РКС 2020 4

ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕТАСТРУКТУР 99 Рис. 1. Силовые линии электрического поля мод Н11 (слева) и Е11 (справа) в поперечном сечении квадратного волновода металлизированных элементов порядка десятков на каждом диэлектрическом слое с металлически- микрометров из-за ограничений по дифракционно- ми метаструктурами формируется металлическая му пределу не обеспечит приемлемой точности сов- метка совмещения; на первом этапе совмещения мещения. Во-вторых, каждый новый тип слоистой очередной слой двигается таким образом, чтобы структуры даст свою сложную и уникальную кар- метка совмещения оказалась в пространстве между тину рассеяния электромагнитного излучения. Это двумя соосными квадратными волноводами. Ис- потребует для каждого типа метаструктур реше- пользуемый диапазон частот и размеры волноводов ния задачи определения тех характеристик рассея- выбираются таким образом, чтобы в волноводах, ния, которые могут служить критериями точности помимо низших мод H10 и H01, могли распро- совмещения слоев метаструктуры, выбора диапа- страняться моды H11 или E11. На входе пер- зона частот и параметров излучателя зондирую- вого волновода подключаются передатчик и пре- щей волны. Вместе с тем для технологии сов- образователь мод, обеспечивающие формирование мещения слоев более приемлем единый критерий оценки точности совмещения слоев, подходящий для широкого класса метаструктур. В данной рабо- те предлагается для совмещения слоев метаструк- тур использовать источник высокочастотного элек- тромагнитного излучения с антисимметричным по- лем [11]. Таким источником может быть, например, отрытый конец квадратного волновода с модой Н11 или Е11. Картина силовых линий электрического поля этих мод показана на рис. 1. Установка контроля качества совмещения слоев метаструктуры Схема установки контроля качества совмеще- ния слоев метаструктуры представлена на рис. 2. Рис. 2. Схема установки контроля качества совмещения Принцип работы установки состоит в следующем: слоев метаструктуры РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 7 вып. 4 2020

100 А. А. АДЖИБЕКОВ, А. А. ЖУКОВ, О. А. АЛЕКСЕЕВ нужной нечетной моды (Н11 или Е11), на вто- представлены на рис. 3–5. Оценка проводилась для ром — поляризационный селектор, обеспечиваю- двух квадратных волноводов с шириной 15 мм на щий селекцию низших мод квадратного волновода. частоте 20 ГГц. Совмещаемая структура представ- К двум выходам селектора поляризации подключа- ляла собой четыре слоя диэлектрика с ε = 2,2 ются приемники. Дроссельные структуры и погло- и толщиной 0,5 мм, при этом на каждом слое была титель служат для ослабления вытекающего через метка с конфигурацией, представленной на рис. 6. зазор между волноводами излучения. В ходе численного расчета вычислялись зависимо- сти модулей коэффициентов передачи с входа пер- В случае если метка идеально совмещена вого волновода в каналы погрешностей совмеще- с осью волноводов, должна сохраняться симмет- ния по оси x и по оси y второго волновода от сме- рия: мода H11 или E11, проходя через слои ди- щения ближайшего к приемному волноводу слоя электрика с метками, частично отражается в пер- относительно оси волноводов. вый волновод, частично проходит во второй, при этом преобразования нечетной моды в моду H10 Рис. 3. Зависимость модуля коэффициента передачи или H01 не происходит. На приемниках выходов первого волновода в каналы погрешностей совмещения селектора мод H10 и H01 в этом случае наблю- по оси x (сплошная линия) и по оси y (штриховая ли- даются минимумы мощности сигналов. Если по ния) от сдвига по оси x при отсутствии сдвига по оси y какой-либо из координатных осей (x или y) про- исходит сдвиг метки относительно оси волноводов, Рис. 4. Зависимость модуля коэффициента передачи пер- осуществляется частичное преобразование соот- вого волновода в каналы погрешностей совмещения по ветствующей нечетной моды в моду H10 или H01 оси x (сплошная линия) и по оси y (штриховая линия) в зависимости от конкретной координатной оси, по от сдвига по оси x при сдвиге по оси y, равном 10 мкм которой произошел сдвиг. В этом случае на выхо- де соответствующего канала селектора мод наблю- дается повышение мощности сигнала. Мощность сигнала соответствующего канала тем больше, чем больше сдвиг. При наличии сдвига по обеим ко- ординатным осям повышение мощности в каналах селектора поляризации происходит одновременно и в