ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №8
Оглавление выпуска

Текст статьи на английском (pdf)

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.5

УДК: 621.391.825

АНАЛИЗ ЦЕЛОСТНОСТИ СИГНАЛА

ДЛЯ ЧЕТЫРЕХСЛОЙНОГО ЗЕРКАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОГО МОДАЛЬНОГО ФИЛЬТРА

Е.С. Жечев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

634050, г. Томск, проспект Ленина, д. 40

Статья поступила в редакцию 6 июня 2022 г.

Аннотация. В статье представлены результаты анализа целостности сигнала для четырехслойного зеркально-симметричного модального фильтра и определена потенциальная область применения таких устройств. Проведены вычислительный и экспериментальный эксперименты в частотном диапазоне от 0 до 1,5 ГГц. Показано, что средний уровень вносимых потерь в полосе пропускания не превышает -18 дБ, что свидетельствует о хорошем согласовании. Вносимые потери не оказывают существенного ослабления полезного сигнала. После того, как модальный фильтр был определен в частотной области, использована система Advanced Design System для анализа временных характеристик. Псевдослучайные битовые последовательности со скоростью передачи данных от 0,125 до 0,5 Гбит/с подавались на вход зеркально-симметричного модального фильтра. Из глазковых диаграмм видно, что модальный фильтр имеет хорошие характеристики с точки зрения целостности сигнала. Так, при самой высокой скорости передачи данных фазовое отклонение не превышает 39,5 пс. Максимальное значение амплитудного шума составило 71 мВ. Можно добиться значительно меньших значений фазового отклонения и амплитудного шума для модального фильтра, используя его оптимальные геометрические и электрические параметры. Результаты электродинамического моделирования хорошо согласуются с экспериментальными результатами.

Ключевые слова: целостность сигнала, зеркально-симметричный модальный фильтр, электромагнитная совместимость, псевдослучайная битовая последовательность, глазковая диаграмма.

Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-37-90098.

Автор для переписки: Жечев Евгений Сергеевич, zhechev75@gmail.com

Литература

1. Zahid M.N., et al Signal Integrity Simulation Design and Analysis of Electronic Article Surveillance PCB for RFID applications. IEEE 3rd International Conference of Safe Production and Informatization (IICSPI). 2020. P.600-604. https://doi.org/10.1109/IICSPI51290.2020.9332408

2. Lin H.-N. et al. Switching Noise Analysis for Conducted Electromagnetic Interference from of Power Electronic Module. Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC). 2021. P.1-4. https://doi.org/10.1109/APEMC49932.2021.9596955

3. Shiue G.H., Shiu J.H., Chiu P.W. Analysis and Design of Crosstalk Noise Reduction for Coupled Striplines Inserted Guard Trace with an Open-Stub on Time-Domain in High-Speed Digital Circuits. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. 2011. V.1. №10. P.1573-1582. https://doi.org/10.1109/TCPMT.2011.2163309

4. Gazizov T.R., Zabolotsky A.M. Experimental Results on UWB Pulse Propagation in Low-Voltage Power Cables With Different Cross Sections. IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. 2012. V.54. №1. P.229-231. https://doi.org/10.1109/TEMC.2011.2171971

5. Межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TR 61000-1-5-2017. Электромагнитная совместимость (ЭМС) – Часть 1–5 – Общие положения –Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения. 2017. 41 с.

6. Khazhibekov R.R., Zabolotsky A.M., Zhechev Y.S., Kosteletskii V.P., Gazizov T.R. Development of modal filter prototype for spacecraft busbar protection against ultrashort pulses. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V.560. №1. P.12-145. https://doi.org/10.1088/1757-899X/560/1/012145

7. Khazhibekov R.R., Zabolotsky A.M. Modal Filter with Interdigital Structure of Conductors for 100 Mbit/s Ethernet Equipment Protection. International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). 2019. P.1-4. https://doi.org/10.1109/SIBCON.2019.8729577

8. Belousov A.O., Chernikova E.B., Khazhibekov R.R., Zabolotsky A.M. Quasi-static and electrodynamic simulation of reflection symmetric modal filter time response on ultra-short pulse excitation. Journal of Physics: Conference Series. 2018. V.1015. P.032015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1015/3/032015

9. Zhechev Y.S., Chernikova E.B., Belousov A.O. Research of the New Structure of Reflection Symmetric Modal Filter. 20th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). 2019. P.108-112. https://doi.org/10.1109/EDM.2019.8823227

10. Zhechev Y.S. Experimental Study of the Buried Vias Effect on Reflection Symmetric Modal Filter Performance. 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). 2020. P.200-204. https://doi.org/10.1109/EDM49804.2020.9153335

11. Svensson C., Dermer G.H. Time domain modeling of lossy interconnects. IEEE Transactions on Advanced Packaging. 2001. V.24. №2. P.191-196. https://doi.org/10.1109/6040.928754

12. Djordjevic A.R., Biljie R.M., Likar-Smiljanic V.D., Sarkar T.K. Wideband frequency-domain characterization of FR-4 and time-domain causality. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2001. V.43. №4. P.662-667. https://doi.org/10.1109/15.974647

13. Kim G., Kam D.G., Lee S.J., Kim J., Ha M., Koo K., Kim J. Modeling of Eye-Diagram Distortion and Data-Dependent Jitter in Meander Delay Lines on High-Speed Printed Circuit Boards (PCBs) Based on a Time-Domain Even-Mode and Odd-Mode Analysis. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2008. V.56. №8. P.1962-1972. https://doi.org/10.1109/TMTT.2008.927543

14. Sui C., Bai S., Zhu T., Cheng C., Beetner D.G. New methods to characterize deterministic jitter and crosstalk-induced jitter from measurements. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2015. V.57. №4. P.877-884. https://doi.org/10.1109/TEMC.2014.2388236

15. Kubíček M. In-system jitter measurement using FPGA. In 20th International Conference Radioelektronika. 2010. P.1-4. https://doi.org/10.1109/RADIOELEK.2010.5478560.

16. Jung H. K., Lee S. M., Sim J. Y., Park H. J. A transmitter with different output timing to compensate for the crosstalk-induced jitter of coupled microstrip lines. In 2010 International SoC design conference. 2010. P.364-367. https://doi.org/10.1109/SOCDC.2010.5682896

17. Lee J., Lee S., Nam S.A crosstalk reduction technique for microstrip MTL using mode velocity equalization. IEEE transactions on electromagnetic compatibility. 2011. V.53. №2. P.366-371. https://doi.org/10.1109/TEMC.2010.2095018

Для цитирования:

Жечев Е.С. Анализ целостности полезного сигнала для четырехслойного зеркально-симметричного модального фильтра. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.5 (In English)