RU2789340C1 - Three-turn square wave microstrip delay line protecting against ultra-short pulses - Google Patents

Three-turn square wave microstrip delay line protecting against ultra-short pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2789340C1
RU2789340C1 RU2022119263A RU2022119263A RU2789340C1 RU 2789340 C1 RU2789340 C1 RU 2789340C1 RU 2022119263 A RU2022119263 A RU 2022119263A RU 2022119263 A RU2022119263 A RU 2022119263A RU 2789340 C1 RU2789340 C1 RU 2789340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conductor
dielectric substrate
line
delay line
signal conductors
Prior art date
Application number
RU2022119263A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Юрьевич Ким
Александр Вячеславович Носов
Роман Сергеевич Суровцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Application granted granted Critical
Publication of RU2789340C1 publication Critical patent/RU2789340C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering. The effect is achieved by the proposed delay line consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, connected to each other at one end, and a dielectric medium consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side. dielectric substrate, and the signal conductors are located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, while the end of the second line conductor is connected in series with the beginning of the first conductor of the second delay line, identical to the first delay line. In this case, the end of the second conductor of the second line is connected in series with the beginning of the first conductor of the third delay line, identical to the first and second delay lines.
EFFECT: increased attenuation of the USP due to its decomposition into a sequence of twenty-seven pulses of smaller amplitude.
1 cl, 5 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 (REA) from ultrashort pulses (USP).

В настоящее время актуальной задачей является защита 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 [Носов, А.В. Совершенствование защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов за счет меандровых линий задержки: дис. ... канд. техн. наук: 05.12.04 / Носов Александр Вячеславович – Томск, 2018, 185 с.]. 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, an urgent task is to protect REA from pulses of nanosecond and subnanosecond ranges, which are able to penetrate into various units of REA, bypassing the electromagnetic screens of devices. Filters, decoupling devices, noise suppressors, discharge devices are traditional circuitry protection against such SQIs, 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 protection devices switched on at the input of the equipment have a number of disadvantages (low power, insufficient speed, parasitic parameters) that make it difficult to protect against powerful SQIs [Nosov, A.V. Improving the protection of radio-electronic equipment from ultrashort pulses due to meander delay lines: Cand. ... cand. tech. Sciences: 05.12.04 / Nosov Alexander Vyacheslavovich - Tomsk, 2018, 185 p.]. Effective protection in a wide range of influences requires complex multi-stage devices. Meanwhile, along with high performance, practice requires the simplicity and low cost of protection devices, so it is necessary to develop new protection devices against SKI.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является меандровая микрополосковая линия задержки из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов [Патент на изобретение №2724972], которая состоит из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, диэлектрической среды с выбором параметров линии такими, что обеспечивается равенство удвоенного значения минимальной из погонных задержек четной и нечетной мод значению максимальной из этих задержек, при этом конец второго проводника линии последовательно соединен с началом первого проводника второй линии задержки, состоящей из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, диэлектрической среды, а выбором параметров первой и второй линий обеспечивается ряд условий: равенство среднего геометрического значений волновых сопротивлений четной и нечетной мод первой и второй линий значениям волнового сопротивления генератора и приемного устройства соответственно, а также значение произведения удвоенной длины второй линии и погонной задержки ее нечетной моды, значение произведения удвоенной длины второй линии и модуля разности погонных задержек ее четной и нечетной мод, значение разности произведений удвоенной длины первой линии на погонную задержку ее нечетной моды и произведения удвоенной длины второй линии на погонную задержку ее четной моды, значение разности произведения удвоенной длины первой линии и разности погонных задержек ее четной и нечетной мод и значение произведения удвоенной длины второй линии и погонной задержки ее нечетной моды не меньше, чем длительность воздействующего импульса.Closest to the claimed device is a meander microstrip delay line of two turns, protecting against ultrashort pulses [Patent for invention No. medium with the choice of line parameters such that the doubled value of the minimum of the linear delays of the even and odd modes is equal to the value of the maximum of these delays, while the end of the second conductor of the line is connected in series with the beginning of the first conductor of the second delay line, consisting of one reference conductor, two parallel signal conductors connected to each other at one end of the dielectric medium, and the choice of the parameters of the first and second lines provides a number of conditions: the equality of the geometric mean values of the wave impedances of the even and odd modes of the first and second lines to the values wave impedance of the generator and the receiving device, respectively, as well as the value of the product of the doubled length of the second line and the linear delay of its odd mode, the value of the product of the doubled length of the second line and the modulus of the difference between the linear delays of its even and odd modes, the value of the difference between the products of the doubled length of the first line and the linear delay of its odd mode and the product of the doubled length of the second line and the linear delay of its even mode, the value of the difference between the product of the doubled length of the first line and the difference of the linear delays of its even and odd modes, and the value of the product of the doubled length of the second line and the linear delay of its odd mode is not less than the duration acting impulse.

