вида исполнения соединителя. Выбор СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис. 2. Общий вид быстроразъёмного соединения в разрезе рабочей жидкости также зависит от конструктивных особенностей оборудования и используемых соединителей. В зависимости от условий эксплуатации оборудования, а также для удобства обслуживания и ремонта может быть выбран любой вариант сочленения. Байонетное соединение рекомендовано для использования в авиационных приборах, «слепое сочленение» применяется для монтажа модулей внутри блоков без прямой видимости. Вид монтажа зависит от конструкции оборудования, в котором будут применяться жидкостные соединители. Исполнение с квадратным фланцем рекомендовано для монтажа на корпус, штуцеры для внутриблочных модулей имеют резьбу на хвостовике. Цветовая маркировка соединителей по требованию заказчика позволяет обозначить соединители разWWW.SOEL.RU

ных контуров охлаждения с разными жидкостями. Например, соединители с более низкой температурой жидкости (на входе) рекомендуется обозначать жёлтым цветом, а с высокой температурой (на выходе) – красным цветом. АО «Завод «Снежеть» выпускает гидравлические разъёмы с различными типами присоединений: внутренняя/ внешняя коническая и цилиндрическая резьба, наружная цилиндрическая резьба со скосом, безрезьбовое. Модели с внешними типами резьб предназначены в первую очередь для непосредственного соединения с гидравлическими агрегатами и оборудованием.

Материалы, используемые в БРС серии СЖ На длительность эксплуатации БРС большое влияние оказывают используемые материалы.

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Рис. 3. Быстроразъёмные гидравлические соединители серии СЖ1

Рис. 4. Быстроразъёмные гидравлические соединители серии СЖ2

Рис. 5. Быстроразъёмные гидравлические соединители серии СЖ3 Если указанные выше уплотнители не обладают достаточной сопротивляемостью к воздействию каких-либо веществ, используются материалы на основе этилен-пропилен-диен мономера — этилен-пропиленовое уплотнение. Сопротивляемость воздействию химических веществ фтор-силиконового уплотнения почти не уступает соответствующему показателю ПТФЭ, но при этом обеспечиваются эластичные свойства, характерные для эластомеров.

Серийно выпускаемые жидкостные соединители

Рис. 6. Гидравлический расход и падение давления БРС на примере серии СЖ1 Корпус Корпуса быстроразъёмных соединений, адаптеры, обратные клапаны и стопорные втулки производятся из многих видов металлов, таких как сталь, нержавеющая сталь, медь, алюминий, титан, обладающих характеристиками, соответствующими конкретной области применения. Для придания антикоррозийных свойств используются такие методы обработки, как гальванизация, полировка, никелирование, хромирование, химическое осаждение никелевого покрытия, анодирование и нанесение твёрдых покрытий. Как пример, жидкостные соединители для систем охлаждения электроники из алюминия (анодирование внешних поверхностей с напылением твёрдых частиц на внутренней рабочей поверхности). Пружины и шарики изготавливаются из нержавеющей стали, так как этот материал устойчив к коррозии. Уплотнители В БРС используются кольцевые эластомерные уплотнители.

Характеристики эластомеров: низкая проницаемость для газообразных веществ; ● устойчивость к старению и износу; ● эластичность при низких температурах; ● упругость; ● обеспечение постоянного давления; ● устойчивость к высоким температурам и разбуханию. Эластомеры обладают химической стойкостью к таким веществам, как масло, топливо, низкоконцентрированные кислоты и щёлочи, соляные растворы, вода различного качества, газы и растворители. К настоящему моменту разработано множество типов этих материалов, которые позволяют получить свойства, необходимые в конкретной области применения. Нитрил-бутадиеновый каучук (нитрильное уплотнение) позволяет изменять свойства конечного материала уплотнительных колец в широком диапазоне посредством использования различных акрилонитрильных компонентов (содержания акрилонитрила). ●

WWW.SOEL.RU

Жидкостные соединители типа СЖ1 Жидкостные соединители типа СЖ1 (см. рис. 3) широко применяются в разнообразных системах охлаждения для подсоединения шлангов к электротехнической аппаратуре, соединения шлангов и каналов подачи охлаждающей жидкости между собой. Основными областями применения являются авионика, ПВО, гидролокация. Преимущества: ● байонетный вид монтажа позволяет работать в условиях высоких вибраций; ● автоматическое уплотнение предотвращает утечки при размыкании; ● корпус из алюминия, нержавеющей стали или титанового сплава обеспечивает работоспособность в различных условиях окружающей среды, обеспечивая высокую абразивную износостойкость и коррозионную стойкость. Масса быстроразъёмных соединений СЖ1 приведена в таблице 1. Жидкостные соединители типа СЖ2 Жидкостные соединители типа СЖ2 (см. рис. 4) широко применяются в разнообразных системах охлаждения для межблочного соединения электроСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Таблица 5. Сравнительные характеристики БРС

Таблица 1. Масса быстроразъёмных соединений СЖ1 Условный проход, мм

Масса муфт и штекеров, г, не более Алюминий

Титан

Нержавеющая сталь

113

228

149

400

213

595

910

363

804,5

Таблица 2. Масса быстроразъёмных соединений СЖ2 Условный проход, мм

Титан

135

321

437

Таблица 3. Масса быстроразъёмных соединений СЖ3, исполнение корпуса 1 и 3

3 5 8 12

Масса муфт и штекеров, г, не более Алюминий 8 25 45 140

Титан 10 38 62 175

Таблица 4. Масса быстроразъёмных соединений СЖ3, исполнение корпуса 2 Условный проход, мм

СЖ1 3, 5, 8, 10, 12, 15, 20

Вид сочленения

Байонетное фиксирование

Корпус

Алюминий, титан, нержавеющая сталь

Рабочее давление, МПа

Основные параметры быстроразъёмных соединений

Масса муфт и штекеров, г, не более Алюминий

Условный проход, мм

Характеристика/серия Номинальный диаметр (мм)

Масса муфт и штекеров, г, не более Титан

Нержавеющая сталь

151

217

364

технической аппаратуры. Основными областями применения являются наземный транспорт, аппаратура систем ПВО. Преимущества: ● сочленение и запирание осуществляется с помощью быстроразъёмного шарикового механизма; ● автоматическое уплотнение для предотвращения утечки при размыкании; ● отсутствие утечек при нормальном сочленении; ● корпус из алюминия, нержавеющей стали или титанового сплава для обеспечения работоспособности в различных условиях окружающей среды; ● высокая абразивная износостойкость и коррозионная стойкость. Масса быстроразъёмных соединений СЖ2 приведена в таблице 2. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Удар одиночного действия

Случайная вибрация

СЖ2 3, 5, 8, 12 Быстроразъёмные соединения с шариковым фиксатором

1,5...10

2...3

Расход жидкости, л/мин

2,1...94,2

2,1...33,9

Рабочая температура

–55...+177°C

Среда применения Максимальные утечки во время сочленения, 3 см

СЖ3 Без запирающего механизма для соединения вслепую

Тормозная жидкость, горячая вода, водяной пар, силиконовое масло, дистиллированная вода, нефтяное топливо, авиационный мазут, сильная кислота, сильная щёлочь и другие растворы, азот, раствор антифриза. 0,02...0,2

0,02...0,05

Покрытие

Анодирование и пассивирование

Уплотнение

Этилен-пропиленовое, нитрильное, фтор-силиконовое

Максимальное ускорение

15g полусинусоидальное

Длительность воздействия

11 мс

Циклов на каждую ось

Частота

15...2000 Гц

Ускорение/ спектральная плотность ускорения

0,04 g /Гц

Кол-во циклов сочленений

500 циклов

Жидкостные соединители типа СЖ3 Жидкостные соединители типа СЖ3 (см. рис. 5) широко применяются в разнообразных системах охлаждения для внутриблочного монтажа и реализации принципа быстрого сочленения модулей с контуром охлаждения. Преимущества: ● автоматическое уплотнение для предотвращения утечки при размыкании; ● без запирающего механизма, «вслепую»; ● отсутствие утечек при нормальном сочленении; ● корпус из алюминия, нержавеющей стали или титанового сплава для обеспечения работоспособности в различных условиях окружающей среды; ● алюминиевый корпус с анодированием, для высокой абразивной износостойкости и коррозионной стойкости; ● возможность радиального смещения для компенсации несоосности при сочленении. Масса быстроразъёмных соединений СЖ3 в корпусах с исполнением 1 и 3 приведена в таблице 3; массы быстроWWW.SOEL.RU

разъёмных соединений СЖ3 в корпусах с исполнением 2 приведены в таблице 4; В таблице 5 приведены сравнительные характеристики БРС производства АО «Завод «Снежеть». При расчёте эффективных гидравлических систем отправными показателями служат давление энергоносителя и его расход в единицу времени. Исходя из этих показателей, а также с учётом типа жидкости (газа) и диапазона рабочих температур выбирается типоразмер БРС. Для облегчения задачи подбора БРС с достаточным проходным сечением производитель предоставляет графики потери давления для каждого из типов СЖ. При прохождении перемещаемого вещества через быстроразъёмное соединение неизбежно возникает потеря давления, которую чаще всего компенсируют увеличением проходного диаметра соединителя. Учёт гидравлических характеристик БРС позволяет обоснованно избегать применения соединителей избыточного сечения и веса (см. рис. 6). Помимо перечисленных серийных БРС, АО «Завод «Снежеть» имеет возможность разработать и изготовить соединители по требованиям и характеристикам, согласованным с заказчиком.

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

ARINC 818 для начинающих. Комплект разработчика Velocity XI Александр Бекмачев (bae@favorit-ec.ru), Евгений Работинский (reo@favorit-ec.ru) В статье описан новейший аппаратно-программный комплект Velocity XI от компании Great River Technology (GRT) для разработки видеосистем реального времени по стандарту ARINC 818.

Компания Great River Technology (GRT) ассоциируется у потребителей в первую очередь с ARINC 818 – протоколом высокоскоростной передачи видео в реальном времени для критически важных систем, таких как дисплеи пилотской кабины, видеопроцессоры, высокоскоростные датчики, а также системы записи. Стандарт видеоинтерфейса и протокола ARINC 818 управляет передачей цифрового видео с высокой пропускной способностью и низкой задержкой без сжатия. Сегодня это проверенный коммерческий стандарт и де-факто военный стандарт для высокопроизводительных видеосистем. Airbus A400M и A350 XWB, Boeing 787 и самолёт-заправщик KC-46A используют ARINC 818, как и проекты по авионике, в Бразилии, Канаде, Китае, Франции, Индии, Израиле, России, Южной Корее, Турции и Соединённом Королевстве Великобритании. Видеосистемы ARINC 818 включают в себя инфракрасные датчики и датчики других спектральных диапазонов, оптические камеры, радары, бортовые самописцы, системы межплатного обмена, системы синтетического зрения, системы слияния изображений, HUD – стационарные и нашлемные индикаторы на лобовом стекле (ИЛС), многофункциональные ИЛС и концентраторы видео. Эти видеосистемы используются для помощи при рулении и взлёте, погрузке/выгрузке, навигации, для отслеживания целей, предотвращения столкновений и других важных функций. Ключевым элементом систем, одной из основ концепции ARINC 818 является цифровая видеошина авионики ADVB и определение кадра АDVB. Для передачи один видеокадр разбивается на несколько кадров ADVB, каждый из которых содержит полезную инфор-

мацию, ограниченную 2112 байтами. Например, изображение XGA кодируется 3 байтами на пиксель и имеет 1024 пикселя в строке, что в общей сложности составляет 3072 байта. Таким образом, для каждой строки требуется два кадра ADVB, каждый из которых содержит полезную нагрузку в 1536 байт. Кадр ADVB может содержать как несколько строк видеоданных, так и меньше одной строки. Great River Technology принимала участие в разработке протокола ARINC 818 ещё на этапе формирования его концепции. Первая версия ARINC 818 была обнародована в октябре 2006 г., а затем GRT продолжала играть важную роль при каждом последующем пересмотре стандарта. Всё это время GRT была ведущей компанией в разработке специализированных приложений, которые заложили основу для пересмотренного стандарта в конце 2013 года и продолжает выполнять функции отраслевого редактора в процессе актуализации, приведшего к созданию ARINC 818-2, а теперь и ARINC 818-3. В 2014 году производитель представил две серии генераторов-анализаторов видеосигналов и регистраторов. Сегодня GRT остаётся мировым лидером по внедрению ARINC 818, предлагая инженерные услуги, лётное, встраиваемое оборудование и IP (готовые программные блоки), а также полный набор средств для разработки и тестирования с целью поддержки систем ARINC 818. В то же время GRT продолжает оставаться лидером и в области высокопроизводительных цифровых видеосистем, средств разработки и услуг для военной/авиационной индустрии. С момента основания в 1996 г. фирма развивает партнёрские отношения с ведущими коммерческими компаниями и компаниями оборонной промышленности во всём мире: Airbus, Boeing, WWW.SOEL.RU

Рис. 1. Внешний вид платы Velocity XI Rockwell Collins, Thales, Honeywell, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Elbit, EADS, BAE, General Dynamics и многими другими. GRT концентрируется на изделиях, которые упрощают конструкцию и внедрение критически важных систем для дисплеев кабины пилота, графических генераторов, инфракрасных датчиков, оптических камер и лётных тренажёров. Изделия GRT также используются в исследовательских лабораториях, на производстве, в подразделениях технического обслуживания, при лётных испытаниях и в производстве авиационной техники. Для начального ознакомления с ARINC 818, упрощения и ускорения интеграции видеосистем реального времени в пользовательскую аппаратуру, GRT спроектировала и выпустила на рынок программно-аппаратный комплект Velocity XI. Этот отладочный набор предназначен для быстрого прототипирования и встраивания в аппаратуру видеорегистрации и видеообмена по стандарту ARINC818 в авиационной технике и в видеосистемы промышленного, научного и прочего применения. Комплект включает в себя плату индустриального формата PCIe половинной длины (см. рис. 1) и специализированное ПО Velocity XI Configuration Tool СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

чае несоответствия пользователю будет выдано предупреждение с предложением внести коррекцию. На этой стадии пользователем задаются следующие параметры: ● скорость видеопотока; ● цветовое пространство; ● количество активных пикселей в строке (горизонтальное разрешение); количество кадров ADVB на строку; количество активных строк (вертикальное разрешение); ● частота кадров; ● время отображения строки изображения в мкс; ● длина слова со вспомогательными данными; ● указание пути к файлу со вспомогательными данными по умолчанию; ● указание класса опасности источника лазерного излучения; ● выбор одного из стандартных встроенных форматов выходного видеосигнала. Этап 2, шаги 12-14 (см. рис. 4): ● обзор сформированной пользовательской спецификации видеосигнала; ● выдача команды на конфигурацию видеоплаты; ● сохранение созданной конфигурации в виде текстового файла .spof. После этого с комплектом можно работать как с обычной платой видеозахвата, – граббером. Для удалённой поддержки пользователей и организации обратной связи с ними компания GRT запустила ресурс «Академия ARINC 818» (см. рис. 5). ● ●

Рис. 2. Специализированное ПО Velocity XI Configuration Tool из комплекта поставки для работы в ОС Windows 7, 8, 10 64 бит (см. рис. 2). Плата способна захватывать видеосигнал пользователя, конвертировать поток и передавать по волоконно-оптическому кабелю в соответствии с требованиями ARINC 818. Выходной видеосигнал соответствует одному из десяти предустановленных стандартных форматов. Пользователю предоставлена возможность самостоятельно задавать спецификацию входного сигнала путём описания протокола, так называемого Interface Control Document (ICD). Параметры ICD передаются в плату с помощью входящего в комплект ПО, дальнейшие преобразования происходят без участия пользователя. Одновременно можно активировать только один ICD. Смена настроек под другой пользовательский видеопротокол занимает менее минуты. Таким образом, потребитель может быстро и наглядно имитировать видеопотоки от различных источников. Плата оснащена портом HDMI 2.0 для визуального контроля передаваемого изображения. Потребители найдут полезным и обратное преобразование, реализованное в этом комплекте, – из HDMI в ARINC 818. Основные параметры платы Velocity XI: ● скорость обмена: 1,0625; 2,125; 3,1875; 4,25; 5,0; 6,375; 8,5 Гбит/с; ● Цветовое пространство: Monochrome 8-bit; Color RGB 8:8:8; Color RGB 5:6:5; ● Горизонтальное разрешение видеокадра: 10…3840 пикселей; ● Варианты выходных видеосигналов: − XGA 1024×768 60 Гц; − HD 1280×720 60 Гц; − WXGA 1280×800 60 Гц; − SXGA 1280×1024 60 Гц; − SXGA+ 1400×1050 60 Гц; − WXGA+ 1440×900 60 Гц; − UXGA 1600×1200 60 Гц; СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис. 3. Интерактивное окно конфигурирования платы Velocity XI HD+ 1920×1080 60 Гц; DWide 2560×1024 60 Гц; − 4K 3840×2160 (Reduced Blanking) 30 Гц; ● потребляемая мощность: 20 Вт при 12 В; ● соответствие стандартам: FC-PH Revision 4.3 ARINC 818-2 ADVB high data rate; ● диапазон рабочих температур: 0…50°C. Порядок работы с комплектом предельно прост, интуитивно понятен и включает в себя 2 этапа. Этап 1, шаги 1–11: заполнение спецификации пользовательского видеопотока с помощью приложенного ПО в интерактивном режиме с одновременной проверкой на согласованность параметров, пример такого окна программы приведён на рис. 3. В слу− −

Рис. 4. Контрольное окно параметров пользовательского видеосигнала WWW.SOEL.RU

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ

Это онлайн-платформа, которая представляет собой сайт, состоящий из двух разделов. Одна часть сайта содержит общедоступные видеоуроки, где любой посетитель может почерпнуть ценные знания о стандартах и протоколах ARINC 818. Здесь же доступна видеоинформация, дающая представление об ICDконфигураторе видеосигнала, рассказ

Рис. 5. Главный экран обучающего сайта Академия ARINC 818

о функциях и назначении ARINC 818 и о том, как продукция GRT поможет реализовать клиентские задачи. Другая часть «Академии» содержит видеозаписи, доступные на условиях авторизации только ранее зарегистрированным потребителям продукции и услуг GRT. Эти материалы обеспечивают более глубокое понимание протокола ARINC 818, включая разработку ARINC 818, симуляцию и тестирование сложных систем с ARINC 818. В дополнение GRT создала серию подробных видеороликов о том, как использовать продукцию и системы обработки GRT для максимально эффективной поддержки пользовательских проектов за счёт обеспечения улучшенного технического сопровождения и углубления технических знаний потребителя.

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Проблемы использования реверберационной камеры при испытаниях на восприимчивость к радиочастотному электромагнитному полю Алексей Шостак (инженер-испытатель ИЛ ЭМС, АО «ТЕСТПРИБОР») пределах ±3 дБ (данное значение под-

Радиочастотная реверберационная камера является более доступной альтернативой безэховым камерам при проведении тестирования электронного оборудования на восприимчивость к ЭМП. Однако данный метод испытаний имеет свои особенности. В данной статье рассказано об опыте решения проблем при внедрении реверберационной камеры в испытательной лаборатории АО «ТЕСТПРИБОР».

Ввиду того что основная тематика испытаний в лаборатории ЭМС АО «ТЕСТПРИБОР» – это испытания изделий авиационной промышленности гражданского и специального назначения, основными документами, регламентирующими проведение таких испытаний, являются стандарты КТ-160G/14G и ГОСТ РВ, а также программы и методики предприятийзаказчиков. Одним из основных видов испытаний является проверка восприимчивости изделия к радиочастотному электрическому полю высокой напряжённости (англ. High-intensity Radiated Field – HIRF) вплоть до 7,2 кВ/м (КТ-160G группа L). Для закрытия максимально возможных категорий жёсткости указанных выше стандартов, в лаборатории ЭМС АО «ТЕСТПРИБОР» было решено создать рабочее место на основе радиочастотной реверберационной камеры (РК) (см. рис. 1), реализовав альтернативный метод проведения испытаний

Рис. 1. Реверберационная камера лаборатории ЭМС АО «ТЕСТПРИБОР» • Общие габаритные размеры (Ш×В×Г) 2700×1550×1650 мм • Размеры рабочей зоны (Ш×В×Г) 700×700×700 мм • Диапазон рабочих частот 400 МГц … 18 ГГц

на восприимчивость к электрическому полю. Данный метод испытаний в нашей стране пока не получил широкого распространения, в том числе и потому, что при разработке, аттестации и эксплуатации такого вида оборудования персоналу лаборатории приходится сталкиваться с рядом вопросов, часть которых хотелось бы обсудить в данной статье. Кратко напомним, что реверберационная камера – это экранированное помещение, изготовленное обычно из алюминия или оцинкованной стали, внутри которого расположены передающая антенна, измерительный датчик, а также рассеивающий электромагнитные волны элемент – тюнер. Работа РК основана на принципе многократных отражений падающей электромагнитной волны, генерирующих высокую напряжённость поля за счёт усиливающей интерференции (эффекта резонанса), в результате чего образуются «стоячие» волны, которые «перемешиваются» тюнером с целью получения однородного электрического поля в рабочем объёме РК. Преимущество РК заключается в возможности проведения испытаний на восприимчивость к электрическому полю в широком диапазоне частот при относительно невысоких требованиях к подводимой на передающую антенну мощности сигнала. При этом ориентация испытуемого изделия внутри рабочего объёма РК менее важна, так как все его плоскости и подводимые кабели подвергаются воздействию однородного электрического поля, погрешность изменения которого, при правильно сконфигурированной геометрии, обычно лежит в WWW.SOEL.RU

тверждается аттестацией аккредитованной организации).

Аттестация Аттестация такого вида оборудования, как реверберационная камера, накладывает, в отличие от антенны или генератора сигналов, дополнительные требования, а именно наличие программного обеспечения (ПО), которое бы позволяло одновременно контролировать положение тюнера, уровень излучаемой мощности и измеренное значение напряжённости. Хотя большинство камер зарубежного производства уже поставляются с ПО для автоматизации испытаний, в случае собственной разработки необходимо привлекать соответствующих специалистов для внедрения программы, позволяющей одновременно обмениваться данными между генератором сигналов, датчиками прямой и обратной мощности, датчиком напряжённости электрического поля и приводом тюнера РК. Сам процесс аттестации связан с существенными затратами времени, так как инженеру необходимо в девяти точках испытательного объёма на фиксированных частотах и в требуемых положениях тюнера проводить измерение однородности создаваемого электрического поля. Для примера, в таблице 1 отражено требование стандарта ГОСТ РВ 6601-0012008 к необходимому числу позиций тюнера. Учитывая потенциальную трудоёмкость испытания, а также принимая во Таблица 1. Необходимое число позиций тюнера по ГОСТ РВ 6601-001-2008 Частотный диапазон (МГц)

Необходимое число позиций тюнера

200…300

300…400

400…600

Свыше 600

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

внимание то, что при внесении испытуемого изделия картина полей будет изменяться, существенно ускорить процедуры калибровки и испытаний можно, только используя максимальное количество датчиков напряжённости электрического поля в рабочем объёме.

