Методика защиты электронных устройств от сверхкоротких импульсов при их модальном разложении в соединительных линиях

• Автор: Бевзенко, Иван Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 229 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И МОДАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ ОБЗОР.

1Л Актуальность моделирования модальных явлений

1.2 Моделирование распространения электрических сигналов.

1.2Л Общие подходы

1.2.2 Теория метода моментов

1.2.3 Матрицы первичных параметров

1.2.4 Выбор метода вычисления матриц параметров.

1.2.5 Подходы к вычислению временного отклика схем многопроводных линий передачи

1.3 Модальное разложение импульса в электрических

соединениях.
1.3.1 Связанные микрополосковые линии.
1.3.2 Трехпроводные кабели
1.3.3 Печатные платы
1.3.4 Специальные полосковые структуры с лицевой связью.
1.4 Модальное разложение и восстановление импульса в электрических соединениях.
1.4.1 Условия разложения и восстановления.
1.4.2 Микрополосковые линии.
1.4.3 Силовые кабели
1.5 Основные результаты главы
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ МОДАЛЬНЫХ
АНТИПОДОВ
2.1 Изменение значения диэлектрической проницаемости
окружающей среды.
2.2 Дополнительный диэлектрический слой
2.2.1 Исследование зависимости модуля разности погонных задержек мод от параметров дополнительного диэлектрического слоя для кабелей АППВ и АПУНП.
2.2.2 Выбор параметров модального антипода для кабеля АППВ
2.3 Заполнение диэлектриком внутренних полостей
2.4 Изменение разноса проводников в многослойной печатной
2.5 Изменение высоты опорного проводника в многослойной
печатной плате.
2.6 Изменение геометрической формы кабеля
2.6.1 Изменение расположения проводников.
2.6.2 Исследование временного отклика в структурах из
модальных антиподов
2.6.3 Влияние расположения антипода на разложение и восстановление импульса в структуре из двух отрезков
плоского трехпроводного кабеля.
2.6.4 Уменьшение длины антипода за счет изменения
параметров плоского трехпроводного кабеля
2.6.5 Исследование временного и частотного откликов в
структурах из модальных антиподов
2.7 Основные результаты главы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ МОДАЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ В БОРТОВОЙ
АППАРАТУРЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.
3.1 Модальные явления в элементах бортовой аппаратуры
космического аппарата
3.1.1 Печатная плата.
3.1.2 Гибкий печатный кабель.
3.1.3 Сравнение результатов квазистатического и
электродинамического анализа плоского кабеля.
3.2 Моделирование погонных задержек мод в печатных платах
бортовой аппаратуры космического аппарата.
3.2.1 Верхний слой платы
3.2.2 Средний слой платы
3.2.3 Нижний слой платы.
3.3 Основные результаты главы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
С МОДАЛЬНЫМИ АНТИПОДАМИ.
4.1 Погружение плоского кабеля в воду
4.2 Изменение расположения проводников.
4.3 Погрешности измерений
4.4 Основные результаты главы
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Методика выявления структур с нежелательными модальными явлениями.
5.2 Устройство для нарушения работы аппаратуры за счет
разложения и восстановления импульсов.
5.3 Основные результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Последний, в силу его широкой распространённости, представляет особый практический интерес, а результаты отдельных исследований показывают возможности создания модальных антиподов плоских кабелей. К©-ч=>? Рис. В данном разделе [6] рассмотрены общие подходы к решению задач электромагнитного поля, выделен метод моментов и рассмотрена его теория, выбран метод вычисления матриц параметров, а также временного отклика многопроводных линий передачи. Это позволило выбрать инструментарий для решения поставленных задач. В самом общем случае распространение электрических сигналов в межсоединениях описывается уравнениями Максвелла. Поэтому строгое решение задачи вычислительного моделирования межсоединений требует численного решения уравнений Максвелла для граничных условий, определяемых конфигурацией межсоединений, при начальных значениях, задаваемых электрическими сигналами в межсоединениях. Однако необходимые для этого вычислительные затраты оказываются крайне высокими даже для относительно простых конфигураций. Поэтому такой анализ, называемый электродинамическим или полноволновым (поскольку он учитывает все типы волн, возникающие в межсоединениях), используется при анализе межсоединений, как правило, только на частотах в десятки и сотни гигагерц. При статическом подходе делается упрощающее предположение, что в межсоединениях отсутствуют потери, дисперсия и высшие типы волн, и может распространяться только основная, поперечная волна. Это сводит уравнения Максвелла к телеграфным уравнениям, решение которых гораздо проще, но весьма точно для большинства практических межсоединений. При допущении распространения только поперечной волны получаются довольно точные результаты даже при наличии небольших потерь в межсоединениях. Этот случай известен как квазистатический подход. МПЛП с учётом граничных условий на концах отрезка, задаваемых окончаниями. МПЛП на заданное воздействие. Решение любой из этих задач, несмотря на упрощения квазистатического подхода, может оказаться весьма сложным в зависимости от сложности конфигураций отрезков МПЛП, их соединений между собой, сложности конфигураций неоднородностей окончаний и наличия в окончаниях комплексных и нелинейных элементов. Особо важна первая из этих трёх задач. Действительно, значения параметров матриц играют ключевую роль, поскольку в интегральном виде содержат в себе всю информацию о геометрической конфигурации и электрических свойствах материалов проводников и диэлектриков, составляющих межсоединение. Кроме того, простые соотношения этих параметров позволяют приближённо определить основные характеристики одиночных и связанных межсоединений. Наконец, некоторые методы определения параметров отрезков МПЛП пригодны и для решения второй задачи, т. Задача определения параметров неоднородностей на стыках и концах отрезков МПЛП сложнее предыдущей, поскольку, как правило, требует вычислительно затратного трехмерного моделирования сложных конфигураций и разработки для него соответствующих моделей, алгоритмов и программ. Решение заключительной задачи определения отклика схемы МПЛП на заданное воздействие может оказаться довольно сложным, например при учёте дисперсии или при изменении параметров отрезков межсоединений но длине отрезка. Кроме того, значительные трудности возникают при учёте нелинейного характера окончаний межсоединений, произвольных воздействиях, а также в схемах со сложной конфигурацией соединений отрезков МПЛП. Однако для некоторых важных частных случаев воздействий и конфигураций возможны простые и даже аналитические решения, позволяющие вычислить форму сигнала в заданной точке схемы межсоединений. Самый известный и разработанный численный метод решения задач вычисления электромагнитного поля - это метод моментов [9]. Далее кратко рассмотрена общая теория метода моментов по материалам работы []. Общая теория метода моментов довольно проста. ЛЧ (1. Ь- линейный оператор, ? Г- искомая неизвестная функция. Пусть f представляется системой базисных функций {б, Т, . Для приближённых решений (1. Подставляя (1. Xa^Lfy=g, (1. Теперь зададим набор тестовых или весовых функций {У|, ш2, *'з, .