На пути развития традиционной схемотехнической СВЧ-микроэлектроники лежит ряд барьеров — проблем. Прежде всего к ним следует отнести межсоединения. Это "хроническая болезнь" всех схемотехнических решений устройств микроэлектроники. А можно ли вообще в электронике обойтись без проводов, какой вид они ни имели бы? В устройствах на дискретных полупроводниковых приборах это были толстые жгуты проводов. В интегральных схемах это металлизированные дорожки, в сверхбольших интегральных схемах это металлические и кремниевые дорожки... А без них? Совсем исключить невозможно, но их угнетающу роль можно уменьшить. Для этого информацию нужно обрабатывать не с помощью традиционных схем, а использую динамические неоднородности. Это направление в микроэлектронике получило название функциональной электроники. Различают виды динамических неоднородностей, на использовании которых основаны приборы функциональной акустоэлектроники, магнитоэлектроники, оптоэлектроники и т. п. Весьма перспективно использование этих приборов в электронике СВЧ-диапазона.

Сразу скажем, что из приборов и устройств функциональной электроники сегодня невозможно создать законченную систему, однако использовать их в стандартных системах очень выгодно. В тех же радиолокационных системах, например. Определение пространственного положения цели удобно производить путем одновременного измерения ее угловых координат и дальности. Для измерения дальности используют амплитудный метод. Незатухающие колебания СВЧ-диапазона модулируются по амплитуде и излучаются антенной на цель. Одновременно часть излучаемого на цель опорного импульса через регулируемую линию задержки поступает на один вход коррелятора, оперирующий с корреляционными функциями. Корреляционные функции количественно характеризуют вероятностную связь между случайными функциями времени и пространства.

На другой вход корелятора подается отраженный от цели сигнал.

В корреляторе напряжения перемножаются, а результат напряжения интегрируется на некотором временном интервале наблюдения.

Плавно меняя время задержки опорного сигнала, можно достичь максимума выходного напряжения.

Делать коррелятор на интегральных схемах можно, но это сопряжено с трудностями оцифровки радиосигналов в СВЧ-диапазоне, а также с их последующей обработкой на ЭВМ. Проще создать аналоговые системы обработки сигналов.

Разработан коррелятор с памятью на многополосковом ответвителе, в котором объединены встречно-штыревые преобразователи (ВШП) поверхностно-акустических волн (ПАВ) и диоды Шотки. В качестве пьезоматериала используют арсенид галлия, легированный хромом. Основой ПАВ-коррелятора с памятью являются диоды Шотки, сформированные на конце каждого электрода выходного преобразователя ПАВ. Длина преобразователя определяется длительностью выборки сигнала.

Поступающий в коррелятор радиосигнал попадает на ВШП, который преобразует сигнал в динамическую неоднородность в виде акустической волны. Корреляционная обработка происходит в следующем ВШП, каждый электрод которого соединен с верхним контактом диода, сформированного ионной имплантацией. Когда весь радиосигнал будет размещен в выходном преобразователе, на диоды подается импульс и возникает состояние обратного смещения. Спустя несколько наносекунд обратное смещение устанавливает обедненные уровни под каждым выходным электродом, взвешивая каждый отвод в соответствии с формой сигнала. Корреляционная обработка других сигналов с ранее запомненным сигналом осуществляется в обедненной области, используемая как переменный конденсатор, а каждый отвод, как варактор. Результирующий ток протекает через омический выходной контакт, в котором суммируются токи отдельных электродов, осуществляя корреляционную обработку сигналов. Память стирается путем подачи на диоды прямого смещения. В период корреляционной обработки сигналов выполняются 6,6x10⁹ перемножений и сложений в секунду. Такие корреляторы эквивалентны сверхскоростным ИС, работающим в СВЧ-диапазоне.

В качестве динамических неоднородностей в устройствах обработки информации в СВЧ-диапазоне могут быть использованы магнитостатические волны (МСВ).

Устройства на МСВ основаны на распространении медленных дисперсионных спиновых волн СВЧ-диапазона в ферромагнитных материалах с низкими потерями. В качестве континуальной среды используется железоиттриевый гранат (ЖИГ) на подложке галлийгадолиниевого граната (ГГГ). В состоянии покоя спины выстраиваются в ряд вдоль направления постоянного магнитного поля. При создании управляющего поля, например с помощью микрополосковой линии, создается возмущение, которое распространяется в среде, перенося информационный сигнал. На выходе происходит обратное преобразование магнитного возмущения в ток.

Одним из простейших устройств функциональной магнитоэлектроники является линия задержки. Прямая объемная волна распространяется, когда магнитное поле приложено в направлении оси. МСВ в этом случае имеет нормальную дисперсионную характеристику, при которой время задержки возрастает с частотой сигнала.

Если магнитное поле приложить вдоль оси X, то генерируется обратная объемная волна с убывающей зависимостью задержки от частоты. Возможен случай, когда магнитное поле направлено вдоль оси Y. В этом случае генерируются МСВ в приповерхностном слое ЖИГ, и они имеют аналогичные с ПАВ свойства.

Устройства на спиновых волнах могут быть использованы на частотах до 20 ГГц. На МСВ разработаны и используются генератор сдвига частоты радиорелейных линий связи, фазовращатели, СВ-генераторы с управляемой перестройкой частоты. Все эти устройства позволяют обрабатывать сигналы в СВЧ-диапазоне.

Определенные перспективы использования в устройствах обработки радиочастотных сигналов возлагаются на ядерное и электронное спиновое эхо. Эффект спинового эха заключается в возможности воздействия магнитным полем на систему спинов твердого тела таким образом, что после посылки считывающего сигнала возникает отклик в виде эха. Дело в том, что после снятия первичного воздействия на систему спинов твердого тела нарушается когерентность различных спектральных компонент колебаний системы. При воздействии считывающего импульса возбуждаются компоненты колебаний с обратным изменением фазы, восстанавливается когерентность колебаний, и через определенный временной интервал возникает эхо. Носителем информации является динамическая неоднородность в виде колебаний спинов ядер (ядерное эхо) или атомов решетки (фононное эхо).

Заметим, что динамические неоднородности в этом случае имеют весьма малые характерные размеры, не перемещаются в объеме континуальной среды, и поэтому в этих устройствах может быть достигнута большая степень интеграции.