Датчики напряжённости электрического поля При рассмотрении рынка измерительного оборудования обнаруживается малое количество подходящих датчиков напряжённости электрического поля из реестра СИ. На момент написания данной статьи для покрытия всего частотного диапазона испытаний по КТ-160G/14G и ГОСТ РВ 6601-0012008 возможно использовать только три датчика от двух производителей, причём максимально регистрируемый ими уровень достигает 1 кВ/м – для частот до 4 ГГц и 600 В/м для частот до 18 ГГц. И хотя этого достаточно для испытаний по ГОСТ РВ 6601001-2008 и перекрытия большинства категорий КТ-160G, этого явно недостаточно для проведения испытаний импульсными электрическими полями по максимальным категориям жёсткости КТ-160G. На зарубежном рынке присутствуют датчики, которые имеют возможность измерения импульсных электрических полей напряжённостью до 600 кВ/м, но, к сожалению, пока отечественные испытательные лаборатории не могут их использовать при проведении сертификационных испытаний. Помимо этого, для удобства и ускорения калибровки рабочего объёма РК желательно использовать систему из нескольких датчиков (в идеальном случае – девять), однако это требует существенного финансирования а также бо′ льшего рабочего объёма.

Нижняя граница частоты РК на низких частотах характеризуется конечным числом возбуждаемых типов волн (мод), суперпозиция которых в итоге приводит к неоднородному распределению электрического поля в нижней области диапазона рабочих частот. Также следует отметить, что эффективность РК снижается с убыванием частоты, т.е. мощность сигнала, необходимая для создания определённой напряжённости поля, будет тем больше, чем меньше нижняя рабочая частота.

Рис. 2. Малогабаритная биконическая антенна

Рис. 3. Октавные рупорные антенны

Оценить нижнюю частотную границу рабочего диапазона, при кото-

от частоты испытательного сигнала число позиций тюнера за один полный оборот может колебаться от 12 до 200 и более) значения амплитуд напряжённости одинаковы во всем рабочем объёме. Тюнер должен быть асимметричным (в РК АО «ТЕСТПРИБОР» используется тюнер типа Z-Fold) с наименьшим размером λ/3 для самой низкой частоты, которая будет использована, а самый большой размер тюнера должен быть приблизительно 75% от наименьшего размера РК. Увеличение размеров тюнера приводит к уменьшению отклонения напряжённости ЭМП во внутреннем объёме РК, однако при этом уменьшается рабочий объём. Также при ориентации друг напротив друга два тюнера типа Z-Fold позволяют добиться более высокой однородности электрического поля в рабочем объёме камеры.

рой будет обеспечиваться необходимое число мод, а также габариты РК, можно, используя следующее выражение:

где a, b, d – внутренние размеры камеры (м); f – рабочая частота (Гц); c – скорость распространения радио8 волн, равная 3×10 м/с. Помимо геометрии и габаритов РК, на характеристики создаваемого поля будут влиять тип используемых тюнеров, их геометрия, положение и их количество. При разностороннем подходе к процессу разработки и анализа конструкции РК, влияние тюнера на распределение электрического поля в рабочем объёме можно оценить, используя средства электродинамического моделирования, например CST Microwave Studio или Ansys HFSS.

Тюнер Как уже было сказано, многократные отражения излучаемых антенной электромагнитных волн от стен корпуса РК образуют стоячие волны с неравномерными по амплитуде областями. Для обеспечения однородного распределения электрического поля внутри РК прибегают к изменению положения тюнера, что приводит к изменению граничных условий РК. Электрическое поле в рабочем объёме РК считается однородным, если в пределах заданной погрешности усреднённые по всем положениям тюнера (в зависимости WWW.SOEL.RU

Антенны Излучающие антенны должны располагаться не ближе 0,75 м (λ/3 – фактическое ограничение) от любой стены или объекта и позиционированы так, чтобы предотвратить встречное направление между основными лепестками диаграмм направленности (ДН) этих антенн или между испытуемым изделием и основным лепестком ДН любой антенны. Это требование накладывает ограничения на габариты используемых антенн в случае использования РК с диапазонами рабочих частот от 400 МГц и выше. Большинство трудностей возникает с габаритными биконическими ОВЧ- и логопериодическими антеннами УВЧ диапазонов. Однако рынок испытательного оборудования позвоСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Таблица 2. Сравнение безэховой и реверберационной камер Реверберационная камера

Полубезэховая экранированная камера

–

Зависимость рабочих частот от геометрии

–

Одновременный контроль трёх параметров: - частоты - амплитуды - угла поворота тюнера

Одновременный контроль двух параметров: - частоты - амплитуды

Необходимость каждый раз перед испытаниями калибровать камеру в девяти точках во всем диапазоне частот при внесении в её рабочий объём испытуемого изделия

–

Ввиду необходимости постоянной калибровки время и трудозатраты персонала ≈ в 10 раз выше

Зависимость рабочих частот от параметров радиопоголощающих материалов

–

Необходимость дополнительного ПО и драйверов для управления тюнером

– +

Калибровка в одной точке

Персонал только заменяет/переключает антенны и усилители. Проведение испытаний «вручную» даёт сравнительно небольшой прирост к временны′ м и трудовым затратам персонала

Стандартный пакет ПО для управления усилителями и генератором

Требуются усилители с меньшей мощностью

Необходимы мощные усилители, стоимость которых в несколько раз выше

–

Возможность создания полей более высокой напряжённости при одинаковой подводимой мощности

С ростом требуемой напряжённости необходимы гораздо более мощные усилители

–

Требуется дополнительная функция защиты усилителей от отражённой мощности, которая снижает подводимую мощность в случае рассогласования СВЧ-тракта

Стандартный контроль отраженной мощности датчиками мощности

Требование к однородности поля в испытательном объёме

Требование к однородности поля только по гражданским стандартам

ляет решить данную задачу. Например, можно использовать малогабаритную биконическую антенну с диапазоном частот 30 МГц…1 ГГц (см. рис. 2). Хотя коэффициент усиления такой антенны хуже, чем у логопериодической, свойства РК нивелируют требования к необходимой подводимой мощности. В диапазоне от 1 ГГц и выше габариты рупорных антенн позволяют без особого труда размещать их в РК любых размеров. Использование октавных рупоров (см. рис. 3) позволит также сэкономить на мощности усилителей ввиду более высоких значений коэффициента усиления.

Заключение Таким образом, реверберационные камеры следует рассматривать как альтернативу безэховым камерам при испытаниях на восприимчивость к радиочастотному электрическому полю только при условии принятия и решения компромиссов и допущений, которые были рассмотрены в данной статье, а также часть которых отражена в таблице 2. Более уместным будет сказать, что оба вида испытательного оборудования дополняют друг друга при выполнении испытаний на ЭМС. В настоящий момент реверберационная камера АО «ТЕСТПРИБОР» находится в стадии дооснащения и подготовки к аттестации, по завершении которой планируется расширить возможности лаборатории в части испытаний на восприимчивость к радиочастотному электрическому полю.

Литература 1.

Демаков А. В., Комнатнов М. Е., Газизов. Обзор исследований в области разработки и применения реверберационных камер для испытаний на электромагнит-

Воздействие на все плоскости изделия и провода

Необходимо вращение или поворот изделия

–

ную совместимость. Т. Р. УДК 621.317.2. 2.

Зарубежные военные стандарты в области ЭМС / Кечиев Л.Н., Балюк Н.В. / Под

Ограничение рабочего объёма, количества подводимых к изделию кабелей питания и управления

–

Нет строгих ограничений по объёму испытуемого изделия

ред. Л.Н. Кечиева – М.: Грифон, 2014.

(Библиотека ЭМС). 3.

Неудобство при размещении испытательного и испытуемого оборудования

–

Испытатель и Заказчик имеют доступ ко всем сторонам испытуемого изделия

ГОСТ РВ 6601-001-2008. Оборудование бортовое авиационное. Общие требо-

вания к восприимчивости при воздействии электромагнитных помех и мето-

Невозможность выездных испытаний

дики измерения. – М.: Стандартинформ,

Стойку с усилителями, антенны можно разобрать и вывезти

2008. 4.

Некоторые стандарты не предусматривают использование РК

+ Плюсы

окружающей среды для бортового ави-

Соответствует стандартам испытаний для большинства видов продукции

ационного оборудования (Внешние воздействующие факторы). – М.: НИИАО,

– Минусы

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

КТ-160G/14G. Условия эксплуатации и

2015. WWW.SOEL.RU

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

Опыт использования сигнализации и диагностики термометрии силосов элеватора по шинной топологии подключения цифровых датчиков DS1820 Андрей Шабронов (shabronov@ngs.ru) Увеличение количества автоматизированных систем и различных компьютерных устройств в сельском хозяйстве формирует проблему обучения персонала и затрудняет возможность эксплуатации систем без определённых знаний и опыта. Основное отличие предлагаемой системы диагностики термометрии от существующих прототипов [2] заключается в использовании сигнализации рабочего состояния цифровых датчиков DS1820 на основе простых принципов. Возможно применение метода сигнализации интерфейса цифровых датчиков DS1820 в системах контроля температур в сельскохозяйственном производстве, в учебных и научных задачах и т.п.

Введение Структурная схема термометрии силосов элеваторов с использованием интерфейса 1-wire фирмы Dallas Semicondutor представлена на рисунке 1. Предлагаемая система сигнализации и диагностики разработана под конкретную сельскохозяйственную задачу – термометрию хранения зерна вертикального зернохранения. В каждом силосе термометрию обеспечивают термоподвески с цифровыми

датчиками DS1820. Общее количество датчиков в системе составляет более 1600 штук. Топология линии смешанная: «звезда» и «шина». Переключение линий связи выполняют специализированные микросхемы DS2409 [3]. Микросхема расположена в блоке ветвителя (МСВ). Всего на объекте работает более 20 ветвителей, которые и формируют топологию «древовидной» звезды с шинной структурой для датчиков.

Рис. 1. Структурная схема термометрии силосов элеваторов

WWW.SOEL.RU

Шинная структура подключения датчиков делает диагностику, заключающуюся в определении неисправного элемента при анализе состояния шины данных, довольно сложной задачей. Неисправности типа «обрыв» определяются программно, методом запроса датчика и его ответного молчания при неисправности. Но это лишь небольшая часть неисправностей. Любой датчик на шине 1-wire при неисправности типа «короткое замыкание» формирует нулевое напряжение, что не позволяет опрашивать другие датчики, и система термометрии «зависает». Метод анализа импульсного обратного сигнала (отклика) в интерфейсе 1-wire использовать затруднительно из-за двойной направленности шины. Сигналы по одному проводу 1-wire или передаются, или принимаются, что накладывает ограничения на уровни передаваемых сигналов. Метод измерения по сопротивлению длины короткозамкнутого шлейфа нельзя использовать, поскольку входные цепи датчиков имеют нелинейную форму вольтамперной характеристики, что создаёт большую погрешность и невозможность определения расстояния до неисправного датчика. Дополнительное препятствие при поиске неисправного датчика обусловлено вероятностью возникновения короткого замыкания по шине +5 В, от которой получают питание датчики. В этом случае шина данных остаётся в рабочем состоянии, но датчики без напряжения +5 В переходят в режим «паразитного питания» и не отвечают на передаваемые сигналы. Таким образом, создаётся неисправность типа «обрыв», хотя в действительности это короткое замыкание. Краткий анализ возможных неисправностей показывает, что восстановление работоспособности требует знаний программного обеспечения, а также электротехнических измерений напряжения на шине данных и на шине питания +5 В. Кроме того, надо учитыСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

вать, что +5 В передаётся по общей шине от блока питания с возможным током до нескольких сотен миллиампер, что при коротком замыкании датчика создаёт ситуацию равномерного падения напряжения по всей длине линии. Приведённые выше признаки неисправностей и недостатки шинной топологии сформировали требования к системе термометрии. Данные требования реализованы в далее описываемой системе термометрии с предлагаемой схемой диагностики и сигнализации состояния шины 1-wire, которую будем называть «модернизированная схема ветвителя 1-wire» (МСВ).

Принципиальная схема МСВ Принципиальная схема МСВ представлена на рисунке 2. Схема содержит узел переключения на микросхеме U1 (DS2409), используемый в ветвителе МL-09 [2], что позволяет сохранить совместимость программного обеспечения и применить все ранее созданные программы и программы любого производителя стандарта 1-wire. Модернизированная составляющая схемы состоит из схемы регенерации сигнала и схемы сигнализации замыкания. На транзисторах Q3, Q2, сопротивлениях R3, R4, R8 и конденсаторе С3 собрана схема регенерации и восстановления сигналов [6, 7]. Это позволяет получить устойчивый опрос датчиков при используемом типе кабеля и заданной длине линии. Необходимо напомнить, что без регенератора при пуске объекта опрашивались только ближние датчики. И только установка одного регенератора в центре позволила получить опрос всех датчиков. Схема регенератора не содержит дорогих и

Рис. 2. Принципиальная схема МСВ специальных микросхем и предлагается для использования на каждом ветвителе. Это позволяет иметь запас устойчивости и подключать термоподвески с большим количеством датчиков. Схема компараторов формирует сигнализацию на микросхемах U2,3 (LM393). Сопротивлениями R2, R9 формируется напряжение включения (2,5 В) сигнальных светодиодов. Если на плюсовых входах напряжение будет меньше 2,5 В, то светодиоды включатся. Компараторы имеют большое входное сопротивление и тем самым не влияют на шину данных 1-wire. Сигнализация питания выполняется по аналогичному методу. Питание +5 В поступает на шину через контрольные сопротивления R10,11 в 150 Ом. Рабочий потребляемый ток датчиков составляет 1-5 мА, при этом падение напряжения на сопротивлениях мало, и контрольные светодиоды не включа-

ются. Если возникает короткое замыкание по питанию +5 В, то ток возрастает до 30-40 мА и напряжение на плюсовых входах компараторов опускается ниже 2,5 В. Это вызывает включение сигнальных светодиодов. Рабочий ток для стабилизатора схемы допускается до 100 мА и короткое замыкание не создаёт запредельных режимов. После устранения замыкания режим сигнализации снова готов к работе. Диоды D5-D7 защищают U1(DS2409) от импульсных помех, которые формируются во время работы других электроустановок элеватора. Необходимо отметить возможность использования схемы сигнализации и регенерации с отдельно установленным ветвителем МЛ-09 [2]. Предусмотрена работа без питания +12 В для различных топологий термометрии. Схема ветвителя и все компоненты собраны на печатной плате и пред-

Рис. 3. Фото собранных плат МСВ(слева) и 3D-модель платы в DipTrace (справа) СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

WWW.SOEL.RU

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

Рис. 4. Фото монтажа МСВ на DIN-рейку (слева) и смонтированная МСВ в шкафу термометрии (справа) назначены для монтажа под винт. На рисунке 3 представлены: слева – фото собранных печатных плат МСВ, справа – 3D-модель той же платы. Печатная плата разработана в среде проектирования DipTrace, проект доступен в каталоге программ [1]. Плата МСВ крепится на DIN-рейку, и на эту же рейку устанавливаются DIN-колодки электротехнических «нулевых шин», которые применены как «параллельные» колодки для шины 1-wire. Линии от датчиков из термоподвесок подключаются на DIN-колодки «нулевых шин». На рисунке 4 слева показана фотография трёх плат МСВ с подключением по шесть DIN-колодок на трёх DINрейках и справа – плата МСВ на одной DIN-рейке, установленная в шкаф термометрии с проведённым монтажом линий силосов. На левом фото для сравнения выделены белые корпуса ранее использовавшихся ветвтвителей МЛ-09 [2, 3]. Монтаж силосов термометрии выполнен проводом сечения 2,5 мм2 через обжимную «оконцовку» и не требует сложных технических приспособлений и специальных навыков.

Программное решение сигнализации термоподвесок Для работы с МСВ используется программное обеспечение, совместимое с интерфейсом 1-wire, подготовленное до модификации ветвителей [1]. Для использования пригодны все тесты, поставляемые производителем датчиков. Допускается любое другое программное обеспечение, поддерживающее протокол 1-wire и адаптеры стандарта 1-wire, что значительно снижает цену программного обеспечения, повышает надёжность эксплуатации и диагностики.

При модернизации термометрии силосов следует особо обратить внимание на выпускаемые современные термоподвески, в которых применены цифровые датчики DS1820. На настоящее время выпуск термодвесок с цифровыми датчиками выполняется по смешанной схеме: с переходом от интерфейса датчиков к различным другим интерфейсам (RS-485, RS-232) и даже непосредственно на радиоканал. Кроме того, некоторые производители термоподвесок [5] предлагают установку датчиков с интервалом 1 м, что позволяет определять и уровень заполнения силосов. Необходимо обратить внимание, что производители подвесок используют специальную плату для перехода с интерфейса 1-wire на RS-485. А также существуют варианты термоизмерений в силосах, где интерфейс перехода выполнен в отдельном корпусе. Особо важно отметить, что переход на любой другой интерфейс требует другого программного обеспечения и не позволяет использовать программы производителя для датчиков DS1820. Кроме того, для подключения дополнительной платы перехода интерфейса требуется и дополнительное питание. На данном объекте переход на другой интерфейс нерентабелен, т.к. в наличии уже имеется кабельная трёхпроводная сеть к термоподвескам. Это означает, что возможен заказ термоподвесок без плат сопряжения, и можно рассчитывать на снижение цены за одну термоподвеску. Кроме того, не требуется платить за программное обеспечение производителя термоподвесок. На рисунке 1 структурной схемы цифрами указано количество проводов в линии 1-wire: WWW.SOEL.RU

до ветвителей (ВТВ) используется четыре провода: 0 В, 1-wire, +5 В, +12 В; ● после ветвителя с выхода А-aux и М-main выходит три провода: 0 В, 1-wire, +5 В с защитой и индикацией короткого замыкания. При использовании МСВ поиск неисправности осуществляется по индикации замыкания и не требует специальных приборов и программного обеспечения. Диагностика короткого замыкания выполняется по индикации светодиодов. В случае замыкания они постоянно светятся, при нормальной работе – кратковременно вспыхивают. Допускается проверка исправности сигнализации путём замыкания выходной шины +5 В и +1-wire на 0 В, что также ускоряет и упрощает проверку. Надо учитывать, что +12 В замыкать на 0 В нежелательно. В этом случае включится защита общего блока питания для всей системы. Ничего критичного не произойдёт, но потребуется устранить замыкание и вновь включить блок питания. ●

Методика диагностики 1. Проверить наличие напряжение +12 В вольтметром на разъёме In-1w (J2) (рисунок 2), и если оно имеется, то перейти к пункту 2. 2. Проверить БЕЗ ВКЛЮЧЁННОГО программного обеспечения свечение контрольных светодиодов: ● непрерывное свечение означает наличие короткого замыкания в данной шине термоподвесок датчиков. Отключая поочерёдно на разъёмах DIN-колодок «нулевых шин» AUX MAIN соединения, определить неисправную шину. В этом случае светодиод погаснет. 3. При ВКЛЮЧЁННОМ программном обеспечении светодиоды M-1W A-1W будут кратковременно загораться СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

при обращении в данной ветви к датчикам. 4. Свечение светодиодов по шине питания +5 В для AUX MAIN возможно только при коротком замыкании этих шин. Предусмотрена проверка контроля индикации путём формирования короткого замыкания, и в этом случае должны загораться соответствующие светодиоды контроля. Замыкание не может повредить схему ветвителя, т.к. в данной схеме предусмотрен именно такой режим срабатывания – по замыканию! Рабочее напряжение на шине + 5 В допускается не ниже 4,5 В. Полная коммутация линий шкафа приводится в сопроводительной документации на порядок выполнения работ. Необходимо обратить внимание, что количество монтируемых силосов к МСВ различно в разных шкафах, поскольку на элеваторе установочные размеры в зданиях отличаются. При выполнении работ это отражается в исполнительной документации. В каждый шкаф, где установлена МСВ, вложен лист с инструкцией, схемой коммутации и последовательностью проверки. Предусмотрено, что листы инструкции формирует программа сбора данных [1] третьей версии по требованию дежурного. На данных листах инструкции предполагается фиксировать условные номера силосов данного элеватора по внутренней нумерации, которую использует персонал. Это позволяет после определения неисправной подвески силоса выдать информацию для исправления в фай-

ле инициализации программного обеспечения.

Выводы Предложенная система сигнализации и диагностики термометрии силосов элеваторов на цифровых датчиках DS1820 показала, что время устранения неисправности для дежурного электрика составляет до 1 ч для 20 шкафов термометрии на данном объекте. Время поиска состоит из открывания шкафа термоподвески, проверки индикации, закрытия шкафа и перехода к следующему шкафу. При этом персонал не нуждается в наличии квалифицированных навыков работы с компьютерной техникой. Рекомендуется использовать электрический шуроповёрт, который ускоряет время демонтажа и имеет фиксированный уровень зажима коммутируемых проводов. В противном случае трудоёмкость ручной работы резко возрастает, что может приводить к ошибкам, связанным с человеческим фактором. Важно то, что персонал не задаёт вопросы «что делать?» и «кто виноват?», а ищет неисправную подвеску по простому правилу: если индикация горит постоянно, то это неисправность, и надо отключать соответствующий провод. В системе выполняются все требования по электрической безопасности, поскольку питание шин 1-wire составляет +5 В и сила тока при коротком замыкании ограничивается до 40 мА. Использование световой сигнализации при диагностике термометрии исключает конфликтные ситуации в

разделении неисправности на «аппаратные» и «программные». Если мигают светодиоды, то программа работает и «аппаратная» часть исправна. Поиск неисправности программного обеспечения осуществляется специалистом, который уверен в том, что аппаратная часть датчиков исправна. Использование МСВ при диагностике позволяет уменьшить расходы на эксплуатацию и обучение персонала, не создаёт напряжённой обстановки в случае неисправности, даёт уверенность в поиске неисправности и повышает самооценку обслуживающего персонала.

Литература 1.

Каталог

программ

плат:

http://90.189.213.191:4422/doc_sh/ toguchin_2020n/test/ Копия на «облаке»

https://disk.yandex.ru/d/aKAo_

DVD1LzrUQ. 2.

Обзор элементов шины 1-wire (прототип

Описание DS2409 шины 1-wire: http://

ML-09): https://elin.ru/1-Wire/. www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Maxim/1Wire/start.htm. 4.

Описание языка Форт spf4.exe, автор вер-

Производитель цифровых термоподве-

Схема

сии А.Черезов http://www.forth.org.ru/. сок http://grein.ru/. регенерации

сигнала

1-wire

http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/ pages/6645.html . 7.

