Обобщены результаты научных исследований, выполненных в научных подразделениях кафедры микро- и наноэлектроники Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники в области разработки перспективных оптических и электронных внутричиповых и межчиповых соединений элементов кремниевых интегральных микросхем. Представлены примеры использования наноструктурированных материалов для предложенных, интегрированных с монокристаллическим кремнием, источников и детекторов света (Si), а также волноводов (Al₂O₃/TiO₂). Развита и опробована стратегия применения межчиповых вставок – интерпозеров – для обеспечения оптических и электронных соединений в объемных (2,5D и 3D) сборках кристаллов интегральных микросхем. Приведены результаты поиска новых материалов и структур для источников света, волноводов, оптически прозрачных проводников и защиты от СВЧ-излучения.

В статье изложены современные тенденции развития ионно-плазменных систем для ионной обработки и нанесения тонких пленок. Рассмотрены применение импульсного реактивного магнетронного распыления для формирования пленок оксида ванадия и зависимость параметров процесса от частотных характеристик электропитания, особенности и применение процесса прямого осаждения из ионного пучка для формирования ориентирующих покрытий из SiO₂, СН, СN, CНF для жидкокристаллических дисплеев, износостойких покрытий из алмазоподобного углерода (α-С) и нитрида углерода (СN_х). Показаны преимущества непрерывного режима электропитания сверхвысокочастотного магнетрона по сравнению с импульсным. Приведена математическая модель расчета магнетронных распылительных систем и процессов магнетронного распыления, представлены основные возможности разработанного программного комплекса Deposition.

В статье обобщены наиболее значимые результаты исследований по созданию антенных систем средств подвижной радиосвязи и радиолокации, проведенных на кафедре информационных радиотехнологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники за последнее десятилетие. Рассмотрены новые алгоритмы функционирования антенных согласующих устройств средств подвижной радиосвязи ВЧ-диапазона длин волн, особенности построения субапертурных антенных решеток средств радиолокации с широкополосными зондирующими сигналами и алгоритмы обработки сигналов обнаружителей-измерителей угловых координат воздушных объектов с многоканальной антенной системой. Предложены перспективные направления исследований по указанной тематике.

Представлены технологии изготовления электромагнитных экранов СВЧ-диапазона на основе порошкообразного угля, фольгированных и композиционных многослойных материалов. Описаны технологические методы их изготовления, экранирующие свойства, рассмотрены основные механизмы, приводящие к усилению экранирующих свойств в зависимости от технологии изготовления, состава и чередования слоев композита. Показано, что значения коэффициента отражения электромагнитного излучения в диапазоне частот 2–17 ГГц экранов, изготовленных в соответствии с представленными технологиями, достигают (–20) дБ. Разработаны радиопоглотители c характеристикой отражения менее (–10) дБ (до (–52) дБ) в диапазоне частот 8–12 ГГц, определены электрофизические параметры, состав и содержание компонентов композиционных материалов для таких радиопоглотителей. Рассмотрены системы активной защиты речевой информации, использующие наряду с «белым» шумом комбинированные маскирующие сигналы, состоящие из «белого» шума и речеподобных сигналов. Разработаны критерии подхода к отбору дикторов и аудитории при оценке разборчивости речи для решения задач защиты речевой информации и методики экспериментальных исследований разборчивости речи на фоне маскирующих акустических шумов. Представлены технологии формирования нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок и наночастиц ферромагнитных материалов для увеличения степени когерентности спиновой текстуры на макроскопических расстояниях, повышения степени устойчивости изделий электронной техники к сильным магнитным полям и помехоустойчивости. Показано, что при определенных концентрациях наночастиц ферромагнетика происходит рост микромагнитных параметров, обеспечивающих высокую работоспособность активных элементов в магнитных полях. Роль углерода при этом оказывается определяющей. Приведенные результаты представляются перспективными при создании безэховых камер, перегородок, отделяющих в помещениях зоны, предназначенные для расположения приборов электронной техники, при изготовлении изделий для защиты человека от воздействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, формирования комбинированных маскирующих сигналов в виде «белого» шума для устройств защиты речевой информации, композитных покрытий для нивелирования воздействия постоянного магнитного поля на изделия электронной техники.

