تصاویر بردهای الکترونیکی پردازش سیگنال، منبع تغذیه و... ژیروسکوپ RLG جنگندۀ Su-30SM

این سیستم یک واحد حیاتی برای سیستم ناوبری اینرسی (INS) جنگنده Su-30SM است که داده‌های چرخش و وضعیت را با دقت بالا برای خلبان، سیستم‌های کنترل پرواز و هدف‌گیری فراهم می‌کند.

پردازنده TMS320C25GBA محصول Texas Instruments وظیفۀ انجام محاسبات فشرده و زمان‌بندی دقیق مورد نیاز برای پردازش سیگنال‌های خروجی بسیار ظریف از حسگر نوری RLG را بر عهده داردکه این محاسبات شامل فیلتر کردن دیجیتال، تشخیص حرکت (Rate Detection) و الگوریتم‌های قفل لیزری (Laser Lock-in) است. انتخاب یک DSP قدیمی (دهه 1980) در یک جنگنده مدرن مانند Su-30SM، که از اوایل دهه 2000 عملیاتی شده ممکن است عجیب به نظر برسد، اما در صنایع نظامی و فضایی رایج است. چون اولاً این تراشه‌ها دارای سابقه عملیاتی طولانی و تأییدشده (Flight Heritage) هستند و ثانیاً نسخه GBA این تراشه احتمالاً نشان‌دهنده یک پکیج خاص یا نسخه مقاوم در برابر شرایط محیطی سخت مانند دما، ارتعاش و تشعشع است که برای کاربردهای نظامی/هوانوردی لازم است. یک DSP دیگر با پکیج QFP (Quad Flat Package) نیز دیده می‌شود که احتمالاً یک نسل جدیدتر یا پردازنده کمکی برای وظایف I/O یا محاسبات موازی است.

ماژول‌های TRACO POWER TEN 20-2411، مبدل‌های DC-DC با درجه صنعتی/نظامی هستند. هواپیماهای روسی معمولاً از ولتاژ باس 27 استفاده می‌کنند. این ماژول‌ها وظیفه جداسازی نویز و نوسانات ولتاژ شدید در باس قدرت هواپیما از مدارهای حساس DSP/اپتیکی و تبدیل ولتاژ ورودی به ولتاژهای پایدار و دقیق مورد نیاز برای DSP، مبدل‌های ADCs و مدارات کنترل لیزر را انجام می‌دهند.

قلب ژیروسکوپ لیزری حلقوی (RLG Core) با ساختار شش‌ضلعی یا هشت‌ضلعی شفاف از جنس سرامیک شیشه‌ای یا کوارتز برای ثبات حرارتی بسیار بالا و عدم حساسیت به تغییرات محیطی استفاده می‌شود. در داخل این بلوک، پرتوهای لیزر در جهت ساعت‌گرد و پادساعت‌گرد حرکت می‌کنند. چرخش سیستم باعث ایجاد یک اختلاف فرکانس (Sagnac Effect) بین این دو پرتو می‌شود؛ این اختلاف فرکانس توسط آشکارسازهای اپتیکی که احتمالاً در پشت ساختار شش‌ضلعی قرار دارند، اندازه‌گیری شده و به صورت یک سیگنال دیجیتال به DSP ارسال می‌شود. ساختار فلزی مرکزی با پره‌های ستاره‌ای شکل احتمالاً مربوط به موتور گام‌زن (Dither Motor) یا مکانیزم جابجایی (Biasing Mechanism) است که برای غلبه بر پدیده قفل شدن فرکانس (Lock-in) در سرعت‌های چرخش پایین استفاده می‌شود.

