| Аннотация |
Целью исследования является разработка универсального приемопередатчика систем связи и передачи данных критической информационной инфраструктуры с рабочими частотами в диапазоне от 800 до 2500 МГц, предполагаемого к изготовлению с использованием отечественного КМОП технологического процесса уровня 250…180 нм или менее.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью оперативного создания отечественной высокоинтегрированной приемопередающей электронной компонентной базы – микросхем приемопередатчиков, предназначенных для применения в составе радиоэлектронной аппаратуры (абонентские и терминальные приемопередающие устройства) систем беспроводной связи и передачи данных, в т.ч. критической информационной инфраструктуры.
Подобные микросхемы в зависимости от поддерживаемого стандарта связи и передачи данных (Zigbee, LoRa, Bluetooth, Wi-Fi и др.) выпускаются широкой номенклатурой зарубежных компаний (ST Microelectronics, Nordic Semiconductor, Texas Instruments, Semtech, NXP и др.) с использованием КМОП технологий. Конкретными примерами подобной номенклатуры приемопередатчиков являются следующие изделия: SX1276 ф. Semtech, S2-LP ф. ST Microelectronics, CC112х, CC120х, СС250х ф. Texas Instruments. Между тем, применение микросхем импортного производства (в т.ч. изготовленных отечественными разработчиками на зарубежных фабриках) крайне нежелательно или вовсе недопустимо на объектах критической информационной инфраструктуры из-за потенциальной возможности несанкционированного доступа (включение, выключение, переконфигурирование посредством радиоканала) и ограничений в поставке.
Современная тенденция, наблюдаемая у ведущих зарубежных компаний, заключается в разработке и производстве универсальных (многодиапазонных, мультистандартных) микросхем приемопередатчиков, предназначенных для функционирования как в субгигагерцовом диапазоне частот, так и в диапазоне 2,4 ГГц. Типовыми представителями подобных изделий являются микросхемы LR1121 ф. Semtech и EFR32MG12 ф. Silicon Labs в основе которых лежит многодиапазонный аналоговый тракт, сочетающий в себе функции приемника с типовым значением чувствительности не более минус 90 дБм, передатчика с типовым значением выходной мощности не менее 10 дБм, синтеза частот, и блока управления.
Обозначенный подход в части реализации универсальных микросхем приемопередатчиков особенно актуален с учетом особенностей рынка отечественных изделий микроэлектроники – ограниченности спроса и высокой загруженности/малой мощности отечественных полупроводниковых производств, так как позволяет использовать единую микросхему для построения радиоэлектронной аппаратуры различных систем связи и передачи данных. По этой же причине, целесообразным является снижение (по сравнению с зарубежными аналогами) функциональной сложности отечественной микросхемы до уровня много-диапазонного аналогового тракта, а задачи, связанные с цифровой обработкой и управлением возложить на внешний отечественный микроконтроллер (например, MIK32 АМУР компании АО «Микрон»).
Существующие отечественные решения, близкие по функциональному составу и параметрам к предлагаемой разработке (например, АО «НИИМА «Прогресс»), были разработаны с использованием зарубежных технологических процессов (SiGe БиКМОП, КМОП 90…65 нм и менее), которые недоступны в настоящее время. Таким образом, дальнейшее развитие (серийное производство) таких приемопередатчиков с использованием зарубежных технологических процессов в ряде случаев прекращено, а в ряде случаев экономически нецелесообразно, что делает актуальной разработку приемопередатчиков с использованием отечественных КМОП технологических процессов.
Таким образом, с целью повышения безопасности объектов критической инфраструктуры, обеспечивающих передачу данных посредством беспроводного канала, актуальной является задача по разработке отечественного универсального приемопередатчика с рабочими частотами в диапазоне от 800 МГц (субгигагерцовый диапазон) до 2500 МГц, ориентированного на изготовление с использованием отечественного КМОП технологического процесса уровня 250…180 нм или менее (фабрики-изготовители АО «НИИМЭ», ООО «НМ-Тех»).
В ходе исследования решаются следующие задачи:
1. разработка требований к архитектуре приёмопередатчика, определения состава необходимых сложно-функциональных блоков;
2. проектирование сложно-функциональных блоков из состава приемопередатчика, их адаптация для повторного использования;
3. проектирование макетного образца приемопередатчика;
4. проведение расчетных исследований макетного образца приёмопередатчика, выработка требований по коррекции схемы, топологии макетного образца приемопередатчика;
5. коррекция макетного образца приемопередатчика;
6. проведение расчетно-экспериментальных исследований скорректированного макетного образца приемопередатчика;
7. разработка рабочей документации на приемопередатчик;
8. разработка научно-методического обеспечения проектирования сложно-функциональных блоков приемопередатчика с использованием отечественного КМОП технологического процесса уровня 250…180 нм или менее.
|
