Базовые технологии
исследования и разработки в области электроники и радиотехники
Прочностной анализ
Тепловое моделирование
Электромагнитные задачи
РЧ МЭМС
Радиочастотные микроэлектромеханические системы

О нас

Компания «Базовые технологии» с 2005 года объединяет опытных ученых и талантливых выпускников лучших технических вузов России, занимающихся исследованиями и разработками в области полупроводниковой электроники и радиотехники.

Мы разрабатываем и проектируем СВЧ устройства, используя комплексное численное моделирование, в основе которого лежит решение междисциплинарных задач: прочностных, тепловых и электромагнитных расчетов.

Основные направления работы:

  • Проектирование СВЧ элементной базы, в том числе на основе РЧ МЭМС технологий
  • Разработка и оптимизация СВЧ устройств: перестраиваемых фильтров, фазовращателей, линий задержки, антенн
  • Проектирование фазированных антенных решеток
  • Разработка радиолокационных систем
  • Исследования в области радиолокации и технологии полупроводниковых структур

Мы работаем со всеми современными программными пакетами конечноэлементного и Монте-Карло моделирования, покрывающего весь спектр возможных физических явлений, и обладаем знанием современных методов математической обработки данных, поступающих с многопараметрических систем.

За 10 лет существования компании мы успешно выполнили ряд крупных проектов в сферах микроэлектроники, радиолокации, авиации, математической обработки данных.

Проконсультироваться с нашими специалистами можно по телефону +7 (499) 557-09-07 или написав нам на general@btlabs.ru.

Прочностной анализ

Проведение расчетов прочности конструкций – один из самых востребованных видов инженерного анализа. Он подразумевает создание виртуальной модели (2D или 3D) исследуемой конструкции и последующее определение внутренних напряжений и деформаций, возникающих под действием внешних нагрузок, а также расчет частот и формы собственных колебаний.

Расчеты такого рода проводятся с использованием программного комплекса ANSYS Mechanical, который позволяет рассчитывать напряженно-деформируемое состояние системы в статической и динамической постановках.

Мы умеем

  • Рассчитывать напряженно-деформированное состояние конструкции
  • Проводить модальный и гармонический анализ

  • Анализировать устойчивость конструкции к вибрационным нагрузкам

  • Моделировать потерю устойчивости (линейный и нелинейный случаи)

Наши работы

Тепловое моделирование

Решение задач теплообмена является крайне важным при проектировании практически любых устройств. Для решения этих задач используются специальные модули программного пакета ANSYS, позволяющие рассчитывать распределения температуры и тепловых потоков в статической и в динамической постановке.

Тепловое моделирование чаще всего применяется как часть более сложных междисциплинарных задач. Например, в задачах, связанных с электрическими цепями, рассчитывают распределение электрического поля, а затем определяют температуры. Полученные в результате моделирования распределения температур в свою очередь могут быть начальными данными для прочностной задачи – расчета деформаций, обусловленных тепловыми нагрузками.

Мы умеем

  • Получать распределение температур в зависимости от внешних воздействий
  • Учитывать в расчетах конвекцию и излучениe

  • Оценивать тепловые деформации конструкции

  • Моделировать нагревание в электрических цепях

Наши работы

Электромагнитные задачи

Необходимость в решении различных электромагнитных задач возникает каждый раз, когда необходимо спроектировать какое-либо электронное устройство.

Это может быть интегральная схема или целая антенная решетка. Решение таких задач часто нетривиально и требует опыта разработки в области электроники.

Расчеты такого рода проводятся с использованием программного комплекса ANSYS Mechanical, который позволяет рассчитывать напряженно-деформируемое состояние системы в статической и динамической постановках.

Мы умеем

  • Решать задачи электромагнитной совместимости устройств
  • Рассчитывать электромагнитные поля, токи и распределения зарядов

  • Получать и анализировать S-параметры

  • Проводить гармонический анализ

Наши работы

Компания «Базовые технологии» занимается разработкой и развитием технологии радиочастотных микроэлектромеханических систем (РЧ МЭМС).

