ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 1 · РАДИОТЕХНИКА

Анализ характеристик зеркально-симметричной полосковой структуры в дифференциальном режиме

С.В. Власов1, Е.С. Жечев1, А.М. Заболоцкий1

1 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.1.3 УДК 621.391.825 EDN JLFBNI

Аннотация

На данный момент огромные объемы данных передаются в дифференциальном режиме при помощи стандартов LVDS, USB, CAN, RS-485 и Ethernet. Полупроводниковые элементы и компоненты в приемных и передающих цепях данных интерфейсов уязвимы к сверхширокополосным (СШП) импульсным воздействиям. В данной работе рассмотрена возможность снижения уровня СШП-помехи за счет модального фильтра, работающего в дифференциальном режиме. С помощью электродинамического моделирования получены S -параметры, используемые для анализа временных и частотных характеристик. Показано ослабление СШП помехи в 6,19 раз. Для оценки опасности помехи выполнен анализ значений N -норм, который показал, что исследуемая структура позволяет снизить опасность СШП помехи для оборудования. Значение N 1 уменьшилось в 6,19 раза, N 2 - в 10,18 раза, N 3 - 1,51 раза, N 4 - 4,32 раза, N 5 - в 5,1 раза. Выполнен анализ целостности полезного сигнала, для этого получены глазковые диаграммы. Выявлено, что для битовых скоростей до 1350 Мбит/с значительных искажений полезного сигнала не наблюдается.

  • полосковая структура
  • помехозащитные устройства
  • электродинамическое моделирование
  • сверхширокополосная помеха
  • N-нормы
  • дифференциальный режим
  • полезный сигнал
Abstract (in English)

Analysis of characteristics of reflection-symmetric strip structure in differential mode

Nowadays, huge amounts of data are being transmitted in differential mode using LVDS, USB, CAN, RS-485 and Ethernet standards. Semiconductor elements and components in the receiving and transmitting circuits of data interfaces are vulnerable to ultra-wideband (UWB) pulses. This paper considers the possibility of reducing the level of UWB interference by means of a modal filter operating in differential mode. Electrodynamic simulations were performed to obtain S -parameters, which were used to analyze time and frequency characteristics. The attenuation of the UWB interference by 6.19 times is shown. To evaluate the danger of interference, the analysis of N -norm values was performed, which showed that the investigated structure allows reducing the danger of UWB interference for the equipment. The values of N -norms decreased as follows: N 1 by 6.19 times, N 2 by 10.18 times, N 3 by 1.51 times, N 4 by 4.32 times, and N 5 by 5.1 times. The signal integrity has been analyzed and eye diagrams have been obtained for this purpose. It is revealed that for bit rates up to 1350 Mbit/s significant distortions of the useful signal are not observed.

Для цитирования

Власов С.В., Жечев Е.С., Заболоцкий А.М. Анализ характеристик зеркально-симметричной полосковой структуры в дифференциальном режиме // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.1.3

Литература

  1. Instruments T.Interface circuit for tia/eia-644 (lvds) //SLLA038B, Application notes, Texas Instruments. - 2002.
  2. Mora N., Vega F., Lugrin G., Rachidi F., Rubinstein M. Study and classification of potential IEMI sources. System and assessment notes. 2014. Т. 41. №. ARTICLE.
  3. Huang T. et al. Reconfigurable UWB pulse generator based on pulse shaping in a nonlinear optical loop mirror and differential detection //Optics express. - 2013. - Т. 21. - №. 5. - С. 6401-6408.
  4. Захаров А. Защита промышленных приборов в соответствии с нормами по электромагнитной совместимости. Компоненты и технологии. 2006. №5. С. 47-52. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/antologiya-vydayuschihsya-dostizheniy-v-nauke-i-tehnike-chast-33-elektromagnitnaya-sovmestimost-i-zaschita-ot-vozdeystviya-moschnyh
  5. Газизов, Т.Р., Заболоцкий А.М. Модальное разложение импульса в отрезках связанных линий как новый принцип защиты от коротких импульсов. Технологии ЭМС. 2006. №4 (19). С. 40-44
  6. Gazizov A.T., Zabolotsky A.M., Gazizov T.R. UWB pulse decomposition in simple printed structures. IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. 2016. Vol. 58. no. 4. P. 1136-1142. https://doi.org/10.1109/TEMC.2016.2548783
  7. Zhechev Y.S., Kosteletskii V.P. A modal filter with a parallel oscillatory circuit in a passive conductor. Postgraduate and master students' research in electronics and control systems. 2020. Vol. 4, no.2. P. 323-326.
  8. Zabolotsky A.M. Application of reflective symmetry for modal filtration improvement. Proceedings of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics. 2015. V.36. no.2. P.41-44. https://doi.org/10.3390/sym12071117
  9. Жечев Е.С., Черникова Е.Б., Белоусов А.О., Газизов Т.Р. Экспериментальные исследования зеркально-симметричного модального фильтра во временной и частотной областях. Системы управления, связи и безопасности. 2019. №2. С. 162-179. https://doi.org/10.24411/2410-9916-2019-10208
  10. Власов С.В., Жечев Е.С. Анализ четырехслойного зеркально-симметричного модального фильтра в синфазном и дифференциальном режимах. Научная сессия ТУСУР - 2022.
  11. Zhechev Y.S., Ivantsov I.A., Zabolotsky A.M. Multicriteria optimization of a four-layer reflection-symmetric modal filter parameters for ESD protection. Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2021. Т. 1862. №. 1. С. 012-023. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1862/1/012023
  12. Baum. C. Norms and Eigenvector norms // Mathematics Notes. - 1979. - Vol. 63.
  13. Orlov P.E., Dolganov E.S., Gazizov T.R. Kvazistaticheskoe i ehlektrodinamicheskoe modelirovanie modal'nyh yavlenij v mnogoprovodnyh strukturah, Infokommunikacionnye tekhnologii. '2011. V.9. no.4. P.96-100. https://doi.org/10.1109/EDM.2019.8823227
  14. IEC 61000-1-5-2004. Electromagnetic compatibility (EMC) -part 1-5: general - high power electromagnetic (HPEM) effects on civil systems reference