КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 19-72-10016
НазваниеРазвитие физических основ построения широкополосных сверхпроводящих активных антенн
РуководительКолотинский Николай Васильевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2022 - 06.2024 |
Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (41).
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-401 - Вакуумная и плазменная электроника, СВЧ-электроника
Ключевые словаСверхпроводимость, эффект Джозефсона, активные электрически малые антенны, широкополосные системы, сквиды, сверхпроводящие антенны, сверхпроводящие квантовые решетки.
Код ГРНТИ47.39.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект 2022 направлен на дальнейшее развитие теоретических и экспериментальных физических основ построения высоколинейных широкополосных сверхпроводящих активных антенн, предназначенных для новейших приемных систем, осуществляющих прямую оцифровку широкополосных высокочастотных сигналов с последующей цифровой фильтрацией и обработкой информационного контента различного типа.
Развитие информационно-телекоммуникационных технологий, характеризуемых в настоящее время стремительным ростом количества и разнообразием передаваемой информации (контента), ограничивается предельными возможностями, достигнутыми современной полупроводниковой элементной базой телекоммуникационных устройств (закон Мура), что ставит на повестку дня создание новейших телекоммуникационных устройств на базе иных физических принципов.
Разработанные в рамках выполнения Проекта 2019 теоретические физические основы построения высоколинейных широкополосных активных сверхпроводящих антенн были подтверждены экспериментально, что служит убедительной аргументацией к использованию полученных результатов применительно к вопросам создания новейших приемных систем.
Основной задачей Проекта 2022 является разработка и экспериментальное исследование прототипа активной сверхпроводящей антенны, оптимизированной для применения в высокочастотных полях.
Ожидаемые результаты
Основной научной задачей данного проекта является совершенствование устройств на основе высоколинейных широкополосных активных антенн, предназначенных для новейших приемных систем, осуществляющих прямую оцифровку широкополосных сигналов с последующей цифровой фильтрацией и обработкой информационного контента различного типа для обеспечения их применимости в высокочастотной области сигналов
В рамках выполнения данного проекта будут разработаны и впервые экспериментально протестированы оптимизированные цепи согласования для активных сверхпроводящих антенн и прототипы активной сверхпроводящей антенны, оптимизированной для применения в высокочастотных полях.
Предлагаемая концепция активных сверхпроводящих антенн, в отличие от мировых аналогов, характеризуется широкой полосой пропускания с одновременным высоко линейным откликом напряжения на внешний сигнал, что делает ее идеальным кандидатом для входного тракта ультрасовременных телекоммуникационных систем с прямой оцифровкой принимаемых широкополосных сигналов, а ожидаемые результаты – превосходящими мировой уровень исследования по данной проблеме.
Полученные в рамках выполнения данного проекта результаты позволят сформулировать принципы построения сверхпроводниковых телекоммуникационных систем, обеспечивающих решение вопросов качественной и надежной связи с удаленными регионами (в том числе Арктики и Антарктики), а также с объектами в космическом пространстве.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
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.
Информация о проекте также опубликована в сети Интернет по адресу: http://affp.phys.msu.ru/19-72-10016.
Публикации
1. Н.В. Колотинский, В.К. Корнев Electrically Small Superconducting Antennas for Telecommunication Applications The 8th International Conference on Superconductivity and Magnetism: Program Book, p. 323 (год публикации - 2023)
2. Юуспов Р.А., Тарасов М.А., Кошелец В.П., Колотинский Н.В., Корнев В.К. Джозефсоновский параметрический усилитель бегущей волны на основе би-СКВИДОВ -, RU 2 792 981 (год публикации - )