ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №5

УДК: 621.391.825

Оптимизация параметров поперечного сечения
УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ от сверхкоротких импульсов,
работающих в дифференциальном
и синфазном режимах

В.П. Костелецкий, Е.Б. Черникова, А.М. Лакоза

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,
634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40

Статья поступила в редакцию 11 февраля 2025 г.

Аннотация. В работе представлен подход к разработке устройств защиты от сверхкоротких импульсов (СКИ), работающих в дифференциальном и синфазном режимах. Приведены результаты обоснования структурного исполнения устройств и выбора схемных моделей, учитывающих режимы при моделировании. Выполнена параметрическая оптимизация поперечных сечений 6- и 8-проводных структур. Оптимизация выполнялась по двум критериям: минимизация амплитуды напряжения на выходе для дифференциального и синфазного режимов по-отдельности и минимизация квадрата разности максимального и минимального временных интервалов для увеличения минимального значения разности погонных задержек, и, как следствие, максимизации длительности СКИ, который может полностью раскладываться. Результаты моделирования с оптимальными параметрами показали, что ослабление СКИ в исследуемых структур увеличилось в среднем в 12 раз в обоих режимах, по сравнению с ослаблением, полученным до оптимизации. Из анализа частотных и временных характеристик получено, что 6-проводная структура оптимальна для использования в качестве защиты цепей питания, а 8-проводная – как для защиты цепей питания, так и сигнальных цепей.

Ключевые слова: устройства защиты, электромагнитная совместимость, дифференциальный режим, синфазный режим, модальное разложение, радиоэлектронная аппаратура.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-79-01216, https://rscf.ru/project/23-79-01216/ в ТУСУРе и при поддержке Минобрнауки России по проекту FEWM-2024-0005.

Автор для переписки: Черникова Евгения Борисовна, chiernikova96@mail.ru

Литература

1. Kučera M., Šebök M. Electromagnetic compatibility analysing of electrical equipment // 2016 Diagnostic of Electrical Machines and Insulating Systems in Electrical Engineering (DEMISEE). – IEEE. – 2016. P. 104-109. https://doi.org/10.1109/DEMISEE.2016.7530476

2. Mora, N. et al. Study and classification of potential IEMI sources // System and assessment notes. – 2014. – № 41. – 92 p.

3. Колпаков А. EMI и EMC – Проблемы силовой электроники // Вестник Электроники. – 2018. – № 3(63). – С. 16–26.

4. Luo F. et al. Design of a hybrid busbar filter combining a transmission-line busbar filter and a one-turn inductor for DC-fed three-phase motor drive systems // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2013. – Vol. 28. – №. 12. – P. 5588-5602. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2244913

5. Gazizov A.T., Zabolotsky A.M., Gazizov T.R. UWB pulse decomposition in simple printed structures // IEEE Transactions on Electromagnetic
Compatibility. – 2016. – Vol. 58. – №4. – P.1136–1142. https://www.doi.org/10.1109/TEMC.2016.2548783

6. Belousov A. O. et al. UAVs protection and countermeasures in a complex electromagnetic environment // Complexity. – 2022. – Vol. 2022 – №. 1. – P. 8539326. https://doi.org/10.1155/2022/8539326

7. Lakoza A. M., Kosteletskii V. P., Chernikova E. B. Influence of cross-section geometrical parameters on the structures characteristics protecting in differential and common modes // 2024 IEEE 3rd International Conference on Problems of Informatics, Electronics and Radio Engineering (PIERE). – Novosibirsk, Russia. – 2024. – P. 180-184. https://doi.org/10.1109/PIERE62470.2024.10804968.

8. Kuksenko S. P. Preliminary results of TUSUR University project for design of spacecraft power distribution network: EMC simulation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering – IOP Publishing, 2019. – Vol. 560 – №. 012110. – P. 1–7. https://doi.org/10.1088/1757-899X/560/1/012110

9. МЭК 61000–2–13. Электромагнитная совместимость: Окружающая среда. Электромагнитные среды высокой мощности (HPEM). Излучаемые и проводимые. – 2005. – 44 с.

10. Кечиев Л. Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры – М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. – 616 с.

11. Черникова Е. Б. Параметрическая оптимизация асимметричных многопроводных линий передачи с учетом комбинационных импульсов // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 6. – С. 1–23. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.6.11

12. PathWave Advanced Design System (ADS). – URL: https://www.keysight.com/ru/ru/products/software/pathwavedesign-software/path

wave-advanced-design-system.html (дата обращения: 18.09.2024).

13. Dunsmore J. P. Handbook of microwave component measurements: with advanced VNA technique / J. P. Dunsmore. – John Wiley & Sons. – 2020. – 848 p.

Для цитирования:

Костелецкий В.П., Черникова Е.Б., Лакоза А.М. Оптимизация параметров поперечного сечения устройств защиты от сверхкоротких импульсов, работающих в дифференциальном и синфазном режимах. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.2