微电子新技术论文(2)
微电子新技术论文篇二
微电子技术在航空系统中的发展
【摘 要】微电子技术在当今社会迅猛发展，使电子技术得到进一步推动，使航空电子发展变得更加系统化和综合化。微电子芯片的技术突破让传统工业得到迅猛发展。把微电子技术用到航空领域，促进航空电子的智能化、综合化、模块化。使航空领域有所突破。微电子技术的发展必然为航空技术提供更为广阔的发展空间。
【关键词】微电子技术;航空系统;发展
1 航空电子系统的发展现状
微电子技术的发展加强了航空电子系统的功能和性能，使航空电子系统重新焕发生机。传统的航空电子系统是按照雷达、导航、通信、电子战的物理任务划分结构体系的。微电子技术在航空系统中应用之后，变成按综合探测器、综合显控系统、综合处理机的逻辑功能来划分系统的结构体系的。完成了航空电子系统从量到质的飞跃。
当前，在航空电子系统中，军用飞机的发展一般经历了4个阶段：
1.1 离散式的结构
20世纪初一直到20世纪50年代，现代的军用飞机处于离散式结构阶段，作战飞机的测量设备主要是火控雷达和光学瞄准。它的子系统有自己独有的显示器、传感器、控制器和计算机，中心计算机并不对整个系统进行操控。这种结构适用于专用性强，但是大量信息难以交换，灵活性差，如果要调整必须通过处理硬件系统才能实现。
1.2 集中式的结构
20世纪50年代到20世纪70年代，微电子技术的发展越来越快，而航空电子系统中更面临很多亟需解决的问题。美国空军Wright实验室开始向公众介绍数字式航空电子信息系统，使用LSL和MSI可以使控制部分和航空电子系统实现综合化。在当时，因为子系统都是模拟式的，综合化的性能效果大打折扣。
1.3 联合式的结构
20世纪70年代到80年代，联合式的结构在软件技术、微计算机技术和数字通信得到发展的背景下出现了，通过1553B的数据总线配合火控计算机来实现对飞机上各个独立功能的子系统进行管理。通过这一技术，拟补了以前的结构功能上的不足，能够使整个飞机上的功能有机的结合在一起。
1.4 综合共享式的结构
20世纪80年代以后，微电子技术得到更快的发展，ASIC技术促使电子系统的体积、性能和可靠性增强。Wright实验室希望通过Pave pace计划，把综合化范围发展到天线孔径和射频通道一级。
2 微电子技术中包含航空电子系统的发展
根据我国航空电子装备发展的历史可以看出微电子技术在其中所起到的巨大的推动作用。例如，我国军用飞机通过对微电子技术的应用使得各方面的能力大幅度地得到了提高，例如空对空的作战能力;精确制导武器具备了的对地攻击的能力等，这同微电子技术的应用是有着密切的关联的，同航空相关的微电子技术在发展中主要有以下的几个方面：
2.1 超高速的集成电路
超高速集成电路是组成航空电子设备的部件。在第三和第四这两代战斗机上我们主要采取的是硅超高速集成电路。超高速集成电路让电子设备实现了小型化，大幅度降低了集成电路的总数和体积。设备故障也同时减少了。加快了数据处理速度，加大了储存能力。然而硅超高速集成电路并不能完全满足我们的要求，比硅超高速集成电路效率更高的是砷化镓集成电路。可以预见的是砷化镓集成电路在航空电子的应用前景将更加广泛。
2.2 专用的集成电路
根据需要，制造了专用集成电路的微电子芯片，应用在航空电子系统中，使性能得到提高。设备保密性增强。美国第四代机已经应用专用集成电路，主要装配在通信等保密的微电子元件。专用集成电路的制造成本比较高，所以这也阻碍其发展。
2.3 微电子新技术的发展
20世纪90年代提出了SOC的概念。它把各层次电路、处理机制、模拟算法、软件、芯片结构和器件设计都联系在了一起，通过一块芯片来完成以前几个芯片组合才能完成的功能。SOC技术使微电子技术由原来的电路集成走向系统集成。SOC技术考虑了整体因素，减少了复杂性，所以造价成本降低。
微电子技术得到充分发展之后，出现了微电子机械系统，微电子机械系统把微电子技术和精密机械结合在一起，可以感受到来源自自然界的光、热、声、等信号，并且经过加工转换成电子系统识别的电信号，电子系统接受信号之后，完成该信号的指令。MEMS把感受到的外部信号进行处理，做出相应的判断和操作。MEMS技术的应用，开拓了更为广阔的领域，许多产业通过它，降低了成本，并且完成了以前的大尺寸机电系统不能完成的工作，例如在磁场中像蜻蜓大小的飞机等。
3 航空电子系统的发展趋势
3.1 新微电子对于航空电子的促进作用
现代武器系统得益于微电子在航空领域的应用，无论在作战能力还是威力上都得到了前所未有的增强。微电子技术不断发展，其体积越来越小、可靠性越来越强，可以实现对整个机的功能提升和小型化。在现代的战斗机中，我们主要应用在雷达、通信、武器等设备中。因为应用了微电子技术，无论功能和性能稳定性的得到提高，这点在雷达的技术应用中格外显著。
3.2 微电子技术在航空微处理器中的发展
在显控处理机和任务处理机中，航空微处理芯片是不可或缺的，随着航空微处理芯片处理能力的提高，任务计算机对数据的处理分析能力也不断的提高。主要表现在两方面。其一是使任务计算机可以完成所有武器机器攻击的火控解算(依据雷达、计算机所接收到的信息，通过火控计算，讲分析结果传递至显示器上，供飞行员瞄准、发射)，其二是增强任务计算机为系统其他非数据准线接口设备提供总线接口的能力。随着日后科学技术的发展，对航空微处理器能力的改造加强，核心处理系统技术的建设，任务计算机模块会逐步取代显控处理机模块的位置。从而航空电子系统整体的智能化水平将会随之提升，其数据融合、人工智能算法起其他的一些网络控制算法都会随之加强。
3.3 微电子技术的应用推动航空电子综合化、模块化
SOC概念的应用使得微电子技术由原先的电子集成变为了系统集成。从整体与联系方面来看，对系统的组成、功能、结构方面考虑研究，推动航空电子综合化的进程，包括航空电子综合系统中的子系统、设备、技术等方面。从系统的方面来说，应始终致力于对整体同环境之间、整体同部分之间的关系进行协调，综合地对所应进行研究的对象进行考察，在部分同整体的相互结合、相互依赖以及相互制约的关系之中对系统运动的规律与特性进行揭示，并对其的功能、组成、联系的方式以及结构等方面进行有话，以达到实现航空电子系统综合的最优化的目标。
4 总结
微电子技术的发展必然能够带动航空电子设备的不断创新，对性能与功能都将会有着很大的进步。随着技术的不断发展，战争方式也出现了较大的改变，微电子技术在当前的战争技术领域中将会发挥出起不可替代的时代性作用，航空电子设备经历了分立式和组合式，不断的深化和提高。可以想象，在未来随着微电子技术的不断发展，必然促进航空电子系统更加完备，不断地朝着模块化、综合化以及智能化的目标不断地发展。
【参考文献】
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