А.Г. Гудков¹, В.Г. Тихомиров², В.В. Попов³, Ю.В. Соловьев⁴, С.В. Чижиков⁵

1,5 МГТУ им Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург, Россия)

3 ПАО «Светлана» (Санкт-Петербург, Россия)

4 АО «Светлана-Электронприбор» (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Применение элементной базы, выполненной в виде монолитных интегральных схем, позволит увеличить вариативность схемотехнических решений при разработке современных медицинских микроволновых радиотермометров и, тем самым, обеспечить их оптимальные характеристики.

Цель. Разработать основные элементы монолитных интегральных схем (МИС) СВЧ для применения в радиометрическом СВЧ-приемнике многочастотного многоканального радиотермографа.

Результаты. Исследованы основные элементы МИС СВЧ, применяемые в радиометре: транзистор, малошумящий усилитель, переключатель и пассивные элементы. Представлены гетероструктуры HEMT-транзисторов. Проведено моделирование и экспериментальные исследования его основных параметров. Сделан вывод о реальности использования технологии МИС СВЧ для создания малогабаритных радиометров. Определены пути создания конструкции с МИС.

Практическая значимость. Применение МИС различного назначения на основе полупроводниковых гетероструктур материалов группы А3В5 позволяет обеспечить требуемые характеристики работы радиотермометра в части приема, усиления и обработки СВЧ-сигнала, существенно повысить функциональные возможности и реализовать конструкционное исполнение с значительным снижением массогабаритных характеристик разрабатываемого медицинского прибора.

Гудков А.Г., Тихомиров В.Г., Попов В.В., Соловьев Ю.В., Чижиков С.В. Миниатюризация радиометрического СВЧ-приемника медицинского многоканального многочастотного радиотермографа // Электромагнитные волны и электронные системы. 2022. Т. 27. № 6. С. 5−12. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202206-01

1. Гудков А.Г., Верба В.С., Гандурин В.А., Леушин В.Ю., Плющев В.А. Использование методов радиолокации в радиочастотном и оптическом диапазонах для выявления патологий живых тканей человека // Материалы 16‑й Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМи-Ко’2006). Севастополь. 2006. Т. 2. С. 903−904.
2. Гудков А.Г., Шашурин В.Д., Чижиков С.В. и др. Использование метода многоканальной микроволновой радиометрии для функциональной диагностики головного мозга // Медицинская техника. 2019. № 2 (314). С. 22−25.
3. Гуляев Ю.В., Верба В.С., Гандурин В.А., Гудков А.Г., Плющев В.А., Леушин В.Ю., Цыганов Д.И. Пассивные и активные радиолокационные методы исследований и диагностики живых тканей человека // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 11. С. 14−20.
4. Седанкин М.К., Леушин В.Ю., Гудков А.Г., Веснин С.Г., Хромов Д.А., Порохов И.О., Сидоров И.А., Агасиева С.В., Горлачева Е.Н. Моделирование собственного теплового излучения почки в микроволновом диапазоне // Медицинская техника. 2019. № 1. С. 44−47.
5. Vesnin S., Sedankin M., Ovchinnikov, Leushin V., Skuratov V., Nelin I., Konovalova A. Research of a microwave radiometer for monitoring of internal temperature of biological tissues // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. 4/5 (100).
6. Гуляев Ю.В., Леушин В.Ю., Гудков А.Г., Щукин С.И., Веснин С.Г., Кубланов В.С., Порохов И.О., Седанкин М.К., Сидоров И.А. Приборы для диагностики патологических изменений в организме человека методами микроволновой радиометрии // Нанотехнологии: разработка, применение. 2017. Т. 9. № 2. С. 27−45.
7. Стаценко Л.Г., Пуговкина О.А. Проектирование СВЧ-устройств для микроволновой радиотермометрии // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 10. С. 127−135.
8. Агасиева С.В., Гудков А.Г., Тихомиров В.Г. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Книга 3 / Под ред. Вьюгинова В.Н., Гудкова А.Г. и Попова В.В. М.: ООО НТП «Вираж-Центр». 2016. 252 с.
9. Гудков А.Г., Попов В.В., Чалых А.Е. и др. Устройства СВЧ и антенные системы. Кн. 2. Моделирование, проектирование и технологии СВЧ-устройств и ФАР. / Под. ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника. 2014. 198 с.
10. Гудков А.Г. Процесс разработки нового высокотехнологичного наукоемкого товара // Наукоемкие технологии. 2003. Т. 4. № 6. С. 69−83.
11. Гудков А.Г. Комплексная технологическая оптимизация медицинской техники на всех этапах ее жизненного цикла // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 5. С. 51−61.
12. Гудков А.Г. Радиоаппаратура в условиях рынка. Комплексная технологическая оптимизация. М.: САЙНС-ПРЕСС. 2008. 336 с.
13. Chizhikov S.V., Solov’ev Yu.V. Element base of microwave MIC for microwave ragiothermometry // Nanotechnology: development and application – XXI century. 2020. V. 12. № 2. P. 48−57.
14. Chizhikov S.V., Solov’ev Yu.V., Gudkov A.G. Application of developed MIC LNA in microwave radiometry equipment // Journal of Physics Conference Series. 2020. 1695(1):012161.
15. Tikhomirov V.G. et al. Monolithic transistor switch for microwave radiometry // 8 th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures «Saint Petersburg OPEN 2021». Book of Abstracts. 2021. P. 492−493.
16. Tikhomirov V.G., Solov’ev Yu.V. Gudkov A.G. et al. Monolithic transistor switch for microwave radiometry // Journal of Physics Conference Series. 2021. 2068(1): 012049
17. Ridley B.K., Ambacher O., Eastman L.F. The polarization-induced electron gas in a heterostructure // Semiconductor Science and Technology. 2000. V. 15. № 3. P. 270−271.
18. Foutz B.E., Otleary S.K., Shur M.S. et al. Electron Transport in the III–V Nitride Alloys // MRS Online Proceedings Library. 1999. V. 572. 445.
19. Bernardini F., Fiorentini V., Vanderbilt D. Polarization-Based Calculation of the Dielectric Tensor of Polar Crystals // Physical Review Letters. 1997. V. 79. № 20. 3958.