RU2606776C1 - Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses - Google Patents

Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2606776C1
RU2606776C1 RU2015137524A RU2015137524A RU2606776C1 RU 2606776 C1 RU2606776 C1 RU 2606776C1 RU 2015137524 A RU2015137524 A RU 2015137524A RU 2015137524 A RU2015137524 A RU 2015137524A RU 2606776 C1 RU2606776 C1 RU 2606776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
line
conductors
turn
signal
sum
Prior art date
Application number
RU2015137524A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Сергеевич Суровцев
Тальгат Рашитович Газизов
Александр Вячеславович Носов
Александр Михайлович Заболоцкий
Сергей Петрович Куксенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority to RU2015137524A priority Critical patent/RU2606776C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2606776C1 publication Critical patent/RU2606776C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/30—Time-delay networks

Landscapes

  • Dc Digital Transmission (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used for protection of radio electronics from ultrashort pulses. Delay line comprises a turn consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to each other and to the reference conductor and interconnected at one end with the product of the sum of linear delays of the even and the uneven modes of the line by its length of not less than the sum of lengths of the front, the flat top and the pulse signal decay, herewith the conductors are placed in the air, to the second end of the turn and identical turn is connected but with a different distance between the conductors, which are not electromagnetically connected with conductors of the first turn, selection of parameters of both structures simultaneously provides equality of the average geometric value of wave resistances of the even and the uneven modes to the path wave impedance containing the line and minimization of the signal amplitude at the line output.
EFFECT: technical result is reducing the amplitude of ultrashort pulses (USP).
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) от сверхкоротких импульсов (СКИ).The invention relates to radio engineering and can be used to protect electronic equipment (CEA) from ultra-short pulses (SRS).

В настоящее время актуальной задачей является обеспечение защиты РЭА от импульсов наносекундного и субнаносекундного диапазонов, которые способны проникать в различные узлы РЭА, минуя электромагнитные экраны устройств. Традиционными схемотехническими средствами защиты от таких СКИ являются фильтры, устройства развязки, ограничители помех, разрядные устройства, а конструктивными - защитные экраны и методы повышения однородности экранов, заземление и методы уменьшения импедансов цепей питания. Известно, что включаемые на входе аппаратуры устройства защиты обладают рядом недостатков (малая мощность, недостаточное быстродействие, паразитные параметры), затрудняющих защиту от мощных СКИ. Эффективная защита в широком диапазоне воздействий требует сложных многоступенчатых устройств. Между тем, наряду с высокими характеристиками, практика требует простоты и дешевизны устройств защиты, поэтому необходима разработка новых устройств защиты от СКИ.Currently, the urgent task is to ensure the protection of REA from pulses of the nanosecond and subnanosecond ranges, which are able to penetrate into various REA nodes, bypassing the electromagnetic screens of the devices. Traditional circuitry protection means against such RMSs are filters, isolation devices, noise suppressors, discharge devices, and protective screens and methods for increasing the uniformity of screens, grounding and methods for reducing the impedances of power circuits are constructive. It is known that the protection devices included at the input of the equipment have a number of disadvantages (low power, insufficient speed, spurious parameters) that make it difficult to protect against powerful SRS. Effective protection over a wide range of impacts requires sophisticated multi-stage devices. Meanwhile, along with high performance, practice requires simplicity and low cost of protection devices, therefore, it is necessary to develop new protection devices against SRS.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является линия задержки, неискажающая импульс [Патент РФ на изобретение №2556438. Суровцев Р.С., Заболоцкий A.M., Газизов Т.Р. Линия задержки, неискажающая импульс. Заявка №2013159347/08(092269). Приоритет изобретения 30.12.2013], состоящая из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, и диэлектрической среды, имеющая равные погонные задержки четной и нечетной моды линии, а произведение их суммы на длину линии большее или равное сумме длительностей фронта, плоской вершины и спада импульса.Closest to the claimed device is a delay line that does not distort the pulse [RF Patent for the invention No. 2556438. Surovtsev R.S., Zabolotsky A.M., Gazizov T.R. Delay line, non-distorting momentum. Application No. 2013159347/08 (092269). Priority of the invention 12/30/2013], consisting of one reference conductor, two parallel signal conductors connected to each other at one end, and a dielectric medium having equal linear delays of the even and odd line modes, and the product of their sum by the line length greater than or equal to the sum of the durations of the front, flat peak, and pulse decay.

Недостатком устройства-прототипа является отсутствие у него возможности защиты от СКИ.The disadvantage of the prototype device is its lack of protection against SRS.

