ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2023, № 1 · МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЗАДАЧАХ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

О методах адаптивной сегментации при квазистатическом анализе многопроводных линий передачи

А.Е. Максимов1, С.П. Куксенко1

1 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2023.1.14 УДК 51-74:537.2 EDN VPIIYV

Аннотация

Обобщены различные методы адаптивной сегментации границ поперечного сечения многопроводных линий передачи при их моделировании методом моментов. Рассмотрены 4 метода адаптивной сегментации, определен оптимальный по критерию точности и экономичности вычисления матриц первичных погонных параметров линий. Для верификации использованы 6 различных программных средств, а также результаты измерений.

  • многопроводная линия передачи
  • адаптивная сегментация
  • матрицы первичных погонных параметров линии передачи
  • метод моментов
Abstract (in English)

Adaptive segmentation methods for quasi-static analysis of multiconductor transmission lines

Various methods of adaptive segmentation of the cross-section boundaries of multiconductor transmission lines are generalized. The method of moments was used in the simulation. Four methods of adaptive segmentation are considered and the most optimal of them is determined. The optimality criterion was accuracy and cost-effectiveness of calculating matrices of per-unit-length parameters of transmission lines. For verification, 6 different software tools and measurement results were used.

Для цитирования

Максимов А.Е., Куксенко С.П. О методах адаптивной сегментации при квазистатическом анализе многопроводных линий передачи // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.1.14

Литература

  1. Rosloniec S. Fundamental Numerical Methods for Electrical Engineering. Berlin, Springer. 2008. 294 p.
  2. Özgün Ö., Kuzuoğlu М. MATLAB-based Finite Element Programming in Electromagnetic Modeling. Boca Raton, CRC Press. 2018. 440 p.
  3. Харрингтон Р.Ф. Применение матричных методов к задачам теории поля. Труды института инженеров по электронике и радиотехнике. 1967. №2. С.5-19.
  4. Keysight Technologies. PathWave Advanced Design System (ADS) [web]. Keysight. Дата обращения: 01.12.2022. URL: www.keysight.com/us/en/products/software/pathwave-design-software/pathwave-advanced-design-system.html
  5. FastFieldSolvers S.R.L. Fast Field Solvers products [web]. FastFieldSolvers. Дата обращения: 01.12.2022. URL: www.fastfieldsolvers.com/software.htm
  6. Hamburg University of Technology. Multiconductor Transmission Line Analysis [web]. Institut für Theoretische Elektrotechnik. Дата обращения: 01.12.2022. URL: www.tet.tuhh.de/en/concept-2/multiconductor-analysis
  7. Dr. Tapan K. Sarkar. LINPAR [web]. Electromagnetics & Signal Processing. Дата обращения: 01.12.2022. URL: https://ecs.syr.edu/faculty/sarkar/software.asp?id=linpar
  8. Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М., Куксенко С.П., Комнатнов М.Е., Суровцев Р.С. Моделирование элементов критичной радиоэлектронной аппаратуры: новые подходы, модели и алгоритмы, их реализация и применение. Наноиндустрия. 2020. Т.13. №S4 (99). С.366-369. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2020.13.4s.366.369
  9. Фуско В. СВЧ-цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. Москва, Радио и связь. 1990. 288 с.
  10. Lo D.S.H. Finite Element Mesh Generation. Boca Raton, CRC Press. 2015. 672 p.
  11. Максимов А.Е., Куксенко С.П. Исследование методов построения адаптивных сеток при квазистатическом анализе многопроводных линий передачи методом моментов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.1.10
  12. Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Временной отклик многопроводных линий передачи. Томск, Томский государственный университет. 2007. 152 с.
  13. Ховратович В.С. Параметры многопроводных передающих линий. Радиотехника и электроника. 1975. №3. C.469-473.
  14. Paul C.R. Analysis of Multiconductor Transmission Lines. Hoboken/New Jersey, John Wiley &Sons. 2008. 800 p.
  15. Maksimov A.E., Kuksenko S.P. Accurate capacitance matrices for multiconductor transmission lines. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2022. V.64 №5. P.1514-1521. https://doi.org/10.1109/TEMC.2022.3175717
  16. Venkataraman J., Rao S.M., Djordjevic A.R., Sarkar T.K., Yang N. Analysis of arbitrarily oriented microstrip transmission lines in arbitrarily shaped dielectric media over a finite ground plane. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1985. V.33. P.952-959.
  17. Bazdar M.B., Djordjevic A.R., Harrington R.F. Evolution of quasi-static matrix parameters for multiconductor transmission lines using Galerkin's method. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1994. V.41. №7. P.1223-1228.
  18. Yang Z., Wang Z., A virtual 3-D fast extractor for interconnect capacitance of multiple dielectrics. Microelectronic Engineering. 2003. V.65. P.133-144. https://doi.org/10.1016/S0167-9317(02)00746-3
  19. Стручков С.М., Сычев А.Н. Методика измерения погонных параметров симметричных связанных линий. Международная научно-практическая конференция "Электронные средства и системы управления". 2015. С.159-163.
  20. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ РФ №2022662895. Максимов А.Е., Куксенко С.П. Программа для расчета матриц коэффициентов электростатической и электромагнитной индукции методом моментов. Дата заявки: 01.07.2022. Дата публикации: 07.07.2022. URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=EVM&DocNumber=2022662895&TypeFile=html
  21. Scheinfein M.R., Palusinski O.A. Methods of calculation of electrical parameters for electronic packaging applications. Transactions of the Society for Computer Simulation. 1987. V.4. P.187-254.
  22. Dworsky L.N.Introduction to Numerical Electrostatics Using MATLAB. Hoboken/New Jersey, John Wiley &Sons. 2014. 464 p.
  23. Zhai K., Yu W. The 2-D boundary element techniques for capacitance extraction of nanometer VLSI interconnects.International Journal of Numerical Modelling. 2013. V.27. №4. P.656-668. https://doi.org/10.1002/jnm.1934
  24. Ruehli A., Antonini G., Jiang L. Circuit Oriented Electromagnetic Modeling Using the PEEC Techniques. Hoboken/New Jersey, John Wiley &Sons. 2017. 464 p.
  25. Максимов А.Е., Куксенко С.П. Адаптивный итерационный выбор оптимальной сегментации при решении электростатических задач методом моментов. Международная научно-практическая конференция "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири" (СИБРЕСУРС-26-2020). 2020. С.112-116.
  26. Maksimov A., Kuksenko S. Adaptive segmentation of multiconductor transmission lines in quasi-static analysis by the method of moments. Journal of Physics: Conference Series. EDCS 2020. 2021. P.012020. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1862/1/012020
  27. Swanson D.G., Hofer W.J. Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation. Norwood, Artech House Publishers. 2003. 474 p.
  28. Zhou Y., Li Z., Shi W. Fast capacitance extraction in multilayer, conformal and embedded dielectric using hybrid boundary element method. 44th ACM/IEEE Design Automation Conference. 2007. P.835-840.
  29. Homentcovschi D., Oprea R. Analytically determined quasi-static parameters of shielded or open multiconductor microstrip lines. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1998. V.46. №1. P.18-24. https://doi.org/10.1109/22.654918