Основные направления развития радиотехники

Микроэлектроника породила новые научные направления, потребовала создания промышленности сверхчистых материалов, удивительных по точности приборов, прецизионных устройств и особой культуры производства, так что с полным правом ее создание можно назвать технической революцией, потребовавшей напряженной работы специалистов самых различных направлений и больших капиталовложений. Возникает вопрос: что же микроэлектроника дает в настоящее время и что может дать в будущем?

Уже имеющиеся достижения микроэлектроники позволили создать ЭВМ с огромным быстродействием и высокой надежностью. Уменьшение расстояний между отдельными элементами и узлами сократило длину соединительных проводов, уменьшило их паразитные индуктивности и емкости. Все эта привело к уменьшению времени прохождения сигналов по цепям устройства и сократило длительность переходных процессов, что и определило рост быстродействия.

Резкое снижение потока отказов, уменьшение энергопотребления, выделения тепла, материалоемкости и трудоемкости производства позволили, с одной стороны, создать компактные устройства с огромными функциональными возможностями, а с другой — выпустить миниатюрные специализированные ЭВМ — микропроцессоры, которые внедряются в настоящее время во все виды научной, технической и производственной деятельности. Большие положительные сдвиги, одновременно произошли и в технике связи и радиовещания. Без микроэлектроники были бы невозможны спутниковые линии передачи информации. В настоящее время все узлы радиоаппаратуры переводятся на интегральные микросхемы.

В настоящее время получила развитие ионика, использующая электрическое явление переноса зарядов ионами, что позволяет получить колебания инфра-звуковых частот. Ионика открывает перспективы создания систем, в которых осуществляется передача информации, подобно тому, как это производят нервные клетки — нейроны.

Новым направлением является криотроника — использование электронных устройств при сверхнизких температурах. Это перспективное направление способно обеспечить многократное повышение чувствительности СВЧ устройств и создания запоминающих устройств сверхбольшой памяти.

Большое внимание в настоящее время уделяется развитию оптоэлектроники, которая осуществляет передачу информации модулированными световыми лучами с помощью световедущих волоконно-оптических световодов. Такие линии передачи позволяют во много раз увеличить объем передаваемой информации и быстродействие устройств.

Миллионы лет эволюции биологических видов привели к выработке у них наиболее совершенных систем восприятия, передачи и хранения информации. Бионика имеет своей целью моделирование процессов живой природы, что дает совершенно новые возможности во многих отраслях техники. Такое моделирование возможно только при использовании средств микроэлектроники, которая со своей стороны ожидает от бионики новых плодотворных идей для своего совершенствования.

Важнейшая технологическая основа будущих достижений — нанотехнологии,

у которых есть два основных пути развития: создание новых материалов (наноструктур) и миниатюризация существующих устройств (создание микромашин). В частности, создана установка электронно-лучевой литографии, которая может " нарезать" детали шириной до одного нанометра. Если говорить о коммерческих изделиях, то тут пока речь идет не о нано-, а о микромеханике. Собственно это микромеханические системы (MEMS), которые могут производить измерения или срабатывать на микроуровне, а для их производства применяются материалы и процессы, используемые в микроэлектронике для производства ИС.

Собственно развитие отрасли связи и телекоммуникаций в нынешнюю эпоху всеобщей информатизации можно охарактеризовать следующими показателями:

— быстродействие компьютеров удваивается каждые 1, 5...2 года (что соответствует известному закону Мура);

— плотность сжатия данных удваивается каждый год;

— плотность хранения данных удваивается каждые 9 месяцев;

— количество пикселей на экранах терминалов удваивается каждые 2 года;

— емкость каналов связи возрастает на 1—2 порядка (х10...х100) каждые 5 лет;

— объем операционных систем удваивается каждые два года.

Потенциальный рост потребностей в услугах связи со стороны пользователей пока не обрел четкого предела. В свое время пределы их роста уже неоднократно указывались специалистами. К примеру, 20 лет назад считалось, что для разговоров по телефону и просмотра ТВ достаточно лишь выделения определенного времени в течение дня. В СССР полагали, что до 2000 г. телезрителям будет достаточно пяти ТВ-каналов, а Билл Гейтс в 1981 г. заявлял, что скорости " 640 кбит/с хватит любому". Реальная жизнь давно внесла свои поправки в эти прогнозы. В частности, в XXI веке быстро растет рынок М2М (Machine to Machine), базирующийся на удаленном контроле и управлении систем электро-, газо- и водоснабжения, охранных систем, развитии телемедицины, услугах определения местоположения и навигации, а также контроле за работой различных устройств от торговых автоматов до систем противодействия. Рынок устройств для " живых" пользователей уже предоставляет услуги на скорости до 10 Мбит/с.

Наращивание вычислительной мощности терминальных устройств (сотовые телефоны с огромным набором сервисных функций, видеофоны, смартфоны, музыка и видео по запросу) обещает привести когда-нибудь " к каждому по лямбде", т. е. по персональному оптическому каналу на каждый рабочий стол. В результате, с одной стороны, требуется все большая полоса пропускания каналов связи, а с другой — создано головокружительное число провайдеров, способов связи, сетей, протоколов и приложений.

Логично предположить, что пора заняться упрощением этого хозяйства. Поэтому в настоящее время ведется разработка новых сетевых архитектур и технологий, которые призваны внедрить так называемые конвергентные решения, объединяющие проводную и беспроводную связь, передачу голоса, данных и видео с помощью специализированных мультисистемных платформ (в частности, на базе IP).

Поиск ведется во многих направлениях, поскольку природа всегда будет открывать перед человеком безграничные возможности совершенствования дела его рук.

 

Радиопередающие устройства

Общие сведения. Принципы генерации частоты передатчика