Предлагается линия задержки, включающая виток, состоящий из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, имеющий произведение суммы погонных задержек четной и нечетной мод линии на его длину не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада импульсного сигнала, отличающаяся тем, что проводники помещены в воздух, ко второму концу витка подсоединен точно такой же виток, но с отличающимся расстоянием между проводниками, которые не связаны электромагнитно с проводниками первого витка, выбором параметров обеих структур одновременно обеспечиваются равенство среднего геометрического значения волновых сопротивлений четной и нечетной мод волновому сопротивлению тракта, в который включена линия, и минимизация амплитуды сигнала на выходе линии.A delay line is proposed, including a coil consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, connected at one end, having the product of the sum of the running delays of the even and odd line modes by its length not less than the sum of the durations of the front, flat top and the decay of the pulse signal, characterized in that the conductors are placed in the air, the exact same turn is connected to the second end of the turn, but with a different distance between the conductors that are not connected by electrical agnostically with the conductors of the first turn, the choice of the parameters of both structures simultaneously ensures equality of the geometric mean values of the wave resistances of the even and odd modes to the wave resistance of the path into which the line is connected, and minimization of the signal amplitude at the line output.

Техническим результатом является ослабление амплитуды СКИ. Ослабление выполняется за счет разложения СКИ на последовательность импульсов меньшей амплитуды.The technical result is the weakening of the amplitude of the SRS. Attenuation is performed by decomposing the SRS into a sequence of pulses of lower amplitude.

Реализуемость предлагаемой линии показана на фиг. 1. На фиг. 1,a приведена схема соединений заявляемой линии с внешними устройствами. Витки меандровой линии соединены между собой последовательно. Первый из сигнальных проводников первого витка соединен с источником импульсных сигналов, представленным на схеме идеальным источником э.д.с. ЕГ и внутренним сопротивлением RГ. Конец второго сигнального проводника второго витка линии соединен с приемным устройством, представленным на схеме сопротивлением RН. Значения RГ и RН для минимизации отражения сигнала на концах проводников линии приняты равными среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод линии.The feasibility of the proposed line is shown in FIG. 1. In FIG. 1, a shows the connection diagram of the claimed line with external devices. The turns of the meander line are interconnected in series. The first of the signal conductors of the first turn is connected to a source of pulse signals, represented in the diagram by an ideal source of emf E G and internal resistance R G. The end of the second signal conductor of the second turn of the line is connected to the receiving device shown in the diagram with resistance R N. The values of R Г and R Н to minimize signal reflection at the ends of the line conductors are taken equal to the geometric mean of the wave impedances of the even and odd line modes.

На фиг.1,б приведено поперечное сечение одного витка меандровой линии, который состоит из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников. Параметры поперечного сечения: w и t - ширина и толщина проводника соответственно, s - расстояние между проводниками, h - расстояние от слоя земли до сигнального проводника.Figure 1, b shows the cross section of one turn of the meander line, which consists of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other. Cross section parameters: w and t are the width and thickness of the conductor, respectively, s is the distance between the conductors, h is the distance from the ground layer to the signal conductor.

На фиг. 1,в приведены э.д.с. источника и формы сигнала в начале и конце меандровой линии. Воздействующий импульс имеет форму трапеции с параметрами: амплитуда э.д.с. 1 В, длительность плоской вершины 100 пс, а фронта и спада - по 50 пс.In FIG. 1, the emf are given source and waveform at the beginning and end of the meander line. The acting pulse has the form of a trapezoid with the parameters: amplitude of the emf 1 V, the duration of the flat peak is 100 ps, and the front and the bottom are 50 ps each.

Для пояснения реализуемости линии задержки рассмотрим линию, приведенную на фиг. 1,а, для поперечного сечения на фиг. 1,б. Исходные параметры поперечного сечения каждого из витков линии сначала приняты одинаковыми и соответствуют следующим соотношениям: w/h=t/h=0,5, s/h=0,5. Длина каждого из витков линии выбрана так, чтобы для каждого из них обеспечивалось условиеTo clarify the feasibility of the delay line, consider the line shown in FIG. 1a for the cross section in FIG. 1 b The initial parameters of the cross section of each of the turns of the line are initially assumed to be the same and correspond to the following relationships: w / h = t / h = 0.5, s / h = 0.5. The length of each of the turns of the line is chosen so that for each of them the condition

Figure 00000001
Figure 00000001

где τ - погонная задержка четной или нечетной моды линии при условии их равенства, а tr, td и

Figure 00000002
- длительности фронта, плоской вершины и спада импульса соответственно. Так как линия находится в воздушном диэлектрическом заполнении, тоwhere τ is the linear delay of the even or odd line mode provided that they are equal, and t r , t d and
Figure 00000002
- the duration of the front, flat top and the decline of the pulse, respectively. Since the line is in air dielectric filling, then

Figure 00000003
Figure 00000003

где τe и τo - погонные задержки четной и нечетной мод.where τ e and τ o are the linear delays of the even and odd modes.

Выполнение условий (1) и (2) отдельно для первого и второго витков линии обеспечивает прохождение импульсного сигнала по линии, состоящей из двух витков, без искажения его формы перекрестными наводками.The fulfillment of conditions (1) and (2) separately for the first and second turns of the line ensures the passage of the pulse signal along the line consisting of two turns, without distorting its shape by crosstalk.

Для выполнения условия (1) достаточно значений длин каждого из витков линии

Figure 00000004
=29,98 мм. Изменение формы сигнала в конце линии при
Figure 00000004
=10, 20, 30, 40 мм показано на фиг. 2. Видно, что при
Figure 00000004
=30 мм сигнал на выходе линии не искажен перекрестными наводками и выполняется условие (1). Значение
Figure 00000004
=40 мм является избыточным, поэтому дальнейшее моделирование выполнено при
Figure 00000004
=30 мм.To fulfill condition (1), the lengths of each of the turns of the line are sufficient
Figure 00000004
= 29.98 mm. The change in the waveform at the end of the line when
Figure 00000004
= 10, 20, 30, 40 mm is shown in FIG. 2. It is seen that for
Figure 00000004
= 30 mm, the signal at the output of the line is not distorted by crosstalk and condition (1) is satisfied. Value
Figure 00000004
= 40 mm is redundant; therefore, further modeling was performed at
Figure 00000004
= 30 mm.

Для демонстрации достижения технического результата выполнено усиление торцевой связи между сигнальными проводниками только во втором витке за счет уменьшения расстояния между проводниками (далее s2). На фиг. 3 приведены формы сигналов в конце меандровой линии при s2/h=0,4, 0,2, 0,1. Видно, что с уменьшением s2 увеличивается амплитуда второго положительного импульса, а амплитуда третьего положительного импульса, наоборот, уменьшается. В диапазоне между s2/h=0,2 и 0,1 существует оптимальное значение s2/h, при котором второй и третий импульсы имеют одинаковую амплитуду, которая является минимальной.To demonstrate the achievement of the technical result, the end connection between the signal conductors was reinforced only in the second turn by reducing the distance between the conductors (hereinafter s 2 ). In FIG. Figure 3 shows the waveforms at the end of the meander line at s 2 / h = 0.4, 0.2, 0.1. It is seen that with decreasing s 2 the amplitude of the second positive impulse increases, and the amplitude of the third positive impulse, on the contrary, decreases. In the range between s 2 / h = 0.2 and 0.1, there is an optimal value of s 2 / h at which the second and third pulses have the same amplitude, which is minimal.

На фиг. 4 приведен технический результат, на достижение которого направлено изобретение. При выборе оптимального отношения расстояния между сигнальными проводниками во втором витке к расстоянию между опорным и сигнальным проводниками sopt/h=0,165 в конце линии наблюдается разложение исходного сигнала на последовательность импульсов меньшей амплитуды. Второй и третий импульсы имеют положительную полярность и одинаковую амплитуду (Vopt=0,257 В), которая является максимальной и составляет около 50% от амплитуды сигнала в начале линии. Остальные импульсы, по сравнению со вторым и третьим, имеют меньшую амплитуду. Таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлена заявляемая линия.In FIG. 4 shows the technical result, the achievement of which the invention is directed. When choosing the optimal ratio of the distance between the signal conductors in the second turn to the distance between the reference and signal conductors s opt / h = 0.165 at the end of the line, the decomposition of the initial signal into a sequence of pulses of smaller amplitude is observed. The second and third pulses have a positive polarity and the same amplitude (V opt = 0.257 V), which is maximum and amounts to about 50% of the signal amplitude at the beginning of the line. The remaining pulses, compared with the second and third, have a smaller amplitude. Thus, the technical result is shown, the achievement of which the claimed line is directed.