основном независимо. Таким образом, сигналы на выходах поляризации являются фактически сиг- налами погрешностей совмещения по осям x и y, эти сигналы могут быть использованы системой для совмещения слоев. Подобная установка может быть использована для совмещения слоев при от- сутствии поворотов. Для совмещения слоев при на- личии как сдвигов, так и поворотов требуются две метки и две пары волноводов. Результаты численной оценки качества совмещения слоев Результаты численной оценки качества сов- Рис. 5. Зависимость модуля коэффициента передачи пер- мещения слоев при использовании предложенного принципа (зависимости модулей коэффициентов пе- вого волновода в каналы погрешностей совмещения по редачи сигнала передатчика в каналы № 1 и № 2 по- осям x (сплошная линия) и по оси y (штриховая линия) ляризационного селектора от сдвигов по осям x и y) от сдвига по оси x при сдвиге по оси y, равном 20 мкм РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 7 вып. 4 2020

ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕТАСТРУКТУР 101 погрешность на порядок меньше, чем погрешность штифтовой технологии и в 3–4 раза меньше по- грешности известного рентгеновского метода сов- мещения. Список литературы Рис. 6. Конфигурация меток совмещения 1. Веселаго В. Г. Электродинамика веществ с одновре- менно отрицательными значениями ε и μ // Успехи Как видно из рисунков, минимум сигналов физических наук, 1967, т. 92, вып. 3. С. 517–526. на выходах № 1 и № 2 поляризационного селек- тора соответствует случаю идеального совмеще- 2. Pendry J. B., Holden A. J., Robbins D. J., Stew- ния. При этом сигналы погрешностей совмеще- art W. J. Magnetism from conductors and enhanced ния по осям x и y в значительной степени неза- on linear phenomena // IEEE Transactions Microwave висимы. При мощности генерируемого сигнала Theory and Techniques, 1999, № 47. P. 2075–2081. в 1 мВт (0 дБмВт), в случае обеих нечетных мод величина мощности сигнала в соответствующем 3. Smith D. R., Padilla W.J., Vier D. C. et al. Composite канале погрешности совмещения при величине medium with simultaneously negative permeability сдвига 3–4 мкм составит не менее −57 дБмВт. and permittivity // Physical Review Letters, 2000, При чувствительности современных измерителей vol. 84, № 18. P. 4184–4187. мощности, достигающей −60 – −70 дБмВт, величи- на принимаемого сигнала будет выше уровня соб- 4. Слюсар В. И. Метаматериалы в антенной технике: ственных шумов измерителя мощности. история и основные принципы // Электроника: наука, технология бизнес, 2009, № 7. C. 70–79. Заключение 5. Слюсар В. И. Метаматериалы в конструкциях ан- Таким образом, в работе предложен принцип тенн // Электроника: наука, технология бизнес, создания слоистых металлодиэлектрических мета- 2009, № 8. C. 66–70. структур, заключающийся в изготовлении отдель- ных слоев с металлическим рисунком фотолито- 6. Слюсар В. И. Метаматериалы в антенной технике: графическими методами с последующей их сбор- основные принципы и результаты // Первая миля. кой и совмещением в слоистую структуру. Крите- Last Mile, 2010, № 3-4. C. 44–60. рием точности совмещения является уровень мощ- ности попадающего на приемник поля источника 7. Вендик И. Б., Вендик О. Г. Метаматериалы и их излучения, рассеянного металлическими метками применение в технике сверхвысоких частот: обзор // совмещения, нанесенными на каждый совмещае- Журнал технической физики, 2013, т. 83, вып. 1. мый слой. Принцип обеспечивает автоматизиро- С. 4–28. ванное совмещение оптически непрозрачных ме- таллодиэлектрических слоев и не требует сверле- 8. Валиев К. А. Физические основы субмикронной фо- ния отверстий или применения штифтов. При ис- толитографии. М.: Наука, 1990. 350 с. пользовании зондирующего электромагнитного по- ля с частотой 20 ГГц достижимая погрешность сов- 9. Черкасов С. Оборудование фирмы CEDAL мещения слоев составляет 3–4 мкм. Полученная EQUIPMENT для сборки и совмещения пакетов многослойных печатных плат // Печатный монтаж, 2006, вып. 4. 6 с. http://www.circuitry.ru/files/ article_pdf/2/article_2442_337.pdf (Дата обращения 30.10.2020). 10. Шуваев П. В., Трусов В. А., Баннов В. Я. и др. Фор- мирование структуры сложных многослойных пе- чатных плат // Тр. Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза: Пензенский го- сударственный университет, 2013. С. 364–373. 11. Аджибеков А. А., Жуков А. А., Алексеев О. А. Экс- периментальный стенд для сборки и испытаний антенных модулей на основе микроминиатюрных слоистых метаматериалов // Труды МАИ, 2016, № 87. С. 14. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 7 вып. 4 2020