Шабронов А.А. «Адаптер USB-1-wire c регенератором сигналов» РНТК-2020, СибГУТИ, сборник СПТ_2020 стр.383387

https://sibsutis.ru/workgroups/w/

group/46/files/Материалы 20конференций/РНТК-2020.

НОВОСТИ МИРА

В КИТАЕ

СОЗДАН ПРОТОТИП

ЭЛАСТИЧНОГО ДИСПЛЕЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ

Китайская компания Royole Technology на онлайн-выставке Display Week Symposium представила прототип дисплея, способного изгибаться и растягиваться. Новинка реализована с помощью технологии micro-LED. По заверению компании, она совместима с современными процессами промышленного производства дисплеев. «Эластичные экраны не только складываются и скручиваются, но также могут формировать трехмерную произвольную форму, включая выпуклые и вогнутые деформации», – сообщается в пресс-релизе компании.

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Возможности технологии разработчик продемонстрировал на тестовом образце – 2,7-дюймовой панели разрешением 96×60 пикселей. Представленный прототип может без поломок растягиваться на 130% от изначальной длины и выдерживать выпуклый изгиб до 40 градусов. Новые экраны имеют плотность до 120 пикселей на дюйм, как у дисплеев современных ноутбуков. Они способны пропускать до 70% света. Таким образом, возможно их применение, например, в автостеклах и очках. Сроки серийного производства новых экранов не заявлены. Royole Technology в 2014 году первой в мире наладила массовое производство гибких FFD-дисплеев. В 2018 году произ-

WWW.SOEL.RU

водитель представил первый, по его заверениям, серийный смартфон со складывающимся экраном FlexPai. Особого коммерческого успеха и массовой популярности он не достиг. kommersant.ru

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

FlyFocus разрабатывает отсоединяемый привязной БПЛА для непрерывного наблюдения за критически важными объектами Vicor Corporation Преобразователи постоянного напряжения Vicor DCM позволяют увеличить полезную нагрузку или время полёта.

Концепция беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) не нова: первые такие аппараты были построены ещё во времена Первой мировой войны [1]. Но и сейчас БПЛА продолжают быстро развиваться. Передовые производители оптимизируют свою продукцию под конкретные области применения, используя новейшие доступные компоненты и материалы. Одним из таких производителей является компания FlyFocus. Она специализируется на разработке и производстве БПЛА для гражданских нужд и охраны правопорядка. Области применения включают наблюдение за особо важными зонами, такими как границы, электростанции или военные объекты. Продукция компании используется также и во множестве других областей: наблюдение за автомобильными дорогами, подсчёт транспортных средств, наблюдение за скоплениями людей на стадионах, создание радиопомех и трансляция радиосигналов. Несмотря на такое разнообразие, все эти области объединяет потребность в непрерывном полёте аппарата в тече-

ние длительного времени. Эту потребность удовлетворяет основной продукт FlyFocus под названием CableGuard – комплексная система, которая состоит из привязного БПЛА, наземной станции и системы слежения. Большую часть времени БПЛА проводит в режиме привязки, паря на высоте до 70 м над зоной наблюдения. В этом режиме электродвигатели и бортовая электроника получают питание через привязной кабель, по которому от наземной станции подаётся 400 В постоянного тока. Это напряжение постоянного тока образуется посредством выпрямления переменного тока напряжением 230 В, обычно получаемого от переносного генератора. Соответственно, БПЛА может вести наблюдение практически бесконечно. Зарегистрированы случаи непрерывного нахождения в воздухе до 30 дней. На практике, однако, рекомендуется производить посадку аппарата примерно раз в неделю для проведения технического осмотра подшипников и других механических частей.

Рис. 1. Многоцелевая система наблюдения

WWW.SOEL.RU

Если одна из камер БПЛА заметит подозрительный объект, например движущийся автомобиль, привязной кабель можно немедленно отсоединить с помощью дистанционной команды. Кабель приземлится рядом с наземной станцией на раскрывшемся парашюте. Тем временем аппарат переключится на питание от бортовых батарей, обеспечивающих до 30 мин свободного полёта и мониторинга – при условии задействования одной камеры дневного наблюдения. После этого аппарат необходимо посадить на землю. В случае использования двух камер (тепловизионной камеры и камеры дневного наблюдения) время свободного полёта достигает 20 мин. Такое время свободного полёта является значимым конкурентным преимуществом систем наблюдения FlyFocus. После завершения миссии аппарат можно повторно подключить к наземной станции и вернуть в режим наблюдения. Этот аппарат мощностью 5 кВт превосходит все другие БПЛА привязного типа на современном рынке. Компания FlyFocus использовала эту дополнительную мощность для повышения производительности и расширения функциональности аппарата. Аппарат оснащён восемью двигателями и может безопасно приземлиться даже в том случае, если два из них вышли из строя. К аппарату прилагается камера с разрешением Full HD, 10-кратным оптическим и 4-кратным цифровым увеличением, а также ИК-камера ночного видения 640p с 4-кратным цифровым увеличением (см. рис. 1). Запас мощности позволяет FlyFocus использовать камеры c более высоким качеством изображения, например тепловизоры с интенсивным охлаждением или камеры с многократным увеличением. Это открывает новые возможности и для добавления различных модулей полезной нагрузки, таких как телекоммуникационное оборудование или другие специализированные решения в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

В цепи подачи питания от привязного кабеля к двигателям и электронике БПЛА применяются изолированные регулируемые преобразователи постоянного напряжения производства компании Vicor. Эти устройства повышают мощность и конкурентоспособность БПЛА CableGuard несколькими способами. Во-первых, их способность понижать напряжение с 400 В постоянного тока до рабочего напряжения БПЛА позволяет подавать через привязной кабель питание с напряжением 400 В постоянного тока. При использовании такого высокого напряжения уменьшается сила тока и потери I2R. Соответственно, можно использовать гораздо более тонкий и лёгкий кабель, что является однозначным преимуществом для подобных летательных аппаратов. Во-вторых, компания FlyFocus установила, что удельная мощность DCM намного превышает аналогичный показатель любого другого поставщика. Благодаря этому преимуществу восемь высокоэффективных модулей мощностью 600 Вт можно установить всего с двумя радиаторами или вентиляторами в небольшой отсек под БПЛА, что позволяет получить общую мощность почти 5 кВт для восьми двигателей, двух камер и соответствующего бортового радиоэлектронного оборудования БПЛА (см. рис. 2). FlyFocus может адаптировать распределение этой «компактной мощности» в соответствии с приоритетами и предпочтениями заказчика. Компания может оптимизировать систему для установки дополнительной полезной нагрузки, как описано ранее, или же для увеличения времени полёта, чему также способствуют уменьшенный вес и объём модулей DCM по сравнению с преобразователями других производителей. По оценкам компании, разница веса модулей составляет около 1,3 кг, что даёт дополнительно от трети до половины текущего времени свободного полета БПЛА. Модули также доказали свою надёжность. За три года использования DCM компания FlyFocus ни разу не столкнулась с их неисправностью.

Роль модулей DCM Благодаря тому, что удельная мощность достигает 1244 Вт/дюйм3, а также номинальной мощности до 1300 Вт при постоянном токе 46,43 А, семейство изолированных регулируемых преобразователей постоянного напряжения СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис. 2. Цепь подачи питания БПЛА CableGuard, в которой используется восемь изолированных регулируемых преобразователей постоянного напряжения Vicor DCM DCM может работать с КПД до 96%. Такой высокий КПД объясняется топологией высокочастотной коммутации при переходе напряжения через нулевое значение (ZVS). Модуль с гальванической развязкой преобразует нестабилизированное входное напряжение, которое может изменяться в широком диапазоне, в выходное с ограничением тока в рабочем режиме. Предусмотрена защита от перенапряжения, перегрузки по току, пониженного напряжения, короткого замыкания и перегрева. Модули DCM доступны в исполнении ChiP (преобразователь в корпусе) и исполнении VIA (адаптер Vicor). Корпус Vicor ChiP имеет отличные тепловые и плотностные характеристики, благодаря чему модули DCM ChiP предлагают гибкие варианты терморегулирования с очень низким тепловым сопротивлением верхней и нижней стороны. Корпус VIA также имеет отличный теплоотвод, который упрощает терморегулирование. Корпус не требует установки на печатную плату, хотя в исполнении со штыревыми выводами позволяет сделать это при необходимости. Кроме того, модуль DCM VIA обеспечивает фильтрацию электромагнитных помех, жёсткую стабилизацию выходного напряжения вне зависимости от изменений нагрузки и напряжения на входе. Также на вторичной стороне имеется вспомогательный интерфейс управления для подстройки значения напряжения, включения и оценки напряжения на нагрузке. При этом сохраняются фундаментальные конWWW.SOEL.RU

структивные преимущества традиционной архитектуры типа «brick». Преобразователь обеспечивает превосходную производительность системы питания и возможность подключения точки нагрузки к различным нерегулируемым источникам питания. Кроме того, до восьми блоков можно объединить в один массив без снижения индивидуальной мощности. Поскольку системы питания Vicor имеют модульную конструкцию, компания FlyFocus может удовлетворить различные требования быстрее и проще, чем если бы ей пришлось проектировать каждую новую реализацию, начиная с уровня компонентов, или пытаться изменить конструкцию на основе компонентов. Впрочем, технические характеристики DCM являются не единственной причиной, по которой компания FlyFocus выбрала Vicor и продолжает с ней работать. «Для нас очень важна поддержка, – говорит Джулиан Жеромский, вицепрезидент FlyFocus. – Мы постоянно закупаем различные виды механических и электронных компонентов для сложных, нестандартных проектов, и в определённый момент нам обязательно потребуется помощь. На самом деле, даже выбрав компонент с самыми привлекательными характеристиками на рынке для конкретной задачи, мы не спешим покупать его, пока не убедимся, что качество поддержки соответствует заявленным характеристикам». Поддержка компании Vicor не ограничивается самими преобразователя-

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

FlyFocus продолжает создавать специализированные решения для множества различных областей применения, уделяя особое внимание доработке продукта по требованиям заказчика. Компания также продолжает разработку продуктов – например, четырёхмоторной версии CableGuard для сверхтихого полёта.

Заключение Привязные дроны подходят для выполнения многих сложных гражданских задач, а также для использования правоохранительными органами, полицией и пограничной службой. Чтобы сохранять конкурентоспособность,

Рис. 3. Демонстрационный БПЛА использует технологию ZVS ми. FlyFocus пришлось разработать схему для дополнительной стабилизации напряжения DCM. Это снижает восприимчивость преобразователя к высоким пусковым токам в результате полного открытия дроссельной заслонки оператором или порыва ветра. При разработке этой схемы компания FlyFocus пользовалась документацией и знаниями инженеров Vicor. Использование модулей Vicor также косвенно помогает компании FlyFocus в продажах и маркетинге. FlyFocus создала крошечный демонстрационный БПЛА, который можно безопасно использовать на выставках, даже в помещении. Его вес составляет всего 60 г, а размеры – 10×10 см (см. рис. 3). Почему же FlyFocus так активно занимается индивидуальными проектами, а не только стандартными продуктами? Всё дело в истоках. Компания была основана группой друзей, которые любят авиацию и решили объединить-

ся во время соревнований по авиамоделированию. Даже сейчас штат компании состоит всего из восьми человек, а остальные привлекаются по мере необходимости. Компания имеет прочные связи со многими правоохранительными органами и полицейскими подразделениями специального назначения в Европе. Компания также выполняет специальные проекты военного назначения. В качестве показательного примера можно привести изготовленный по специальным требованиям самолёт с неподвижным крылом, который весил 150 кг и мог пролететь до 500 км и вернуться обратно. Выход FlyFocus на рынок мультироторных БПЛА (или дронов), результатом которого стало создание CableGuard, произошел по инициативе инвестора. CableGuard стал первым привязным отсоединяемым дроном для гражданского применения.

производители должны постоянно увеличивать время полёта и мощность дронов. Мощность, однако, ограничена объёмом доступного пространства в аппарате, требуемого для размещения систем преобразования электроэнергии и охлаждения, а также размером и весом привязного кабеля. Модули DCM компании Vicor позволяют FlyFocus преуспеть на этом конкурентном рынке. Их высокое входное напряжение постоянного тока позволяет использовать тонкие и лёгкие привязные кабели, а высокие КПД и удельная мощность – разместить большое количество модулей в минимальном пространстве. Вес модуля питания сведён к минимуму, что увеличивает время полёта в свободном режиме. При этом модуль оставляет достаточно места и обеспечивает достаточно мощности для подъёма и питания полезной нагрузки с широкими техническими возможностями.

Литература 1.

Имперский военный музей. A brief history of drones («Краткая история дронов»). URL: https://www.iwm.org.uk/history/abrief-history-of-drones.

НОВОСТИ МИРА

СТАНДАРТЫ

СЕТИ

ПОД УГРОЗОЙ?

Ведущие службы безопасности США обращают внимание на 5G. Некоторые страны могут влиять на стандарты связи, чтобы увеличить технологическое преимущество. Разработчики стандартов 5G очень уязвимы для «ненадлежащего влияния» со стороны отдельных стран. Соединенные Штаты и эксперты из США отмечают, что некоторые

страны хотят зарезервировать технологии и ограничить их совместимость в будущем, что важно для сетей 5G. Эта информация была освещена в отчёте Агентства национальной безопасности, подготовленном в сотрудничестве с агентством кибербезопасности и инфраструктуры США. В отчёте не упоминается Китай, но вероятнее всего именно Поднебесная является основным объектом, на который американцы обращают взоры.

WWW.SOEL.RU

В последние месяцы китайцы даже завалили документами международные органы, регулирующие стандарты сетей 5G. По словам Nikkei, китайцы пытаются сформировать стандарты беспроводной сети 5G, плодя организации, регулирующие тонны документов и предлагающие множество технических стандартов. Насколько беспристрастны американцы, остаётся под вопросом. hi-tech.news

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Перенос тестовых сценариев между этапами моделирования СБИС «Система-на-кристалле» и этапом функционального контроля Андрей Андрианов (andrianov@module.ru) В статье рассмотрена проблема переноса и запуска программных тестовых сценариев, разработанных на этапах моделирования СБИС- и ПЛИС-прототипирования на реальную микросхему. Рассматриваются особенности последующего использования этих тестов в ходе испытаний готовых микросхем, дальнейшей разработки программного обеспечения, а также дальнейшей поддержки в виде набора для разработчика (SDK).

Введение В связи с ростом сложности современных СБИС класса «Система на кристалле» встаёт вопрос сокращения временных затрат на всех этапах проектирования. Одним из таких этапов является тестирование изготовленной микросхемы. После производства образцы микросхем должны пройти ряд проверок, прежде чем могут быть отгружены потребителям. Тестовая последовательность может включать в себя проверки, использующие встроенную логику тестирования (DFT) в тестовом режиме и тесты, проводимые в функциональном режиме, программные или смешанные тесты, использующие специализированную аппаратную логику, но запускаемые программно, например BISR-тесты внутренней памяти [1, 2]. Основная масса программных тестов – это тесты, предназначенные для работы без операционной системы, разработанные и запускавшиеся на этапе моделирования СБИС для её верификации. Часть этих проверок, имитирующих работу микросхемы в реальных сценариях применения, может быть использована далее для проверки работоспособности микросхемы в различных условиях эксплуатации и в качестве примеров, демонстрирующих работу с различными устройствами СБИС для разработчиков. В статье описан опыт обеспечения переносимости программных тестовых сценариев между окружением моделирования СБИС и реальной микросхемой, который был применён при разработке СБИС 1888ТХ018 [3], 1888ВС048 и 1888ВС058. Отдельная

часть статьи описывает особенности реализации начального загрузчика, предоставляющего возможность пакетного запуска тестов, как под управлением внешней системы контроля, так и без неё.

Обеспечение переносимости тестовых сценариев между верификационным окружением и реальной микросхемой Задача разработки и отладки программных сценариев на модели СБИС обладает особой спецификой. Рабочее окружение характеризуется очень небольшой скоростью выполнения, которая может варьироваться в зависимости от особенностей верификационного окружения, используемых версий ПО для моделирования, а также размера моделируемой СБИС. Зачастую в этом случае отсутствуют полноценные средства отладки, что затрудняет проектирование и отладку сложных программных абстракций. При разработке и верификации СБИС 1888ВС048 и 1888ВС058 для обеспечения переносимости верификационных сценариев и упрощения разработки были использованы следующие основные подходы: ● набор программных тестов был выделен в отдельный подпроект, который допускает сборку и поддержку отдельно от проектов СБИС и в дальнейшем может быть передан разработчикам для работы с готовой микросхемой [4]; ● набор программных тестов предусматривает сборку в нескольких оптимизированных под разные окружения конфигурациях (реальная WWW.SOEL.RU

микросхема, модель СБИС, модель IP блока); из всех программных тестов была выделена библиотечная часть, которая может быть использована для верификации всех последующих микросхем, содержащих этот IP-блок, а также при разработке ПО для данной микросхемы; ● для обеспечения работы некоторых функций (обработки прерываний и исключений, работы с TLB, GPIO, таймерами, реализации задержек) были разработаны «легковесные» абстракции, позволяющие разрабатывать код, который может переноситься между различными микросхемами и процессорными архитектурами путём перекомпиляции, без внесения каких-либо других изменений (см. рис. 1); ● для тестирования программных абстракций и независимых от аппаратуры алгоритмов была добавлена возможность компиляции набора библиотек и независимых от аппаратного обеспечения тестов в виде приложений для ПК. В этом случае вместо кода для работы непосредственно с аппаратурой используются специальные «заглушки». Этот подход позволяет существенно ускорить разработку и тестирование ряда критических компонентов, не взаимодействующих с аппаратурой; ● для динамического управления памятью используется специализированный аллокатор памяти [5], обеспечивающий поддержку нескольких «куч», из которых производится выделение памяти; ● для обеспечения возможности пошаговой отладки на RTL-модели СБИС [3] был задействован gdb-сервер OpenOCD совместно с разработанным верификационным компонентом, работающим по протоколу remote bitbang. При компиляции пакета тестового ПО для системы сборки должны быть заданы две входные переменные: ●

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

платформа (микросхема, для которой будет производиться компиляция тестов, ПЛИС-прототип(ы) или ПК); ● тип сборки (сборка для моделирования или сборка для реальной микросхемы). На основе анализа их значений производится выбор набора низкоуровневых драйверов, которые будут включены в данную сборку. Для повышения производительности моделирования при работе на модели СБИС были применены следующие подходы: ● медленные функции стандартной библиотеки языка С (printf, memcpy, memset и т.п.), не генерирующие непосредственно тестовое воздействие, были заменены реализацией, выполняющей запрошенное действие на стороне верификационного окружения при моделировании [6]; ● для разработки и отладки ряда тестовых сценариев использовалось гибридное верификационное окружение [7]; ● часть тестов разрабатывалась и отлаживалась на ПЛИС-прототипе, после чего переносилась на модель СБИС. Часть тестов разрабатывалась с использованием высокоуровневого скриптового языка lua [8, 9, 10]; ● активно задействован механизм контрольных точек моделирования (для пакета ПО Cadence Insisive/Xcellium) [7, 11]; ● при сборке модели СБИС использовалась многопоточная компиляция проекта, а также функционал MSIE пакета Cadence Incisive/ Xcellium [12, 13, 14]. Данный подход позволяет сократить время на подготовку модели СБИС, разбивая проект на отдельные части, обрабатывающиеся параллельно. Это позволило получить значительное ускорение на начальном этапе сборки при полноценном использовании ресурсов современных многоядерных процессоров. В случае изменения исходного кода требуется повторная сборка только той части, куда было внесено изменение, что позволяет дополнительно сократить время инкрементальных сборок проекта. Для некоторых блоков последовательность инициализации при работе на модели СБИС и реальной микросхеме различается (например, PCI Express, DDR-память и т.п.). Для проверки работоспособности ряда блоков использу●

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Тест IP-блока

Библиотека для работы с IP-блоком

API для работы с прерываниями

API для работы с таймерами

API для динамического управления памятью

Драйвер подсистемы прерываний

Драйвер подсистемы таймеров

Разметка памяти для динамического выделения

Реализация ряда функций библиотеки языка С для моделирования

Библиотека языка С (newlib)

Драйвер Драйвер ввода-вывода Драйвер ввода-вывода для для реальной ввода-вывода для моделирования микросхемы (UART) ПК-сборки

Рис. 1. Архитектура пакета тестового ПО ются упрощённые модели оконечных устройств (например, модели SPI Flash, SD-карт и т.п.). Они не обладают полной функциональностью или имеют иную последовательность инициализации. Код для работы с такими устройствами разрабатывался и отлаживался на ПЛИС-прототипе, после чего проверялся на RTL-модели, и на основе этого вносились изменения как в верификационное окружение, так и в сам код для обеспечения его работоспособности во всех сценариях применения.

Роль системы сборки и тестирования в обеспечении переносимости верификационных сценариев Система сборки играет важную роль в обеспечении переносимости верификационных сценариев. К тому же именно она должна обеспечить максимально типовой порядок работы с проектом во всех окружениях. При моделировании СБИС и разработке IP-блоков, система сборки должна обеспечивать поддержку многопоточной компиляции и элаборации проекта, а также обеспечивать поддержку использования MSIE для сокращения времени повторной сборки проекта [15]. Так как один и тот же блок может применяться в различных проектах, то также необходима поддержка разбиения большого проекта на подпроекты на уровне системы сборки. Дополнительно снизить время повторных сборок проекта позволяет использование системы кэширования результатов компиляции (ccache). При работе с итоговой микросхемой система сборки должна поддерживать интеграцию с современными интегрированными средами разработки, такими как Eclipse, Code::Blocks WWW.SOEL.RU

и т.п, и при этом не зависеть от пакета ПО для моделирования СБИС, который может отсутствовать у конечных разработчиков решений на базе данной микросхемы. Для обеспечения регулярного автоматизированного тестирования проекта и сбора метрик о состоянии проекта система сборки и тестирования проекта должна иметь интеграцию с современными системами непрерывной интеграции, такими как Jenkins. Для решения вышеобозначенных задач был выбран набор инструментов cmake [12, 15], а для запуска тестов – ctest. Это позволило обеспечить унификацию процесса запуска тестов как на модели, так и на готовой микросхеме, а также использовать существующие решения для анализа результатов автоматизированных тестовых прогонов: Jenkins xUnit plugin, Jenkins test results analyzer plugin, Jenkins code coverage plugin и другие. На уровне системы сборки проекта реализован запуск окружения для пошаговой отладки при работе на модели СБИС [3], дополнительные сценарии для сбора покрытия и профилирования кода [16], подстановка соответствующих опций компилятора и вызов соответствующих инструментов после окончания тестового прогона, а также сборка документации при помощи системы документирования исходного кода doxygen.

