ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 6 · РАДИОТЕХНИКА

Влияние толщины электромагнитного поглотителя на характеристики дифференциальной линии передачи в интегральном исполнении

В.А. Трубченинов1, С.В. Власов1, Е. Жечев1

1 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.6.6 УДК 621.396.669 EDN PELCWT

Аннотация

Современные тенденции развития электроники требуют разработки компактных и высокопроизводительных устройств, работающих в условиях высокого уровня электромагнитных помех (ЭМП). Для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) дифференциальных линий передачи (ДЛП) перспективным решением является применение электромагнитных поглотителей (ЭП). Однако влияние толщины таких поглотителей на временные и частотные характеристики линий в интегральном исполнении остается недостаточно изученным. В работе использованы методы моделирования, реализованные в программных продуктах TUSUR.EMC и COMSOL Multiphysics. Рассмотрена ДЛП на подложке из GaAs, при этом толщина ЭП варьировались от 0 до 20 мкм. Исследование включает анализ коэффициентов передачи и отражения, временных задержек и целостность сигнала. Цель исследования заключалась в определении оптимальной толщины ЭП, обеспечивающей максимальное подавление помех при минимальном влиянии на полезный сигнал. Результаты показали, что применение ЭП с толщиной 8 мкм снижает амплитуду помехи в 1,4 раза, увеличивает время прихода в 1,15 раза, а также уменьшает уровень отраженных сигналов в полосе заграждения до минус 13,16 дБ, но при этом ширина полосы пропускания уменьшается с 2,41 ГГц (при H = 0) до 1,03 ГГц (при H = 20 мкм). Таким образом, использование ЭП с оптимальной толщиной значительно повышает ЭМС ДЛП в интегральном исполнении. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования высокочастотных устройств с улучшенными характеристиками помехозащищенности.

  • временной отклик
  • дифференциальная линия передачи
  • интегральное исполнение
  • частотные характеристики
  • электромагнитный поглотитель
Abstract (in English)

Influence of electromagnetic absorber thickness on the characteristics of differential transmission lines in integrated design

Modern trends in electronics development require the design of compact and high-performance devices operating under high levels of electromagnetic interference (EMI). A promising solution for ensuring the electromagnetic compatibility (EMC) of differential transmission lines (DTLs) is the use of electromagnetic absorbers (EAs). However, the influence of the absorber thickness on the time-domain and frequency-domain characteristics of integrated DTLs remains insufficiently studied. This study employs modeling methods implemented in the software tools TUSUR.EMC and COMSOL Multiphysics. A DTL on a GaAs substrate is considered, with the EA thickness varied from 0 to 20 µm. The investigation includes an analysis of transmission and reflection coefficients, signal integrity, and propagation delays. The research aims to determine the optimal EA thickness that provides maximum interference suppression while minimizing its impact on the useful signal. The results show that an EA with a thickness of 8 µm reduces interference amplitude by a factor of 1.4, increases signal arrival time by a factor of 1.15, and decreases the level of reflected signals in the stopband to minus 13.16 dB. However, the passband width decreases from 2.41 GHz (at H = 0) to 1.03 GHz (at H = 20 µm). Thus, the use of an EA with an optimal thickness significantly improves the EMC of integrated DTLs. The obtained results can be utilized in the design of high-frequency devices with enhanced immunity to interference.

Для цитирования

Трубченинов В.А., Власов С.В., Жечев Е. Влияние толщины электромагнитного поглотителя на характеристики дифференциальной линии передачи в интегральном исполнении // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.6.6

Литература

  1. Бабунько С.А., Орлов О.С. Комплексная миниатюризация СВЧ-приборов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2010. - Т. 13. - №. 1. - С. 61-72.
  2. Летавин Д.А. Миниатюризация микрополосковых СВЧ-устройств: магистерская диссертация: дис. - 2016.
  3. Борейко Д., Хроленко Т., Яковлев А. Унифицированные полосовые LC-фильтры, выполненные по интегральной технологии // Современная электроника. - 2015. - №. 7. - С. 38-40.
  4. Борейко Д.А., Князева А.Р. Интегральные катушки индуктивности с уменьшенной площадью // Техника радиосвязи. - 2021. - №. 1. - С. 86-94.
  5. Lima D.A.C. et al. Review of Bus Differential Protection Using IEC 61850 // Energies. - 2022. - Т. 15. - №. 24. - С. 9537.
  6. Zhou P. et al. A novel ultra-wideband common-mode suppression circuit based on multi-mode transmission line // 2018 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT). - IEEE, 2018. - С. 1-3.
  7. Костелецкий В.П., Заболоцкий А.М. Полосковая структура, защищающая от сверхкоротких импульсов в дифференциальном и синфазном режимах // Системы управления, связи и безопасности. - 2021. - №. 2. - С. 130-141.
  8. Исайчева А.В. и др. Влияние побочных электромагнитных излучений и наводок на передаваемую информацию в цифровых видеоинтерфейсах dvi и hdmi // Концепции, инструменты и технологии развития современной науки и техники. - 2023. - С. 73-76.
  9. Богодистова Е.С. Анализ физической и логической организации интерфейса USB // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. - 2020. - С. 197-203.
  10. Дугин Е. Применение межплатных соединителей Samtec QStrip серий QTH/QSH для высокоскоростной передачи данных в системах стандарта PCI Express 3-го поколения с пропускной способностью 8 ГТ/с // Компоненты и технологии. - 2015. - №. 9. - С. 126-130.
  11. Егоров Д.В., Бобков В.Д. Исследование способов борьбы с электромагнитными помехами на печатных платах // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. - 2019. - С. 51-53.
  12. Юрков Н.К., Андреев П.Г., Жумабаева А.С. Проблема обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств // Труды Международного симпозиума "Надежность и качество". - 2015. - Т. 1. - С. 201-203.
  13. Костелецкий В.П. Обзор гибридных фильтров для защиты радиоэлектронных средств от кондуктивных помех // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2022. - Т. 25. - №. 1. - С. 37-47.
  14. Zhang M. et al. Electromagnetic absorber converting radiation for multifunction // Materials Science and Engineering: R: Reports. - 2021. - Т. 145. - С. 100627.
  15. Трубченинов В.А., Власов С.В., Жечев Е.С., Заболоцкий А.М. Методы компоновки электромагнитных поглотителей в структурах малогабаритных модальных фильтров // Журнал радиоэлектроники. -2024. - №. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.10.14
  16. Лист широкополосного поглотителя СВЧ-энергии ЗИПСИЛ 601 РПМ-01 (СВЧ-поглотитель). Официальный сайт компании "Зипсил": https://www.zipsil.ru/high-loss-microwave-absorber-silicone-sheets/(дата обращения: 30.10.2024).
  17. Кечиев Л. Печатные платы и узлы гигабитной электроники. - Litres, 2018.
  18. Zhou Y., Chen Y. Properties of mixed-mode S-parameters // Microwave and Optical Technology Letters. - 2008. - Т. 50. - №. 11. - С. 2869-2874.
  19. Куксенко С.П. и др. Новые возможности системы моделирования электромагнитной совместимости TALGAT // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2015. - №. 2 (36). - С. 45-50.
  20. Zimmerman W.B.J.Introduction to COMSOL multiphysics // Multiphysics modeling with finite element methods. - 2006. - P. 1-26.