Claims (1)

Линия задержки, включающая виток, состоящий из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, имеющий произведение суммы погонных задержек четной и нечетной мод линии на его длину не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада импульсного сигнала, отличающаяся тем, что проводники помещены в воздух, ко второму концу витка подсоединен точно такой же виток, но с отличающимся расстоянием между проводниками, которые не связаны электромагнитно с проводниками первого витка, выбором параметров обеих структур одновременно обеспечиваются равенство среднего геометрического значения волновых сопротивлений четной и нечетной мод волновому сопротивлению тракта, в который включена линия, и минимизация амплитуды сигнала на выходе линии.The delay line, which includes a coil consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, connected at one end, having the product of the sum of the running delays of the even and odd line modes by its length is not less than the sum of the durations of the front, flat top and the decay of the pulse signal, characterized in that the conductors are placed in the air, the exact same turn is connected to the second end of the turn, but with a different distance between the conductors, which are not electromagnetically connected to the odnikami the first round, the choice of parameters of both structures at the same time ensures the equality of the geometric mean of the impedances of the even and odd mode characteristic impedance of the path, which includes the line, and to minimize the signal amplitude at the output line.
RU2015137524A 2015-09-02 2015-09-02 Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses RU2606776C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137524A RU2606776C1 (en) 2015-09-02 2015-09-02 Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137524A RU2606776C1 (en) 2015-09-02 2015-09-02 Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2606776C1 true RU2606776C1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58452725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015137524A RU2606776C1 (en) 2015-09-02 2015-09-02 Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2606776C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796636C1 (en) * 2022-06-01 2023-05-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Electrostatic discharge protection meander line with face coupling

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4570135A (en) * 1982-02-22 1986-02-11 Elmec Corporation Delay line
SU1626333A1 (en) * 1989-04-11 1991-02-07 Предприятие П/Я М-5339 Electromagnetic delay line
RU2453036C2 (en) * 2007-07-30 2012-06-10 Валентин Анатольевич Ульман Delay line
RU2556438C1 (en) * 2013-12-30 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Non-jamming delay line

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4570135A (en) * 1982-02-22 1986-02-11 Elmec Corporation Delay line
SU1626333A1 (en) * 1989-04-11 1991-02-07 Предприятие П/Я М-5339 Electromagnetic delay line
RU2453036C2 (en) * 2007-07-30 2012-06-10 Валентин Анатольевич Ульман Delay line
RU2556438C1 (en) * 2013-12-30 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Non-jamming delay line

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796636C1 (en) * 2022-06-01 2023-05-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Electrostatic discharge protection meander line with face coupling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2607252C1 (en) Meander micro-strip delay line, protecting against ultrashort pulses
RU2606709C1 (en) Meander delay line with face connection, which protects from ultrashort pulses
RU2556438C1 (en) Non-jamming delay line
Surovtsev et al. Simple method of protection against UWB pulses based on a turn of meander microstrip line
RU2656834C2 (en) Improved delay line, protecting against short-term pulses with the increased duration
Gazizov et al. New approach to EMC protection
RU2600098C1 (en) Meander delay line of two coils, which protects from ultrashort pulses
RU2624465C2 (en) Four-way mirror-symmetrically structure, protecting from ultrashort impulses
RU2691844C1 (en) Improved meander microstrip delay line, which protects from electrostatic discharge
RU2606776C1 (en) Meander delay line of two coils with different separations protecting from ultrashort pulses
RU2724970C1 (en) Meander line delay with face communication of two turns, which protects from ultrashort pulses
RU2597940C1 (en) Delay line protecting from ultrashort pulses
CN107727980B (en) Test system for ultra-wideband pulse injection test of surge protection device
RU2728327C1 (en) Modified microstrip line with improved protection against ultrashort pulses
RU2789435C1 (en) Four-turn face-coupled square wave delay line that protects against ultra-short pulses
RU2724972C1 (en) Meander microstrip delay line of two turns, which protects against ultrashort pulses
Surovtsev et al. Protection against ultrashort pulses based on a turn of meander microstrip line
RU2637484C1 (en) Delay line protecting from ultrashort pulses with increased duration
RU2724983C1 (en) Improved meander delay line with face connection, which protects from ultrashort pulses
RU2769104C1 (en) Meander microstrip line with two passive conductors, protecting against ultrashort pulses
RU2789340C1 (en) Three-turn square wave microstrip delay line protecting against ultra-short pulses
RU2767975C1 (en) Meandra line with face coupling and passive conductor protecting against ultra-short pulses
RU2694741C1 (en) Meander microstrip line of delay, which protects from electrostatic discharge
RU2742049C1 (en) Meander line delay with face communication, protecting from ultrashort pulses with increased duration
Nosov et al. Propagation of UWB pulse in two turns of meander microstrip line connected in cascade

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180903