Уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и влияний преднамеренных силовых электромагнитных воздействий

• Автор: Газизов, Тальгат Рашитович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 403 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГЕ1АЛОВ В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ И ВЛИЯНИЙ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ: ОБЗОР
1Л Уменьшение искажений электрических сигналов
в межсоединениях
1ЛЛ Актуальность уменьшения искажений
1Л.2 Теоретическое моделирование искажений
1Л.З Экспериментальное моделирование искажений
1Л.4 Основные причины искажений сигналов в межсоединениях
и способы их уменьшения
1.2 Преднамеренные силовые электромагнитные воздействия
1.3 Основные результаты главы
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Общая формулировка задач исследования
2.2 Разработка моделей и подходов к моделированию электромагнитной совместимости
2.2.1 Вычисление ёмкостных матриц методом моментов
2.2.2 Вычисление временного отклика
2.2.3 Подходы к моделированию электромагнитной
совместимости
2.3 Реализация моделей и алгоритмов
2.3.1 Квазистатический анализ
2.3.2 Электродинамический анализ
2.3.3 Исследование итерационных методов решения систем
линейных алгебраических уравнений
2.3.4 Оптимизация генетическими алгоритмами
2.3.5 Разработка единой системы моделирования
2.4 Приложение моделирования к уменьшению искажений
2.4.1 Уменьшение искажений по результатам экспериментального моделирования
2.4.2 Уменьшение искажений по результатам теоретического моделирования
2.5 Основные результаты главы
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И ПОДХОДА К МОДЕЛИРОВАНИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
3.1 Вычисление ёмкостных матриц методом моментов
3.1.1 Теоретическая основа
3.1.2 Дискретизация границ
3.1.3 Основные результаты раздела
3.2 Аналитические модели для временного отклика
3.2.1 Структура из двух отрезков линии передачи с ёмкостной
нагрузкой на стыке

3.2.2 Периодическая структура из п отрезков линии передачи
с ёмкостными нагрузками на стыках
3.2.3 Основные результаты раздела
3.3 Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами
3.4 Основные результаты главы
4. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ
4.1 Квазистатический анализ
4.1.1 Вычисление электрических параметров межсоединений
4.1.2 Вычисление временного отклика межсоединений
4.1.3 Основные результаты раздела
4.2 Электродинамический анализ
4.2.1 Работа программы
4.2.2 Результаты тестирования
4.2.3 Основные результаты раздела
4.3 Оптимизация допуска обнуления при решении систем линейных алгебраических уравнений итерационными методами
4.4 Оптимизация генетическими алгоритмами
4.5 Разработка единой системы моделирования
4.5.1 Функциональные возможности
4.5.2 Примеры моделирования
4.5.3 Основные результаты раздела
4.6 Основные результаты главы
5. УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ
5.1 Экспериментальное моделирование новой монтажной платы
5.1.1 Помехозащищённая теплопроводная монтажная плата
и качественная оценка её возможностей
5.1.2 Макетирование межсоединений
5.1.3 Распространение импульсных сигналов в одиночных линиях
5.1.4 Перекрёстные помехи в парах связанных линий
5.1.5 Основные результаты раздела
5.2 Возможности уменьшения искажений сигналов
в межсоединениях с двухслойным диэлектриком
5.2.1 Уменьшение искажений по результатам оценки погонных параметров линий
5.2.2 Уменьшение искажений в структурах одиночных линий
5.2.3 Уменьшение дальней перекрёстной помехи
в последовательно соединённых отрезках связанных линий
5.2.4 Уменьшение искажений в отрезке многопроводной линии
5.2.5 Экспериментальное моделирование влияния лака
5.2.6 Основные результаты раздела
5.3 Основные результаты главы
6. УМЕНЬШЕНИЕ ВЛИЯНИЙ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

6.1 Преднамеренные силовые электромагнитные воздействия
и авионика
6.1.1 Источники
6.1.2 Уязвимость
6.1.3 Ослабление или усиление
6.1.4 Пути решения проблемы
6.1.5 Оценка возможных угроз авионике
6.1.6 Основные результаты раздела
6.2 Меры по уменьшению влияний преднамеренных силовых электромагнитных воздействий
6.2.1 Методология
6.2.2 Контроль паразитных эффектов
6.2.3 Компьютерное моделирование: оптимизация генетическими алгоритмами
6.2.4 Основные результаты раздела
6.3 Основные результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

конформных преобразований и его применимости к довольно сложной конфигурации МПЛГТ: в ней показано, что оценка параметров этим методом приблизительно в десять раз быстрее оценки той же конфигурации одним из самых быстрых численных методов, спектральным. В работе [97] конформное отображение используется для взаимного преобразования ёмкостных матриц планарной и цилиндрической МПЛП в многослойной среде. Выводится точное аналитическое выражение для ёмкостной матрицы путём решения задачи с системой уравнений с двойными рядами посредством задачи граничных значений Вольтерры. Решение выражается, хотя и через бесконечные матрицы, но с очень хорошими свойствами сходимости. Численные примеры показывают, что метод даёт точные результаты, а также вычислительно эффективен для линий, имеющих большое число проводников.
В заключение рассмотрения аналитических методов отметим, что наличие строгих аналитических формул даже для относительно простых конфигураций важно для проверки точности постоянно совершенствующихся численных методов определения параметров МПЛП самой различной сложности.
Действительно, сложность МПЛП как объекта моделирования, имеющего, в общем случае, большое число проводников с произвольными размерами, поперечным сечением, расположением и ориентацией, которые могут находиться в среде с произвольным диэлектрическим заполнением, часто делает численные методы единственно приемлемыми для определения параметров отрезков МПЛП. Поэтому, разработка численных методов вычисления параметров МПЛП развивается очень интенсивно. Среди основных численных методов, широко используемых в последние годы для вычисления параметров МПЛП, выделяются методы: спектральный;
вариационный; функций Грина; моментов; интегральных уравнений; прямых; конечных разностей; конечных элементов; граничных элементов.
Выч исден ие.матрицы. [С]
Спектральный метод
Для определённых конфигураций МПЛП (в частности, при планарном расположении проводников на плоской диэлектрической границе над плоскостью земли) получение выражений для определения параметров МПЛП оказалось особенно эффективным в спектральной области. Такой подход называется спектральным, а методы, с которыми он используется, часто называются спектральными методами. Так, например, при оценке ёмкостной матрицы для решения интегрального уравнения в спектральной области может использоваться метод Галёркина. Этот подход применён для расположенной над плоскостью земли копланарной МПЛП с учётом конечной толщины полосок и скин-слоя [98], для точного и эффективного анализа микрополосковой МПЛП с произвольной толщиной [99], для МПЛП с проводниками трапецеидального поперечного сечения [100] для многослойной МПЛП при сильно выраженном скин-эффекте в проводниках произвольного поперечного сечения [101], для копланарной МПЛП в многослойной среде с диэлектрической и магнитной анизотропией и потерями [102].