微電子新技術論文(2)
微電子新技術論文篇二
微電子技術在航空系統(tǒng)中的發(fā)展
【摘 要】微電子技術在當今社會迅猛發(fā)展，使電子技術得到進一步推動，使航空電子發(fā)展變得更加系統(tǒng)化和綜合化。微電子芯片的技術突破讓傳統(tǒng)工業(yè)得到迅猛發(fā)展。把微電子技術用到航空領域，促進航空電子的智能化、綜合化、模塊化。使航空領域有所突破。微電子技術的發(fā)展必然為航空技術提供更為廣闊的發(fā)展空間。
【關鍵詞】微電子技術;航空系統(tǒng);發(fā)展
1 航空電子系統(tǒng)的發(fā)展現狀
微電子技術的發(fā)展加強了航空電子系統(tǒng)的功能和性能，使航空電子系統(tǒng)重新煥發(fā)生機。傳統(tǒng)的航空電子系統(tǒng)是按照雷達、導航、通信、電子戰(zhàn)的物理任務劃分結構體系的。微電子技術在航空系統(tǒng)中應用之后，變成按綜合探測器、綜合顯控系統(tǒng)、綜合處理機的邏輯功能來劃分系統(tǒng)的結構體系的。完成了航空電子系統(tǒng)從量到質的飛躍。
當前，在航空電子系統(tǒng)中，軍用飛機的發(fā)展一般經歷了4個階段：
1.1 離散式的結構
20世紀初一直到20世紀50年代，現代的軍用飛機處于離散式結構階段，作戰(zhàn)飛機的測量設備主要是火控雷達和光學瞄準。它的子系統(tǒng)有自己獨有的顯示器、傳感器、控制器和計算機，中心計算機并不對整個系統(tǒng)進行操控。這種結構適用于專用性強，但是大量信息難以交換，靈活性差，如果要調整必須通過處理硬件系統(tǒng)才能實現。
1.2 集中式的結構
20世紀50年代到20世紀70年代，微電子技術的發(fā)展越來越快，而航空電子系統(tǒng)中更面臨很多亟需解決的問題。美國空軍Wright實驗室開始向公眾介紹數字式航空電子信息系統(tǒng)，使用LSL和MSI可以使控制部分和航空電子系統(tǒng)實現綜合化。在當時，因為子系統(tǒng)都是模擬式的，綜合化的性能效果大打折扣。
1.3 聯合式的結構
20世紀70年代到80年代，聯合式的結構在軟件技術、微計算機技術和數字通信得到發(fā)展的背景下出現了，通過1553B的數據總線配合火控計算機來實現對飛機上各個獨立功能的子系統(tǒng)進行管理。通過這一技術，擬補了以前的結構功能上的不足，能夠使整個飛機上的功能有機的結合在一起。
1.4 綜合共享式的結構
20世紀80年代以后，微電子技術得到更快的發(fā)展，ASIC技術促使電子系統(tǒng)的體積、性能和可靠性增強。Wright實驗室希望通過Pave pace計劃，把綜合化范圍發(fā)展到天線孔徑和射頻通道一級。
2 微電子技術中包含航空電子系統(tǒng)的發(fā)展
根據我國航空電子裝備發(fā)展的歷史可以看出微電子技術在其中所起到的巨大的推動作用。例如，我國軍用飛機通過對微電子技術的應用使得各方面的能力大幅度地得到了提高，例如空對空的作戰(zhàn)能力;精確制導武器具備了的對地攻擊的能力等，這同微電子技術的應用是有著密切的關聯的，同航空相關的微電子技術在發(fā)展中主要有以下的幾個方面：
2.1 超高速的集成電路
超高速集成電路是組成航空電子設備的部件。在第三和第四這兩代戰(zhàn)斗機上我們主要采取的是硅超高速集成電路。超高速集成電路讓電子設備實現了小型化，大幅度降低了集成電路的總數和體積。設備故障也同時減少了。加快了數據處理速度，加大了儲存能力。然而硅超高速集成電路并不能完全滿足我們的要求，比硅超高速集成電路效率更高的是砷化鎵集成電路?？梢灶A見的是砷化鎵集成電路在航空電子的應用前景將更加廣泛。
2.2 專用的集成電路
根據需要，制造了專用集成電路的微電子芯片，應用在航空電子系統(tǒng)中，使性能得到提高。設備保密性增強。美國第四代機已經應用專用集成電路，主要裝配在通信等保密的微電子元件。專用集成電路的制造成本比較高，所以這也阻礙其發(fā)展。