Недостатком устройства-прототипа является недостаточное ослабление СКИ: меньшее в 2 раза, в отличие от заявляемого устройства.The disadvantage of the prototype device is the insufficient attenuation of the USI: less than 2 times, in contrast to the proposed device.

Заявляется линия задержки, состоящая из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки, при этом конец второго проводника линии последовательно соединен с началом первого проводника второй линии задержки, состоящей из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки, отличающаяся тем, что конец второго проводника второй линии последовательно соединен с началом первого проводника третьей линии задержки, состоящей из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки, а выбором параметров первой, второй и третьей линий одновременно обеспечивается ряд условий: 2l 3τo3t , 2l 3τe3-2l 3τo3t , 2l 2τo2-2l 3τe3t , 2l 2τe2-2l 2τo2-2l 3τe3t , 2l 1τo1-2l 2τe2-2l 3τe3t , 2l 1τe1-2l 1τo1-2l 2τe2-2l 3τe3t , где l 1, l 2, l 3 – длины первого, второго и третьего витков соответственно, τ o 1, τ o 2, τ o 3 – погонные задержки нечетной моды первого, второго и третьего витков соответственно, τ е 1, τ е 2, τ е 3 – погонные задержки четной моды первого, второго и третьего витков соответственно, а t Σ – общая длительность воздействующего импульса.A delay line is claimed, consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, interconnected at one end, and a dielectric medium consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, while the end of the second line conductor is connected in series with the beginning of the first conductor of the second delay line, consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, interconnected at one end and a dielectric medium, consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors are located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, characterized in that the end of the second conductor of the second line is connected in series with the beginning of the first conductor of the third delay line, consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, connected to each other at one end and a dielectric medium consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors are located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, and the choice of the parameters of the first, second and third lines simultaneously provides a number of conditions: 2 l 3 τ o3t , 2 l 3 τ e3 -2 l 3 τ o3t , 2 l 2 τ o2 -2 l 3 τ e3t , 2 l 2 τ e2 -2 l 2 τ o2 -2 l 3 τ e3t , 2 l 1 τ o1 -2 l 2 τ e2 -2 l 3 τ e3t , 2 l 1 τ e1 -2 l 1 τ o1 -2 l 2 τ e2 -2 l 3 τ e3t , where l 1 , l 2 , l 3 are the lengths of the first , the second and third turns, respectively, τ o 1 , τ o 2 , τ o 3 are the linear delays of the odd mode of the first, second and third turns, respectively, τ e 1 , τ e 2 , τ e 3 are the linear delays of the even mode of the first, second and third turns, respectively, and t Σ is the total duration of the acting pulse.

Достоинством заявляемого устройства, в отличие от устройства-прототипа, является увеличенное в 2 раза ослабление СКИ.The advantage of the claimed device, in contrast to the prototype device, is the attenuation of the SQI increased by 2 times.