@Science_Prime

ماهواره Westar VI در 3 فوریه 1984 با مأموریت STS-41B توسط شاتل فضایی چلنجر به فضا پرتاب شد. پس از استقرار در مدار، قرار بود موتور Apogee Kick Motor روشن شود و ماهواره را به مدار ژئوسنکرون برساند. اما موتور دچار نقص فنی شد و ماهواره در یک مدار پایین‌تر از حد برنامه‌ریزی شده، گیر افتاد و عملاً غیرقابل استفاده شد. این یک خسارت بزرگ برای شرکت Western Union به شمار می‌رفت. در نتیجه، ناسا با همکاری شرکت هیوز، یک مأموریت نجات بی‌سابقه را طراحی کرد. در نوامبر 1984، شاتل فضایی دیسکاوری در مأموریت STS-51A به فضا پرتاب شد تا Westar VI و یک ماهواره ناموفق دیگر به نام Palapa B2 را بازیابی کند. در این مأموریت تاریخی، فضانوردان جوزف آلن و دیل گاردنر با استفاده از یک واحد مانور سرنشین‌دار (MMU) که شبیه به یک کوله‌پشتی جت بود، در فضا بدون اتصال به شاتل حرکت کردند تا به ماهواره‌ها برسند. آنها با استفاده از ابزارهای مخصوص، ماهواره Westar VI را متوقف و مهار کردند و آن را به داخل محفظه بار شاتل بازگرداندند. پس از بازگشت به زمین، ماهواره Westar VI تعمیر و بازسازی شد و به کنسرسیومی در هنگ کنگ به نام AsiaSat فروخته شد. این ماهواره با نام جدید AsiaSat 1 در سال 1990 با موفقیت توسط موشک Long March 3 چین به مدار زمین‌ثابت پرتاب شد و تا سال 2003 به فعالیت خود ادامه داد.

@Science_Prime

استارتاپ آمریکایی Substrate در حال توسعه یک سیستم لیتوگرافی پرتو X جدید است که از یک منبع نوری مبتنی بر شتاب‌دهنده ذرات تغذیه می‌شود. هدف این فناوری، دستیابی به وضوحی معادل با فرایندهای 2 نانومتری شرکت ASML یا حتی پیشرفته‌تر است. این استارتاپ ادعا می‌کند که می‌تواند هزینه تولید ویفرهای سیلیکونی پیشرفته را تا پایان این دهه به حدود $10,000 کاهش دهد، در حالی که پیش‌بینی می‌شود با فناوری‌های فعلی EUV، این هزینه به $100,000 برسد. این کاهش هزینه، تولید تراشه‌های پیشرفته را برای شرکت‌های کوچک‌تر تسهیل می‌کند. سیستم لیتوگرافی پرتو X این پتانسیل را دارد که در بخش‌هایی مانند Tip-to-Tip Spacing از اسکنرهای پیشرفته EUV شرکت ASML پیشی بگیرد و نیاز به فرایندهای پرهزینه Multi-Patterning را در گره‌های 2nm و 3nm حذف کند. از دیگر ادعاهای این شرکت، دقت هم‌پوشانی (Overlay Accuracy) زیر 1.6nm و یکنواختی ابعادی CD روی کل ویفر به میزان 0.25nm است که در بخش یکنواختی، با اسکنرهای پیشرفته ASML برابری می‌کند یا از آن‌ها پیشی می‌گیرد.

فناوری اصلی Substrate یک شتاب‌دهنده ذرات سفارشی است که الکترون‌ها را تقریباً تا سرعت نور شتاب می‌دهد. این الکترون‌های پرسرعت، هنگام عبور از یک سری آهنربا که باعث حرکت سینوسی الکترون‌ها می‌شود، انرژی خود را به صورت انفجارهای منسجم و شدیدی از پرتو X آزاد می‌کنند. پرتو X دارای طول موج بسیار کوتاه‌تری (بین 0.01nm تا 10nm) نسبت به EUV است؛ هرچند مدیریت آن دشوارتر است، اما امکان چاپ ساختارهای بسیار ظریف‌تر را فراهم می‌کند. شرکت Substrate برنامه‌ای برای فروش ابزارهای لیتوگرافی خود ندارد و طبق برنامه قصد دارد Fab خود را راه‌اندازی کند. این بدان معناست که این شرکت باید کل زنجیره تأمین و جریان‌های تولید را مجدداً اختراع کند، چون ابزار آن با تجهیزات و فرایندهای موجود سازگار نیست.