ПО начальной загрузки СБИС 1888ВС048 и 1888ВС058 ПО начальной загрузки СБИС (ROMзагрузчик) – ещё один важный компонент, которому уделяется неоправданно мало внимания в публикациях. ПО начальной загрузки СБИС 1888ВС048 и 1888ВС058 может не только обеспечивать начальную инициализацию,

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

●

Рис. 2. Алгоритм работы ROM-загрузчика загрузку, проверку целостности и выполнение пользовательского кода на микросхеме, но и упрощает диагностику ошибок на этапе загрузки и в разрабатываемом пользователями коде. Дополнительно ROM-загрузчик обеспечивает разработчиков решением для внутрисхемного программирования внешней (по отношению к микросхеме) памяти, предоставляет программный интерфейс для пользовательских программ, что позволяет сократить объём необходимой встроенной SRAM-памяти микросхемы. В ROM-загрузчик 1888ВС048 включена также процедура самотестирования и обеспечен интерфейс взаимодействия с внешней системой для пакетного запуска тестовых сценариев. Процесс загрузки СБИС 1888ВС048 и 1888ВС058 происходит в несколько этапов:

●

при сбросе микросхемы начинает работать встроенный ROM-загрузчик. Он определяет внешнее устройство, с которого будет производиться загрузка, на основе внутренней логики или на основании состояния внешних выводов, производит копирование образа загружаемой программы во внутреннюю SRAM-память и проверку её целостности, после чего передаёт управление на точку входа; загруженная программа может являться сама по себе простой программой, использующей данную микросхему (например, тесты), или частью загрузчика операционной системы, например u-boot spl. В этом случае задача данной программы – инициализировать внешнюю динамическую память, установленную на плате, после чего загрузить туда из внешней ПЗУ образ u-boot и передать управление на точку входа. Типичный размер

WWW.SOEL.RU

spl – несколько десятков килобайт, в зависимости от объёма кода; загрузчик операционной системы u-boot производит чтение сжатого образа ядра операционной системы из файловой системы во внешней ПЗУ, производит проверку целостности и передаёт управление в ядро операционной системы. В случае использования OS Linux, помимо ядра необходим также скомпилированный файл описания устройств (Device Tree Blob), который также загружается в динамическую память прежде, чем управление передаётся в код ядра. Также может присутствовать файл initrd (initial ramdisk), содержащий временную

корневую файловую систему, которая используется до момента монтирования основной корневой файловой системы; ● ядро операционной системы производит инициализацию оборудования и монтирует корневую файловую систему. Основная масса тестов компилируется в виде вторичного загрузчика, который загружается при помощи встроенного ROM-загрузчика. Схематично алгоритм работы ROM-загрузчика представлен на рисунке 2. Диагностический вывод. Стандартным средством отладки для большинства СБИС является интерфейс асинхронного приёмника-передатчика (UART). Наиболее широко применяемые во встраиваемых решениях загрузчики операционной системы, такие как u-boot, barebox и redboot, ориентированы на использование терминала, подключённого через интерфейс асинхронного приёмника-передатчика как основного интерфейса взаимодействия с пользователем. Ядро операционной системы Linux при работе во встраиваемых системах аналогичным образом чаще всего использует последовательный порт для отображения отладочных сообщений и дальнейшего входа в систему. Подробная диагностика на ранних этапах работы ROM-загрузчика может серьёзно облегчить выявление проблем с загрузкой. Дополнительно ROMзагрузчик может устанавливать в самом начале своей работы обработчики векторов исключений процессора. Таким образом, если произойдёт исключение в пользовательской программе, можно предоставить пользователю подробную информацию об ошибке, вплоть до СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

программной трассировки стека вызовов, которые привели к этой ошибке. Пример вывода загрузчика 1888ВС048 в последовательный порт представлен на рисунке 3. Проверка целостности и совместимости загружаемого кода. Образ вторичного загрузчика содержит заголовок, в котором указана служебная информация о загружаемой программе: порядок байт, адрес точки входа, размер, идентификационный номер микросхемы, для которой скомпилирована программа, и контрольные суммы CRC32 для заголовка и данных. Это позволяет гарантировать, что загружаемый код не содержит ошибок, а также предназначается именно для этой микросхемы. В заголовке также зарезервировано место, куда ROMзагрузчик поместит указатель на структуру, содержащую информацию о том, с какого устройства была произведена загрузка. Инструменты для аварийной загрузки. В случае, если загрузиться не удалось ни с одного устройства, или необходимо произвести обновление ПО, записанного во внешнее ПЗУ, в ROMзагрузчике предусмотрен аварийный (хост) режим. Этот режим позволяет передать образ вторичного загрузчика, используя внешний интерфейс. Для СБИС 1888ВС048 и 1888ВС058 этим интерфейсом является UART, который используется также для отладочного вывода. Для 1888ВС058 этим каналом дополнительно может быть интерфейс EMI или канал Ethernet (EDCL). Для передачи бинарных данных по каналу UART используется протокол xmodem. Наличие этого режима позволяет загрузить вторичный загрузчик, реализующий процесс программирования внешней ПЗУ. Данный режим также позволяет производить автоматизированное тестирование на платах, при условии наличия программируемого источника питания (APC) или при наличии на отладочной плате схемы управления питанием. Этот сценарий загрузки используется при проведении автоматизированного тестирования на реальной микросхеме. ROM API для вторичного загрузчика. Вторичный загрузчик (spl) может получать от ROM-загрузчика информацию о том, какие компоненты процедуры самотестирования завершились на данной микросхеме с ошибкой, информацию о версии микросхемы и версии ROM-загрузчика. Наиболее полезной и СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис. 3. Пример отладочного вывода ROM-загрузчика в последовательный порт необходимой является информация о том, с какого устройства была произведена загрузка, а также набор функций для чтения дополнительных данных (например, u-boot) с этого устройства, которое выполняется кодом, находящимся в ROM. Для обеспечения этого взаимодействия ROM-загрузчик использует для хранения переменных только область стека, а при компиляции генерируется специальный заголовочный файл, включение которого в пользовательскую программу позволяет вызывать имеющиеся в масочном ПЗУ функции. Поддержка объединения тестов в цепочки. Этот режим позволяет записать несколько образов вторичного загрузчика во внешнюю флеш-память и выполнять последовательно без сброса. После выполнения загруженной программы из цепочки, происходит возврат в ROM-загрузчик. В зависимости от кода возврата будет выполнен переход в хост-режим загрузки, попытка загрузиться с другого источника, или будет считан следующий образ вторичного загрузчика из той внешней памяти, откуда была произведена загрузка. Такой подход позволяет записать набор существующих тестов без ручного объединения их в один тест и WWW.SOEL.RU

загружать их последовательно из внешней памяти. Количество тестов в такой цепочке ограничено только объёмом подключенной внешней памяти. Дополнительно это позволяет разделять готовую прошивку платы на несколько независимых компонентов для удобства разработки и отладки. Например, первый образ вторичного загрузчика инициализирует динамическую память, которая установлена на плате и может отличаться от платы к плате, и записывает уникальный MACадрес в регистры Ethernet контроллера. Следующий за ним вторичный загрузчик является spl-компонентом загрузчика u-boot, который в этом случае не содержит кода инициализации динамической памяти и может являться общим для всех плат на базе этой микросхемы. Этот сценарий отлично подходит для верификации уже изготовленных микросхем при испытаниях.

Заключение Описанный выше подход оправдал себя при разработке и верификации СБИС 1888ТХ018, 1888ВС048 и 1888ВС058, так как позволил сформировать к моменту прихода микросхемы предварительную версию набора раз-

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

работчика, а также обеспечил повторное использование кода при разработке и поддержке нескольких проектов. Дополнительным преимуществом стало создание единого инструментария для отладки и начального программирования ПЗУ, что позволяет инженерам работать с целым рядом микросхем.

Литература 1.

го языка lua при ПЛИС-прототипировании

МЭС-2018, т. 2 С. 79-84.

аппаратных блоков при работе без опе-

Андрианов А.В., Мушкаев С.В. Гибри-

рационной системы. Труды XIV Росиий-

дый метод аллокации массивов памяти

ской научно-технической конференции

в аппаратных платформах с разветвлен-

“Новые иинформационные технологии

ной структурой памяти на базе процес-

в устройствах связи и управления”, 2015,

сора NeuroMatrix® DSP, Сборник трудов

С. 268-269.

конференции МЭС-2016, т. 2 С. 233-236.

11. Андрианов А.В. Использование семей-

Андрианов А.В. Практические способы

ства инструментов CMake для модели-

оптимизации процесса регрессионного

рования проектов сложных СБИС в сре-

блоков статической оперативной памя-

тестирования СБИС СнК. Сборник тру-

де Cadence Inсisive. Труды НИИСИ РАН,

ти с резервными элементами// Пробле-

дов 4-й международной конференции

мы разработки перспективных микро-

“Микроэлектроника – 2018”.

Андрианов А.В., Шагурин И.И. Мето-

т. 7, № 4, 2017. 12. Cadence Incisive Enterprise Simulator Refererence Manual, Cadence 2015.

трудов / под общ. ред. академика РАН

дика гибридной верификации СБИС

А.Л. Стемпковского. М.: ИППМ РАН, 2016.

“Система-на-Кристалле.

Часть III. С. 178-185.

системы». 2018 г., № 2, С. 14-18.

Cadence User Conference 2015, https://

Андрианов А.В. Верификция IP-блоков

www.cadence.com/downloads/cdnlive/

Щигорев Л.А. Применение шины диагно-

«Датчики и

13. Reducing Snapshot Creation Turnaround for UVM/SV Based TB Using MSIE Approach,

стики в задаче саморемонта блоков ста-

RTL-модели и ПЛИС-прототипе при

тической оперативной памяти // Нано-

помощи высокоуровневого языка lua.

14. СMake: The Cross Platform Build System,

и микросистемная техника. 2018, Т. 20,

Тезисы докладов международной науч-

Tanner Lovelace, Linux Magazine, Июль

№ 2. С. 98-106.

но-технической конференции “Электро-

2006

Андрианов А.В. Реализация возможности

ника – 2015”, С. 102-103

com/138364.html.

in/2015/VER2.pdf.

http://clubjuggler.livejournal.

Андрианов А.В. Протоипирование кода

15. Андрианов А.В. Измерение покрытия кода

вых сценариев на модели СБИС СнК. Тру-

драйверов OS Linux в пространстве поль-

при работе без операционной системы

ды НИИСИ РАН, т. 8, № 3, 2018, С. 56-60.

зователя с использованием языка высо-

встроенными средствами компилято-

Андрианов А.В. Методы обеспечения

кого уровня lua. Сборник трудов конфе-

ра gcc. Сборник докладов конференции

переносмости тестовых сценариев между

ренции МЭС-2014, т. 2 С. 25-28.

DSPA-2018, т. 2. С. 657-661.

пошаговой отладки при отладке тесто-

10. Андрианов А.В. Использование скриптово-

жениями. Сборник трудов конференции

Щигорев Л.А. Организация саморемонта

и наноэлектронных систем-2016 Сб.

различными верификационными окру-

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Элементный анализ планарных наноструктур на базе рентгеновской эмиссии, индуцированной высокоэнергетическим возбуждением Евгений Егоров (hed1317@mail.ru), Владимир Егоров (egorov-iptm@mail.ru), Алексей Галицын (a.a.galitsyn@gmail.com) В работе дана краткая сравнительная характеристика высокоэнергетических методов возбуждения характеристической рентгеновской эмиссии, основанных на применении пучков жёсткого рентгеновского излучения, потоков ионов высоких энергий и электронного микрозондирования материалов, ориентированная на элементный анализ планарных наноструктур. Описаны возможности такого анализа поверхности материалов. В частности, описан метод рентгено-флюоресцетного анализа, выполняемый в условиях полного внешнего отражения потока жёсткого рентгеновского излучения от изучаемой поверхности (РФА ПВО), недеструктивный диагностический метод, не требующий для своего применения вакуумирования, позволяющий эффективно определять усреднённый состав поверхностного слоя материала толщиной 8-10 нм. Приведены экспериментальные данные, подтверждающие эффективность представленных методов для элементной диагностики планарных наноструктур.

Введение Современная электроника ориентирована на использование возможностей многослойных планарных наноструктур [1]. Такие структуры формируются последовательным нанесением на выбранную подложку планарных слоёв необходимой толщины и состава и, при необходимости, их дальнейшей диффузионной или термо-имплантационной обработкой. При этом важнейшей аналитической характеристикой полученной планарной наноструктуры является её элементная концентрационная диагностика. Такая диагностика может выполняться как для конечного планарного продукта, так и методом последовательного применения средств аналитического тестирования после выполнения каждой технологической операции. На первый взгляд, аналитические исследования конечного продукта представляются более подходящей процедурой. Однако такие исследования должны обеспечиваться высокоразрешающими возможностями определения элементного концентрационного профиля по всей толщине изучаемого объекта. Принципиально такие возможности предоставляет Оже- и масс-спектрометрия с

применением технологии послойного стравливания материала [2-5]. Подобный подход имеет свои ограничения, связанные с возможностью перемешивания слоёв, приводящие к искажению регистрируемого концентрационного профиля по толщине планарных многослойных объектов. Методы планарной диагностики, лишённые указанного недостатка, основаны на ионно-пучковой диагностике материалов [6, 7]. Данные методы, среди которых наиболее часто применяемым является спектрометрия обратного резерфордовского рассеяния (РОР) ионов средних энергий на поверхности изучаемых образцов [8], позволяют получать элементные концентрационные профили по толщине анализируемого материала без повреждения его структуры. Однако эти методы не являются абсолютной экспериментальной панацеей для решения элементной концентрационной диагностики планарных материальных структур. Хотя возможности РОР-измерений и некоторых резонансных ядерных реакций характеризуются разрешением по глубине в условиях стандартной экспериментальной геометрии на уровне 10 нм (в специальной геометрии – до 2 нм), такие параметры достигаютWWW.SOEL.RU

ся лишь для тонких поверхностных слоёв изучаемых объектов. На глубине порядка 100 нм разрешение ухудшается приблизительно вдвое, а на глубине порядка 1 мкм эти методы позволяют получать лишь качественные оценки. Кроме того, РОР-измерения характеризуются весьма скромными пределами обнаружения, обычно составляющими 0,1% ат. В какой-то мере этот недостаток компенсируется параллельным применением метода протон-индуцированной рентгеновской эмиссии (PIXE) [9], чаще именуемой методом рентгено-флюоресцентного анализа при ионном возбуждении. PIXE-спектрометрия действительно является весьма эффективным методом анализа содержания элементов в материальных объектах, однако его результаты характеризуют элементный состав, усреднённый по толщине слоя поверхности мишени, соответствующей глубине проникновения ионного пучка. Более того, этот метод подвержен влиянию матричного эффекта [10,11]. Элементный анализ слоёв, выполняемый после каждой технологической операции, также не может считаться исчерпывающим. С одной стороны, выбираемый диагностический метод должен коррелировать с толщиной наносимого слоя, а с другой – его применение не должно вносить деструкции в исследуемую структуру. Принципиально то, что такие измерения могут выполняться на базе РОРспектрометрии. Однако подобные измерения проводятся довольно редко вследствие относительно высокой стоимости и сложности выполнения технолого-аналитических процедур. В то же время в аналитическом арсенале имеется недорогой, недеструктивный диагностический метод, не требующий для своего применения вакуумирования, который позволяет эффективно определять усреднённый состав поверхностного слоя материала толщиной 8-10 нм. Это рентгено-флюоресцетСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ный анализ, выполняемый в условиях полного внешнего отражения потока жёсткого рентгеновского излучения от изучаемой поверхности (РФА ПВО) [12, 13]. Использование данного метода представляется весьма полезным для развития послойной элементной диагностики, выполняемой после каждой технологической операции изготовления многослойных структур планарной электроники.

Рентгено-флюоресцентный анализ при полном внешнем отражении Идея разработки РФА ПВОспектрометрии родилась в процессе исследований возможности снижения объёма исследуемого материала, отвечающего за формирование выхода характеристической флюоресценции элементов, составляющих этот материал, путём снижения угла падения потока возбуждения жёсткой характеристической рентгеновской радиации [14]. Выполненные измерения продемонстрировали, что в условиях полного внешнего отражения (ПВО) выход рентгеновской флюоресценции формируется поверхностным слоем изучаемого объекта толщиной порядка 10 нм. Дальнейшие исследования показали, что снижение объёма материала, формирующего выход характеристической рентгено-флюоресценции, приводит к резкому уменьшению вклада фоновой составляющей в регистрируемый спектр. Это, в свою очередь, повысило контрастность измерений и способствовало снижению пределов обнаружения примесей приблизительно на два порядка в сравнении с рентгено-флюоресцентными измерениями, выполняемыми в стандартных условиях [12]. Стандартные условия выполнения РФА измерений предполагают падение потока возбуждения на исследуемый объект под углом 45° к его поверхности и отбор выхода рентгено-флюоресценции также под углом 45°. Существенное повышение эффективности элементного анализа тонкого поверхностного слоя материальных объектов с использованием РФА ПВО-спектрометрии наглядно демонстрирует рисунок 1. На рисунке показаны спектры выхода рентгено-флюоресценции для плёночной структуры Au(9 нм)/Si, полученные в стандартных условиях и в геометрии ПВО потока возбуждения МоКα. Там СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Флюоресцентный выход (имп⋅10–2)

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Рис. 1. Спектры рентгено-флюоресценции планарной структуры Au(9 нм)/Si, полученные в условиях ПВО (а) и стандартной геометрической схемы измерений (б), зарегистрированные с использованием источника излучения БСВ-27 (Мо) в режиме U=25 кэВ, I=10 мА. Энергетическая цена канала 20 эВ/канал. Для справки: на врезке показан РОР-спектр исследованной структуры же представлен спектр, полученный посредством исследований структуры РОР-методом. Важным аспектом интерпретации данных, полученных в условиях полного внешнего отражения потока возбуждения, является практически полное отсутствие взаимного влияния линий возбуждаемой рентгено-флюоресценции. На рисунке 2 показаны спектры РФА ПВО, полученные для монокристаллической структуры GaAs в условиях полного внешнего отражения и в инверсной геометрии измерений, в которой поток возбуждения падает перпендикулярно к изучаемой поверхности, а выход рентгено-флюоресценции из тонкого поверхностного слоя формируется за счёт образования волноводно-резонансного канала между поверхностями изучаемого объекта и полированного бериллиевого диска, расположенного над поверхностью этого объекта на расстоянии 150 нм [15]. В условиях ПВО возбуждается лишь тонкий поверхностный слой, в то время как в инверсной геометрии рентгено-флюоресценция возбуждается в поверхностном слое материала, толщина которого определяется глубиной проникновения в материал используемого жёсткого рентгеновского излучения. В результате этого инверсный метод получения РФА ПВО информации оказывается не лишённым влияния матричного эффекта. Рисунок 2б отчётливо демонстрируWWW.SOEL.RU

ет его наличие. Несмотря на то что содержание атомов галлия и мышьяка в изучаемом соединении одинаково и значения сечения возбуждения линий GaKαβ и AsKαβ потоком молибденового излучения совпадают, в спектре выхода рентгено-флюоресценции, возбуждённом в инверсной геометрии, интенсивность этих линий значительно отличается. В данном случае наблюдается перевозбуждение линий GaKαβ (EKα=10,543 кэВ, ЕКβ=10,263 кэВ, край поглощения Еab=10,368 кэВ) линиями AsKαβ (ЕKα=10,543 кэВ, ЕКβ=11,725 кэВ). В то же время в условиях ПВО потока возбуждения (см. рис. 2а) интенсивности линий выхода рентгено-флюоресценции атомов галлия и мышьяка совпадают. Именно отсутствие влияния матричного фактора для РФА ПВОизмерений в стандартных условиях позволяет использовать полученные данные для прямого количественного определения содержания элементов в материале [16]. На рисунке 3 представлено схематическое устройство РФА ПВО спектрометра. Его принципиальным отличием от стандартной РФА-установки является наличие манипулятора положения исследуемого образца относительно узкого малорасходящегося потока возбуждения, призванного обеспечить углы падения этого потока на изучаемую поверхность на уровне порядка 0,1°. Формирователь потока возбуждения создаёт на выходе нитевидный

Выход рентгеновской флюоресценции (имп)

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Рис. 2. РФА ПВО-спектры, полученные для образца стехиометрического монокристалла GaAs в условиях ПВО потока возбуждения (а) и с использованием инверсной геометрии инициирования выхода рентгено-флюоресценции поверхностного слоя изучаемого объекта [15] (б)

Выход рентгеновской флюоресценции

Рис. 3. Схема РФА ПВО-спектрометра, реализующая регистрацию выхода рентгенофлюоресценции в условиях полного внешнего отражения потока возбуждения поток минимально возможной ширины и угловой расходимости. Поскольку РФА ПВО-спектрометрия ориентирована на возбуждение рентгено-флюоресценции в тонком приповерхностном слое исследуемого объекта, её критическим параметром, определяющим эффективность измерений, является радиационная плотность потока возбуждения. Повышение его радиационной плотности может быть достигнуто либо тривиальным увеличением мощности источника рентгеновского излучения вплоть до использования синхротронов, либо разработкой концентраторов радиационных потоков. Одним из наиболее удачных разработок формирователей подобного рода

явилось создание плоских рентгеновских волноводов-резонаторов (ПРВР), способных даже в случае использования простейших конструкционных решений увеличить радиационную плотность в формируемом потоке, которая на три-четыре порядка превышает этот параметр в потоках, формируемых системой обрезающих щелей [17]. Схема волноводно-резонансного формирователя потока возбуждения представлена на рисунке 4. ПРВР простейшей конструкции образован двумя плоскими полированными кварцевыми пластинами, разделёнными воздушным протяжённым зазором, ширина которого не может превышать половины длины когерентWWW.SOEL.RU

ности (L/2=λ02/2Δλ) транспортируемого им рентгеновского излучения. В случае применения молибденового источника излучения значение половины длины когерентности составляет 80 нм. Применение рентгеновских волноводнорезонансных устройств в качестве формирователя потока возбуждения РФА ПВО спектрометров позволяет на два порядка снизить пределы обнаружения примесей, а применение модифицированных условий измерений с использованием ПРВР специальных конструкций позволяет достичь пределов обнаружения для примесных атомов группы железа около 1 bbm (10-7% ат.) [18]. В то же время, при всей привлекательности возможностей РФА ПВО-спектрометрии, она обладает существенным недостатком, связанным с низким сечением возбуждения низкоэнергетических характеристических линий (Е < 2 кэВ). Для возбуждения линий этого энергетического интервала весьма эффективными являются ионные и электронные пучки. На рисунке 5 представлены зависимости сечения возбуждения рентгеновской флюоресценции К и L линий различных элементов потоками МоКαβ и AgKαβ, сформированными ПРВР, энергетические зависимости этих сечений для линий элементов Кα от энергии пучка протонов [19] и аналогичные зависимости для потоков электронов с энергиями 10, 15 и 20 кэВ [20]. Зависимости представлены в относительных единицах в логарифмическом масштабе. Сравнение представленных зависимостей показывает, что использование ионных и электронных пучков оказывается намного эффективнее рентгеновского возбуждения характеристических рентгено-флюоресцентных линий в энергетическом интервале Е < 2 кэВ.