Техническим результатом является увеличенное ослабление СКИ за счет его разложения на последовательность из двадцати семи импульсов меньшей амплитуды. Далее для простоты изложения первая, вторая и третья линии заявляемого устройства будут называться первым, вторым и третьим витками, а заявляемое устройство целиком будет называться линией. Технический результат достигается за счет выбора параметров линии такими, чтобы одновременно обеспечить ряд условий: 2l 3τo3t , 2l 3τe3-2l 3τo3t , 2l 2τo2-2l 3τe3t , 2l 2τe2-2l 2τo2-2l 3τe3t , 2l 1τo1-2l 2τe2-2l 3τe3t , 2l 1τe1-2l 1τo1-2l 2τe2-2l 3τe3t , где l 1, l 2, l 3 – длины первого, второго и третьего витков соответственно, τ o 1, τ o 2, τ o 3 – погонные задержки нечетной моды первого, второго и третьего витков соответственно, τ е 1, τ е 2, τ е 3 – погонные задержки четной моды первого, второго и третьего витков соответственно, а t Σ – общая длительность воздействующего импульса. Одновременное выполнение этих условий позволяет разложить СКИ на последовательность из двадцати семи импульсов меньшей амплитуды, каждый из которых приходит к концу линии не раньше предыдущего. За счет одновременного выполнения этих условий, сначала СКИ раскладывается на три основных импульса в первом витке, затем каждый из трех основных импульсов с выхода первого витка раскладывается еще на три импульса во втором витке так, что на его выход приходят девять основных импульсов, и, наконец, каждый из девяти основных импульсов с выхода второго витка раскладывается в третьем витке еще на три импульса так, что на выход линии приходят двадцать семь основных импульсов меньшей амплитуды. Также на выход линии будут приходить импульсы разной полярности меньшей амплитуды, вызванные отражениями. Первые двадцать семь импульсов являются основными, поскольку имеют наибольшую амплитуду. Приведенные выше качественные оценки достижимости технического результата подтверждаются ниже количественными оценками, полученными с помощью моделирования.The technical result is an increased attenuation of the SQI due to its decomposition into a sequence of twenty-seven pulses of smaller amplitude. Further, for simplicity of presentation, the first, second and third lines of the proposed device will be called the first, second and third turns, and the entire device will be called the line. The technical result is achieved by choosing the line parameters such as to simultaneously provide a number of conditions : e3t , 2 l 2 τ e2 -2 l 2 τ o2 -2 l 3 τ e3t , 2 l 1 τ o1 -2 l 2 τ e2 -2 l 3 τ e3t , 2 l 1 τ e1 -2 l 1 τ o1 -2 l 2 τ e2 -2 l 3 τ e3t , where l 1 , l 2 , l 3 are the lengths of the first, second and third turns, respectively, τ o 1 , τ o 2 , τ o 3 are the linear delays of the odd mode of the first, second and third turns, respectively, τ e 1 , τ e 2 , τ e 3 are the linear delays of the even mode of the first, second and third turns, respectively, and t Σ is the total duration of the acting pulse. Simultaneous fulfillment of these conditions makes it possible to decompose the USP into a sequence of twenty-seven pulses of smaller amplitude, each of which arrives at the end of the line no earlier than the previous one. Due to the simultaneous fulfillment of these conditions, first the SQI is decomposed into three main pulses in the first coil, then each of the three main pulses from the output of the first coil is decomposed into three more pulses in the second coil so that nine main pulses come to its output, and finally , each of the nine main pulses from the output of the second turn is decomposed in the third turn into three more pulses so that twenty-seven main pulses of smaller amplitude come to the output of the line. Also, pulses of different polarity of smaller amplitude, caused by reflections, will come to the output of the line. The first twenty-seven impulses are the main ones, because they have the largest amplitude. The above qualitative estimates of the feasibility of the technical result are confirmed below by quantitative estimates obtained using modeling.