Мы разрабатываем следующие РЧ МЭМС устройства

Мы обеспечиваем полный цикл производства РЧ МЭМС

  • Разработка технологии

  • Проектирование РЧ МЭМС устройств

  • Механическое, тепловое и электромагнитное моделирование

  • Производство РЧ МЭМС

  • Тестирование и испытания на надёжность

Технология РЧ МЭМС

Принцип работы РЧ МЭМС основан на механической деформации подвижного элемента конструкции (мембраны) под действием электростатических сил, вызываемых приложением постоянного напряжения к управляющему электроду.

Механическая деформация приводит к изменению расстояния между электродами, что позволяет реализовывать многоступенчатые устройства с перестраиваемой емкостью, многоканальные коммутаторы, индуктивности и ёмкости переменных номиналов, перестраиваемые резонаторы и фильтры частот и т. д.

Преимущества РЧ МЭМС

На сегодняшний день РЧ МЭМС являются наиболее перспективной заменой полупроводниковой элементной базы. РЧ МЭМС обеспечивают следующие преимущества по сравнению с полупроводниковыми устройствами:

  • Значительное снижение прямых потерь

  • Отсутствие нелинейных искажений

  • Малая потребляемая мощность

  • Потенциально низкая стоимость

Применения РЧ МЭМС

В области мобильной связи применение перестраиваемых РЧ МЭМС фильтров будет способствовать миниатюризации и снижению энергопотребления устройств.

В спутниковых и космических системах РЧ МЭМС выигрывают по радиационной стойкости.

В радиолокации использование комплексных устройств на основе РЧ МЭМС позволит увеличить дальность действия антенных систем.

Варакторы

Варактор – устройство, электрическая ёмкость которого изменяется под воздействием внешнего управляющего напряжения.

Полупроводниковые варакторы

Как правило под варакторами понимают полупроводниковые диоды, также называемые варикапами. Их барьерная ёмкость зависит от величины прикладываемого к ним обратного напряжения.

Благодаря простому принципу работы варакторы нашли широкое применение во всех высокочастотных устройствах, где требуется перестройка электрических параметров по частоте: фазовращатели, перестраиваемые резонаторы, фильтры и т.д.

Главный недостаток полупроводниковых варакторов – низкая добротность на частотах выше 1 ГГц. Это приводит к увеличению прямых потерь в устройствах на их основе, искажению формы частотных характеристик фильтров, большого разброса установки фазы в фазовращателях и т.п.

РЧ МЭМС варакторы

Разработанные РЧ МЭМС варакторы имеют преимущество перед полупроводниковыми по двум пунктам:

  • высокая добротность

  • миниатюрность

Преимущества РЧ МЭМС варакторов позволяют создавать высокочастотные устройства с превосходными характеристиками, в некоторых случаях вплоть до 40 ГГц

Конструкция РЧ МЭМС варакторов во многих случаях допускает изготавливать их в едином техпроцессе с теми устройствами, в составе которых они должны функционировать, что исключает появление потерь за счёт монтажа.

Спецификация на устройство

Переключатели

Полупроводниковые и механические переключатели

Среди всех классов коммутационных устройств СВЧ в отечественной промышленности наиболее популярными являются переключатели на основе pin-диодов. На частотах вплоть до 10 ГГц они практически не имеют равных по быстродействию, простоте схемотехнических решений и дешевизне.

Однако начиная уже с 8 ГГц, pin-диодные переключатели из-за возрастающего влияния барьерной ёмкости, которая для серийно выпускаемых диодов составляет порядка 0,2…0,8 пФ, не в состоянии обеспечить высокую развязку в запертом режиме даже при каскадировании и вносят заметные потери в открытом режиме и на более низких частотах.

В небольшой степени эту проблему решает использование транзисторов, но на частотах до 40 ГГц преимущественно используются коаксиальные переключатели, которые имеют очень хорошие высокочастотные параметры, но отличаются исключительной дороговизной, и их производство в России пока не налажено. На частотах до 1 ГГц иногда находят применение высокочастотные реле, однако к их минусам относятся низкая, не меньше 5 мкс, скорость переключения и высокое энергопотребление.

РЧ МЭМС переключатели

В основе разработанных РЧ МЭМС переключателей лежит принцип режекторного фильтра. Это даёт возможность проектировать их для любых частот из диапазона от 0,1 до 40 ГГц без изменения конструкции, что позволяет исключить ухудшение электрических и механических параметров при возрастании рабочих частот.

