Методика синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных воздействий на основе витка меандровой линии с асимметричным поперечным сечением

Статья в журнале

Постановка задачи: компактность и быстродействие современных радиоэлектронных средств (РЭС) обеспечивается высокой плотностью трассировки и увеличением верхних граничных частот спектра используемых сигналов, что неуклонно ведет к снижению запаса их помехоустойчивости. Это делает их уязвимыми к различным электромагнитным воздействиям (ЭМВ). Одним из опасных видов ЭМВ являются мощные сверхширокополосные (СШП) импульсные воздействия, генераторы которых могут применяться для намеренного выведения РЭС из строя. Традиционные средства защиты от помех не способны обеспечить должную защиту из-за недостатка быстродействия и мощности. Сравнительно новым подходом к защите являются полосковые устройства на основе витка меандровой линии, физический принцип защиты которых основан на явлении модального разложения сигнала во временной области. Асимметрии поперечного сечения таких полосковых устройств является ресурсом для увеличения ослабление СШП воздействия за счёт разложения на большее число импульсов. Для анализа временного отклика таких устройств разработан математический аппарат, учитывающий распространение дополнительных импульсов. Между тем, он может применяться не только для анализа, но и для синтеза устройств защиты на основе структур с асимметричным поперечным сечением. Для этого нужно разработать и апробировать методику такого синтеза. Целью работы является разработка методики синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных воздействий на основе витка меандровой линии с асимметричным поперечным сечением во временной области. Используемые методы: для синтеза устройств защиты предложено использование комплекса аналитических и численных методов для оптимизации и анализа во временной области. Аналитическое вычисление отклика предложено для получения предварительных оценок на раннем этапе синтеза устройств защиты. На её более поздних этапах после получения оптимальных структур, обеспечивающих требуемое разложение воздействия, предложено применение метода моментов и метода конечных разностей во временной области. Для оценки эффективности защиты предложен анализ характеристик воздействия после прохождения устройства на основе N-норм, которые применяются для оценки пределов восприимчивости оборудования к ЭМВ. Новизна: методика синтеза полосковых устройств защиты от СШП воздействий предложена впервые и отличается применением на раннем этапе синтеза оригинальных математических моделей для аналитического расчёта временного отклика устройств и позволяет лишь на основе этого расчёта оценить нижнюю границу ослабления воздействия. Результаты: показано, что на ранних этапах синтеза устройств защиты достаточно аналитического вычисления временного отклика для получения предварительных оценок ослабления с приемлемой точностью. Различие результатов аналитического и численного вычисления отклика структур из одного витка составило менее 12,5%. Апробация методики позволила разработать два устройства защиты от импульсных СШП воздействий на основе витка, дополнительно свернутого в меандр со слабой связью для размещения на заданной площади печатной платы. Выбор двух наборов оптимальных параметров позволил продемонстрировать влияние усиления асимметрии поперечного сечения устройства на рост ослабления СШП воздействия из-за распространения дополнительного импульса разложения. Анализ на основе N-норм также доказал применимость аналитической модели на предварительном этапе синтеза устройств, поскольку даёт нижнюю границу ослабления воздействия. Практическая значимость: предложенная методика применима для синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных СШП воздействий. Выявленное влияние асимметрии поперечного сечения на амплитуду дополнительного импульса является ресурсом для увеличения ослабления и проектирования устройств с оптимальными параметрами. Предложенные устройства защиты могут использоваться для защиты РЭС от импульсных СШП воздействий.

Журнал:

• Системы управления, связи и безопасности
• Корпорация Интел Групп (Санкт-Петербург)

Библиографическая запись: Карри, С. Х. Методика синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных воздействий на основе витка меандровой линии с асимметричным поперечным сечением [Электронный ресурс] / С. Х. Карри, З. М. Кенжегулова, Р. С. Суровцев // Системы управления, связи и безопасности. – 2023. – № 1 – С. 90-109. – DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-90-109

Индексируется в:

• РИНЦ ( https://elibrary.ru/item.asp?id=50475110 )
• ВАК ( https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-sinteza-passivnyh-poloskovyh-ustroystv-zaschity-ot-impulsnyh-vozdeystviy-na-osnove-vitka-meandrovoy-linii-s-asimmetrichnym )