Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 5 · RADIO ENGINEERING

Analysis of noise immunity and signal integrity for two differential transmission lines with non-reflective fnchs

S.V. Vlasov1, Y.S. Zhechev1

1 Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.5.10 UDC 621.396.669 EDN YKXVXI

Abstract

The rapid development of digital technologies and the miniaturization of devices exacerbate the challenge of electromagnetic compatibility (EMC) at high frequencies and in dense component layouts. Differential transmission lines (DTLs) require efficient solutions to suppress electromagnetic interference without compromising signal integrity. This study analyzes the impact of an absorbing-type low-pass filter (LPF) on the noise immunity and signal characteristics of microstrip DTLs. The DTL structure was designed with 100-ohm differential-mode impedance matching, and simulations were conducted in both the time and frequency domains. The LPF implementation increased the attenuation of ultra-wideband and narrowband interferences by 6.69 and 7.41 times, respectively, while maintaining the signal bandwidth. Reflection coefficients at the output were reduced in the stopband, and eye diagrams demonstrated minimal LPF impact on signal integrity. The results confirm the proposed method's effectiveness in enhancing DTL EMC, making it promising for high-speed interfaces.

  • Differential transmission line
  • conducted electromagnetic interference
  • electromagnetic compatibility
  • low-pass filter
  • crosstalk
Аннотация (на русском)

Анализ помехоустойчивости и целостности сигнала для двух дифференциальных линий передачи с ФНЧ неотражающего типа

Быстрое развитие цифровых технологий и уменьшение размеров устройств усиливают проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) в условиях высоких частот и плотного размещения компонентов. Дифференциальные линии передачи (ДЛП) требуют эффективных решений для подавления электромагнитных помех без ущерба для целостности полезного сигнала. В данной работе проанализировано влияние ФНЧ поглощающего типа на помехоустойчивость и характеристики сигнала в микрополосковых ДЛП. Структура ДЛП была спроектирована с учетом согласования на 100 Ом в дифференциальном режиме и проведено моделирование во временной и частотной областях. Добавление ФНЧ позволило увеличить ослабление сверхширокополосных и узкополосных помех в 6,69 и 7,41 раз, соответственно, сохраняя полосу пропускания. Коэффициент отражения от выхода уменьшился в полосе заграждения, а глазковые диаграммы показали минимальное влияние ФНЧ на целостность полезного сигнала. Результаты подтверждают эффективность предложенного метода в повышении ЭМС ДЛП, что делает его перспективным для применения в высокоскоростных интерфейсах.

For citation

Vlasov S.V., Zhechev Y.S. Analysis of noise immunity and signal integrity for two differential transmission lines with non-reflective fnchs // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.10

References

  1. Вагин Г.Я., Лоскутов А.Б., Севостьянов А.А. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике //М.: Издательский центр "Академия. - 2010.
  2. Дмитриков В.Ф., Шушпанов Д.В. Устойчивость и электромагнитная совместимость устройств и систем электропитания. - 2018.
  3. Терентьев Д.Е., Сторожук Н.Л. Защита оборудования и объектов связи от опасных электромагнитных влияний //Информация и космос. - 2004. - №. 3. - С. 38-45.
  4. Рентюк В. Линии связи и проблемы электромагнитной совместимости на примере USB-интерфейса //Компоненты и технологии. - 2016. - №. 10. - С. 25-32.
  5. Byun J., Lee H. Y. Analysis and improvement of electromagnetic susceptibility on high speed LVDS I/O system //2010 Asia-Pacific Microwave Conference. - IEEE, 2010. - С. 175-178.
  6. 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.
  7. Самоквасова Ю.Н., Ромащенко М.А. Обзор материалов применяемых при экранировании РЭС для решения задач обеспечения ЭМС и эму //Труды Международного симпозиума "Надежность и качество". - 2012. - Т. 2. - С. 214-215.
  8. Андреев В.Г., Нгуен Т.Ф., Нарбеков А.Ю. Адаптивная фильтрация комбинированных помех //Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2013. - №. 45. - С. 38-41.
  9. Vlasov S.V., Zhechev Y.S. Characteristics of Coupled Differential Pairs from the Perspective of Increasing their Immunity to Intentional Electromagnetic Interference //2024 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). - IEEE, 2024. - С. 623-627.
  10. 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. - Т. 560. - №. 1. - С. 012110.
  11. Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 1-5: High Power Electromagnetic (HPEM) Effects on Civil Systems, IEC. 61000 1 5, Ed: IEC, 2004.
  12. Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment, MIL-STD-461F, Interface Standard, 2007.
  13. Baum C.E. "Norms of time-domain functions and convolution operators" in Recent Advances in Electromagnetic Theory. New York, NY, USA: Springer, 1990, P. 31-55.
  14. Sato T. et al. A new multilayered common-mode filter on Ni-Zn ferrite substrate //IEEE transactions on magnetics. - 2001. - Т. 37. - №. 4. - С. 2900-2902.
  15. Feng L. P., Zhu L., Zhang S. Differential-mode low-pass filter using hybrid CPS and G-CPS with intrinsic common-mode rejection //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2019. - Т. 67. - №. 5. - С. 1836-1843.
  16. Костелецкий В.П., Заболоцкий А.М., Лакоза А.М. Двухкаскадный экранированный модальный фильтр для работы в дифференциальном и синфазном режимах //Проблемы разработки перспективных микро-и наноэлектронных систем (МЭС). - 2021. - №. 4. - С. 127-133.
  17. Горовенко Т.А., Еремин А. В. РАЗРАБОТКА АКТИВНОГО RC-ФИЛЬТРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ //Теория и практика современной науки. - 2016. - №. 1 (7). - С. 72-76.