Благодаря миниатюрным размерам РЧ МЭМС элементов, переключатели на их основе обладают высокой степенью интеграции с соседними функциональными блоками в составе изделия и способствует уменьшению его габаритов.

Таким образом, РЧ МЭМС переключатели способны полностью заменить pin-диодные аналоги на частотах до 10 ГГц и выступить конкурентом транзисторным и коаксиальным переключателям в диапазоне до 40 ГГц.

Спецификация на устройство

Фазовращатели

Классические типы фазовращателей

На сегодняшний день существует много способов управления фазовой задержкой радиосигнала.

На частотах до 500 МГц широко распространены фазовращатели на основе цепочек из сосредоточенных LC-элементов. На более высоких частотах используются устройства отражательного типа с квадратурными направленными ответвителями, нагруженными на короткозамкнутые или разомкнутые отрезки линии передачи. Далее с повышением рабочих частот переходят к простым линиям задержки – отрезкам линии передачи заданной электрической длины.

Все эти типы фазовращателей имеют существенный недостаток: большая сложность либо невозможность перестройки фазового сдвига. Поэтому для перестраиваемых систем были разработаны фазовращатели с различного типа полупроводниковым управлением фазовым сдвигом. Наибольшее распространение получили многобитные устройства шлейфного типа, где с помощью pin-диодов происходит переключение между линиями с разной электрической длиной.

Трудности применения такого рода фазовращателей связаны непосредственно с недостатками управляющих элементов: pin-диоды на высоких частотах не способны обеспечивать хорошую развязку между шлейфами, это приводит к ощутимому разбросу величин фазового сдвига. Более того, для такого фазовращателя требуется на 1 бит переключения 4 диода, что делает схему громоздкой и увеличивает прямые потери.

Одной из новых разработок в области микроэлектроники являются фазовращатели на основе неминимально-фазовых цепей. Их размеры предполагают применение в составе интегральных микросхем, но они обладают прямыми потерями порядка 10…15 дБ.

РЧ МЭМС фазовращатели

Разработанные РЧ МЭМС 6-битные фазовращатели Х-диапазона представляют собой каскадно-включённые отрезки линий передачи, нагруженные на ёмкости.

Раздельное управление позволяет получить любое значение фазового сдвига в диапазоне от 5,6˚ до 180˚ с шагом 5,6˚. Специальная конфигурация отрезков линии даёт прямые потери не больше 2 дБ для худшего режима 180˚.

Благодаря малым размерам РЧ МЭМС фазовращатели могут быть использованы в составе интегральных микросхем.

Спецификация на устройство

Фильтры

Фильтры с механической и электронной перестройкой полосы пропускания

Перестраиваемые полосовые фильтры находят всё большее применение в системах связи.

Для перестройки полосы пропускания существует два метода: механический и электронный. Первый метод требует ручной перестройки и даёт лучшую точность, особенно в случаях, когда в многорезонаторных фильтрах каждый резонатор настраивается отдельно, но требует большого времени до достижения результата, либо сложной механической оснастки.

Во втором методе положением полосы пропускания управляют электронные компоненты, как правило варикапы. К достоинствам электронной перестройки относятся высокая скорость, простота реализации и возможность работы в автономных блоках. Кроме того, она подходит для любого типа фильтров от габаритных до самых миниатюрных.

При этом главный и серьёзный недостаток электронной перестройки заключается в низкой добротности варикапов на частотах выше 1 ГГц. Это приводит к большим потерям в полосе пропускания и снижению крутизны характеристики затухания в переходной полосе.

РЧ МЭМС фильтры

Фильтры на основе РЧ МЭМС варакторов по типу управления относятся к группе электронно-перестраиваемых и обладают всеми их преимуществами.

В качестве управляющего элемента используется РЧ МЭМС варактор, который лишён упомянутого недостатка полупроводниковых варикапов – низкой добротности – и поэтому не оказывает влияния на форму частотной характеристики затухания.

Фильтры разрабатываются таким образом, что РЧ МЭМС варактор является составной частью конструкции и не требует последующего монтажа. Это позволяет избежать дополнительного отрицательного влияния монтажных элементов на высокочастотные параметры фильтров, а также даёт возможность изготавливать фильтры очень малых размеров без ухудшения параметров.