RU2784040C1 - Зеркально-симметричный модальный фильтр на двухсторонней печатной плате, защищающий от сверхкоротких импульсов - Google Patents
Зеркально-симметричный модальный фильтр на двухсторонней печатной плате, защищающий от сверхкоротких импульсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784040C1 RU2784040C1 RU2022105589A RU2022105589A RU2784040C1 RU 2784040 C1 RU2784040 C1 RU 2784040C1 RU 2022105589 A RU2022105589 A RU 2022105589A RU 2022105589 A RU2022105589 A RU 2022105589A RU 2784040 C1 RU2784040 C1 RU 2784040C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductors
- mirror
- dielectric
- double
- sided printed
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 claims description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Использование: в области электротехники для защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов. Технический результат – обеспечение защиты от сверхкоротких импульсов при упрощении конструкторской реализации. Устройство состоит из шести в поперечном сечении прямоугольных проводников на диэлектрическом слое, причем первый и второй проводники расположены на одной его стороне, два дополнительных проводника расположены зеркально-симметрично относительно первого и второго проводников на обратной стороне диэлектрика. Опорные проводники выполняются симметрично относительно друг друга на верхнем и нижнем слоях диэлектрика между сигнальными проводниками и соединяются между собой по всей длине, как минимум, двумя металлизированными отверстиями. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов (СКИ).
Известен способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием [Жечев Е.С., Белоусов А.О., Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М., Черникова Е.Б. патент РФ на изобретение №2751672, опубликован 15.07.2021]. Недостатками данного способа являются затрудненные монтаж радиоэлектронных компонентов и изготовление печатной платы из-за исполнения опорного проводника в виде отдельных слоев.
Известна зеркально-симметричная меандровая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов [Белоусов А.О., Газизов Т.Р., Черникова Е.Б. патент РФ на изобретение №2726743, опубликован 15.07.2020]. Недостатком данного способа является сложность реализации.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является выбранная за прототип четырехпроводная зеркально-симметричная структура, защищающая от сверхкоротких импульсов [Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р., Куксенко С.П. патент РФ на изобретение №2624465, опубликован 04.07.2017]. Недостатком данного способа является нечетное количество проводящих слоев, что не соответствует стандартному технологическому процессу изготовления многослойных печатных плат.
Предлагается устройство, состоящее из шести в поперечном сечении прямоугольных проводников на диэлектрическом слое, причем первый и второй проводники расположены на одной его стороне, два дополнительных проводника расположены зеркально-симметрично относительно первого и второго проводников на обратной стороне диэлектрика, отличающееся тем, что опорные проводники выполняются симметрично относительно друг друга на верхнем и нижнем слоях диэлектрика между сигнальными проводниками и соединяются между собой по всей длине, как минимум, двумя металлизированными отверстиями, при этом значение длины проводников, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между активным проводником на верхнем слое подложки и опорным проводником.
Технический результат состоит в защите от СКИ при упрощении изготовления устройства и монтажа его компонентов. Он достигается за счет уменьшения количества проводящих и диэлектрических слоев при размещении опорных проводников на верхнем и нижнем слоях подложки. В частности, вместо многослойной печатной платы, достаточна простая двухсторонняя. Кроме того, упрощается монтаж компонентов к опорным проводникам, поскольку они на внешних слоях.
На фиг. 1а приведена эквивалентная схема, моделируемая для подтверждения реализуемости заявки. Линия состоит из четырех (не считая двух опорных) проводников длиной l=1 м каждый, по два на каждой стороне диэлектрического слоя. Первый проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с. Е и внутренним сопротивлением R1. На другом конце первый проводник линии соединен с нагрузкой, представленной сопротивлением R5. Начало остальных сигнальных проводников (два нижних и один верхний), подключены к пластине (схемной земле) через резисторы R2, R3 и R4, а конец – через резисторы R6, R7 и R8. Опорные проводники (схемная земля) соединяются между собой по всей длине, как минимум, двумя металлизированными отверстиями. (Большее количество отверстий больше подавляет дополнительную моду.) Значения всех сопротивлений 50 Ом. Воздействующий СКИ имеет форму трапеции с параметрами: амплитуда – 2 В, нарастание – 50 пс, плоская вершина – 50 пс, спад – 50 пс.
На фиг. 1б приведено поперечное сечение моделируемой структуры, когда два опорных проводника соединены (Проводники: А – активных, П – пассивный, О – опорный). Параметры поперечного сечения: ε r – относительная диэлектрическая проницаемость, w 1 – ширина опорных проводников, w 2 – ширина активного и пассивных проводников, t – толщина проводников, h – толщина диэлектрика, s – расстояние между проводниками. Значения параметров: ε r =4,5, w 1=1 мм, w 2=3,6 мм, s=0,3 мм, h=2 мм, t=70 мм.
Значения параметров поперечного сечения и длины линии обеспечивают минимизацию амплитуды сигнала на выходе и выполнение условия
(τ4–τ3)l ≥ t r + t d + t f (1),
где τ 4–τ 3 – разность максимальной погонной задержки мод линии и наибольшей из остальных, t r , t d и t f – длительности фронта, плоской вершины и спада импульса соответственно.