Список статей, опубликованных в журнале «Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы» в 2020 г. Том 7, Вып. 1, 2020 К 90-летию со дня рождения Е. П. Молотова с. 3 Космические навигационные системы и приборы. Радиолокация и радионавигация с. 4 с. 13 Фазоразностная радиотомография ионосферы на базе кластера из двух космических аппаратов Барабошкин О. И., Трусов С. В., Бобровский С. А. Методы применения доверительного интервала локации объекта в задачах обобщения данных от нескольких источников информации Самсон С. Ю., Новиков А. В., Сорокин А. В. Радиотехника и космическая связь с. 23 с. 30 Микрополосковый делитель мощности с тремя входами и тремя выходами для бортовой аппаратуры космических аппаратов с. 36 Алыбин В. Г., Зарапин С. А., Яхутин С. А. с. 42 Построение многолучевых антенн абонентской радиолинии в S- и Ka-диапазонах частот Аджибеков А. А. Малошумящий усилитель приемо-передающего модуля активной фазированной решетки Ka-диапазона частот Буянкин А. В., Поймалин В. Э., Нелин А. А., Рагулина Л. Е., Рыжаков М. В. Приемный канал СВЧ-гиперспектрометра с двумя приемниками для аэрокосмического зондирования Земли Убайчин А. В. Системный анализ, управление космическими аппаратами, обработка информации и системы телеметрии с. 51 с. 59 Особенности формирования информационно-вычислительной системы для решения измерительных задач в условиях различной с. 72 степени структуризации с. 84 Ларин В. К. Анализ методов обработки информации и координации развития космических систем ДЗЗ гидрометеорологического назначения в рамках международных программ CGMS и GSICS Гектин Ю. М., Зорин С. М., Трофимов Д. О., Барсуков И. А., Жуковская К. И. Особенности обработки данных сенсора «Геотон-Л1» космического аппарата «Ресурс-П» при формировании бесшовных сплошных покрытий регионов РФ Марков А. Н., Васильев А. И., Крылов А. В., Евлашкин М. А., Пестряков А. А., Михеев А. А., Алексеевский А. С. Методы аутентификации и шифрования информации в сетях связи на основе динамично изменяющихся матриц ключей и матриц алгоритмов Пантелеймонов И. Н., Монастыренко А. А., Белозерцев А. В., Боцва В. В., Наумкин А. В. Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Исследование процессов токопереноса в тонкопленочных магниторезистивных структурах Ni0,76Fe0,18Co0,06 с. 95 Грабов А. Б. Том 7, Вып. 2, 2020 Космические навигационные системы и приборы. Радиолокация и радионавигация с. 3 Результаты международных испытаний этапа III фазы «Демонстрация и Оценка» среднеорбитального сегмента КОСПАС–САРСАТ Антонов Д. В., Варгин А. Б., Воропаева А. В., Киреев А. А., Масловский А. Ю., Федосеев А. В. Радиотехника и космическая связь с. 11 с. 21 Экспериментальное исследование эффективности поляризационного уплотнения для сверхскоростной радиолинии систем ДЗЗ Аджибеков А. А., Березкин В. В., Ершов А. Н., Петров С. В., Петров А. В., Шишминцев П. В. с. 33 Особенности применения полноповоротных антенных систем в наземных комплексах радиомониторинга Кожевников С. В., Кирилюк С. Д., Тимофеев С. С., Глуздов А. Н., Ивашин А. В., Теплоухова Н. Е. Исследование эффективности применения киральных метаматериалов в конструкциях антенн радиотехнических систем космических аппаратов Филиппов С. Б. Системный анализ, управление космическими аппаратами, обработка информации и системы телеметрии с. 39 Методологические аспекты создания сервисов многоцелевой аэрокосмической системы прогнозного мониторинга чрезвычайных с. 50 ситуаций природного и техногенного характера с. 63 Алексеев О. А., Серебряков В. Б., Тищенко П. А., Разумова Н. В., Линьков А. Д. Решение прикладных задач, связанных с методами обработки топологических компонентов посредством исследования их взаимных размещений Архангельский А. Н. Протоколы динамической маршрутизации и коммутации, метод построения сети связи для нужд ракетно-космической отрасли Селифанов В. А., Мартыненко В. В. Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Физико-технологические ограничения при проектировании многослойной коммутационной СВЧ-платы с. 70 Жуков А. А., Калашников А. Ю., Соловьев М. К. Метрологический комплекс регистрации и измерения терагерцового излучения на основе пленочных структур Cr–слюда–Al–VOx с. 78 и Cr–слюда–VOx Олейник А. С., Мещанов В. П.