Особенности возбуждения рентгеновской эмиссии потоками заряженных частиц Возбуждение характеристической рентгеновской эмиссии пучками заряжённых частиц возникает за счёт ионизации электронных оболочек атомов меняющимся во времени электрическим полем, инициируемым этими пролетающими частицами. Вариация поля вблизи атома имеет место при прохождении как потоков электронов, так и ионных пучков. При этом изменение величины поля определяется скоростью прохождения потоков. Поскольку протоны и электроны имеют СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Выход флюоресценции

Рис. 4. Схема волноводно-резонансного устройства формирования нитевидных рентгеновских пучков наноразмерной ширины и повышенной радиационной плотности: 1 – регулировочные головки, 2 – установочная плита, 3 – пружины, 4 – микровинты, 5 – держатель волноводарезонатора в кварцевых рефлекторах, 6 – кварцевые рефлекторы, 7 – титановые полоски

Рис. 5. Сечения возбуждения характеристической рентгено-флюоресценции потоками Мо и Ag излучений, сформированных ПРВР (а), протонными пучками разных энергий [18] (б) и потоками электронов с энергиями 10, 15 и 20 кэВ [19] (в) линия показывает экстремально высокую интенсивность. Линии SrKα, SrKβ не представлены, поскольку по своим энергиям они не входили в измерительное энергетическое окно, ограни-

Выход флюоресценции при возбуждении рентгеном (имп)

существенное различие в массах, для достижения скоростей, необходимых для ионизации атомов, протоны в сравнении с электронами должны иметь существенно большую энергию. Экспериментальный опыт показывает, что для устойчивого возбуждения рентгеновской эмиссии электронным пучком требуются энергии более 10 кэВ [19], в то время как использование пучков протонов ориентируется на энергетический диапазон более 1 МэВ [18]. Более высокое сечение возбуждения рентгено-флюоресценции ионными пучками по сравнению с использованием рентгеновского и гамма-возбуждения в области низких энергий даёт основание рассчитывать на более эффективную диагностику содержания в материале лёгких элементов, а также на использование в аналитических целях выхода рентгено-флюоресценции L и M линий тяжёлых элементов. Это отчётливо демонстрирует рисунок 6, на котором приведены спектры выхода характеристической рентгеновской флюоресценции, полученные для поликристаллического перовскита SrTiO3 методом РФА ПВО с использованием ПРВР и в рамках PIXE-спектрометрии с применением возбуждения протонным пучком. На врезке представлена геометрия рентгено-флюоресцентных измерений и РОР-спектр исследованного объекта. Спектр, полученный в условиях РФА ПВО измерений, демонстрирует интенсивные линии SrKα и SrKβ и достаточно интенсивные линии железа и тантала. В то же время линия SrLα представлена в спектре едва заметным максимумом. В PIXE-спектре эта

ченное энергией 10 кэВ. В то же время измерения, выполненные с большей энергетической ценой канала, показали практическое отсутствие этих линий в спектре. В представленном на рисун-

Выход рентгеновской флюоресценции

Рис. 6. Спектры РФА ПВО (а) и PIXE (б), полученные для поликристаллического образца SrTiO3. На врезке представлена геометрия измерений и РОР-спектр изучаемого объекта. Для РФА ПВО-спектра цена канала – 20 эВ/канал, для PIXE – 10 эВ/канал СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

WWW.SOEL.RU

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Выход флюоресценции

Рис. 7. Схематическое изображение экспериментальной вакуумной камеры ионно-пучкового комплекса «Сокол-3», предназначенной для выполнения РОР и PIXE измерений (а) и волноводнорезонансного устройства, позволяющего адаптировать PIXE-спектрометрию для элементного анализа поверхности материалов (б)

Выход рентгеновской флюоресценции (имп)

по лёгким элементам характеризуются повышенной погрешностью. При этом PIXE-измерения позволяют с высокой чувствительностью оценить содержание в материале лёгких элементов. В отличие от РФА ПВО исследований, получение данных по резерфордовскому обратному рассеянию, совмещённых с рентгеновской эмиссией при ионном возбуждении, как и диагностика материалов с помощью электронного микрозондирования, требует наличия вакуумной атмосферы. В качестве примера на рисунке 7а показана схема вакуумной камеры ионно-пучкового комплекса «Сокол-3», предназна-

Выход рентгеновской флюоресценции (имп)

ке спектре не наблюдается линий TaLα, TaLβ, но отчётливо видна линия TaMα. Кроме того, спектр показывает присутствие в образце малых концентраций иттрия и кальция. Линии TiKα, TiKβ на обоих спектрах демонстрируют достаточно высокую интенсивность. Представленные на рисунке 6 рентгено-флюоресцентные спектры достаточно хорошо дополняют друг друга. Однако для количественной интерпретации экспериментальных данных годится лишь спектр РФА ПВО, поскольку он не подвержен влиянию матричного эффекта. В то же время получаемые методом РФА ПВО данные

ченной для исследований материалов методами РОР-спектрометрии и рентгено-флюоресцентной эмиссии при ионном возбуждении. Камера оснащена вакуумным гониометром с изолированным держателем исследуемой мишени, двумя детекторами, регистрирующими рассеянные мишенью ионы, и полупроводниковым счётчиком для детектирования выхода возбуждаемой ионным пучком рентгено-флюоресценции. В стандартной геометрии PIXE-измерений рентгеновский детектор регистрирует рентгено-флюоресцентный выход, формируемый поверхностным слоем мишени, толщина которого определяется глубиной проникновения ионного пучка в материал мишени. При энергии протонов порядка 1 МэВ эта глубина составляет 5-15 мкм в зависимости от плотности материала мишени. При такой толщине слоя, формирующего выход рентгено-флюоресценции, принято считать, что полученные данные отражают усреднённый элементный состав объёма мишени. В то же время было бы крайне заманчиво использовать весьма высокую чувствительность этого метода при элементной диагностике лёгких элементов для анализа тонкого поверхностного слоя материала, необходимого при последовательном применении средств аналитического тестирования планарных многослойных структур после выпол-

Рис. 8. Спектры рентгеновской флюоресценции для тканевой основы с поверхностным слоем Cu толщиной 52 нм, полученные в условиях применения стандартной PIXE-геометрии (а) и в модифицированных условиях с применением устройства, показанного на рисунке 7б. Энергетическая цена канала – 10 эВ/канал

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Выход рентгеновской флюоресценции (имп)

нения каждой технологической операции. Экспериментальные исследования показали, что эта задача может быть решена путём включения ПРВР специальной конструкции в измерительную схему PIXE-спектрометра. Схематическое изображение такой структуры показано на рисунке 7б. Устройство, схема которого представлена на этом рисунке, позволяет ионному пучку проникать в тестируемую мишень через отверстие диска (рефлектора), расположенного поверх мишени на расстоянии от её поверхности, составляющем порядка 100 нм. Такое расстояние достигается путём нанесения на внутреннюю полированную поверхность рефлектора титановых полосок необходимой толщины. Проникший через отверстие в рефлекторе ионный поток возбуждает объёмную характеристическую рентгеновскую флюоресценцию в мишени. Выход рентгеновской флюоресценции не имеет выделенного направления. В то же время часть этого выхода, возбуждённого в тонком поверхностном слое мишени, испытывает полное внешнее отражение от поверхности рефлектора, покрывающего мишень. Малая величина воздушного зазора между поверхностями мишени и рефлектора, которая не превышает половины длины когерентности для подавляющего большинства характеристических излучений атомов, позволяет рассматривать этот воздушный промежуток как плоский протяжённый щелевой зазор, соответствующий плоскому рентгеновскому волноводу-резонатору. В результате на выходе такого своеобразного ПРВР формируется рентгеновский поток, соответствующий выходу рентгено-флюоресценции из тонкого поверхностного слоя мишени, равный толщине слоя, определяемой глубиной проникновения излучений этих характеристических линий. Толщина этого слоя оказывается чуть больше, чем в методе РФА ПВО, но, как правило, не превышает 15 нм. Применение подобной модификации PIXEизмерений действительно показало, что использование ПРВР позволяет исключить из регистрируемого рентгено-флюоресцентного спектра вклад объёмной составляющей. Этот факт наглядно демонстрируется на рисунке 8. В левой части рисунка показан спектр рентгеновской флюоресценции образца ткани с поверхностной металлизацией слоем меди толщиной

Выход рентгеновской флюоресценции (имп)

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Рис. 9. PIXE-спектры, полученные для многоэлементного геологического образца Na2Zr1.3Si1.4Al0.1P1O12C2 в условиях стандартной геометрии (а) и с применением модифицирующего устройства, изображенного на рисунке 7б. Энергетическая цена канала 10 эВ/канал 52 нм, зарегистрированный в стандартной PIXE-геометрии. В его правой части представлен спектр рентгеновской флюоресценции образца той же ткани, зарегистрированный в условиях протонного возбуждения с применением волноводно-резонансного устройства, показанного на рисунке 7б. На врезках показаны реальные геометрии измерений и РОР-спектр этого образца. Сравнение представленных на рисунке 8 рентгено-флюоресцентных спектров позволяет фиксировать наличие на них обоих интенсивных линий CuKα, CuKβ и CuLα, что вполне закономерно, если сопоставить эти спектры с РОР- спектром исследованного образца. Кроме того, на спектре, полученном в стандартных условиях, наблюдаются интенсивные линии TiKα и TiKβ. Эти линии отсутствуют на спектре, полученном в модифицированных условиях. Более того, эти линии отсутствовали и на РФА ПВО-спектре этого образца, а стандартные РФАисследования ткани этого образца без металлического покрытия регистрировали их наличие. Аппроксимация спектра резерфордовского обратного рассеяния показала, что ткань в основном состоит из атомов углерода и, вероятно, водорода, который непосредственно не фиксируется в спектре, и в которой в качестве основной примеси присутствует титан в количестве около 2% ат. Таким образом, можWWW.SOEL.RU

но уверенно утверждать, что наличие в спектре характеристических линий атомов титана является прямым тестом на участие материала ткани в формировании выхода характеристической рентгено-флюоресценции. Поскольку в спектре, показанном на рисунке 8б этих линий нет, можно быть уверенным, что использование устройства, показанного на рисунке 7б, действительно позволяет фиксировать рентгено-флюоресцентный спектр, соответствующий тонкому поверхностному слою продиагностированного образца. Полученный спектр показывает, что плёночное покрытие содержит в качестве примесей атомы Fe, Ca, Al, Mg и Ni. К сожалению, вследствие влияния матричного фактора, по этому спектру может быть дано лишь оценочное суждение об их концентрации. Сравнение со спектром, полученным методом РФА ПВО-спектроскопии, показало, что атомы Fe и Ca содержатся в покрытии в количестве 1% ат., а атомы Al, Mg и Ni присутствуют в количестве менее 10-5% ат. Таким образом, можно констатировать, что включение устройства, показанного на рисунке 7б, в спектрометрическую схему протонного (ионного) возбуждения рентгеновской эмиссии приводит к появлению нового метода ионно-пучковой диагностики элементного состава тонкого поверхностного слоя исследуемого объекта, это может быть полезно для

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Рис. 10. Предлагаемая схема электронного микрозондирования материалов с применением модифицирующего устройства, изображённого на рисунке 7б развития концепции последовательного применения средств аналитического тестирования планарных многослойных структур после выполнения каждой технологической операции. Изучение особенностей и возможностей нового аналитического метода показало, что его применение позволяет существенно снизить величину вклада фоновой составляющей в регистрируемом спектре рентгеновской флюоресценции материальных объектов. На рисунке 9 показаны рентгено-флюоресцентные спектры многокомпонентного минерала, зарегистрированные в стандартных условиях PIXE-измерений и с использованием нового аналитического метода. Сравнение спектров показывает, что применение нового метода вызывает резкое уменьшение интенсивности фоновой составляющей, а это позволяет утверждать, что применение данного метода снижает пределы обнаружения не менее чем на два порядка. Представляется интересным наблюдаемая заметная разница в относительных интенсивностях характеристических линий. И в том, и в другом случаях она заметно отличается от соотношения интенсивностей, соответствующих реальному составу минерала. Наблюдаемая разница обусловлена разным влиянием матричного фактора на формирование выхода характеристической рентгено-флюоресценции. В то же время наблюдаемые интенсивности характеристических линий более чем на два порядка превосходят их интенсивности в РФА ПВО-спектре. Следует отметить, что аналогичные результаты могут быть достигнуты при

подобной модификации метода электронного микрозондового анализа материалов. На рисунке 10 показана схема возможной модификации данного метода путём включения в экспериментальную схему электронного микрозонда модифицирующего устройства, моделирующего конструкцию плоского рентгеновского волновода-резонатора. В предлагаемой конструкции сфокусированный пучок электронов через отверстие в дисковом рефлекторе попадает в исследуемую мишень. Расстояние между её поверхностью и внутренней полированной поверхностью дискового рефлектора устанавливается на уровне 100 нм путём нанесения на края диска тонкоплёночных титановых покрытий. Как и в случае ионно-пучкового возбуждения, выход характеристической рентгено-флюоресценции из поверхностного слоя мишени испытает полное внешнее отражение от поверхности рефлектора и будет захвачен плоским протяжённым воздушным зазором, образованным поверхностью мишени и внутренней поверхностью рефлектора. Поскольку выбранная ширина этого зазора меньше половины длины когерентности характеристических линий большинства атомов таблицы Менделеева, этот зазор, являющийся оригинальным элементом конструкции ПРВР, и доставит поток, соответствующий выходу характеристической рентгено-флюоресценции, из тонкого поверхностного слоя до рентгеновского детектора. Предлагаемая к разработке поверхностно-диагностическая аналитическая технология по своим возможностям будет близка к возможностям рентгено-флюоресцентного анализа поверхности при ионном возбуждении (PIXE-TXRF). Единственным ожидаемым отличием метода электронного возбуждения будет несколько повышенная интенсивность фоновой составляющей, поскольку, в отличие от ионных потоков, взаимодействие электронов с материалом характеризуется более высоким значением выхода тормозного излучения.

Перспективы развития и практика внедрения методов РФА ПВО на основе ПРВР в российской электронной промышленности Важнейшим из уникальных качеств плоских волноводов-резонаторов являWWW.SOEL.RU

ется их способность формировать потоки характеристического рентгеновского излучения наноразмерной ширины в интервале 7…200 нм. При этом существенно, что ПРВР может формировать потоки как предельно мягкого характеристического рентгеновского излучения (например, AlKα, E0=1,5 кэВ), так и максимально жёсткой характеристической радиации (например, U238Kα, E0=98,5 кэВ). Другим, может быть не менее важным свойством, является его высокая радиационно-транспортная эффективность, выражающаяся в том, что поток рентгеновского излучения, захваченный в щелевой зазор ПРВР, распространяется в данном зазоре практически без ослабления. Ещё одной существенной особенностью волновода-резонатора является его способность значительно повышать радиационную плотность потока характеристического излучения в щелевом зазоре по сравнению с плотностью радиации в потоке, свободно распространяющемся от источника. Это его свойство связано с тем, что ширина щелевого зазора ПРВР, как правило, на несколько порядков меньше ширины проекции фокуса источника первичного излучения. Резюмируя проведённые и описанные в настоящей статье исследования, можно сказать, что наиболее очевидными направлениями применения ПРВР на сегодняшний день являются нанодифрактометрический и наноспектрометрический аналитические аспекты. Некоторым ограничением их применения является относительно высокая расходимость потока, формируемого на его выходе (Δϕ≈0,1°), и его относительно низкая интегральная интенсивность. Исследования последних лет показали, что имеются надёжные средства для преодоления этих недостатков. Уменьшение расходимости потока при сохранении его интегральной интенсивности может быть осуществлено (чему имеется экспериментальное подтверждение) за счёт применения так называемого составного волновода-резонатора, использующего явление углового туннелирования потока характеристического излучения. Применяя такую разработку, можно добиться расходимости потока на уровне 0,001°, что сопоставимо с расходимостью потока на выходе монохроматических устройств высокого разрешения. В то же время в отличие от рентгеновской оптики, разраСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

ботанной на основе монохроматоров, оптические устройства, созданные на базе составных волноводов-резонаторов, будут обладать существенно большей радиационной светосилой и характеризоваться пучками наноразмерной ширины. Малая расходимость формируемых потоков позволит их использовать для аналитической нанодиагностики на практически удобных дистанциях от заднего среза волноводов-резонаторов с сохранением главного достоинства ПРВР – наноразмерной ширины пучков рентгеновского излучения. Наиболее ярким примером возможного практического применения волноводов-резонаторов является, конечно, их использование в качестве формирователей потоков возбуждения для рентгено-флюоресцентного анализа при полном внешнем отражении этого потока от анализируемой поверхности. В отличие от стандартного метода рентгено-флюоресцентного анализа метод РФА ПВО характеризует элементный состав тончайшего приповерхностного слоя анализируемой мишени толщиной 3…5 нм, не нуждается во введении матричных поправок и отличается крайне низким вкладом фоновой составляющей. Являясь инструментальным недеструктивным методом, РФА ПВО по чувствительности и пределам обнаружения сравним с масс-спектроскопическими и атомно-абсорбционными методами элементного анализа. При этом включение волноводно-резонансных формирователей в рентгено-оптическую схему РФА ПВО-спектрометров способно не менее чем на два порядка повысить чувствительность метода и снизить пределы обнаружения. Более того, стоимость подобного спектрометра окажется не менее чем на порядок ниже стоимости РФА ПВОспектрометров, выпускаемых зарубежными производителями на основе стандартных рентгенооптических схем. Обычная РФА-спектроскопия в условиях использования волноводно-резонансных устройств также окажется в существенном выигрыше, поскольку в этом случае ожидается высочайшее пространственное разрешение анализа вплоть до наноразмерного масштаба. При этом важно отметить, что такая спектроскопия сохранит необходимое быстродействие, поскольку наши последние разработки показали, что существуСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ют методы значительного (не менее чем на два порядка) повышения интегральной интенсивности потока, формируемого ПРВР при сохранении его наноразмерной ширины и угловой расходимости на уровне 0,001°. Такие потоки можно с успехом использовать в рентгеновской дифрактометрии для структурного и фазового наноанализа, а также для прецизионной рефлектометрии. В случае использования источников жёсткого рентгеновского излучения (вольфрамовый или урановый анод) применение волноводов-резонаторов позволит проводить работы по нанодефектоскопии самых различных технических объектов. Кроме того, такие потоки могут быть использованы даже для скоростной таможенной сканирующей диагностики багажа и ручной клади. Как брегговские, так и ПВО волноводы-резонаторы найдут широкое применение в микро- и наноэлектронике для осуществления субмикронной литографии. Причём если реализованные к настоящему времени ПРВР способны создавать только нитевидные потоки наноразмерной ширины, то сейчас имеются все предпосылки к созданию волноводов-резонаторов специальных конструкций, формирующих поток точечного наноразмерного сечения и сверхвысокой радиационной плотности. Такие устройства будут востребованы для разработки рентгеновских наномикроскопов и структурно-элементных томографов с наноразмерным пространственным разрешением. Такие устройства можно будет также использовать для проведения локальной ионизации органических и неорганических структур и создания структур с системой поверхностных и объёмных квантовых точек. Импульсное локальное рентгеновское возбуждение в процессе обычного и эпитаксиального осаждения позволит создать условия для приготовления объёмных интеллектуальных структур. В плане рентгеновских исследований ПРВР явится основой для развития всевозможных направлений рентгеновской нанофотоники. Наличие совокупности перечисленных выше уникальных свойств позволяет утверждать, что волновод-резонатор является базовым устройством для создания и развития рентгеновской нанофотоники, и на его основе могут быть разработаны и усовершенствованы аналитические и технолоWWW.SOEL.RU

гические методики, а также создан целый ряд оригинальных технических устройств (включая сканнеры, рентгено-литографию и т.п.), а также прецизионных аналитических измерительных приборов.

Заключение Рынок упомянутых в статье аналитических приборов (спектрометров, сканеров, томографов и средств рентгенолитографии и т.п.), которые могут быть построены на базе ПРВР, в полной мере зависит от того, по какому пути пойдёт страна: по пути дальнейшей деиндустриализации и уничтожения полупроводниковой промышленности либо по пути технологического развития и информационного общества, технической основой которого как раз и является полупроводниковая индустрия. К сожалению, пока понимания важности этой проблемы ни у Правительства, ни у департамента радиоэлектронной промышленности Минпромторга РФ нет. Соответственно, ни рынка рентгенолитографии, ни рынка измерительных РФА-приборов в стране не будет, потому что подобные проекты могут выполняться только «под заказ» и гарантии Правительства, причём только в том случае, если к Правительству придёт понимание существующей проблематики. А пока в России путь от технологии (какой бы перспективной и востребованной она ни была) до промышленного измерительного прибора – это как дорога от Земли до Луны. И проходить его по всем мыслимым и немыслимым инстанциям вынуждены именно разработчики. Опыт показал, что «Росатом» данная тематика вообще не интересует. Министерство науки и высшего образования просто отправило разработчиков по фондам, «обнадёжив», что «на данный момент в России существует 122 фонда, специализирующихся на всех основных отраслях науки, а реестр фондов поддержки научной, научно-технической, инновационной деятельности отображён на сайте http:\\funds.riep.ru и предоставляет возможность выбора подходящего фонда по заданным параметрам…». Конечная же инстанция – департамент радиоэлектронной промышленности Минпромторга России – рассмотрела предложение авторов и от имени Правительства Российской Федерации

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

констатировала: «Считаем, что предложения авторов требуют дополнительной проработки и полагаем государственное финансирование подобных проектов в настоящее время нецелесообразным». Как говорится, комментарии здесь излишни.

Благодарности

Surface analysis – the principal techniques

in X-ray spectrochemical microanalysis //

Chichester: Wiley. 2009. 666 p.

Review of scientific instruments, v42. 1971.

Ф.Ф. Комаров, М.А. Кумахов, И.С. Ташлыков. Неразрушающий анализ поверх-

TXRF

Минск: изд. Университетское. 1987. 256

resonance device application // Aspects

1. 2.

waveguide-

in Min.&Min. science. V2(4). 2018. Р. 1-23.

analysis, fundaments and application. Voca

planar waveguide-resonator application for

Raton: CRC Press. 2015. 434 p.

TXRF spectrometry (Review) // Advances in

W.K.

Chu,

J.M.

Mayer,

M.A.

Nicolet.

x-ray Chem. Anal. (Japan). V44. 2013. Р. 21-40.