Для демонстрации достижения технического результата выполнено моделирование временного отклика на воздействие СКИ. Моделирование выполнено с помощью квазистатического подхода, реализованного в системе TALGAT. Детально вычисление временного отклика на воздействие импульса описано, например, в пункте 1.2.1 монографии [Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Временной отклик многопроводных линий передачи. Томск: Томский государственный университет, 2007. 152 с.].
Результат моделирования во временной области, при подаче СКИ на активный проводник устройства (где, сигнал на входе обозначен как - -, а на выходе -), представлен на фиг. 1в. На выходе структуры (узел V6) наблюдаются 4 импульса мод с погонными задержками τ1=4,857 нс/м, τ2=5,51 нс/м, τ3=5,991 нс/м и τ4=6,176 нс/м. Значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 0,242 В, что в 4 раза меньше по отношению к половине э.д.с. В результате обеспечивается защита от СКИ при упрощении изготовления устройства. Таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлено заявленное устройство.
Claims (1)
- Зеркально-симметричный модальный фильтр на двухсторонней печатной плате, состоящий из шести в поперечном сечении прямоугольных проводников на диэлектрическом слое, причем первый и второй проводники расположены на одной его стороне, два дополнительных проводника расположены зеркально-симметрично относительно первого и второго проводников на обратной стороне диэлектрика, отличающееся тем, что опорные проводники выполняются симметрично относительно друг друга на верхнем и нижнем слоях диэлектрика между сигнальными проводниками и соединяются между собой по всей длине, как минимум, двумя металлизированными отверстиями, при этом значение длины проводников, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между активным проводником на верхнем слое подложки и опорным проводником.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784040C1 true RU2784040C1 (ru) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6594128B2 (en) * | 1997-04-08 | 2003-07-15 | X2Y Attenuators, Llc | Paired multi-layered dielectric independent passive component architecture resulting in differential and common mode filtering with surge protection in one integrated package |
RU2431912C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Твердь" | Устройство защиты от импульсных сигналов |
RU2624465C2 (ru) * | 2015-09-02 | 2017-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Четырехпроводная зеркально-симметричная структура, защищающая от сверхкоротких импульсов |
RU2726743C1 (ru) * | 2019-12-09 | 2020-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Зеркально-симметричная меандровая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов |
RU2751672C1 (ru) * | 2020-08-10 | 2021-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6594128B2 (en) * | 1997-04-08 | 2003-07-15 | X2Y Attenuators, Llc | Paired multi-layered dielectric independent passive component architecture resulting in differential and common mode filtering with surge protection in one integrated package |
RU2431912C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Твердь" | Устройство защиты от импульсных сигналов |
RU2624465C2 (ru) * | 2015-09-02 | 2017-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Четырехпроводная зеркально-симметричная структура, защищающая от сверхкоротких импульсов |
RU2726743C1 (ru) * | 2019-12-09 | 2020-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Зеркально-симметричная меандровая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов |
RU2751672C1 (ru) * | 2020-08-10 | 2021-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2607252C1 (ru) | Меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
Surovtsev et al. | Simple method of protection against UWB pulses based on a turn of meander microstrip line | |
RU2606709C1 (ru) | Меандровая линия задержки с лицевой связью, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
Gazizov et al. | Improved design of modal filter for electronics protection | |
RU2728327C1 (ru) | Модифицированная микрополосковая линия с улучшенной защитой от сверхкоротких импульсов | |
RU2784040C1 (ru) | Зеркально-симметричный модальный фильтр на двухсторонней печатной плате, защищающий от сверхкоротких импульсов | |
Nosov et al. | Simulating hybrid protection against ultrashort pulse based on its modal decomposition | |
RU2624465C2 (ru) | Четырехпроводная зеркально-симметричная структура, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2603843C1 (ru) | Способ резервирования для печатных плат | |
RU2732607C1 (ru) | Способ однократного модального резервирования межсоединений | |
RU2691844C1 (ru) | Усовершенствованная меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда | |
RU2724970C1 (ru) | Меандровая линия задержки с лицевой связью из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2614156C2 (ru) | Способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием | |
RU2738955C1 (ru) | Способ трёхкратного резервирования межсоединений | |
RU2814217C1 (ru) | Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные | |
RU2784710C1 (ru) | Способ трассировки двухсторонней печатной платы с модальным резервированием и уменьшенным количеством проводников | |
RU2726743C1 (ru) | Зеркально-симметричная меандровая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2801830C1 (ru) | Способ удаленной компоновки печатных проводников цепей с трехкратным модальным резервированием | |
RU2762336C1 (ru) | Способ трассировки двухсторонней печатной платы для цепей с модальным резервированием | |
RU2600098C1 (ru) | Меандровая линия задержки из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2732805C1 (ru) | Модифицированная микрополосковая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2822537C1 (ru) | Способ компоновки двухстороннего гибкого печатного кабеля с модальным резервированием | |
RU2603851C1 (ru) | Способ трассировки печатных проводников с дополнительным диэлектриком для цепей с резервированием | |
RU2751672C1 (ru) | Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием | |
RU2769104C1 (ru) | Меандровая микрополосковая линия с двумя пассивными проводниками, защищающая от сверхкоротких импульсов |