در واقع برای تبدیل این فناوری آزمایشگاهی به یک ابزار تولید انبوه پایدار، بطور همزمان با این چالش‌ها روبرو خواهد بود:

مواد مقاوم در برابر نور (Photoresists) موجود، که برای EUV بهینه‌سازی شده‌اند، با پرتو X سازگار نیستند.

باید فتومسک‌ها و آینه‌های با بازتاب زاویه خزش (Grazing-Incidence Mirrors) برای پرتو X تولید شوند که در حال حاضر تولید انبوه آن‌ها آسان نیست.

و در نهایت حفظ دقت نوری، پایداری پرتو و توان عملیاتی تجاری (Commercial Throughput) بصورت همزمان، امری است که تاکنون هیچ پلتفرم لیتوگرافی پرتو X به آن دست نیافته است.

@Science_Prime

در باب اهمیت پایداری فرکانس و اثر Drift در مخابرات، هم فرستنده و هم گیرنده باید روی یک فرکانس دقیقاً یکسان قفل باشند؛ حتی یک انحراف کوچک (مثلاً چند هرتز) می‌تواند منجر به تضعیف شدید سیگنال (Signal-to-Noise Ratio degradation)، افزایش نرخ خطای بیت (BER)، و در نهایت از دست رفتن کامل ارتباط شود. این موضوع در ماهواره‌ها که سیگنال پس از مسافت طولانی بسیار ضعیف شده است، حیاتی‌تر می‌شود. ماهواره‌های GNSS هر یک دارای چندین ساعت اتمی (سزیمی یا روبیدیوم) بسیار دقیق هستند. ایستگاه‌های زمینی با دریافت سیگنال از این ماهواره‌ها می‌توانند یک مرجع زمانی و فرکانسی با دقت بسیار بالا (در حد نانوثانیه) استخراج کنند. این تکنیک به Disciplined Oscillator (DOSA) یا نوسان‌ساز مقید معروف است. نوسان‌ساز محلی (اغلب یک OCXO - Oscillator Controlled Oven Crystal) توسط این سیگنال GNSS "مقید" یا "دیسیپلین" می‌شود تا دقت بلندمدت ساعت اتمی و پایداری کوتاه‌مدت اسیلاتور کریستالی را داشته باشد. یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های یک اسیلاتور خوب، "نویز فاز" (Phase Noise) پایین است. نویز فاز باعث ایجاد "لرزش" یا "تاری" در سیگنال می‌شود. بعنوان مثال در مدولاسیون های پیشرفته مانند 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM و بالاتر، اطلاعات در دامنه و فاز دقیق سیگنال کدگذاری می‌شوند. constellation points (نقاطی که نمادهای مختلف را نشان می‌دهند) بسیار به هم نزدیک هستند. نویز فاز بالا باعث می‌شود این نقاط حول مرکز خود بچرخند و با هم همپوشانی کنند، که تشخیص نماد صحیح را برای گیرنده غیرممکن یا پرخطا می‌کند. بنابراین، یک مرجع فرکانسی پایدار با نویز فاز بسیار کم، پیش‌شرط استفاده از این مدولاسیون‌های پرظرفیت است. با حذف مشکل عدم پایداری فرکانس و کاهش نویز فاز، می‌توان از مدولاسیون‌های پیچیده‌تر و طرح‌های کدگذاری اصلاح خطای (FEC) کارآمدتر استفاده کرد که همگی منجر به انتقال داده بیشتر در همان پهنای باند فرکانسی می‌شوند. این رابطه به طور مستقیم توسط قانون شانون (C = B log₂(1 + S/N)) توصیف می‌شود، که در آن پایداری فرکانس و نویز فاز پایین به طور غیرمستقیم با بهبود نسبت سیگنال به نویز موثر (S/N) و امکان استفاده از مدولاسیون‌های کاراتر (بخش log₂)، به افزایش ظرفیت کانال (C) در یک پهنای باند معین (B) کمک می‌کنند.

@Science_Prime