Backscattering spectrometry. New York:

17. V.K. Egorov, E.V. Egorov. Planar waveguide-

S.A.E. Johanson, J.L. Campbell. A novel techniques for element analysis. New York:

resonator: a new device for X-ray optics // x-ray spectrometry. V33. 2004. Р. 360-371. 18. V.K.

Egorov,

E.V.

Egorov.

TXRF

spectrometry in condition of planar

10. Н.Ф. Лосев. Количественный рентгено-

X-ray waveguide-resonator application

К.А. Валиев. Физика субмикронной лито-

спектральный флюоресцентный анализ.

/ In book 21st Century Nanoscience – A

графии. М.: Наука. 1990. 528 с.

М.: Наука. 1969. 336 стр.

Handbook: Advances analytic methods and

D.P.

Woodruff,

T.A.

Delchar.

Modern

11. E.P. Bertin. Principles and practice of X-ray

techniques of surface science. Cambridge:

spectrometric analysis. New York: Plenum

Cambridge Univ. Press. 1994. 586 p.

press. 1975. 1079 p.

instrumentation (Volume 3), Chapter 16. Boca Raton: CRC Press. 2021. Р16.1-16.23. 19. T.A. Cahill. Proton microprobs and

В.И. Нефёдов, В.Т. Черепин. Физические

12. R. Klockenkamper. Total reflection X-ray

методы исследования поверхности твёр-

fluorescence analysis. New York: Wiley.

дых тел. М.: Наука. 1983. 295 с.

1997. 245 p.

particle

induced

X-ray

analytical

system // Annual review of nuclear and particle science. V30. 1980. Р. 211-256.

Methods of surface analysis / Ed. by A.W.

13. Handbook of X-ray spectrometry / Eds. by R.

20. Electron probe quantitation / Eds. by K.F.J.

Czanderna. Amsterdam: Elsevier. 2012.

Van Grieken, A.A. Markowicz. 2nd Edition.

Heinrich, D.F. Newbury. New York: Plenum

496 p.

New York: Dekker. 2009. 666 p.

Press. 1991. 400 p

with

16. V.K. Egorov, E.V. Egorov. Peculiarities of the

Wiley. 1988. 347 p.

Литература

spectrometry

M. Nastasi, J.W. Mayer, Y. Wang. Ion beam

Academic Press. 1978. 384 p. 9.

pp. 1069-1070. 15. V.K. Egorov, E.V. Egorov. High effective

ности твердых тел ионными пучками. с.

Авторы выражают благодарность за интерес и помощь в работе профессору Б.А. Калину и д.т.н, доценту М.С. Афанасьеву. Работа выполнена в рамках государственного задания № 075-0035521-00 и при частичной поддержке РФФИ, проект №19-07-00271.

14. Y. Yoneda, T. Horinchi. Optical flats for use

/ Eds. by J.C. Vickerman, I.S. Gilmore.

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР WWW.PROSOFT.RU

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

НОВОСТИ МИРА

РОСТЕЛЕКОМ

СОЗДАЛ КОМАНДУ

ДЛЯ МИГРАЦИИ

ПО

НА РОССИЙСКИЕ ПРОЦЕССОРЫ

«ЭЛЬБРУС» Сотрудники «Ростелекома» официально сообщили о создании нового центра компетенций, который будет заниматься разработкой нового программного обеспечения и миграцией уже существующего софта для серверного оборудования, собранного на основе процессоров с архитектурой «Эльбрус-2000». Благодаря труду данных специалистов, российским организациям будет куда проще бесшовно перейти на отечественные разработки, перенеся весь свой софт на «Эльбрусы» в обозримом будущем. При этом разработчики обещают минимальное влияние данного перехода на бизнес-возможности пользователей. Данная потребность в миграции ПО возникла на фоне растущей необходимости российским компаниям стать независимыми от иностранных решений и разработок, перейдя на отечественное аппаратное и программное обеспечение. Но, к сожалению, при попытке перейти на российские процессоры и системы компании сталкиваются с довольно

МОСКВА (495) 234-0636 info@prosoft.ru

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ (812) 448-0444 info@spb.prosoft.ru

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

серьёзными трудностями – софт, необходимый для ведения бизнеса, банально не работает на российской платформе. Программное обеспечение нужно дорабатывать или переписывать заново, но специалистов, которые способны это сделать, недостаточно. Именно для того, чтобы решить эту проблему, в «Ростелекоме» создали новый центр компетенций, где есть всё необходимое оборудование для разработки и тестирования ПО на основе полноценных серверов. На данной аппаратной платформе установлена операционная система «Эльбрус» для стандартных задач и Astra Linux Special Edition для тех систем, которые требуют ограничения при обработке информа-

ЕКАТЕРИНБУРГ (343) 356-5111 info@prosoftsystems.ru

ции. Важно отметить, что абсолютно все серверы уже оборудованы аппаратно-программным модулем доверительной загрузки, плюс имеются сертификаты от ФСТЭК и ФСБ – благодаря этому можно создавать решения для инфраструктур любого класса доступа. Кроме того, если компания заинтересовалась в тестировании необходимого софта, она может отправить перечень ПО в новый центр, чтобы специалисты «Ростелекома» установили программное обеспечение, протестировали его и дали рекомендации по дальнейшим действиям. При необходимости эти же разработчики могут создать новое ПО под определённые задачи компании. trashbox.ru

(912) 620-8050 ekaterinburg@regionprof.ru

WWW.SOEL.RU

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Результаты измерений диэлектрических свойств нанокомпозитных сегнетоэлектрических плёнок в СВЧ-диапазоне Андрей Фирсенков, Игорь Мироненко, Аркадий Иванов (ОАО «Завод Магнетон», СПбГЭТУ «ЛЭТИ») В статье рассматриваются методы измерения в СВЧ-диапазоне свойств многослойных нанокомпозитных сегнетоэлектрических плёнок на основе твёрдых растворов бария-стронция (BSTO).

В настоящее время в электронной индустрии применяются сегнетоэлектрики (СЭ) на основе титанатов, цирконатов и танталатов [1]. В СВЧэлектронике широко используются твёрдые растворы бария-стронция BaxSr1-xTiO3– (BSTO), обладающие высоким значением диэлектрической проницаемости (ε), значительной нелинейностью и относительно малым значением тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) по сравнению с другими СЭ-материалами. Возможность добавления в твёрдый раствор BSTO примесей, таких как Mn, Mg и др. [1], позволяет варьировать электрофизические характеристики СЭ-плёнок. Отличительным преимуществом сегнетоэлектрических плёнок (СЭП) является возможность их применения в элементах ЭКБ и функциональных модулях в интегральном исполнении, что, в свою очередь, исключает применение дополнительных сборочно-монтажных и настроечных операций. Интегральный поход в сочетании с микроэлектронной технологией и относительно низкая стоимость материалов могут обеспечить значительные преимущества электрически перестраиваемых устройств на основе сегнетоэлектрических плёночных структур в условиях серийного производства. Разработка и макетирование СВЧустройств на основе сегнетоэлектри-

ков, которые обладают рядом преимуществ по отношению к устройствам, изготовленным на полупроводниках и ферритах, продолжаются уже на протяжении 30 лет. Интерес разработчиков к СВЧ-устройствам на основе СЭ в последние годы возрос в связи с фундаментальными исследованиями и полученными результатами, а именно с возможностью получения СЭП с температурно стабильными характеристиками, что ранее являлось сдерживающим фактором их промышленного применения. Наиболее изученными в СВЧ-диапазоне являются многослойные нанокомпозитные СЭП (МНСЭП) [2, 3] на основе твёрдых растворов BSTO с разной концентрацией бария в каждом из нанослоёв, относительная диэлектрическая проницаемость которых, по отношению к полю СВЧ, изменяется более чем в 2 раза при подаче внешне-

Отверстие связи МНСЭП Подложка

Рис. 1. Объёмный прямоугольный резонатор: эскиз конструкции (а), резонатор с установленной вдоль узкой стенки диэлектрической структурой (б), резонатор с элементами связи (в)

WWW.SOEL.RU

го электрического поля напряжённостью 1,5…3 кВ/мм. Для определения электрофизических параметров МНСЭП-структур – диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь – могут быть применены резонансные методы, которые позволяют с высокой точностью охарактеризовать их свойства в широком диапазоне частот. Одним из методов, используемых для определения параметров МНСЭП по измеренной резонансной частоте и нагруженной добротности, является измерение в объёмном резонаторе. В этом случае структура «МНСЭП – диэлектрическая подложка» будет включена в объёмный резонатор частично, как изображено на рис. 1а. Очевидно, что характеристики МНСЭП (ε и tgδ) должны оказывать заметное влияние на резонансную частоту и добротность резонатора. В противном случае может возникнуть большая погрешность их измерения и определения. С другой стороны, конструкция резонатора, способ его возбуждения и возможность выбора связи резонатора с возбуждающим объёмом должны быть просты и надёжны. Диэлектрический образец с МНСЭП устанавливается вдоль узкой стенки отрезка волновода (см. рис. 1б), а замкнутый объём резонатора образуется за счёт тонких металлических пластин, прикладываемых к его боковым поверхностям (см рис. 1в). Возбуждение резонатора выполняется через круглые отверстия связи, сделанные в тонких металлических пластинах, диаметр отверстий рассчитывается с учётом обеспечения их минимальной реактивности, чтобы уменьшить влияние на значение измеряемой резонансной частоты, что в конечном итоге снизит погрешность в определении диэлектрических свойств МНСЭП. Измерение параметров плёнок проводилось на векторном анализаторе цепей фирмы Agilent. На рис. 2 изображена резонансная характеристика пустого объёмного резонатора размером 7,10×3,40×5,05 мм. Расчётное СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Рис. 2. Резонансная характеристика пустого объёмного резонатора значение собственной резонансной частоты основного типа колебания резонатора с такими геометрическими размерами равно 36,424 ГГц, результат измерения его частоты на векторном анализаторе показывает значение 36,449 ГГц. Отличие расчётного значения частоты от измеренного составляет менее 0,07%. Измеренная нагруженная добротность резонатора Q имеет величину более 4000. Таким образом, полученные данные гарантируют высокую точность определения характеристик (εэфф и tgδ) измеряемых структур используемым резонансным методом. Расчёты характеристик МНСЭП по экспериментальным значениям резонансной частоты и добротности резонатора были выполнены на базе электродинамических моделей, подробно описанных в [4]. Точность определения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрической плёнки в объёмном резонаторе тем выше, чем выше коэффициент включения плёнки. Поэтому необходимо подбирать оптимальное заполнение резонатора. На рис. 3 представлена резонансная характеристика измеряемой структуры с многослойной СЭП, изготовленТаблица 1. Расчётные значения ε и Qрас МНСЭП по измеренным величинам fизм и Qизм в объёмном резонаторе fизм, ГГц

Qизм

Qрас

HF-1

34,556

681

1272

FF-4

34,588

694

1251

EF-2

34,712

775

1167

DF-1

34,800

805

1105

CF-3

34,975

883

BF-2

35,482

977

34,2

№ образца

Рис. 3. Резонансная характеристика объёмного резонатора с МСНЭП

1080 1070 ε

1060 1050 1040 1030 -60

-40

-20

-40

-20

Рис. 4. Зависимость свойств МНСЭП от температуры: диэлектрическая проницаемость (а) и тангенс угла диэлектрических потерь (б) ной по технологическому процессу JF-2. Источником погрешности в определении ε и tgδ МНСЭП являются только инструментальные погрешности, так как расчёт ε и tgδ принципиально точен [4]. В таблице 1 показаны результаты измерений резонансной частоты и добротности объёмного резонатора с диэлектрическим заполнением для различных диэлектрических структур с МНСЭП, произведённых в разных технологических режимах, и даны численные результаты расчётов их параметров. Типовые зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь от температуры показаны на рис. 4.

Измерение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь МНСЭП-плёнки можно выполнить, используя полуволновой резонатор (см. рис. 5а), образованный щелевой или многощелевой линией на слоистой диэлектрической подложке (1), установленный в разборный прямоугольный волновод (2). На рис. 5б 1

Таблица 2. Расчётные параметры ε и tgδ МНСЭП по результатам измерений щелевых полуволновых резонаторов Образец из серии

Четырёхщелевой резонатор

Щелевой резонатор

tgδ

HF-1

0,01110

1276

0,01107

1267

FF-4

0,01114

1243

0,01101

1247

EF-2

0,01112

1060

0,01085

1058

973

DF-1

0,01152

1121

0,01151

1108

513

CF-3

0,01250

988

0,01243

977

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

0,0122 0,0120 0,0118 0,0116 tgδ 0,0114 0,0112 0,0110 0,0108 -60 80 б

WWW.SOEL.RU

Рис. 5. Волноводная измерительная ячейка: эскиз конструкции с многощелевым резонатором на МНСЭП (а) и фотографии собранной ячейки (б)

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

имеет низкую температурную зависимость своих параметров и может стать основой для построения устройств с электрически перестраиваемыми АЧХ и ФЧХ, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн.

Литература 1.

Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства. Монография / Под ред. чл.корр. РАН А.С. Сигова. – М.: Энергоатомиздат, 2011. – 175 с. ил.

Щелевая линия [Текст]: пат. 2443042 Рос. Федерация: МПК H01P 3/08 / Мироненко И.Г., Иванов А.А., Карманенко С.Ф., Семенов А.А., Белявский П.Ю. ;заявл. 19.11.2010; опубл. 20.02.2012.

Рис. 6. Частотная зависимость коэффициента передачи S21 полуволнового четырёхщелевого планарного резонатора с МНСЭП

В.М. Балашов, И.Г. Мироненко, А.А. Иванов,

А.И.

Фирсенков,

Д.В.

Велькин,

О.В. Яковлев, Н.А. Емельянов, Техноло-

представлена фотография собранной измерительной ячейки. Расчёт параметров полуволнового щелевого резонатора подробно описан в работе [4]. Измеренная резонансная характеристика многощелевого резонатора с МНСЭП, выполненного по технологическому процессу CF-3, изображена на рис. 6. В таблице 2 представлены

расчётные ε и tgδ МНСЭП, полученные по результатам измерений частотных параметров щелевых полуволновых резонаторов. Таким образом, полученные экспериментальные результаты показывают, что структура «диэлектрическая подложка – МНСЭП» является высокодобротной на сверхвысоких частотах,

гия и диэлектрические свойства многослойных нанокомпозитных сегнетоэлектрических плёнок Вопросы Радиоэлектроники, сер. РЛТ, 2018, январь, выпуск 1. 4.

Иванов А.А., Мироненко, И.Г., Карманенко С.Ф., Семёнов А.А., Назаров И.А. Сегнетоэлектрические пленки и устройства на сверх- и крайне высоких частотах. – СПб.: Элмор, 2007. – 162 с., тираж 90 экз.

INWAVE.RU +7 (495) 137-5335

ĽĹĻŁĿĳĿļľĿĳıŐ ŎļĶĻŃŁĿľĹĻı

MWA-400 őŞőŜřŘőţşš ŢŠŖśţšő ř ŢřŔŞőŜşœ

ĵřőŠőŘşŞ šőŒşŨřŦ ŨőŢţşţ śĴŧ ĴĴŧ

ŅőŘşœŬŚ ũŤŝ ŕĲŞ Ĵŧ

ŀşŜşŢő őŞőŜřŘő ŢŠŖśţšő šŖőŜŭŞşŔş œšŖŝŖŞř ř ŘőŠřŢř ĽĴŧ

łŕŖŜőŞş œ ŁşŢŢřř Ŗ Ţ

ňŤœŢţœřţŖŜŭŞşŢţŭ Ššř ǺС ŕĲŝ Ĵŧ

ĽřŞřŝőŜŭŞőŰ ŠşŜşŢő šőŘšŖũŖŞřŰ Ĵŧ

ĻşŞţšşŜŭŞş řŘŝŖšřţŖŜŭŞşŖ şŒşšŤŕşœőŞřŖ

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ

О Дне радио и о предложении изменить его статус «Прошлое – лучший пророк для будущего» Дж. Байрон

Владимир Бартенев (bartvg@rambler.ru) Вот уже второй год подряд юбилейные даты в истории отечественной радиотехники напоминают нам о больших свершениях нашего великого соотечественника, профессора Александра Степановича Попова. Прошлый год был отмечен 125-летием первой в мире демонстрации А. С. Поповым беспроводной связи [1], а нынешний год – 125-летием первой в мире передачи радиограммы [2].

Казалось бы, смена политического и общественного строя в нашей стране 30 лет назад, прекращение холодной войны и идеологического противостояния двух мировых систем должны были изменить отношение к исторической правде как с той, так и с другой стороны. Однако этого не произошло. Как и прежде, за рубежом история ХХ века однобока и эклектична. Да и у нас в стране (особенно в Интернете) появились публикации новоявленных российских историков, искажающие историю и вносящие сумятицу и раскол в российское общество. И всё это не встречает никакого противодействия властных структур. И что ещё хуже, официальная позиция сводится к сохранению гробового молчания и отсутствию реакции на исторические события и факты из прошлого нашей Родины. Так произошло с двумя юбилейными датами в истории отечественной радиотехники. Это прежде всего 125-летие состоявшейся 7 мая 1895 года первой в мире демонстрации А. С. Поповым беспроводной связи и состоявшейся 24 марта 1896 года

Рис. 1. Прибор А. С. Попова для обнаружения и регистрирования электрических колебаний (из коллекции Политехнического музея)

передачи первой в мире радиограммы (см. рис. 1). К сожалению, эти исторические даты не нашли своего отражения ни в новостях, ни в комментариях обозревателей радио и телевидения. Кто-то скажет, что нет основания считать факт первенства изобретения А. С. Поповым радио неоспоримым, и поэтому на государственном уровне эти исторические даты не были отмечены. Но такая точка зрения может быть только у манкуртов, не знающих своего исторического прошлого, лишённых исторической памяти. Каждый год на первой лекции по курсу «История радиотехники» [3] в РТУ (МИРЭА) автор задаёт вопрос: «Кто изобрёл радио?» В ответ произносятся разные иностранные фамилии, но никто не вспоминает А. С. Попова. В чём причина?

Почему такого вопроса нет и в программе школьного ЕГЭ? То же самое относится и ко Дню радио. Этот праздник не нашёл отражения в законодательных актах современной России, и как профессиональный праздник, установленный в СССР, утратил своё историческое значение и официально не отмечается на государственном уровне в наши дни. Но даже принимая во внимание, что отмены советского Указа Президиума Верховного Совета СССР от 1 октября 1980 года № 3018-Х о профессиональном празднике 7 мая в рамках проведённой в 2020 году регуляторной гильотины не произошло, будет справедливым повысить статус этой исторической даты и внести дату 7 мая в статью 1.1 Федерального закона РФ № 32-ФЗ о памятных датах России. Именно с такой инициативой автор обратился к Президенту В. В. Путину в ходе прямой линии в 2019 году. Ответ был получен из Администрации Президента с такой формулировкой (цитата фрагмента письма): «Для установления памятного дня «День радио» необходимо руководствоваться Указом Президента Рос-

Рис. 2. Постановление о празднике «День Радио» НТОРЭС им. А. С. Попова WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ

сийской Федерации от 31 июля 2013 г. № 659 «О порядке установления в Российской Федерации памятных дней и профессиональных праздников» (вместе с «Правилами установления в Российской Федерации памятных дней») (далее – Правила), согласно которому обращения федеральных органов исполнительной власти, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, общероссийских общественных объединений и религиозных организаций с предложениями об установлении в Российской Федерации памятных дней направляются в Правительство Российской Федерации. В случае принятия положительного решения проект соответствующего указа Президента Российской Федерации представляется на рассмотрение главы государства». Автор неслучайно выделил общероссийские общественные организации, которые имеют право обращаться с подобными предложениями в Правительство РФ. Такой общероссийской общественной организацией-инициатором обращения стало старейшее Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова. В ответ на запрос в общество радиотехники, электроники и связи автором было получено Постановление Президиума этого общества, возглавляемого академиком РАН Ю. В. Гуляевым, в котором говорится о поддержке членами Президиума этой инициативы (см. рис. 2). Следует выразить благодарность за это всем членам Президиума и в первую очередь президенту Президиума РНТОРЭС им. А. С. Попова академику РАН, члену Президиума РАН, Гуляеву Юрию Васильевичу и вице-президенту РНТОРЭС им. А. С. Попова Самсонову Геннадию Андреевичу. Сразу же после возложения на автора ответственного задания по координации работы он направил запрос в РАН с просьбой подготовить экспертное заключение о состоявшемся 7 мая 1895 года заседании Физического отделения РФХО, на котором А. С. Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», в котором изложил результаты проведённых им исследований и продемонстрировал способность изобретённого им прибора принимать последовательность коротких и продолжительных СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис. 3. Экспертное заключение РАН сигналов, то есть, по существу, производить передачу информации без проводов. Вот как выглядит экспертное заключение РАН (см. рис. 3). Затем собранные документы были отправлены в правительство РФ. Однако администрация Правительства их перенаправила в Министерство культуры, Министерство соцразвития и в Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. Только из Минцифры был получен обнадёживающий ответ, приведённый на рис. 4. Теперь вся надежда на директора Департамента государственной политики в сфере связи Минцифры РФ А. Н. Канцурова и вице-президента РАН, академика РАН Н. А. Макарова, письмо которого мы также приводим здесь (см. рис. 5). WWW.SOEL.RU

Недавно, 12 апреля, был торжественно отмечен 60-летний юбилей первого в мире полёта в космос нашего соотечественника Юрия Гагарина. В Советском Союзе праздник под названием «День космонавтики» был установлен указом Президиума Верховного Совета СССР от 9 апреля 1962 года. Однако в Российской Федерации День космонавтики уже отмечается в новом статусе в соответствии со статьёй 1.1 Федерального закона от 13 марта 1995 года № 32-ФЗ «О памятных датах России». Возникает вопрос: разве историческое событие, произошедшее 7 мая 1895 года, когда А. С. Попов впервые в мире осуществил передачу информации по радио, менее значимо и не заслуживает изменения статуса и внесения Дня радио 7 мая в статью 1.1 Федерального закона РФ № 32-ФЗ о «Памятных датах России»?

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ

Рис. 5. Письмо вице-президента РАН, академика РАН Н.А. Макарова

ЛИТЕРАТУРА 1.

Бартенев В.Г. День Великой Победы и день Радио / Современная

Бартенев В.Г. О первой в мире радиограмме, переданной в Рос-

электроника. № 5. 2020. сии 125 лет назад / Современная электроника. № 3. 2021.

Рис. 4. Ответ Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ

WWW.SOEL.RU

Бартенев В.Г. «Россия – родина Радио», М. «Горячая линия телеком» 2016.

