Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе работ за год 2 выполнены теоретические и экспериментальные исследования устройств защиты на основе многопроводных структур с модальным разложением. Получены результаты моделирования устройств защиты на основе 6- и 8-проводных структур с оптимизированными параметрами поперечного сечения, выполненного с использованием полноволнового электродинамического анализа. Оптимизация проводилась по критерию минимизации максимальной амплитуды выходного сигнала одновременно в дифференциальном и синфазном режимах. Для этого применялся простой генетический алгоритм, в результате чего были определены оптимальные значения ширины проводников w и расстояния между ними s: для 6-проводной структуры – w=30 мм, s=3,7 мм; для 8-проводной – w=30 мм, s=10 мм. Квазистатическое моделирование структур показало, что ослабление помехового СКИ составляет в 6-проводной структуре 31,5 раза и 31,8 раза, а в 8-проводной – в 37,3 и 21,7 раза в синфазном режиме и дифференциальном режимах, соответственно. Полноволновое электродинамическое моделирование в частотном диапазоне до 10 ГГц с использованием детальных 3D-моделей показало ослабление в 31,25 и 35,4 раза для 6-проводной структуры и 55,5 и 21 раза для 8-проводной. Сравнение результатов квазистатического и полноволнового моделирования показало хорошее согласование форм напряжения на выходе устройств. Разработаны методики измерений, позволяющие получить временные и частотные характеристики 4-портовых устройств защиты, работающих в дифференциальном и синфазном режимах. Методика получения частотных характеристик основывается на математическом преобразовании стандартных S-параметров в параметры смешанного режима, а методика получения временных характеристик – на дальнейшей постобработке частотно-определенного устройства с помощью обратного преобразования Фурье. Предложенные методики представляют собой важный практический результат. Они позволяют выполнить точный анализ характеристик предложенных 6- и 8-проводных структур доступными средствами без необходимости в специализированном многопортовом измерительном оборудовании. Разработаны прототипы устройств защиты на основе 6- и 8-проводных структур с использованием результатов оптимизации параметров поперечного сечения на основе материала FSD1020T (εr=10,2). Применены специальные конструктивные решения (соединение опорных проводников и оконечных нагрузок типа «короткое замыкание» с помощью медных перемычек, фторопластовые проставки для зазора между печатными платами), которые позволили обеспечить реализацию заданных граничных условий и геометрической точности для дальнейших экспериментальных исследований характеристик устройств защиты. Экспериментально получены частотные и временные характеристики прототипов в диапазоне 10 МГц–15 ГГц, которые количественно подтверждают высокую эффективность подавления помех. Измеренные максимальные выходные напряжения составили 14 и 14,4 мВ для 6-проводной структуры и 19,8 и 10,8 мВ для 8-проводной структуры для дифференциального и синфазного режимов, соответственно, демонстрируя значительное ослабление помехового СКИ. Верификация результатов, выполненная путём сравнения экспериментальных данных с результатами электродинамического моделирования в диапазоне частот от 0 до 15 ГГц, показала хорошее совпадение частотных и временных характеристик, подтверждающее адекватность разработанных методик и моделей. Выполнена оценка окончательных характеристик устройств защиты. Для 6-проводной структуры коэффициент ослабления в дифференциальном режиме составляет 35,7, а в синфазном – 34,7, частота среза равна 6 МГц, а максимальная длительность входного импульса, который разложится полностью, основанная на анализе времени прихода импульсов составляет 7 нс. Для 8-проводной структуры коэффициент ослабления в дифференциальном режиме составляет 25,2, а в синфазном – 46,3, частота среза равна 6,1 МГц, а максимальная длительность входного импульса, который разложится полностью, составляет 7,03 нс. Сформулированы рекомендации по применению разработанных устройств защиты, работающих в синфазном и дифференциальном режимах, на основе 6- и 8-проводных структур с модальным разложением. Данные структуры оптимальны для защиты цепей питания и низкоскоростных интерфейсов (до 6 МГц) в критически важных отраслях благодаря высокому ослаблению помех и высокой надежности пассивной конструкции. Выбор между 6- и 8-проводной структурами позволяет сбалансировать требования к ослаблению в разных режимах, массогабаритным показателям и электрической прочности в зависимости от конкретного приложения. По результатам работ года 2 опубликовано 4 работы: 2 публикации в трудах международных конференций, индексируемых в Scopus, 1 публикация в издании, индексируемом иными зарубежными базами данных (EBSCO Publishing и Scilit), 1 публикация в российском журнале научной категории К1. Также 1 статья отправлена на рецензирование в журнал «Журнал радиоэлектроники», индексируемый в библиографической базе данных RSCI. Поданы 2 заявки на получение свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ и 2 – на патент на изобретение. https://emc.tusur.ru/piere-2024/ https://emc.tusur.ru/polucheno-polozhitelnoe-reshenie-o-vyd-22-2/ https://emc.tusur.ru/prinyat-promezhutochnyj-otchet-po-proekt/