Представлен анализ перспектив развития технологий обработки изображений и речевых сигналов. Приведены основные результаты по данным направлениям, полученные за последние годы в соответствующих научных школах Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Показано, что использование технологий машинного обучения в сочетании с методами цифровой обработки изображений и речевых сигналов позволяет существенно повысить эффективность систем их распознавания и классификации.

Рассмотрены тенденции развития технологий искусственного интеллекта в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники за последние пять лет, перечислены основные результаты, полученные за указанный период как в области развития самих технологий искусственного интеллекта, так и в области подготовки кадров по искусственному интеллекту и реализации взаимодействия между коллективами специалистов, работающих в данной области. Обоснована необходимость перехода к интеллектуальным компьютерным системам нового поколения, обладающим высоким уровнем интероперабельности, и создания соответствующей комплексной технологии их разработки, сопровождения и эксплуатации. Изучены проблемы, препятствующие активной разработке и внедрению интеллектуальных компьютерных систем нового поколения, рассмотрено понятие смыслового пространства как основы представления и интеграции знаний в таких системах. Приведены принципы реализации аппаратной платформы интерпретации информационных процессов в смысловом пространстве – ассоциативного семантического компьютера.

Выполнен анализ электромагнитной безопасности оборудования систем мобильной связи 4G/5G для населения и технических объектов критической инфраструктуры: оборудования сигнализации и телекоммуникации инфраструктуры железнодорожного транспорта, медицинского беспроводного оборудования малого радиуса действия, медицинского электрического оборудования и электрического оборудования для измерения, управления и лабораторного применения. Установлено, что излучения оборудования 4G/5G являются потенциально опасными для функционирования оборудования критической инфраструктуры и для населения. Приведены рекомендации, направленные на снижение опасности систем мобильной связи для объектов критической инфраструктуры и для населения.

Приведены наиболее значимые результаты исследований в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники, направленных на создание методов и приборов для мониторинга кавитации и управления ее активностью. Уточнены механизмы и закономерности новых и малоизученных явлений: ультразвукового капиллярного эффекта, звуколюминесценции, кавитационного шума и его спектральных компонент, оценены возможности их использования для аппаратурной реализации в качестве индикаторов кавитации. Обнаружены новые кавитационные явления: генерирование постоянной ЭДС под действием переменного давления ультразвуковой частоты, акустическое просветление кавитационной области при импульсном модулировании ультразвукового поля, эффект долговременной памяти кавитационных свойств жидкости. Установлены неизвестные ранее закономерности: показано, что кавитационная область проходит четыре стадии развития при увеличении интенсивности ультразвука; сформулирована теорема о максимуме активности кавитации; установлены спектральные характеристики кавитационного шума, коррелирующие с интенсивностью звуколюминесценции; показано, что импульсное модулирование ультразвукового поля позволяет управлять активностью кавитации. На основании полученных данных разработаны новые методы и приборы для исследования кавитации и управления ее активностью. По ряду параметров это оборудование превосходит лучшие мировые образцы, что подтверждается поставками в Россию, страны Евросоюза, Китай, США и Южную Корею.

Дан краткий обзор результатов работ по направлению «Приборы, системы и технологии медицинского назначения», полученных с непосредственным участием авторов статьи. Изложены результаты разработки и исследования в области моделирования воздействия физических факторов на организм человека и цифровой обработки биомедицинских сигналов. Приведены принципиальные аспекты оригинальных систем длительного мониторинга состояния человека и контроля опорно-двигательного аппарата.

Представлен новый метод анализа высокочастотного тракта измерительных и радиотехнических систем на основе матричного анализа. Предложена и обоснована замена матрицы рассеяния погрешностей на матрицу передачи в виде клеточных матриц, в матричном виде получены уравнения калибровки и восстановления действительных (исправленных) значений измеряемых параметров, в общем виде приведены пути решения этих уравнений. Определены основные паразитные параметры тракта передачи полезного сигнала, связанные с неоднородностями, утечками и недостаточностью развязок. Использование разработанных методов позволило оптимизировать структуры приборов, алгоритмы калибровки и измерений. Рассмотрена большая гамма созданных приборов общего и специального назначения в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн.