Infocommunications and Radio Technologies Infocommunications and Radio Technologies ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2587-9936 53542 10.29039/2587-9936.2022.05.4.37 Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) ELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONS (2.2) Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) The Element Base of the MIC Microwave for a Mul-tichannel Multi-Frequency Radiothermometer Элементная база МИС СВЧ для многоканального многочастотного радиотермометра Чижиков Сергей Владимирович Chizhikov Sergey V. chigikov95@mail.ru Попов Владимир Васильевич Popov Vladimir V.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Тихомиров Владимир Геннадьевич Tikhomirov Vladimir G. Соловьев Юрий Владимирович Solov'ev Yuriy V. Агандеев Роман Вячеславович Agandeev Roman V. МГТУ им. Н. Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation ПАО «Светлана» Санкт-Петербург Россия Svetlana, PJSC Saint Petersburg Russian Federation Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Санкт-Петербург Россия Saint Petersburg State Electrotechnical University «LETI» Saint Petersburg Russian Federation АО «Светлана-Электронприбор» Санкт-Петербург Россия Svetlana-Electronpribor, JSC Saint Petersburg Russian Federation МГТУ им. Н. Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation 21 10 2022 21 10 2022 5 4 515 530 20 05 2022 05 06 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/53542/view

Современная медицинская СВЧ диагностическая аппаратура требует применения решений, связанных с компактностью разрабатываемых приборов и высоким быстродействием. Достичь поставленных условий возможно с применением со-временной полупроводниковой компонентной базы на основе соединений А3В5. В работе представлены конструкции основных элементов управления СВЧ сигнала в составе микроволнового радиотермометра монолитного AlGaN/GaN/SiC HEMT SPDT транзисторного переключателя и МИС МШУ, разработанного на основе pHEMT гетероструктуры арсенида галлия.

Modern medical microwave diagnostic equipment requires the use of solutions related to the compactness of the developed devices and high performance. It is possible to achieve the set conditions with the use of a modern semiconductor component base based on A3B5 compounds. The paper presents the designs of the main control elements of the microwave signal as part of the microwave radiothermometer monolithic Al-GaN/GaN/SiC HEMT SPDT transistor switch and MIC LNA developed on the basis of the pHEMT heterostructure of gallium arsenide.

 радиотермометрия монолитные интегральные схемы гетероструктуры radiothermometry monolithic integrated circuits heterostructures Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках выполнения соглашения № 19-19-00349-П The work was supported by the Russian Science Foundation under agreement No. 19-19-00349-

Приборы для диагностики патологических изменений в организме человека методами микроволновой радиометрии / Ю. В. Гуляев и др. // Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2017. Т. 9, № 2. С. 27-45. Yu.V. Gulyaev, V. Yu. Leushin, A. G. Gudkov, S. G. Vesnin et al., “Devices for diagnosing pathological changes in the human body using microwave radiometry,” // Nanotekhnologii: razrabotka, primeneniye - XXI vek, vol. 9, no. 2. pp. 27-45. 2017. (In Russ.). The specific of 3D passive radars sensing alive and non-alive objects / I. Sidorov et al. // 2019 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). Dolgoprudny, Rus-sia, 2019. P. 1-4. I. Sidorov, A. Gudkov, E. Novichikhin, A. Taradin, R. Haarbrink, and S. Chizhikov, “The specific of 3D passive radars sensing alive and non-alive objects,” 2019 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). Dolgoprudny, Russia, pp. 1-4, 2019. Моделирование собственного теплового излучения почки в микроволновом диапазоне / М. К. Седанкин и др. // Медицинская техника. 2019. № 1. С. 44-47. M. K. Sedankin et al., “Modeling of the own thermal radiation of the kidney in the microwave range,” Meditsinskaya tekhnika, no. 1, pp. 44-47, 2019. (In Russ.). Исследование возможностей радиочастотной идентификации с пассивными метками в инвазивной биосенсорике / А. Г. Гудков и др. // Медицинская техника. 2015. № 2. С. 26-29. A. G. Gudkov, S. V. Agasieva et al., “Investigation of the possibilities of radio frequency identification with passive tags in invasive biosensorics,” Meditsinskaya tekhnika, no. 2, pp. 26-29, 2015. (In Russ.). On the Possibility of Detecting Oil Films on a Water Surface by Methods of Microwave Ra-diometry / A. G. Gudkov et al. // Chemical and Petroleum Engineering. 2019. Vol. 55. P. 57-62. A. G. Gudkov et al., “On the Possibility of Detecting Oil Films on a Water Surface by Methods of Microwave Radiometry,” Chemical and Petroleum Engineering, vol. 55, no. 1-2, pp. 57-62, May 2019, doi: 10.1007/s10556-019-00580-2. Research of a microwave radiometer for monitoring of internal temperature of biological tissues / S. Vesnin et al. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 4, no. 5 (100). P. 6-15. S. G. Vesnin, M. Sedankin, V. Leushin, V. Skuratov, I. Nelin, and A. Konovalova, “Research of a microwave radiometer for monitoring of internal temperature of biological tissues,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 4, no. 5 (100), pp. 6-15, Aug. 2019, doi: 10.15587/1729-4061.2019.176357. Антенны-аппликаторы для медицинских микроволновых радиотермографов / М. К. Седанкин и др. // Медицинская техника. 2018. №4. С. 13-15. M. K. Sedankin et al. “Antenna-applicators for medical microwave radio thermographs,” Meditsinskaya tekhnika, no. 4, pp.13-15, 2018. (In Russ.). Моделирование антенн-аппликаторов унифицированных антенных решеток модульного типа для многоканальных систем радиотермокартирования / А. Ф. Бобрихин и др. // Антенны. 2014. № 2. С. 17-26. A. F. Bobrikhin et al., “Modeling antenna-applicators of unified antenna arrays of modular type for multichannel radiothermal mapping systems,” Antenny, no. 2, pp.17-26, 2014. (In Russ.). Приборы для диагностики патологических изменений в организме человека методами микроволновой радиометрии / Ю. В. Гуляев и др. // Нанотехнологии : разработка, применение. 2017. Т. 9, № 2. С. 27-45. Yu. V. Gulyaev et al., “Instruments for diagnosing pathological changes in the human body by microwave radiometry,” Nanotekhnologii: razrabotka, primeneniye, vol. 9, no. 2, pp. 27-45, 2017. (In Russ.). Стаценко Л. Г., Пуговкина О. А. Проектирование СВЧ-устройств для микроволновой радиотермометрии // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. №10. С. 127-135. L. G. Statsenko and O. A. Pugovkina, “Designing microwave devices for microwave radiothermometry,” // Izvestiya YuFU. Tekhnicheskiye nauki, no. 10, pp. 127-135, 2014. (In Russ.). 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. A. G. Gudkov, V. V. Popov, A. E. Chalykh et al. Microwave devices and antenna systems. Book. 2. Modeling, design and technology of microwave devices and phased array, ed. A. Yu. Grinev, Moscow: Radiotekhnika, 2014. (In Russ.). Prospects for application of radio-frequency identification technology with passive tags in invasive biosensor systems / A. Gudkov et al. // Biomedical Engineering. 2015. Vol. 49, no. 2. P. 98-101. A. G. Gudkov et al., “Prospects for Application of Radio-Frequency Identification Technology with Passive Tags in Invasive Biosensor Systems,” Biomedical Engineering, vol. 49, no. 2, pp. 98-101, Jul. 2015, doi: 10.1007/s10527-015-9506-x. Обнаружение локального источника тепла в глубине тела человека методом объемной радиотермографии / Е. П. Новичихин и др. // Медицинская физика. 2020. Т. 12, № 2. С. 305-312. E. P. Novichikhin, I. A. Sidorov, V. Yu. Leushin, S. V. Agasieva, and S. V. Chizhikov, “The local heat source detection inside of the human body by means of microwave radiothermography,” Radioelectronics. Nanosystems. Information Technologies, vol. 12, no. 2, pp. 305-312, Aug. 2020, doi: 10.17725/rensit.2020.12.305. (In Russ.). The relationship between the reliability of transistors with 2D AlGaN/GaN channel and organization type of nanomaterial / V. V. Emtsev et al. // Technical Physics Letters. 2016. Vol. 42, no. 7. P. 701-703. V. V. Emtsev et al., “The relationship between the reliability of transistors with 2D AlGaN/GaN channel and organization type of nanomaterial,” Technical Physics Letters, vol. 42, no. 7, pp. 701-703, Jul. 2016, doi: 10.1134/s1063785016070075. Use of multichannel microwave radiometry for functional diagnostics of the brain / A. G. Gudkov et al. // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53, no. 2. P. 108-111. A. G. Gudkov et al., “Use of Multichannel Microwave Radiometry for Functional Diagnostics of the Brain,” Biomedical Engineering, vol. 53, no. 2, pp. 108-111, Jul. 2019, doi: 10.1007/s10527-019-09887-z. Studies of a Microwave Radiometer Based on Integrated Circuits / A. G. Gudkov et al. // Biomedical Engineering. 2020. Vol. 53. P. 413-416. A. G. Gudkov et al., “Studies of a Microwave Radiometer Based on Integrated Circuits,” Biomedical Engineering, vol. 53, no. 6, pp. 413-416, Mar. 2020, doi: 10.1007/s10527-020-09954-w. Многоканальный микроволновый радиотермометр / М. К. Седанкин и др. // Междунар. науч.-техн. конф. «Информатика и технологии. Инновационные технологии в промышленности и информатике». 2017. С. 348-350. M. K. Sedankin et al., “Multichannel microwave radiothermometer,” Mezhdunar. Nauch.-Tekhn. Konf. «Informatika i tekhnologii. Innovatsionnyye tekhnologii v promyshlennosti i informatike, pp. 348-350, 2017. (In Russ.). Электронный модуль многоканального СВЧ тракта для систем радиотермокартирования / В. Н. Вьюгинов и др. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 1. С. 27-34. V. N. Vyuginov et al., “Electronic module of a multichannel microwave path for radio thermal mapping systems,” Elektromagnitnyye volny i elektronnyye sistemy, no. 1. pp. 27-34, 2014. (In Russ.). Результаты разработки унифицированного приемного модуля для многоканальных медицинских радиотермографов / С. В. Агасиева и др. // 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМи-Ко’2014). Севастополь, 7-13 сентября 2014 г. Севастополь: Вебер, 2014. Том 2. С. 1045-1046. S. V. Agasieva, A. G. Gudkov, A. V. Korolev, V. Yu. Leushin, V. A. Plushev, I. A. Sidorov, “Results of the development of a unified receiving module for multichannel medical radiothermographs,” 24th International Crimean Conference "Microwave and Telecommunication Technology” (CriMiCo’2014). Sevastopol, September 7-13, 2014. Sevastopol: Weber, vol. 2, pp. 1045-1046, 2014. (In Russ.). Результаты разработки экспериментального образца прибора для неинвазивной диагностики состояния головного мозга с использованием метода многоканальной микроволновой радиометрии / В. Ю. Леушин и др. // Нанотехнологии : разработка, применение - XXI век. 2019. Т. 11. № 1. С. 44-50. V. Yu. Leushin, V. D. Shashurin, S. V. Chizhikov et al., “Results of the development of an experimental sample of a device for non-invasive diagnostics of the state of the brain using the method of multichannel microwave radiometry,” Nanotekhnologii: razrabotka, primeneniye - XXI vek, vol. 11, no. 1, pp. 44-50, 2019. (In Russ.). Электронный модуль многоканального СВЧ тракта для систем радиотермокартирования / В. Н. Вьюгинов и др. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. Т. 19, № 1. С. 27-34. V. N. Vyuginov et al., “Electronic module of multichannel microwave path for radio thermal mapping systems,” Elektromagnitnyye volny i elektronnyye sistemy, vol. 19, no. 1, pp. 27-34, 2014. (In Russ.). Гудков А. Г. Электронные устройства СВЧ. Кн. 2 / Под ред. И. В. Лебедева. М. : Радиотехника, 2008. 400 с. A. G. Gudkov, Microwave electronic devices, book 2, ed. I. V. Lebedev, Moscow: Radi-otekhnika, 2008. (In Russ.). 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. Improving the reliability and quality of microwave GIS and MIS, book 1, ed. A. G. Gudkov and V. V. Popov, Moscow: Autotest LLC, 2012. (In Russ.). 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. Improving the reliability and quality of microwave GIS and MIS, book 2, ed. A. G. Gudkov and V. V. Popov, Moscow: Avtotest LLC, 2013. (In Russ.). 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. Improving the reliability and quality of microwave GIS and MIS, book 3, ed. V. N. Vyuginov, A. G. Gudkov and V. V. Popov, Moscow: Virazh-Center LLC, 2016. (In Russ.). Патент на изобретение № 2646536 (РФ). Гетероструктурный полевой транзистор на основе нитрида галлия с улучшенной температурной стабильностью вольт-амперной характеристики / А. Г. Гудков и др. Опубл. в Б. И. 2018. № 7. A. G. Gudkov, S. V. Chizhikov et al., patent No. 2646536 (RF). Heterostructural field-effect transistor based on gallium nitride with improved temperature stability of the current-voltage characteristic. Published in Bulletin of Inventions, no. 7, 2018. (In Russ.). Simulation of electric field distribution in GaN HEMTs for the onset of structure degradation / A. Gudkov et al. // Proceedings of the 2017 11th International Workshop on the Electromag-netic Compatibility of Integrated Circuits, EMCCompo. 2017. P. 115-118. V. G. Tikhomirov et al., “Simulation of electric field distribution in GaN HEMTs for the onset of structure degradation,” 2017 11th International Workshop on the Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMCCompo), Jul. 2017, doi: 10.1109/emccompo.2017.7998094. Evaluation of the influence mode on the CVC GaN HEMT using numerical modeling / A. G. Gudkov et al. // Journal of Physics : Conference Series. 2016. Vol. 741, iss. 1. Art. no. 012024. Y. M. Parnes et al., “Evaluation of the influence mode on the CVC GaN HEMT using numerical modeling,” Journal of Physics: Conference Series, vol. 741, p. 012024, Aug. 2016, doi: 10.1088/1742-6596/741/1/012024. Increasing efficiency of GaN HEMT transistors in equipment for radiometry using numerical simulation / A. G. Gudkov et al. // Journal of Physics : Conference Series. 2019. Vol. 1410. no. 012191. V. G. Tikhomirov, A. G. Gudkov, S. V. Agasieva, D. D. Dynaiev, M. K. Popov, and S. V. Chizhikov, “Increasing efficiency of GaN HEMT transistors in equipment for radiometry using numerical simulation,” Journal of Physics: Conference Series, vol. 1410, no. 1, p. 012191, Dec. 2019, doi: 10.1088/1742-6596/1410/1/012191.