С.В. Чижиков – аспирант,  кафедра «Технологии приборостроения», МГТУ им. Н.Э. Баумана 

(Национальный исследовательский университет)

E-mail: chigikov95@mail.ru

Ю.В. Соловьёв – к.т.н., зам. директора по полупроводниковому направлению,  АО «Светлана-Электронприбор» (Санкт-Петербург);  ст. науч. сотрудник, НИИ РЛ МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: solovev@svetlana-ep.ru

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 работы – провести аналитический обзор элементной базы в монолитном интегральном исполнении СВЧ-диапазона для применения в медицинских микроволновых радиотермометрах с целью улучшения технических характеристик и расширения функциональных возможностей устройств.

Результаты. Проведенный аналитический обзор элементной базы в монолитном интеральном исполнении СВЧ-диапазона для применения в медицинских радиотермометрах показал широкие возможности в области схемотехнических решений на основе отечественной элементной компонентной базы.

Практическая значимость. Применение монолитных интегральных схем 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.

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 // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМи-Ко’2006): Материалы XVI Междунар. Крымской конф. Севастополь. 2006. Т. 2. С. 903–904.
2. Седанкин М.К., Гудков А.Г., Леушин В.Ю., Веснин С.Г., Сидоров И.А., Чупина Д.Н., Агасиева С.В., Скуратов В.А., Чижиков С.В. Микроволновая радиометрия органов малого таза // Медицинская техника. 2019. № 4. С. 45–49.
3. 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.
4. Гуляев Ю.В., Верба В.С., Гандурин В.А., 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. C. 14–20.
5. 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.
6. Гудков А.Г., Агасиева С.В. и др. Исследование возможностей радиочастотной идентификации с пассивными метками в инвазивной биосенсорике // Медицинская техника. 2015. № 2. С. 26–29.
7. Gudkov, A.G., Sister, V.G., Ivannikova, E.M., Sidorov, I.A., Chetyrkin, D.Y. On the Possibility of Detecting Oil Films on a Water Surface by Methods of Microwave Radiometry. Chemical and Petroleum Engineering. 2019. V. 55. P. 57–62.
8. 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).
9. Седанкин М.К., Леушин В.Ю., Гудков А.Г., Веснин С.Г., Сидоров И.А., Агасиева С.В., Овчинников Л.М., Ветрова Н.А. Антенны-аппликаторы для медицинских микроволновых радиотермографов // Медицинская техника. 2018. № 4. С. 13–15.
10. Бобрихин А.Ф., Гудков А.Г., Леушин В.Ю., Лось В.Ф., Попов В.В., Порохов И.О., Сидоров И.А. Моделирование антеннаппликаторов унифицированных антенных решеток модульного типа для многоканальных систем радиотермокартирования // Антенны. 2014. № 2. С. 17–26.
11. 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 – XXI век. 2017. Т. 9. № 2. С. 27–45.
12. Стаценко Л.Г., Пуговкина О.А. Проектирование СВЧ-устройств для микроволновой радиотермометрии // Изв. ЮФУ. Сер. Технические науки. 2014. № 10. С. 127–135.
13. Гудков А.Г., Попов В.В., Чалых А.Е. и др. Научно-технические серии. Устройства СВЧ и антенные системы. Кн.2. Моделирование, проектирование и технологии СВЧ-устройств и ФАР: Коллективная монография / Под. Ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника. 2014. 198 с.
14. Гудков А.Г. Процесс разработки нового высокотехнологичного наукоемкого товара // Наукоемкие технологии. 2003. Т. 4. № 6. С. 69–83.
15. Гудков А.Г. Комплексная технологическая оптимизация медицинской техники на всех этапах ее жизненного цикла // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 5. С. 51–61.
16. Гудков А.Г. Радиоаппаратура в условиях рынка. Комплексная технологическая оптимизация. М.: САЙНС-ПРЕСС. 2008. 336 с.
17. Анзимиров В.Л., Гудков А.Г., Леушин В.Ю., Цыганов Д.И. Современные возможности и перспективы нейротепловидения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2010. № 3. С. 49–54.
18. Седанкин М. К. и др. Многоканальный микроволновый радиотермометр //Междунар. Науч.-Тех. Конф. «Информатика и технологии. Инновационные технологии в промышленности и информатике. 2017. С. 348–350. 
19. Вьюгинов В.Н., Гудков А.Г., Королев А.В., Леушин В.Ю., Плющев В.А., Попов В.В., Сидоров И.А. Электронный модуль многоканального СВЧ тракта для систем радиотермокартирования // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 1. С. 27–34.