2.3 微電子新技術的發(fā)展
20世紀90年代提出了SOC的概念。它把各層次電路、處理機制、模擬算法、軟件、芯片結構和器件設計都聯系在了一起，通過一塊芯片來完成以前幾個芯片組合才能完成的功能。SOC技術使微電子技術由原來的電路集成走向系統(tǒng)集成。SOC技術考慮了整體因素，減少了復雜性，所以造價成本降低。
微電子技術得到充分發(fā)展之后，出現了微電子機械系統(tǒng)，微電子機械系統(tǒng)把微電子技術和精密機械結合在一起，可以感受到來源自自然界的光、熱、聲、等信號，并且經過加工轉換成電子系統(tǒng)識別的電信號，電子系統(tǒng)接受信號之后，完成該信號的指令。MEMS把感受到的外部信號進行處理，做出相應的判斷和操作。MEMS技術的應用，開拓了更為廣闊的領域，許多產業(yè)通過它，降低了成本，并且完成了以前的大尺寸機電系統(tǒng)不能完成的工作，例如在磁場中像蜻蜓大小的飛機等。
3 航空電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
3.1 新微電子對于航空電子的促進作用
現代武器系統(tǒng)得益于微電子在航空領域的應用，無論在作戰(zhàn)能力還是威力上都得到了前所未有的增強。微電子技術不斷發(fā)展，其體積越來越小、可靠性越來越強，可以實現對整個機的功能提升和小型化。在現代的戰(zhàn)斗機中，我們主要應用在雷達、通信、武器等設備中。因為應用了微電子技術，無論功能和性能穩(wěn)定性的得到提高，這點在雷達的技術應用中格外顯著。
3.2 微電子技術在航空微處理器中的發(fā)展
在顯控處理機和任務處理機中，航空微處理芯片是不可或缺的，隨著航空微處理芯片處理能力的提高，任務計算機對數據的處理分析能力也不斷的提高。主要表現在兩方面。其一是使任務計算機可以完成所有武器機器攻擊的火控解算(依據雷達、計算機所接收到的信息，通過火控計算，講分析結果傳遞至顯示器上，供飛行員瞄準、發(fā)射)，其二是增強任務計算機為系統(tǒng)其他非數據準線接口設備提供總線接口的能力。隨著日后科學技術的發(fā)展，對航空微處理器能力的改造加強，核心處理系統(tǒng)技術的建設，任務計算機模塊會逐步取代顯控處理機模塊的位置。從而航空電子系統(tǒng)整體的智能化水平將會隨之提升，其數據融合、人工智能算法起其他的一些網絡控制算法都會隨之加強。
3.3 微電子技術的應用推動航空電子綜合化、模塊化
SOC概念的應用使得微電子技術由原先的電子集成變?yōu)榱讼到y(tǒng)集成。從整體與聯系方面來看，對系統(tǒng)的組成、功能、結構方面考慮研究，推動航空電子綜合化的進程，包括航空電子綜合系統(tǒng)中的子系統(tǒng)、設備、技術等方面。從系統(tǒng)的方面來說，應始終致力于對整體同環(huán)境之間、整體同部分之間的關系進行協(xié)調，綜合地對所應進行研究的對象進行考察，在部分同整體的相互結合、相互依賴以及相互制約的關系之中對系統(tǒng)運動的規(guī)律與特性進行揭示，并對其的功能、組成、聯系的方式以及結構等方面進行有話，以達到實現航空電子系統(tǒng)綜合的最優(yōu)化的目標。
4 總結
微電子技術的發(fā)展必然能夠帶動航空電子設備的不斷創(chuàng)新，對性能與功能都將會有著很大的進步。隨著技術的不斷發(fā)展，戰(zhàn)爭方式也出現了較大的改變，微電子技術在當前的戰(zhàn)爭技術領域中將會發(fā)揮出起不可替代的時代性作用，航空電子設備經歷了分立式和組合式，不斷的深化和提高。可以想象，在未來隨著微電子技術的不斷發(fā)展，必然促進航空電子系統(tǒng)更加完備，不斷地朝著模塊化、綜合化以及智能化的目標不斷地發(fā)展。
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