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ

НОВОСТИ МИРА

РАЗРАБОТАН

ДЕШЁВЫЙ

ПЛЕНОЧНЫЙ ДЕТЕКТОР ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Учёные из Санкт-Петербурга создали дешёвый, высокочувствительный и быстродействующий терагерцовый детектор на основе термоэлектрических плёнок. В перспективе изобретение будет широко использоваться в медицине, в сфере обороны, например, для обнаружения скрытого оружия, и в других практических областях. Статья была опубликована в журнале Photonics при поддержке Президентской программы Российского научного фонда (РНФ). Терагерцовое излучение имеет широкий спектр практических применений – от биомедицины до систем безопасности. Оно обладает уникальной способностью проникать во многие материалы и получать их особенный «спектральный портрет» через упаковку, например, бумагу или пластик, что позволяет находить вредные или запрещенные вещества в почтовых конвертах, а также контрабанду в багаже. Кроме того, в отличие от рентгеновского, терагерцовое излучение не ионизирующее, а значит не наносит вреда тканям организма. Это делает его перспективным для медицинской диагностики, в том числе и для поиска раковых опухолей. Также исследования показывают, что с использованием терагерцовых волн может вырасти скорость передачи данных в Wi-Fi-системах. Однако сегодня этот диапазон остаётся недостаточно изученным, а хороших устройств, которые бы работали в нём, почти нет. Особенно трудно создать приборы, которые показывали бы хорошую чувствительность в обычных условиях: на высокочастотную область терагерцового излучения приходится и тепловое излучение предметов комнатной температуры, из-за чего одно очень сложно отделить от другого. «Существующие детекторы основаны на измерении теплового возбуждения поверхности. Несмотря на многие недавние достижения в области технологии терагерцовых датчиков, самые быстрые из них имеют низкую чувствительность, а самые чувствительные, как правило, медленные. Одна из основных задач этого исследования – поиск новых термоэлектрических материалов с высокой чувствительностью к терагерцовому излучению при комнатной температуре. Тогда не придется использовать дорогое и сложное охлаждающее оборудование», – объясняет руководитель по гранту РНФ Михаил Ходзицкий, один из авторов статьи, кандидат физико-математических

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

наук, руководитель лаборатории «Терагерцовая биомедицина», доцент-исследователь факультета энергетики и экотехнологий Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Для своего эксперимента авторы создали тонкие термоэлектрические пленки на основе висмута (Bi) с разной концентрацией сурьмы (Sb), а затем исследовали их под воздействием терагерцового излучения. Поглощение терагерцового излучения материалом приводило к увеличению концентрации носителей заряда и изменению напряжения между контактами на термоэлектрической плёнке, которое регистрировали вольтметром. Для усиления терагерцового отклика в плёнке с помощью лазерной гравировки предварительно вырезалась специальная поверхность в виде крестообразных резонаторов. Настоящая разработка – многообещающая, компактная и недорогая альтернатива существующим датчикам. Полученный терагерцовый детектор действует довольно быстро: время отклика меньше десяти миллионных долей секунды. Также его легко настроить под нужную частоту обнаружения, поэтому он может использоваться для разных диапазонов. Это окажется полезным для устройств беспроводной связи нового поколения, которые основаны на передаче терагерцовых сигналов. scientificrussia.ru

АЛГОРИТМ NTECHLAB

РАСПОЗНАВАНИЯ ЛИЦ ПРИЗНАН ЛУЧШИМ

В МИРЕ

Компания NtechLab, один из мировых лидеров в области биометрических технологий, победила в конкурсе алгоритмов распознавания лиц Face Recognition Vendor Test (FRVT) Национального института стандартов и технологий Министерства торговли США (NIST). Алгоритм NtechLab признан американским институтом лучшим в мире по результатам проведения 7 независимых тестов, по 3 из них поставлен рекорд за всю историю проведения испытаний. Тестирование FRVT от NIST является единственным общепризнанным мировым соревнованием алгоритмов распознавания лиц. Оно соответствует сценарию подтверждения личности человека по фотографии. Данный сценарий используется в широком спектре гражданских, правоохранительных и национальных программ безопасности, включая проверку фото на визовых документах и при выдаче паспортов,

WWW.SOEL.RU

а также в системах оплаты с помощью биометрических данных. За 6 лет NtechLab выросла в компанию с более чем сотней сотрудников, сохранив при этом гибкость управления и нестандартность инженерных решений. Одним из главных направлений работы компании является международное развитие: открываются зарубежные офисы, растёт сеть партнёров. «Признание превосходства российских технологий на престижном международном конкурсе позволит кратно увеличить темпы роста зарубежной выручки компании», – рассказал председатель совета директоров NtechLab, директор по особым поручениям «Ростеха» Василий Бровко.

В рамках FRVT оценивалось более 100 алгоритмов от разработчиков из большого количества стран, включая Китай, США и Израиль. Тестирование FRVT проводилось по нескольким базам фото. При подведении итогов учитывались точность и скорость поиска, а также адаптируемость алгоритма к последующим изменениям. Алгоритм NtechLab стал номером один в работе с базами VISA, VISABORDER и BORDER, в которых содержатся изображения, идентичные по качеству фотографиям, снятым при пересечении границы и из визовых разрешений. По результатам работы с этими базами NtechLab показала лучшие результаты за всю историю конкурса NIST. Кроме того, NtechLab вошла в тройку по результативности распознавания лиц в медицинских масках. «Для получения этого выдающегося результата инженеры NtechLab использовали инновационные подходы к обучению нейронных сетей, а также новые алгоритмы обработки и подготовки данных для машинного обучения. Результаты этих наработок уже используются в продуктах NtechLab и послужат повышению комфорта и безопасности жителей «умных городов» по всему миру», – отметил основатель NtechLab, глава лаборатории нейронных сетей компании Артём Кухаренко. Industry Hunter

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ

Как завоевать мировой рынок электроники в посткремниевую эпоху? Александр Гордеев (г. Ульяновск) В статье рассматривается вопрос конкурентоспособности отечественной микроэлектронной промышленности в посткремниевую эпоху. Приводятся примеры перспективных отечественных разработок в области материалов для терагерцовой электроники.

Введение Как известно, Минпромторгом в 2015 году был утверждён «План мероприятий по импортозамещению в радиоэлектронной промышленности Российской Федерации» (приказ № 662 от 31марта 2015 года) (так называемая «Программа импортозамещения»). Программой импортозамещения, в частности, предусматривалось резкое увеличение доли отечественных продуктов ЭКБ на внутреннем и внешнем рынках, достижение в 2018 году технологического проектного уровня 28 нм в цифровых системах, сокращение отставания от ведущих фирм мира, таких как TSMC, Samsung, Intel, IBM, до 5…8 лет. На решение этих задач были выделены огромные ресурсы, неоднократно докладывалось о том, что «мы идём с опережением выполнения программы импортозамещения по ЭКБ». Всё было хорошо, пока в декабре 2019 года на конференции «Электроника в России: будущее отрасли» вицепремьер Ю.И. Борисов не поставил всех на место, заявив: «Сегодня просто глупо говорить, что в России существует серьёзное серийное микроэлектронное производство. Мы даже не присутствуем в мировой статистике». Нужно констатировать, что и закон Мура тоже сработал, правда в отрицательно-показательную сторону, на фоне того, что компания TSMC вот уже год как освоила 5-нанометровую полевую технологию и разработала цифровые чипы по технологии GAA (gate-all-around) (кольцевой затвор) с размерностью 3 нм. И вот 06.05.21 была опубликована информация о том, что компания IBM (США) продемонстрировала цифровой чип с проектной нормой 2,0 нм (!) и плотностью транзисторов до 50 миллиардов/чип.

Если так «российский закон Мура» будет работать, то в условиях мировой терагерцовой цифровой экономики к 2030 году в России придётся выполнять информационно-технологические, финансовые операции, операции с искусственным интеллектом «на счётах». Не спасёт ситуацию и выделение госсредств на 22-нанометровую технологию в размере около $1,0 млрд. Под что их выделять? Ведь мировое массовое рыночное производство, начиная с TSMC и заканчивая компаниями Бельгии, Китая и др., в основном работает в диапазоне 5–14 нм. Напомним давнее заявление (2015 года) специалистов компании IBM, касающееся 7-нанометрового техпроцесса: «…нынешние прогрессивные 14-нанометровые чипы будут казаться рядом с 7-нанометровыми устаревшими, медленными и горячими «динозаврами». Тогда какими же по сравнению с ними будут 22-нанометровые чипы? Правда, необходимо отметить, что спецстойкие CMOSприборы не могут быть выполнены на 14 или 22 нанометрах. Но уместно отметить, что для мелкосерийных партий радиационно стойких CMOS в России имеются как минимум два литографа с разрешением до 10 нм. Следовательно, абсолютно необходима новая национальная идеологическая платформа, которая, вероятно, находится в разработке в Правительстве РФ.

Идеология и правовая политика Подлинная, не рекламно-мифическая (до 100 нм) наноэлектроника с проектными нормами 0,1…10 нм требует огромных финансовых вложений. Для того чтобы приблизиться к технологическому уровню TSMC или IBM, необходимо вкладывать в те же наши флагманские зеленоградские площадки до $30 млрд ежегодно. Таких средств у государства нет. В таком случае необходимо искать другие резервы. WWW.SOEL.RU

Идеология развития отечественной электроники должна быть инновационной. Это не имеет ничего общего с лексиконом первого десятилетия текущего века («инновационные мосты», «лифты», «рельсы», «инкубаторы» и т.д.). Этот период прошёл. Инновация – это не копирование западных технологий, не плагиат идей, допустим в нелинейной электромагнитной оптике, и не намерение «тащить» в наноэлектронику Евклидову размерность – 65 нм, 22 нм (мы же не называем 65 мкм микроэлектроникой). Инновация – это когда 2D-дрейфовый канал имеет уже размерность порядка субнанометра, т.е. находится хотя бы на уровне постоянной решётки GaAs (0,56 нм). Это уже другое дело. Или приборостроение, основанное на изменении энергии межатомного пространства, допустим того же GaAs, где величина «твёрдого вакуума» достигает 34% всего объёма кристалла. Или создание систем на основе уже открытой в России сверхпроводимости на гетероструктурах по патентуемой отечественной технологии на основе деформации запрещённой зоны полупроводника в диапазоне температур –60…+125°С (до миллионных долей kT). Или динамическая сверхпроводимость на плазменных частотах орбитальных электронов в AIIIBIV с «обнулением» в решётке кулоновских, лоренцовых и джоулевых сил сопротивления проводимости (εε0E = μμ0H = 0), т.е. «обнуление» фундаментальных уравнений по Максвеллу. Или создание нестандартного СВЧ HBT-транзистора, который в схеме с общей базой имеет коэффициент усиления 100, а не как в классической физике ≤1. Или разработка «оптического трансформатора», на вход которого подаётся волна λ = 1,0 мкм, а выходят «на выходных оптических обмотках» две по 1,5 мкм с некоторым сдвигом. Можно построить когерентное излучение на основе рекомбинации дырки зона – энергоуровни с плотностью потока квантов, предположим, ≈5×1016см-3. Или из ячейки 10×10×10 нм излучить всего-навсего два фотона («дырочный» и «электронный») одновременно, разве это не вписывается в архитектуру холодных оптических СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ

микропроцессоров с встроенным ОЗУ, да ещё с тактовой частотой петабиты/с? Или создать динамическую память на основе перехода электрона с p-уровня на s-уровень и обратно (собственнозонно-атомная электроника). На базе вышесказанного автор подводит читателя к главному: понятие «инновация» – это государственная категория, основанная не на званиях, а на идеях гениальных учёных, талантливых разработчиков. Сколько Нобелевских премий мы получили за исследования и разработки в постсоветские годы в области физики? Ни одной. Ж. И. Алфёров получил Нобелевскую премию в 2010 году за работы 1960…1980-х годов. И всё. А сколько у нас академических НИИ, «насыщенных» академиками, докторами наук, профессорами? Итак, инновация – это проявление наднациональной гениальности, генерирующей идеи, новую физику, новые материалы, новую технологию, новый продукт, который изменяет среду обитания и уровень жизни земной цивилизации, как это произошло на примере смартфонов за последние два десятилетия. Или как это будет ожидаемо сделано на релятивистских «холодных» (без заметного энергопотребления) компьютерах, например, на стыке фотонной, фононной и плазмоидных энергетических технологий (в сочетании, к примеру, с «чёрноволновым» распознаванием образов), для искусственного интеллекта, или цифровых денег, или терагерцового SWIFT. Инновация, в конечном счёте, это, например, последовательно 7G, 8G и 9G (тера- и петагерцовые диапазоны), где у России (с точки зрения фундаментальной науки и наличия фотонных материалов с показателем преломления n<4) лучшие позиции в мире. Подчеркнём, лучшие с позиции практического выхода. Подведём итог по этому разделу: ● нужна новая инновационная политика; ● очевидно, что нужен закон об инновациях; ● очевидно, что он вызовет необходимость пересмотра законов №44-ФЗ и №233-ФЗ, где есть лазейки для злоупотреблений и картельных сговоров. Неслучайно Президент РФ В. В. Путин на Совете по стратегическому развитию в 2019 году отметил, что при составлении технических заданий для участников аукционов документы зачастую СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

«рисуются под конкретного производителя», а другие предприятия при этом «задвигаются на периферию» и не имеют шанса на успех. «Такую сомнительную практику прошу прекратить, пресечь», – сказал Путин. «Получать заказы должен не тот, кто ближе к распорядителям средств, а тот, кто даёт лучшие предложения и по качеству, и по цене, и по надёжности», – подчеркнул президент. На основании вышесказанного необходимо принять волевое и политическое решение о запрете проведения НИОКР аналогов и выставлять на торги только разработки в области электроники, опережающие мировой уровень на 3–5 лет, и никак иначе, и только в этом случае можно построить современную терагерцовую цифровую экономику к 2030 году. Если работать по-старому (когда нет даже следов присутствия российской электроники на мировом рынке), то у России нет будущего.

Есть ли база для прорывной электроники? Итак, констатируем, что в России есть талантливые люди, гении в областях физики твёрдого тела, ядерной физики, зонной теории, мультизонной теории. Бесспорно, что у них есть новые идеи, например как с использованием новых физических принципов создать абсолютно новые рыночные сверхвостребованные продукты. Но для осуществления этих идей нужен новый фундаментальный материал, тогда как в России не могут толком делать даже бездислокационный кремний ∅200 мм или GaAs ∅150 мм. Но если задуматься, то в России есть множество необычных разработок в области перспективных материалов для электроники. К примеру, кристаллы борированного алмаза с μp ≥ 20 000 cм2/В⋅с (к.т.н. В. А. Тарала, Инженерный институт СКФУ, г. Ставрополь) или его же разработка – монокристаллические наноплёнки (не поли-!) AlN в несколько нанометров на «наногрунтовке» Al2O3 (фирма «Picosun», Финляндия признала это выдающимся технологическим достижением). Хотелось бы, чтобы его уникальные разработки были замечены и по достоинству оценены в России. Есть великолепная тринитридная технология д.ф.-м.н. С. А. Кукушкина (ИПМаш РАН, г. Санкт-Петербург) на основе дилатационных наногетероструктур AIVBIV или «вертикальных» WWW.SOEL.RU

GaN эпитаксиальных структур [9] для электроники с рабочей температурой приборов до +600°С, или 3С-SiC, или будущих GeC толстых эпитаксиальных структур (карбид германия) с потенциально уникальными свойствами. Или наши LPE GaAs структуры с рабочей температурой чипов свыше 300°С, или перспективные LPE GaP кристаллы с рабочей температурой до 500°С, или AlN толстые бездефектные кристаллы для фотоники и фононики, способные обеспечить работу будущих фотонных и фононных компьютеров при 800…1000°С. Или AIVBIV сверхпроводящие кристаллы при «комнате» («комнатные куперовские пары») в диапазоне температур –60…+125°С. Это же феноменально! ОЗУ – это, грубо говоря, τ = RC, а если R→0? То чему равна тактовая частота суперкомпьютера на комнатной сверхпроводимости? Или объёмно-акустические ТГц-волны на AlN (так это же Wi-Fi ТГц-электромагнитная волна → ТГцакустика → ТГц-электро-магнитная волна, выход из положения в проблемах по 8G, когда «комнатные» и человеческие «чёрноволновые» кванты будут «фонить» при приёме-передаче). В итоге у России есть абсолютно всё: интеллектуальный потенциал, физика, материалы, технология, чтобы сделать к 2030 году подарок земной цивилизации в виде 7G и далее 8G, 9G на частотах (5,0…7,5 ТГц, до 2 Тбит/с); (25…40 ТГц, до 15…20 Тбит/с) и (≈ 800 ТГц, до 400 Тбит/с) с учётом идей и наработок выдающихся учёных, лидеров в фотонных цифровых технологиях: академика И. А. Каляева (ЮФУ, г. Ростов-на-Дону), д.ф.-м.н. С. А. Степаненко (Институт теоретической и математической физики РФЯЦВНИИЭФ г. Саров), д.т.н. С. В. Соколова (Ростовский государственный экономический университет (РИНХ), Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики, г. Ростов-наДону), д.ф.-м.н. В. С. Павельева (Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва, г. Самара). Здесь же отметим реальную возможность создания фотонно-фононно-плазмоидных цифровых технологий. Здесь не указаны другие материалы наших российских гениальных материаловедов, значительная часть которых ещё не получила заслуженного признания.

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ

Рис. 1. Возможности силовой ЭКБ на Si, SiC, LPE GaAs, GaN материалах

Силовые приборы нового поколения В области силовой электроники у России имеется огромное советское наследство (технологии ВЭИ им. В.И. Ленина, г. Москва; завода «Электронприбор», г. Фрязино; завода им. М.И. Калинина, г. Таллин; «Искра», г. Ульяновск; «ВЗПП», г. Воронеж; «Электровыпрямитель», г. Саранск, Брянского завода полупроводниковых приборов, г. Брянск; НИИ «Пульсар», г. Москва и др.). Сегодня лидерство за АО «Ангстрем», г. Москва; АО «ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ», г. Брянск; АО «ВЗПП-С», г. Воронеж; на постсоветском пространстве следует отметить филиал «Транзистор» ОАО «Интеграл». Огромным потенциалом с позиции SMART-ключей обладает ПАО «Микрон», г. Зеленоград. Кремний (Tj ≤ +175°C), благодаря высоковольтным IGBT и GTO для применений в железнодорожной и нефтегазовой областях, ещё останется до 2040 года, но на смену постепенно появятся силовые приборы на LPE GaAs (Tj ≥ +320°C), LPE GaP (Tj ≥ +450°C), «вертикальный» GaN (разработка С. А. Кукушкина) с Tj до +600°C, борированный алмаз (разработка Таралы В. А.) с Tj до +1000°C. Россия имела возможность уже с 2014 года производить силовые высоковольтные LPE GaAs чипы с рабочей температурой Tj до +320°C (против кремния, SiC, GaN, у которых не более +175°С), но антигосударственная позиция ряда НТС с участием некомпетентных специалистов сорвала эти планы, закрыв тем самым возможности резкого развития некоторых направлений, в том числе гиперзвука как в стратосфере, так и в верхних слоях атмосферы. В это же время появились конкуренты в Германии (компания «3-5 Power Electronics», г. Дрезден), которые «поза-

Рис. 2. Рабочие температуры эксплуатации

имствовали» наши отечественные нара-

спутников (6G, 7G). В перспективе поя-

ботки. В то время, когда в России дорога LPE GaAs проекту была жёстко перекрыта, немцы наладили серийный выпуск LPE GaAs силовых высоковольтных приборов для электромобилей и электрозаправок. На LPE GaAs материале можно выполнить в 2 раза больше классов силовых приборов, чем на Si, SiC, GaN, вместе взятых (см. наши публикации [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], а также 12 патентов РФ. Обобщённо техническое превосходство LPE GaAs силовых приборов интерпретируется на рис. 1, 2. Титульные показатели следующие: ● SBD (200…800 В; 10…20 МГц (коммутация); τrr = 0,2…1,0 нс; +320°С); ● n-i-p («ниппель») диоды до 800 В; до 0,3 кА/чип; τrr до 5,0 нс; +320°С; ● COOL-диоды (до 0,5 кА/чип, до 1200 В, частота свыше 1,0 МГц); ● инжекционные SBD (HJSBD) c UF = 0 до 1200 В [5] и τrr < 5 нс; 12 ● оптотиристоры до 10 А/с; ● МСT/ETO тиристоры для применения в модулях (токовые характеристики в килоамперах) – для новых «Сапсанов» со скоростями до 500 км/ч и поездов на магнитной подушке со скоростями, близкими к 1,0 Мах. Новая силовая электроника России может монополизировать мировой рынок силовой ЭКБ для электромобилей (до 50 млн шт./год к 2030 году), электровелосипедов и электромотоциклов (до 200…300 млн шт./год к 2025 году) и др. На i- SiGaAsSi -подложках легко выполняются управляющие драйверы и контроллеры для силовых ключей. Особый интерес вызывают силовые гиперскоростные приборы для ВИП/ конверторов с частотами коммутации для резонансно-контурных ВИП цифровых систем, а также для тысяч мини-

вятся силовые GaAs, GaP, AlN приборы на основе фононной энергии (для 7G, 8G, 9G).

WWW.SOEL.RU

СВЧ-приборы нового поколения СВЧ ЭКБ используется в системах РЛС, связи, навигации и в основном базируется на классических конструкциях типа p-HEMT (2DEG, открытый в 1961 году Андерсоном), а также на смесительных SBD, p-i-n, диодах Ганна, ЛПД, HBT, MOSFET (точнее – LDMOS) и др. Время показало, что необходимо переходить на СВЧ-конструкции, в несколько раз более энергоплотные. В частности, вместо устаревших p-HEMT планируются зонно-релятивистские СВЧ MOSFET приборы с мощностями не ниже 1,0 Вт/300 ГГц/+250°C. То же самое касается и зонно-релятивистских диодов, фотонных транзисторов и многого другого, включая СВЧограничители, оптомодуляторы и др. Особое значение придаётся синтезаторам частот на рабочих СВЧ-частотах с λ = 1,0 мм (6G), а также объёмно-акустическим фильтрам субтерагерцового диапазона и многому другому. На борированном алмазе (с μp ≈ 20 000 В/см2⋅с) можно «снять» непрерывный киловатт в X-диапазоне. Можно также выполнить метровые или дециметровые РЛС «Воронеж» в мобильном исполнении (взамен используемых в настоящее время громоздких конструкций). И всё это на радиационно стойких кристаллах LPE GaAs с температурой эксплуатации до +250°С, а на LPE GaP – до +450°С, «вертикальном» GaN – до +600°С, борированном алмазе – до +1000°С, т.е. можно делать радиофизический телескоп на Венере (температура поверхности +480°С). Нужны или не нужны России эти разработки, остаётся пока загадкой. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ

Терагерцовое, петагерцовое приборостроение С физической точки зрения проводимость (полупроводниковые наноканальные приборы) непригодна на терагерцовых частотах в окнах прозрачности атмосферы с λ = 40…60 мкм (5,0…7,5 ТГц); λ = 8…14 мкм (25…40 ТГц); λ = 4…5 мкм (60 ТГц) и λ = 0,38 мкм (≈ 680 ТГц). Но в России всё есть (см. раздел «Есть ли база для прорывной электроники?» данной статьи): есть материалы и технологии на кристаллах LPE i-GaAs, AlN и будущих – LPE GaP, Al2O3, Ga2O3, алмаз. Отметим, что есть гениальные учёные, работающие в области материалов для электроники терагерцового диапазона – д.ф.-м.н. С.А. Кукушкин, д.ф.-м.н. Н.Т. Баграев (г. Санкт-Петербург), которые уже запатентовали терагерцовые фотонные и фононные материалы, в частности терагерцовые генераторы на длины волн от чёрноволнового человеческого излучения (5…18 мкм) вплоть до пограничного СВЧ диапазона [8, 9]. Основы терагерцовой электроннофононной техники опубликованы в [10]. Следовательно, рынок объёмом до $1,0 трлн (6G, 7G, 8G, 9G) для России открыт. Но как отнесётся к этому политическая элита? Надеемся, что многие услышат высказанный ранее Президентом РФ призыв: «Надо включать мозги».