20. Агасиева С.В., Гудков А.Г., Королев А.В., Леушин В.Ю., Плющев В.А., Сидоров И.А. Результаты разработки унифицированного приемного модуля для многоканальных медицинских радиотермографов // XXIV Междунар. Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМи-Ко’2014). Севастополь, 7–13 сентября 2014 г.: Материалы конф. в 2-х т. Севастополь: Вебер. 2014. Т. 2. С. 1045–1046.
21. Леушин В.Ю., Шашурин В.Д., Чижиков С.В. и др. Результаты разработки экспериментального образца прибора для неинвазивной диагностики состояния головного мозга с использованием метода многоканальной микроволновой радиометрии // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2019. Т. 11. № 1. С. 44–50.
22. Вьюгинов В.Н., Гудков А.Г., Королев А.В., Леушин В.Ю., Плющев В.А., Попов В.В., Сидоров И.А. Электронный модуль многоканального СВЧ тракта для систем радиотермокартирования // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. Т. 19. № 1. С. 27–34.
23. Гудков А.Г. Электронные устройства СВЧ. Кн.2 / Под ред. И.В. Лебедева. М.: Радиотехника. 2008. 400 с.
24. Агасиева С.В., Гудков А.Г. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 1 / Под ред. А.Г. Гудкова и В.В. Попова. М.: ООО «Автотест». 2012. 212 с. 
25. Агасиева С.В., Гудков А.Г. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 2 / Под ред. А.Г. Гудкова и В.В. Попова. М.: ООО «Автотест». 2013. 214 с.
26. Агасиева С.В., Гудков А.Г., Тихомиров В.Г. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 3 / Под ред. В.Н. Вьюгинова, А.Г. Гудкова и В.В. Попова. М.: ООО НТП «Вираж-Центр». 2016. 252 с.
27. Parisa Momenroodaki, Zoya Popovic, Robert Scheeler A 1.4-GHz Radiometer for Internal Body Temperature Measurements, Proceedings of the 45th European Microwave Conference. 2015. P. 694–697.
28. Бушминский И.П., Гудков А.Г., Дергачев В.Ф. и др. Конструкторско-технологические основы проектирования полосковых микросхем / Под. ред. И.П. Бушминского. М.: Радио и связь. 1987. 272 с.
29. Gudkov A. The prospects of creating of microwave radiothermography based on monolithic integrated circuits, ITM Web of Conferences 2019. 30. 13001.
30. Вьюгинов В.Н., Грозина М.И., Гудков А.Г. и др. Монолитные интегральные устройства СВЧ // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. Т. 22. № 4. С. 45–59.
31. Гудков А.Г. Методология комплексной технологической оптимизации параметров СВЧ-приборов на основе гетероструктур // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2019. Т. 11. № 2. С. 5–25.
32. Патент № 2646536 (РФ). Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной температурной стабильностью вольт-амперной характеристики / А.Г. Гудков, С.В. Чижиков и др. 
33. Gudkov A., Agasieva S.V., Tikhomirov V.G. etc. Simulation of electric field distribution in GaN HEMTs for the onset of structure degradation. Proceedings of the 2017 11th International Workshop on the Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits, EMCCompo. 2017. P. 115–118. DOI: 10.1109/EMCCompo.2017.7998094.
34. Gudkov A.G., Tikhomirov V.G. etc. Evaluation of the influence mode on the CVC GaN HEMT using numerical modeling. Journal of Physics: Conference Series. 2016. V. 741. Is. 1. Art. no. 012024 (3rd International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures, SaintPetersburg OPEN 2016). DOI:10.1088/1742-6596/741/1/012024.
35. Gudkov A.G., Chizhikov S.V., Agasieva S.V., Tikhomirov V.G., Dynaiev D.D., Popov M.K. Increasing efficiency of GaN HEMT transistors in equipment for radiometry using numerical simulation. Journal of Physics: Conference Series. 2019. V. 1410. № 012191. 
36. Gudkov A., Agasieva S.V., Tikhomirov V.G. et al. The sensitivity research of multiparameter biosensors based on HEMT by the mathematic modeling method. Journal of Physics: Conference Series. 2017. V. 917. Art. no. 042016 (Saint Petersburg OPEN 2017) DOI:10.1088/1742-6596/917/4/042016.2.
37. Школьный В.Н. Сунцов С.Б., Кондратенко А.В., Шишкин Д.А., Алексеев К.А., Карабан В.М. Проектирование и испытания pHEMT GaAs МИС коммутируемого по входу МШУ собственного производства для аппаратуры автономной радионавигации КА // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Техника и технологии. 2016. Т. 9. № 2. С. 204–213.
38. Сальников А.С., Добуш И.М., Бабак Л.И., Торхов Н.А. Экспериментальное исследование и построение моделей пассивных компонентов СВЧ монолитных интегральных схем с учетом технологического разброса параметров // Доклады ТУСУР. Сер. Электроника измерительная техника, радиотехника и связь. Декабрь 2012. № 2 (26). Ч. 2. С. 113–118.
39. Стаценко Л.Г., Пуговкина О.А. Проектирование СВЧ-устройств для микроволновой радиотермометрии // Изв. ЮФУ. Сер. Технические науки. 2014. № 10 (159). С. 127–135.