На фиг. 1 приведена схема соединений заявляемой линии, а на фиг. 2 – поперечное сечение одного витка (одинаковое для первого, второго и третьего витков) со следующими параметрами: w – ширина проводников, t – толщина проводников, s – расстояние между проводниками, h – толщина диэлектрической подложки, ε r  – диэлектрическая проницаемость подложки, расстояние от края структуры до ближайшего к нему проводника. Каждый из витков линии состоит из одного опорного проводника (О на фиг. 2), двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников (А1 и А2 на фиг. 2), соединенных между собой на одном конце, и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки. Начало первого витка длиной l 1=0,15 м соединено с генератором импульсных сигналов (V1 на фиг. 1), представленным на схеме идеальным источником э.д.с. и внутренним сопротивлением R1. Конец первого витка соединен последовательно с началом второго витка (V3 на фиг. 1) длиной l 2=0,06 м. Конец второго витка соединен последовательно с началом третьего витка (V5 на фиг. 1) длиной l 3=0,015 м, а конец третьего – с приемным устройством (V7 на фиг. 1), представленным на схеме сопротивлением R2. Воздействующий импульс имеет форму трапеции с параметрами: амплитуда э.д.с. 1 В, длительность плоской вершины 0,1 нс, а фронта и спада – по 0,05 нс. Для минимизации отражений от концов линии, внутреннее сопротивление источника э.д.с. (R1) принято равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод первого витка, а нагрузки (R2) – третьего витка.In FIG. 1 shows the connection diagram of the proposed line, and Fig. 2 - cross section of one turn (the same for the first, second and third turns) with the following parameters:w- the width of the conductors,t- the thickness of the conductors,s- distance between conductors,his the thickness of the dielectric substrate, ε r  is the permittivity of the substrate,d- the distance from the edge of the structure to the conductor closest to it. Each of the turns of the line consists of one reference conductor (O in Fig. 2), two signal conductors parallel to it and to each other (A1 and A2 in Fig. 2), connected to each other at one end, and a dielectric medium consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors are located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate. Beginning of the first turnl 1\u003d 0.15 m connected to a pulse signal generator (V1 in FIG. 1), represented in the diagram by an ideal emf source. and internal resistanceR1. The end of the first turn is connected in series with the beginning of the second turn (V3 in FIG. 1) lengthl 2\u003d 0.06 m. The end of the second coil is connected in series with the beginning of the third coil (V5 in FIG. 1) lengthl 3\u003d 0.015 m, and the end of the third - with a receiving device (V7 in FIG. 1), represented in the diagram by the resistanceR2. The acting pulse has the shape of a trapezoid with the following parameters: emf amplitude. 1 V, flat top 0.1 ns, rise and fall 0.05 ns each. To minimize reflections from the ends of the line, the internal resistance of the emf source. (R1) is taken equal to the geometric mean of the wave impedances of the even and odd modes of the first turn, and the load (R2) - the third turn.

Параметры поперечных сечений на фиг. 2 выбраны таким образом, чтобы одновременно выполнялись условия:The cross-sectional parameters in Fig. 2 are chosen in such a way that the following conditions are met simultaneously:

2l 3τo3t ,2 l 3 τ o3t , (1)(1) 2l 3τe3-2l 3τo3t ,2 l 3 τ e3 -2 l 3 τ o3t , (2)(2) 2l 2τo2-2l 3τe3t ,2 l 2 τ o2 -2 l 3 τ e3t , (3)(3) 2l 2τe2-2l 2τo2-2l 3τe3t ,2 l 2 τ e2 -2 l 2 τ o2 -2 l 3 τ e3t , (4)(4) 2l 1τo1-2l 2τe2-2l 3τe3t ,2 l 1 τ o1 -2 l 2 τ e2 -2 l 3 τ e3t , (5)(5) 2l 1τe1-2l 1τo1-2l 2τe2-2l 3τe3t ,2 l 1 τ e1 -2 l 1 τ o1 -2 l 2 τ e2 -2 l 3 τ e3t , (6)(6)

где l 1, l 2, l 3 – длины первого, второго и третьего витков соответственно, τ o 1, τ o 2, τ o 3 – погонные задержки нечетной моды первого, второго и третьего витков соответственно, τ е 1, τ е 2, τ е 3 – погонные задержки четной моды первого, второго и третьего витков соответственно, а t Σ – общая длительность воздействующего импульса. Выполнение условий (1)–(6) обеспечивает разложение СКИ в меандровой микрополосковой линии задержки из трех витков на последовательность из двадцати семи импульсов меньшей амплитуды.where l 1 , l 2 , l 3 are the lengths of the first, second and third turns, respectively, τ o 1 , τ o 2 , τ o 3 are the linear delays of the odd mode of the first, second and third turns, respectively, τ e 1 , τ e 2 , τ e 3 are the linear delays of the even mode of the first, second and third turns, respectively, and t Σ is the total duration of the acting pulse. The fulfillment of conditions (1)–(6) ensures the decomposition of the SQI in a meander microstrip delay line of three turns into a sequence of twenty-seven pulses of smaller amplitude.