Анализ влияния внутренних дефектов на надежность танталовых конденсаторов с. 90 Алыков А. Н., Булаев И. Ю., Корбанкова Т. Ю., Кулибаба А. Я. с. 97 О проблеме производства отечественных микросхем космического применения Данилин Н. С., Димитров Д. М. Том 7, Вып. 3, 2020 К 80-летию со дня рождения В. Г. Алыбина с. 3 Космические навигационные системы и приборы. Радиолокация и радионавигация с. 4 Пространственный геометрический фактор и развитие ГЛОНАСС Ватутин С. И. Радиотехника и космическая связь с. 16 Прямое аналоговое мультиплексирование по форме сигналов Павликов С. Н., Убанкин Е. И., Ханькович В. Н. Радиофотонный многодиапазонный преобразователь частот для бортового спутникового ретранслятора с. 28 Щербинин А. Д. с. 36 Гиперфазовая модуляция в спутниковых системах связи Вильдерман Е. Н. Моделирование сигнала космической связи с негауссовскими коррелированными искажениями с. 42 Силин Д. М., Дядюнов А. Н. Системный анализ, управление космическими аппаратами, обработка информации и системы телеметрии с. 51 Модельно-ориентированный системный инжиниринг как основа обеспечения разработки и создания перспективных с. 61 космических систем и комплексов с. 71 Рябогин Н. В., Ерохин Г. А., Пронина Е. Б., Кошелев А. Ю. Управление многоспутниковыми орбитальными группировками Потюпкин А. Ю., Пантелеймонов И. Н., Тимофеев Ю. А., Волков С. А. Обоснование статистических параметров радиосигналов для идентификации объекта Стрельников С. В., Яковец Р. В., Шаблинский А. Г., Бирюлин С. Н. Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Микроструктура тонких пленок в технологии микросистемной техники с. 80 Дидык П. И., Жуков А. А. Анализ влияния входного контроля и дополнительных испытаний на надежность электронной компонентной базы с. 87 Кулибаба А. Я., Сашов А. А., Суконкин М. К., Штукарев А. Ю. Активная компенсация магнитной погрешности волоконно-оптических гироскопов на основе магниторезистивных с. 93 чувствительных элементов Грабов А. Б., Ковалева Е. В., Суханов В. И. Памяти Н. С. Данилина с. 103 Том 7, Вып. 4, 2020 Космические навигационные системы и приборы. Радиолокация и радионавигация Уточнение согласующих коэффициентов математической модели движения КА с использованием понятия «обобщенная наблюдаемость» Тюлин А. Е., Круглов А. В., Бетанов В. В. с. 3 Радиотехника и космическая связь с. 14 Построение единого наземного комплекса управления многоспутниковой группировки КА ДЗЗ с. 22 Жодзишский А. И., Жидкова С. К., Нагорных Д. Н. Синхронное сложение сигналов антенн со сдвигом импульсов дискретизации в идеализированном режиме сопровождения космического аппарата по целеуказаниям Ватутин С. И. Предложения по созданию спутниковой системы сбора и передачи данных на базе отечественных космических аппаратов с. 38 Дорофеев Ю. Б., Тулисов Д. А. с. 51 Адаптация радиолинии КИС по скорости передачи информации в условиях помех Круглов А. В., Хомов О. И. Особенности построения приемо-передающего антенно-волноводного устройства K-, Ka-диапазонов систем связи с. 56 Бойчук С. И., Демченко В. И., Коровкин А. Е., Шипулин А. В., Полтавец Ю. И. Системный анализ, управление космическими аппаратами, обработка информации и системы телеметрии с. 63 Развитие аппаратуры ДЗЗ серии МСУ-МР в части повышения точности радиометрических измерений и расширения ее функциональных возможностей Бадаев К. В., Гектин Ю. М., Гулин Ю. Ю., Зайцев А. А., Максин В. Н., Пузаков Н. П., Сахаров В. Н., Серебряков Д. С., Смелянский М. Б., Фролов А. Г. Об уровнях вибрационных воздействий при испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов с. 74 Левченко А. С. с. 83 Обеспечение гарантии доставки информации в бортовой сети космического аппарата на основе интерфейса SpaceWire Кошелев А. Ю., Дианова А. М., Петухов Д. О. Тенденции развития видеотелеметрических систем для измерения температуры термонагруженных областей средств выведения с. 90 Климов Д. И., Мамедов Т. Т., Губайдуллин И. Р. Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Принцип формирования металлодиэлектрических микроразмерных метаструктур Аджибеков А. А., Жуков А. А., Алексеев О. А. с. 97