Суперкомпьютеры (или догонит ли Россия Марокко) В России, как нигде, созданы условия для создания экзафлопсных компьютеров, способных выполнять 1 миллион триллионов (1018, квинтильон) вычислительных операций с плавающей запятой в секунду на основе фотонной, фононной и плазмоидной энергии в кристаллах LPE i- SiGaAsSi, AlN, полиалмаза и др. (см. раздел «Есть ли база для прорывной электроники?»). Впереди также создание кристаллов LPE i- GaP, Ga2O3, Al2O3 и др. Имеются высококвалифицированные специалисты в области суперкомпьютеров, есть выдающиеся материаловеды, о которых сказано выше. В настоящее время разрабатывается научно-техническая программа по созданию отечественных суперкомпьютеров на основе транспортной логистики релятивистской энергии с минимальным энергопотреблением (к сведению: СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

на Si 3…5-нанометровых технологиях экзафлопсным компьютерам необходима электроэнергия обеспечения ≈ 50…100 МВт установленной мощности. Это огромные энергозатраты, поэтому в ведущих научных центрах осуществляются разработки квантовых компьютеров). Автор данной статьи в сотрудничестве с другими учёными и специалистами также вкладывает свой интеллектуальный и творческий потенциал в разработку гибридных фотонно-фононно-плазмоидных элементов памяти. Отметим, что Россия обладает суперкомпьютерами на санкционной элементной базе. Это, в частности, «Christofari» Сбербанка, «Ломоносов-2» МГУ. В своём недавнем интервью академик И.А. Каляев, касаясь позиции России в рейтинге суперкомпьютеров, подчеркнул: «Нас опережают такие страны, как Бразилия, Саудовская Аравия; и даже в Марокко недавно ввели в строй суперкомпьютер с производительностью 5 Пфлопс. А по производительности суперкомпьютеров на одного исследователя мы в 30…40 раз отстаём от ведущих стран мира». Нет смысла объяснять актуальность создания суперкомпьютеров в условиях терагерцовой цифровой экономики, создания систем 7G, искусственного интеллекта и в целом цифровой урбанизации цивилизации. У России есть прекрасный шанс шагнуть вперёд в этой стратегической сфере. Но создание суперкомпьютеров со скоростями терабит/с, петабит/с, а также систем 6G, 7G, 8G, 9G необходимо рассматривать в комплексе с созданием цифровых систем и беспроводной связи [11].

инновациях, закон о программах опережающего уровня, новый патентный закон, закон об охране интеллектуальной собственности с определением юридической ответственности согласно статьям УПК РФ и др.).

Литература 1.

Войтович В.Е., Гордеев А.И., Думаневич А.Н. «Чем заменить SiC диоды Шоттки?», журнал «Силовая Электроника» № 5, 2009 г.

Войтович В.Е., Гордеев А.И., Думаневич А.Н. «Новая экстремальная электроника на основе LPE i-GaAs монокристаллов», журнал «Современная электроника» № 6, 2014 г.

Войтович В.Е., Гордеев А.И., Думаневич А.Н. «GaAs диоды для PFC, SMPS, UPS, IPM, Solar inverters и замены синхронных выпрямителей», журнал «Силовая электроника» № 6, 2012 г.

Войтович В.Е., Гордеев А.И. «Эскизы контуров силовой электроники середины текущего века», «Силовая электроника № 5, 2015 г.

Войтович В.Е., Гордеев А.И., Прокопенко Н.Н., Бугакова А.В. «Перспективы разработки быстродействующих силовых GaAs диодов Шоттки на основе LPE технологии», Международный семинар по проектированию и технологии производства электронных средств (SED-2019), апрель 2019 г., Прага, Чехия

Гордеев А.И., Войтович В.Е., Звонарёв А.В. «Программу экспортозамещения можно начинать с GaAs диодов», журнал «Современная электроника» № 3, 2020 г.

Гордеев А.И. «Новые электронные приборы на основе GaAs и их применение в различных видах приводов», журнал «Современная электроника» № 5, 2014 г.

Патент РФ 2363067 от 22.01.2008 «Способ изготовления изделия, содержащего кремниевую подложку с плёнкой из карбида кремния на её поверхности» Авто-

Заключение

ры: Кукушкин С.А., Осипов А.В., Феокти-

1. Россия острейшим образом нуждается в отечественной ультрасовременной электронике и системах на её основе. 2. Необходимы разработка и утверждение в кратчайшие сроки опережающей мировой уровень программы развития национальной электроники до 2030 года с созданием группы талантливых разработчиков-дизайнеров данной программы. Концептуальность данного предложения показана в статье. 3. Необходимо кардинально переработать закон №44-ФЗ и создать новейшую законодательную базу (Закон об WWW.SOEL.RU

стов Н.А. 9.

Кукушкин С.А., Шарофидинов Ш.Ш. «Новый метод получения объёмных кристаллов AlN, GaN и AlGaN с использованием гибридных подложек SiC/Si», Физика твёрдого тела, 2019, том 61, вып. 12.

10. Гордеев А.И. «Перспективные терагерцовые поляризованные информационные системы» в 2 частях, журнал «Современная электроника» № 6, 2016 г.; № 7, 2016 г. 11. Гордеев А.И. «Проблемы становления российской цифровой экономики и способы исключения ошибок при их решении», журнал «Современная электроника» № 2, 2019 г.

СОБЫТИЯ

Будущее не за горами Ольга Романовская (romanovskaya@prochip.ru) Выставка Hannover Messe впервые прошла в цифровом формате при поддержке постоянных партнёров, в том числе компании HARTING.

Международная выставка Hannover Messe является витриной промышленных достижений и катализатором будущих тем, таких как искусственный интеллект, устойчивое производство и технологии 5G. В этом году Hannover Messe проходила только в цифровом формате и выполнила две задачи: показала потенциал и развитие отрасли, а также возможности выставок будущего. На примере одного из ключевых партнёров Hannover Messe, компании HARTING Technology group, можно посмотреть, как компании адаптируются к выставкам в новой реальности. За пять дней лайв-шоу 90 тыс. участников просмотрели более 3,5 млн страниц и отправили 700 тыс. поисковых запросов об экспонентах и продуктах. Кроме того, прямые трансляции новой конференции и демонстрации продуктов экспонентов собрали около 140 тыс. просмотров. «Hannover Messe Digital Edition 2021 стала для нас успешным испытанием во всех отношениях. Мы хотели увидеть, какие конкретные преимущества цифровые форматы приносят нашим экспонентам и посетителям, – пояснил доктор Йохен Кёклер, генеральный директор Deutsche Messe AG. – Помимо прочего, нам удалось привлечь совершенно новых посетителей и участников. Новый формат добавил гибкости и увеличил пропускную способность мероприятия».

Hannover Messe не состоялась бы без поддержки ежегодных и ключевых партнёров. В выставке приняли участие 1778 экспонентов, большинство из них постоянные партнёры, например HARTING Technology Group. Компании проделали колоссальную работу по подготовке к выставке в цифровом формате. HARTING Technology Group построила медийный центр Experts Camp KickOff в Эспелькампе для онлайн-трансляций и конференций. С 12 по 15 апреля на сайте Hannover Messe шли прямые включения из экспертного центра HARTING, где специалисты проводили тур по демостенду, рассказывали о новинках и последних достижениях, читали лекции по своим продуктам, организовывали дискуссии среди специалистов. В целом пандемия и цифровизация поспособствовали более частому проведению онлайн-мероприятий и образованию комьюнити вокруг HARTING Experts Camp Kick-Off. Видео и другие материалы доступны на сайте HM21 [1] для участников до 11 июня. Для тех, кто не успел зарегистрироваться или посетить мероприятие, эта возможность также открыта.

Ключевые достижения HARTING, представленные на Hannover Messe Digital Edition 2021 Компания HARTING Technology group уделяет много внимания экологич-

Рис. 1. Кабельная сборка с разъёмами Han S

ности и энергоэффективности – на основе этих тем вырабатываются требования к продуктам. Норберт Геммеке, управляющий директор HARTING Electric, коснулся в рамках доклада не только темы электромобилей, но и возобновляемых источников энергии и электропитания постоянного тока [2]. Многие технические решения, имеющие отношение к возобновляемым источникам энергии и технологиям хранения, основаны на постоянном токе. С акцентом на устойчивость и защиту климата, технология постоянного тока чрезвычайно важна в современной промышленности. Эта технология необходима, так как всё чаще используются регенеративные источники энергии, к тому же рекуперация энергии приводит к повышению энергоэффективности. Использование технологии постоянного тока позволяет последовательно управлять нагрузкой, избегать пиковых нагрузок и создавать баланс между генерацией, хранением и потреблением. HARTING принимает участие в совместном проекте DC-INDUSTRIE, в котором сейчас состоят уже 40 отраслевых партнёров. «Развивая возможности подключения, мы помогаем пользователям экономить энергию и тем самым напрямую снижать затраты на электроэнергию», – добавил Геммеке. Кроме того, в тех частях мира, где сбои в электросетях случаются чаще, инфраструктура постоянного тока с системами хранения энергии позволила бы исключить сбои в передаче электроэнергии. Устойчивое использование возобновляемых источников энергии может быть достигнуто только с помо-

Рис. 2. Силовой модуль Han 300 A и модуль Han M12 WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОБЫТИЯ

Рис. 3. Разъём T1 для однопарного Ethernet щью систем хранения энергии, поскольку последние позволяют использовать электроэнергию, произведённую из возобновляемых источников энергии, с задержкой по времени и учётом спроса. Системы накопления энергии требуют развития специфической инфраструктуры, в которой будут работать надёжные и мощные соединители. Объединив усилия с партнёрами, HARTING Technology group разработала различные решения, которые вносят значительный вклад в обеспечение данной инфраструктуры. Han® S – одно из таких идеальных решений для передней разводки аккумуляторных модулей в системах хранения энергии (см. рис. 1). Бо′ льшая ёмкость, меньший вес – вот решающие показатели развития систем хранения энергии. Сегодняшние системы часто имеют номинальную мощность 200 А / 800 В постоянного тока. В будущих приложениях с более высокой плотностью энергии потребуются передачи 300 A / 1200 В постоянного тока и более. Чтобы удовлетворить эти требования с помощью подходящих интерфейсов, компания HARTING разработала модуль Han® 300 A. Обладая безопасными контактами, он может быть напрямую подключён к сборной шине или интегрирован в ячейки хранения энергии. Силовой модуль Han® идеально подходит для экранированных приложений и поэтому может быть использован для подключения частотно-регулируемых приводов. Формат круглых разъёмов M12 также является новым дополнением к линейке Han-Modular®. Два разъёма с X- или D-кодировкой помещаются в один модуль. Это позволяет интегрировать Ethernet мощностью 10 Гбит/с в модульный интерфейс совместно с силовыми линиями (см. рис. 2). «Промышленная трансформация требует цифровизации», – пояснил СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

Рис. 4. Разъём серии har-modularR для печатных плат Ральф Кляйн, управляющий директор HARTING Electronics. Сегодня Ethernet уже является преобладающим протоколом связи в промышленной автоматизации. В будущем технология проникнет в последние области пирамиды автоматизации. HARTING Technology group сейчас занята созданием инфраструктуры для этих разработок. Цель состоит в том, чтобы предложить клиентам надёжную, миниатюрную и ресурсосберегающую инфраструктуру от облака до каждого отдельного датчика. Таким образом, HARTING активно поддерживает переход отрасли к IIoT. Тем не менее инновационных разработок с точки зрения размера, модульности и стандартизации компонентов будет недостаточно, поэтому HARTING с 2017 года уделяет особое внимание развитию системы однопарного Ethernet, а именно промышленному интерфейсу T1, разработанному в соответствии со стандартом IEC 63171-6 (см. рис. 3). Для развития системы требуется создать не только разъёмы, но и компоненты для физического уровня, соответствующие кабели, поддерживающие однопарный Ethernet, совместно с другими компаниями. В рамках партнёрской сети SPE Industrial Partner Network e.V. компания HARTING Technology group вместе с 47 другими лидерами рынка продвигает эту целостную систему вперёд. Ещё одна важная особенность, о которой было заявлено на выставке Hannover Messe, – это гибкость в области разъёмов для печатных плат. На Hannover Messe 2021 HARTING Technology group продемонстрировала новинку har-modular®, которая позволяет сократить нагрузки на разработчиков устройств – независимо от того, включает ли это быстрое прототипирование или серийное изготовление продуктов. WWW.SOEL.RU

Новый модульный соединитель harmodular® для печатной платы предлагает разработчикам модульный конструктор с триллионом возможных комбинаций. С помощью онлайнконфигуратора разработчики могут выбирать компоненты модулей для самих линий передачи данных, сигналов и питания (доступно комбинирование). Начиная с самых мелких партий (вплоть до одной штуки), можно заказать любую возможную конфигурацию. Это значительно упрощает адаптацию интерфейсов к компоновке печатной платы и конкретной задаче, экономя время на разработку и тем самым упрощая процесс создания новых промышленных устройств (см. рис. 4). Компания HARTING Technology group совместно с другими корпорациями показала на выставке последние достижения, продемонстрировала точки роста и заявила о планах на будущее. В ближайшее время компания займётся развитием системы и инфраструктуры для SPE (однопарного Ethernet), продолжит взаимодействие по вопросам энергоэффективности в рамках DC-INDUSTRIE. Также HARTING планирует дальнейшее развитие в качестве одного из ключевых поставщиков решений для железнодорожной отрасли и IIoT-решений. Онлайн-версия выставки Hannover Messe позволила компаниям, политикам, СМИ и множеству зрителей со всего мира увидеть прогрессивные технологии и обсудить важные темы, несмотря на социальное дистанцирование. Таким образом, тренд на проведение цифровых и гибридных выставок лишь укрепился.

Литература 1. 2.

URL: https://www.hannovermesse.de/en/. Пресс-релиз

Connectivity+:

Powerful

connectivity of the future.

СОБЫТИЯ

Итоги выставки «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2021» тующих, разработчики технологий, а также производители и поставщики

С 30 марта по 2 апреля в ЦВК «Экспоцентр» состоялась 15-я юбилейная международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2021» [1]. Организатор выставки – АО «Экспоцентр» совместно с Международной научно-технической организацией «Лазерная ассоциация» (ЛАС). Выставка прошла при поддержке EPIC (European Photonics Industry Consortium), Государственного комитета по науке и технологиям Республики Беларусь, под патронатом Торгово-промышленной палаты Российской Федерации. Президент Лазерной ассоциации Иван Ковш: «Мир сегодня бурно осваивает фотонику, в очередной раз модернизируя технологический уклад, и наша выставка представляет редкую возможность ознакомиться со всеми видами и типами оборудования, предлагаемого лазерно-оптической отраслью пользователям в различных отраслях экономики». В этом году свои разработки и оригинальные решения представили 155 компаний из Австрии, Армении, Республики Беларусь, Германии, Китая, Литвы, России, США, Финляндии, Японии. Заместитель генерального директора АО «Экспоцентр» Анна Садовничая: «Несмотря на крайне тяжёлый 2020-й, в

этом году выставке практически удалось достичь допандемийных показателей и по площади, и по количеству участников. Мы благодарим всех наших экспонентов за лояльность к “Фотонике”». За 4 дня работы выставки «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2021» зафиксировано 5808 посещений выставки специалистами из 70 регионов РФ и 22 стран. Посетители воспользовались возможностью выбрать необходимые для бизнеса оборудование, материалы и технологии, найти новых партнёров и поставщиков, заключить контракты. В выставке приняли участие известные компании – производители отечественного оборудования и комплек-

WWW.SOEL.RU

мировых брендов, такие как «Лазерный центр», «ИРЭ-полюс» (IPG Photonics), ОКБ «БУЛАТ», «Лазеры и аппаратура ТМ», «Лассард», НПП «Инжект», Холдинг «Швабе», «Лазерные компоненты», ФГУП ВНИИОФИ, НПО «Луч», Пермская научно-производственная приборостроительная компания (ПНППК), МГТУ им. Баумана, «Электростекло», институты сибирского отделения РАН, университет ИТМО, «Митутойо Рус», .. Buh-ler Leybold Optics, Mazak, Rosendahl Nextrom Oy, Trotec Laser GmbH, Oxapa GmbH, VM-TIM GmbH, «ИЗОВАК Технологии», «СОЛАР ЛС», «ЭссентОптикс». В этом году на выставке было представлено и много новых компаний: Conetech Ltd, Micro-Hybrid Electronic GmbH, «Айвок», «Александра-Плюс», «Бизнес-Логистика», «Кристалл Т», «Кристаллическая Оптика», «Кристаллы Сибири», «Лазерби», «ЛазерЛинкс-С», «Мегатулс», «ОллРэди», «Технокауф», «Ювента» и другие. В экспозиции этого года были представлены источники лазерного излучения и их комплектующие, лазерные и оптическая, оптические материалы и технологии обработки, оптоволоконная техника, оптические покрытия, оборудование для контроля оптического излучения, голография и её применение, нелазерные источники излучения и многое другое.

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

СОБЫТИЯ

Компания SCANLAB (Германия) приняла участие в выставке в гибридном формате, воспользовавшись новой услугой видеоконференцсвязи. С её помощью посетители выставки вели онлайн-переговоры напрямую с европейским офисом SCANLAB. Гибридный формат участия оправдал ожидания экспонента, позволив компании получить все преимущества участия в выставке, несмотря на международные транспортные ограничения. Выставка «Фотоника» всегда отличалась насыщенной и разнообразной деловой программой [2]. Соорганизатор выставки, Лазерная ассоциация, подготовила и провела 26 научнопрактических конференций, заседаний, презентаций и семинаров. Наиболее интересные события деловой программы дублировались и видеотрансляцией. По традиции деловую программу выставки открыло заседание Экспертного совета по фотонике при Комиссии Государственной Думы по правовому обеспечению развития организаций оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации. В мероприятии приняли участие председатель экспертного совета, депутат Госдумы Андрей Ветлужских, зампредседателя экспертного совета, президент Лазерной ассоциации Иван Ковш, представители Роскосмоса, Минобрнауки РФ, Минздрава РФ, крупных научно-производственных объединений. Участники заседания обсудили выработку государственного стратегического документа по развитию фотоники в нашей стране на 3, 5, 10 лет, призвали добиться внимания правительства к вопросу о необходимости появления этого документа. Речь также шла о наработках по применению фотонных технологий и об их дальнейшем развитии в различных областях. На открытом совместном заседании Совета Лазерной ассоциации, Секретариата технологической платформы РФ «Инновационные лазерные, оптические и оптоэлектронные технологии – фотоника» и Совета учредителей Евразийской технологической платформы «Фотоника» президент Лазерной ассоциации Иван Ковш внёс предложение об изменении устава ассоциации и озвучил различные рекомендации и пожелания на ближайшие 2 года её работы. Одним из центральных событий деловой программы выставки стал СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2021

IX Конгресс технологической платформы РФ «Фотоника». Работа пленарного заседания началась с вручения почётных дипломов Лазерной ассоциации победителям конкурса лучших разработок, выведенных на рынок в период последних 2 лет. Награды вручил президент ЛАС Иван Ковш. Темы научно-практических конференций IX Конгресса технологической платформы РФ «Фотоника» касались вопросы лазерных производственных технологий, полупроводниковой фотоники и нанофотоники, оптических материалов и компонентов, фотоники в сельском хозяйстве и природопользовании, радиофотоники, волоконных световодов и волоконно-оптических компонентов, оптической сенсорики, квантовых технологий, метрологического обеспечения фотоники, лазерных информационных систем, современных оптико-электронных систем, ВОЛС и их комплектующих, голографических технологий, узлов и устройств для научных исследований и анализа. Актуальные проблемы фотоники и смежных отраслей обсудили участники круглого стола «Подготовка кадров для работ по фотонике и её применениям». Президент ЛАС Иван Ковш вручил награды победителям конкурса выпускных квалификационных работ. Стратегии предпринимательства в фотонике, взаимодействию с фондами и институтами развития был посвящён круглый стол, организованный компанией «Растр-технология» и Научно-техническим советом Лазерной ассоциации (НТС ЛАС). С докладами выступили генеральный директор компании «Растр-технология», член совета Лазерной ассоциации Евгений Кульбацкий, директор департаменWWW.SOEL.RU

та поддержки инновационных предприятий и проектов АО «АИРКО» Алина Цепенко. По словам экспертов, фотоника – один из самых успешных предпринимательских проектов в России. Важным событием на выставке стало подписание соглашения о сотрудничестве между АНО «Агентство развития профессионального мастерства (“Ворлдскиллс Россия”)» и АО «Экспоцентр». В церемонии подписания приняли участие заместитель генерального директора АО «Экспоцентр» Анна Садовничая и заместитель генерального директора – технический директор Автономной некоммерческой организации «Агентство развития профессионального мастерства (“Ворлдскиллс Россия”)» Алексей Тымчиков. Стороны договорились объединять усилия для организации соревновательных, тренировочных площадок WorldSkills Russia на собственных выставках «Экспоцентра». Также в рамках выставки «Фотоника-2021» проходила открытая тренировка участников движения «Ворлдскиллс Россия» по компетенции «Лазерные технологии» блока Future Skills. Ещё одно важное событие этого года – 30-летний юбилей Лазерной ассоциации. В связи с этой датой коллектив «Экспоцентра» награждён почётной грамотой за многолетнее активное содействие Лазерной ассоциации в деятельности по развитию отечественной лазерно-оптической отрасли. «Фотоника-2022» пройдёт с 29 марта по 1 апреля 2022 года в ЦВК «Экспоцентр» в павильоне «Форум».

Литература 1.

URL: https://www.photonics-expo.ru/.

URL: https://www.photonics-expo.ru/ru/ events/.

5/2021 Реклама

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА