Карта научных проектов: Институт инженерной физики и радиоэлектроники

Маленькая антенна с большими возможностями

Разработка антенных решеток Ka/Q диапазонов с совмещенными коммутируемыми ортогональными поляризациями для перспективных систем спутниковой связи в том числе и мобильных.

Группа учёных под руководством заведующего кафедрой радиотехники Ю. П. Саломатова исследует способы построения антенных решёток Ka/Q диапазонов для освоения ресурса перспективных спутников связи «Благовест». В настоящее время сделан электродинамический расчёт антенной решётки Ka/Q диапазонов; разработан, изготовлен и исследован макет составной части антенной системы Ka/Q диапазонов с линейной поляризацией.

Разрабатываемая технология позволит создавать малогабаритные, по сравнению с традиционно используемыми параболическими рефлекторами, спутниковые антенны. Благодаря уменьшенным габаритам и высокой эффективности такие антенны могут быть с успехом использованы в мобильных и портативных терминалах спутниковой связи.

Сроки выполнения: 2019–2020.

Универсальный имитатор

Универсальный имитатор сигналов спутниковых радионавигационных систем.

Под руководством заведующего кафедрой радиотехники Ю. П. Саломатова научным коллективом института создан имитатор, предназначенный для разработки, калибровки и испытания новой приёмной аппаратуры спутниковых радионавигационных систем — ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Beidou и т. д. В настоящий момент реализован опытный образец, предстоит сертификация прибора в качестве средства измерения.

Сроки выполнения: 2019–2020.

Когда помехи не помеха

Помехозащищённый приёмник сигналов спутниковых радионавигационных систем с цифровой фазированной антенной решёткой (ЦФАР).

Изделие, разработанное в рамках научно-практического проекта под руководством заведующего кафедрой радиотехники Ю. П. Саломатова, предназначено для приёма сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Beidou. Использование специальной цифровой антенной решётки позволяет принимать навигационные сигналы при наличии помех, превышающих мощность полезных сигналов в 10 миллиардов раз (100 дБ). Помимо основных функций приёмник может использоваться для синхронизации.

Сроки выполнения: 2019–2021.

Золото как лекарство

Разработка фундаментальных основ перспективных материалов для наноплазмоники, нанофотоники и биомедицины: новые возможности и горизонты развития.

Проект, выполняющийся под руководством профессора базовой кафедры фотоники и лазерных технологий С. В. Карпова, направлен на решение актуальных задач наноплазмоники по трём основным направлениям. Планируется исследовать применение поверхностных плазмонов в решении задач субволновой передачи энергии, лазерной гипертермии раковых клеток и в области повышения эффективности фотонных устройств.

Уже доказано, что применение наночастиц из нитрида титана в качестве альтернативного плазмонного материала в периодических структурах, состоящих из наночастиц, позволяет получить высокодобротные резонансы Маркеля-Шатца в телекоммуникационной области спектра и использовать такие структуры в качестве селективных элементов. Продемонстрировано, что оптические свойства этих структур сохраняются при высоких температурах, что открывает перспективы их использования их при повышенных лучевых нагрузках с высокой интенсивностью лазерного излучения. Кроме того, изучена возможность использования нитрида титана в оптических плазмонных волноводах в форме цепочек в качестве материала наночастиц.

Участники проекта экспериментально продемонстрировали подавление плазмонного резонанса в наночастицах золота при их нагреве до температуры плавления, установили закономерности этого процесса. Предложен оптимизированный высокоэффективный метод лазерной гипертермии злокачественных клеток с использованием альтернативных плазмонных материалов.

Сроки выполнения: 2017–2019.

Место «сбора» изменить нельзя

Самосборка устойчивых комплексных наноструктур из резонансных наночастиц в поле лазерного излучения.

Реализация методов, позволяющих формировать структуры с заранее заданной геометрией из наночастиц, представляет большой интерес как с точки зрения изучения свойств новых структур, так и их практического применения. Перспективна возможность получения наноструктур, состоящих из нескольких наночастиц, в коллоидных растворах, поскольку они могут служить базовыми элементами устройств в микроэлектроники, фотоники, сенсорики и т. п.

Метод формирования наноструктур из резонансных наночастиц в поле лазерного излучения, ранее предложенный научным коллективом под руководством профессора базовой кафедры фотоники и лазерных технологий В. В. Слабко, позволяет получать структуры с заранее заданной геометрией. В рамках же данного проекта рассматривается возможность получения устойчивых комплексных структур с заданной геометрией, состоящих из трёх и более наночастиц. Для этого впервые будет построена математическая модель самосборки коллоидных квантовых точек в структуры, состоящие из трёх частиц, определены параметры и условия проведения эксперимента.

Самосборка будет рассмотрена в трёх вариантах. Первый — когда к заранее полученной и зафиксированной в пространстве паре частиц будет присоединяться третья. Второй вариант — заранее сформированная пара не будет фиксироваться в пространстве и третий вариант — самосборка структуры будет происходить из изначально изолированных наночастиц. Для этого будут экспериментально получены устойчивые пары из коллоидных квантовых точек CdTe, исследованы их оптические свойства и стабильность под воздействием внешних факторов (температура и внешнее излучение (УФ- и видимом диапазонах).

Сроки выполнения: 2018–2020.

Новые перспективы спутниковой связи

Разработка двухдиапазонных облучателей зеркальных антенн для перспективных систем спутниковой связи (в том числе, мобильных).

Проект, реализующийся под руководством заведующего кафедрой радиотехники Ю. П. Саломатова, направлен на создание двухдиапазонных облучателей зеркальных антенн Ka/Q диапазонов частот для освоения перспективных спутников связи «Благовест». Также исследуются способы построения двухдиапазонных облучателей зеркальных антенн Ku/Ka диапазонов частот для работы с эксплуатируемыми в настоящее время спутниками связи.

Уже осуществлена разработка и электродинамический расчёт облучателей зеркальных антенн Ka/Q и Ku/Ka диапазонов частот с независимыми поляризациями для каждого из диапазонов. Изготовлены и исследованы макеты.

Облучатель для антенны спутниковой связи в совмещенном Ka/Q диапазоне частот

Облучатель для антенны спутниковой связи в совмещенном Ka/Q диапазоне частот
Диапазоны рабочих частот 19,2–21,2 ГГц
43,5–45,5 ГГц
Поляризация круговая левая и правая для двух диапазонов
КСВН не более 1,5
Коэффициент эллиптичности не менее 0,9
Ширина главного лепестка ДН 90° ± 10° по уровню минус 10 дБ
Габаритные размеры 222х85х85 мм

Облучатель для антенны спутниковой связи в совмещенном Ku/Ka диапазоне частот

Облучатель для антенны спутниковой связи в совмещённом Ku/Ka диапазоне частот
Диапазоны рабочих частот на приём 10,7–10,95 ГГц
12,5–12,75 ГГц
Диапазоны рабочих частот на передачу 29,5–29,985 ГГц
Поляризация на приём линейная вертикальная, горизонтальная
Поляризация на передачу круговая левая, правая
Кроссполяризационная развязка на приём не менее 25 дБ
Кроссполяризационная развязка на передачу не менее 18 дБ
Ширина главного лепестка ДН на приём/передачу 62° ± 7° по уровню минус 10 дБ
Габаритные размеры 195х121х105 мм

На основе разработанной технологии могут быть реализованы двухдиапазонные облучатели со значительно разнесёнными полосами рабочих частот (2 и более раз), что позволит в ряде случаев использовать одно параболическое зеркало вместо двух.

Сроки выполнения: 2019–2020.

Антенны для космоса

Разработка отражательных антенных решеток Ka/Q-диапазонов частот для перспективных спутников связи. Исследование способов построения двухдиапазонных отражательных антенных решеток (ОАР) и ОАР с контурной диаграммой направленности и в миллиметровом диапазоне длин волн для использования в составе перспективных космических аппаратов.

В ходе научно-практического проекта под руководством заведующего кафедрой радиотехники Ю. П. Саломатова разработан алгоритм и произведён синтез ОАР с контурной диаграммой направленности в виде контура территории РФ. Создана электродинамическая модель ОАР с контурной диаграммой направленности в Ka-диапазоне частот и произведён её электродинамический расчёт. Разработана двухдиапазонная элементарная ячейка ОАР с круговой поляризацией. На её основе синтезирована модель и произведён электродинамический расчёт двухдиапазонной ОАР Ka/Q-диапазонов частот.

Изготовлен и экспериментально исследован макет ОАР с контурной диаграммой направленности в Ka-диапазоне частот, а также макет двухдиапазонной ОАР Ka/Q-диапазонов частот.

Полученные теоретические и экспериментальные данные позволяют говорить о перспективности использования ОАР на космических аппаратах. Реализация спутников с контурными диаграммами направленности позволит наиболее эффективно использовать энергетический ресурс космических аппаратов и обеспечивать доступ к спутниковой связи только на заданной территории.

Сроки выполнения: 2019–2020.

Синтезируем новые наноматериалы

Разработка новых материалов для их использования в термоэлектрических преобразователях.

Суть исследовательского проекта, выполняющегося под руководством профессора кафедры теоретической физики и волновых явлений А. С. Фёдорова в рамках гранта РНФ № 16-13-00060, состоит в разработке и моделировании новых наноматериалов, обладающих хорошими термоэлектрическими свойствами, для их последующего использования в эффективных термоэлектрических преобразователях.

