Развитие физических основ построения широкополосных сверхпроводящих активных антенн (продление)НИР

Development of the physical basis for broadband superconducting active antennas construction

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
4 1 июля 2022 г.-30 июня 2023 г. Развитие физических основ построения широкополосных сверхпроводящих активных антенн (продление) (2022-2023)
Результаты этапа: Основной целью проекта является разработка и экспериментальное исследование прототипа активной сверхпроводящей антенны, оптимизированной для применения в высокочастотных полях. Работы текущего этапа заключались в предварительном исследовании прототипов активной сверхпроводящей антенны с целью выработки физических основ для создания топологии прототипа, оптимизированного для применения в высокочастотных полях. При выполнении работ в отчетный период были получены следующие результаты: - расширены функциональные возможности экспериментально-измерительной установки для проведения исследований при воздействии высокочастотных полей за счет перехода на использование аппаратно-программного комплекса для исследования характеристик сверхпроводниковых интегральных приемных структур; - измерены характеристики прототипов активных сверхпроводящих антенн Проекта 2019 при воздействии высокочастотных полей; - произведен анализ выполненных исследований активных сверхпроводящих антенн при воздействии высокочастотных полей с целью выработки дальнейших рекомендаций; - проведены расчеты, направленные на оптимизацию цепей согласования активных антенн с последующими устройствами; - разработаны оптимизированные элементы топологии. К основным выводам можно отнести следующие: - применение аппаратно-программного комплекса для исследования характеристик сверхпроводниковых интегральных приемных структур позволило получить полный набор параметров исследуемых прототипов при воздействии высокочастотных полей; - временная зависимость напряжения на би-сквиде при пропускании синусоидального сигнала соответствует теоретическим ожиданиям, что позволяет утверждать о возможности применения таких структур в качестве активных антенн; - построение цепей трансформатора магнитного потока для дифференциальных квантовых ячеек следует выполнять на базе усовершенствованной топологии с меньшими характерными значениями величины тока; - результаты анализа временных зависимостей для прототипа анализа на основе би-сквидов позволил оценить отклонения индуктивных параметров при изготовлении, что было учтено при разработке оптимизированных топологий; - рассчитан трансформатор импеданса для сопряжения антенны с последующими цепями, полученные S-параметры позволяют говорить об его эффективности (малые потери); - вновь разработанные оптимизированные элементы топологии станут основой для создания оптимизированной топологии прототипа электрически малой антенны, предназначенного для исследования в высокочастотных полях. Все заявленные в плане работ результаты получены в полном объеме, что позволяет констатировать успешное завершение этапа проекта.
5 1 июля 2023 г.-30 июня 2024 г. Развитие физических основ построения широкополосных сверхпроводящих активных антенн (продление) (2023-2024)
Результаты этапа: В отчетном периоде осуществлены работы по теоретической разработке и созданию прототипа высоколинейной широкополосной сверхпроводящей активной электрически малой антенны (ЭМА), оптимизированной для исследований в высокочастотном диапазоне. Также рассмотрены вопросы применения разработанных активных электрически малых сверхпроводящих антенн в различных телекоммуникационных системах и устройствах. При выполнении работ в отчетный период были получены следующие результаты: - разработаны модифицированные ключевые элементы топологии прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны; - разработана усовершенствованная топология прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны; - на основе разработанной усовершенствованной топологии изготовлены прототипы оптимизированной активной сверхпроводящей антенны с использованием тонкопленочной ниобиевой технологии (НИР сторонней организации); - проведено предварительное тестирование чипов, содержащих прототипы (НИР сторонней организации); - проведено экспериментальное исследование прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны; - разработаны рекомендации по практическому применению разработанных активных электрически малых сверхпроводящих антенн в различных телекоммуникационных системах и устройствах; - сформулированы интегрированные выводы по результатам выполнения проекта. Основные выводы за отчетный период: - Созданы модифицированные ключевые элементы топологии прототипа оптимизированной активной электрически малой сверхпроводящей антенны. - Разработанная усовершенствованная топология прототипа оптимизированной активной сверхпроводящей антенны позволяет создавать на ее основе экспериментальные образцы. - Прототипы активных сверхпроводящих антенн, изготовленные по разработанной усовершенствованной топологии с использованием тонкопленочной ниобиевой технологии, пригодны к экспериментальным исследованиям. Предварительное тестирование продемонстрировало высокое качество изготовленных структур: значения критических токов тестовых структур близко к расчетному. - Измеренные экспериментальные характеристики прототипов оптимизированных активных малых антенн демонстрируют результаты, соответствующие ожидаемым теоретическим значениям. Это доказывает, что характеристики разработанных антенн заведомо не хуже характеристик сверхпроводящих антенн, основанных на иных концепциях. - Разработанные рекомендации по практическому применению активных электрически малых антенн формируют базис для создания на их основе ультрасовременных широкополосных приемных систем с прямой оцифровкой сигнала. - Рассмотрены вопросы реализации широкополосных джозефсоновских параметрических усилителей бегущей волны на основе би-сквидов в качестве дополнительного механизма улучшения интегральных характеристик устройств на основе активной антенны. - Разработанная концепция квази-однослойной топологии активной электрически малой антенны делает возможной реализацию подобной антенны с использованием высокотемпературных сверхпроводников, повысив при этом рабочие температуры разработанного устройства. Все заявленные в плане работ результаты получены в полном объеме, что позволяет констатировать успешное завершение этапа проекта.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".