Учёными института были выполнены исследования по изучению контролируемого синтеза различных фаз полупроводниковых плёнок силицида железа и марганца. Также рассмотрены их транспортные и термоэлектрические свойства. Были получены нанопленки состава Mn17Si30, которые образуют новую кристаллическую фазу, измерены термоэлектрические параметры нанопленок смешанных силицидов на основе марганца и железа и получены очень высокие значения для коэффициента Зеебека S и фактора мощности P=S2σ (σ — удельная электропроводность).

Также научным коллективом впервые были проведены теоретические исследования термоэлектрических свойств некоторых наноматериалов. Расчёты производились в рамках полуклассических уравнений из кинетической теории Больцмана. В частности, были исследованы эффекты наноструктурирования для кристаллической структуры SiGe, которая является известным термоэлектрическим материалом. Кроме того, учёными исследованы термоэлектрические свойства (S,σ) нанокомпозитов SiGe, состоящих из нанопроводов SiGe, соединенных между собой узкими контактами и образующих трехмерную структуру.

Было показано, что замена атомов Si на Ge увеличивает фактор мощности P=S2σ на 40 % при T=300 K, что эквивалентно соответствующему увеличению показателя добротности ZT=P/k, (k — удельная теплопроводность) — главного критерия эффективности термоэлектрических материалов.

Сроки выполнения: 2016–2020.

Решаем фундаментальные проблемы современной нанофизики

Магнитные, резонансные и магнитооптические свойства новых многослойных магнитных пленок в системе «ферромагнитный металл-полупроводник».

Научно-исследовательский проект, выполняющийся под руководством заведующего кафедрой общей физики Г. С. Патрина, направлен на решение фундаментальной проблемы создания новых синтетических пленочных наноструктур и на исследование их магнитных и кинетических свойств. В качестве объекта исследования выбраны многослойные магнитные пленки из чередующихся металлических ферромагнитных слоев из разных 3d- и 4f-элементов, разделенных полупроводниковой (полуметаллической) прослойкой.

Исследование механизмов формирования магнитной структуры пленочной системы в зависимости от количества структурных единиц, интерфейсной и поверхностной анизотропии, а также отклика системы на внешние воздействия как в статическом, так и в динамическом режимах представляет одну из наиболее фундаментальных проблем современной нанофизики.

Наиболее значимые результаты, полученные в ходе исследования:

  • методом ЯМР в пленочных структурах системы кобальт-германий обнаружена новая фаза сплава Co-Ge со слабоферромагнитным порядком (ЖЭТФ, 114, 1246 (2013));
  • на основе оксидных ферритов с различными 3d-элементами были синтезированы магнитные пленочные структуры, исследованы их магнитные и магнитооптические свойства. Настоящее исследование показало их перспективность в устройствах управления оптическим излучением и спин-зависимого транспорта (ФТТ, 56, 664 (2014));
  • в многослойных пленках ((CoP)hard-(NiP)am-(CoP)soft-(NiP)am)n обнаружена сильная зависимость формы петель гистерезиса в магнитной пружине в зависимости от числа блоков n в структуре и дальнодействующие межслоевое взаимодействие (J. Low Temp. Phys., 182, 73 (2016));
  • в системе нанодисков обнаружена зависимость магнитной структуры и магнитной динамики от размеров и формы нанопятен (JMMM.,440, 171 (2017)).

Методом электронного магнитного резонанса в трехслойных пленках FeNi/Bi/FeNi обнаружена магнитная анизотропия на интерфейсе пермаллой-висмут, которая существенно влияет на формирование магнитного состояния. Установлен более длинный период осцилляций межслоевого взаимодействия (по сравнению с чисто металлическими системами), который составляет около 8 nm (ЖЭТФ, 151, 916 (2017)).

Сроки выполнения: 2018–2020.

Исследуем подземные богатства Арктики

Исследование и разработка методов повышения глубины зондирования геологической среды сейсмоакустическими сигналами с большой базой на основе ортонормированных последовательностей.

Проект, выполняющийся под руководством доцента кафедры радиоэлектронных систем Д. С. Кудинова, направлен на разработку щадящей невзрывной технологии сейсморазведки, в том числе методов и средств возбуждения и обработки геофизических сигналов, в сложных геолого-геофизических условиях Восточной Сибири, Крайнего Севера и арктических территорий Красноярского края.

На сегодняшний день проанализировано состояние проблемы в области импульсных, вибрационных и кодоимпульсных технологий сейсморазведки на водных акваториях, суше и в транзитных зонах. Проведены теоретические исследования и разработаны математические модели распространения одиночных двухполярных импульсных сигналов различной длительности, а также ортонормированных последовательностей через слоисто-неоднородное частотно-зависимое геологическое пространство. Получены зависимости глубины зондирования от свойств среды и наличия неоднородностей.

Команда проекта разработала теоретические основы и математические модели возбуждения сейсмоакустических волн с заданными параметрами, в том числе для водных акваторий.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.