Для подтверждения возможности выполнения условий (1)–(6) рассмотрим линию, схема соединений которой представлена на фиг. 1, а поперечное сечение на фиг. 2. Параметры поперечного сечения: первого витка – w=100 мкм, s=20 мкм, t=160 мкм, h=400 мкм, ε r =480; второго – w=400 мкм, s=20,3 мкм, t=400 мкм, h=400 мкм, ε r =120; третьего – w=400 мкм, s=20,3 мкм, t=400 мкм, h=200 мкм, ε r =120. Вычисленные матрицы погонных коэффициентов электростатической и электромагнитной индукции (матрицы C и L) первого витка:To confirm the possibility of fulfilling conditions (1)–(6), consider the line, the connection diagram of which is shown in Fig. 1 and the cross section in Fig. 2. Parameters of the cross section: the first turn - w =100 µm, s =20 µm, t =160 µm, h =400 µm, ε r =480; the second - w =400 microns, s =20.3 microns, t =400 microns, h =400 microns, ε r =120; the third - w = 400 µm, s = 20.3 µm, t = 400 µm, h = 200 µm, ε r = 120. Calculated matrices of linear coefficients of electrostatic and electromagnetic induction (matrices C and L ) of the first turn:

С

Figure 00000001
пФ/м,  L
Figure 00000002
нГн/м. WITH
Figure 00000001
pF/m, L
Figure 00000002
nH/m.

Матрицы C и L второго витка:Matrices C and L of the second turn:

С

Figure 00000003
пФ/м,  L
Figure 00000004
нГн/м. WITH
Figure 00000003
pF/m, L
Figure 00000004
nH/m.

Матрицы C и L третьего витка:Matrices C and L of the third turn:

С

Figure 00000005
пФ/м,  L
Figure 00000006
нГн/м. WITH
Figure 00000005
pF/m, L
Figure 00000006
nH/m.

Полученные погонные задержки четной и нечетной мод первого, второго и третьего витков: τ o 1=24,16 нс/м, τ o 2=10,36 нс/м, τ o 3=11,06 нс/м, τ e 1=48,30 нс/м, τ e 2=27,52 нс/м, τ e 3=29,10 нс/м (где нижние индексы «1», «2» и «3» введены для обозначения первого, второго и третьего витка соответственно). Теперь при подстановке известных переменных в условия (1)–(6) они выполняются с запасом: условие (1) – 0,33 нс≥0,2 нс, условие (2) – 0,54 нс≥0,2 нс, условие (3) – 0,37 нс≥0,2 нс, условие (4) – 1,19 нс≥0,2 нс, условие (5) – 3,07 нс≥0,2 нс и условие (6) – 3,07 нс≥0,2 нс. За счет одновременного выполнения условий (1)–(6), сначала СКИ раскладывается на три основных импульса в первом витке, затем каждый из трех основных импульсов с выхода первого витка раскладывается еще на три импульса во втором витке так, что на его выход приходят девять основных импульсов, и наконец, каждый из девяти основных импульсов с выхода второго витка раскладывается в третьем витке еще на три импульса так, что на выход линии приходят двадцать семь основных импульсов меньшей амплитуды. На фиг. 3 представлена форма сигнала на выходе первого витка, на фиг. 4 – на выходе второго витка, а на фиг. 5 – третьего витка, при выполнении условий (1)–(6). Видно, что сначала СКИ раскладывается на три основных импульса меньшей амплитуды в первом витке (И1–И3 на фиг. 3). Затем, в результате разложения каждого из этих трех импульсов на три импульса во втором витке, они раскладываются на девять основных импульсов во втором витке (И1–И9 на фиг. 4). Наконец, в результате разложения каждого из этих девяти импульсов на три импульса в третьем витке, они раскладываются на двадцать семь основных импульсов в конце линии (И1–И27 на фиг. 5). Из фиг. 5 видно, что основные двадцать семь импульсов имеют положительную полярность и не превышают U=47 мВ, что составляет 9,4% от уровня половины амплитуды э.д.с источника. Также среди основных импульсов присутствуют импульсы меньшей амплитуды, вызванные отражениями. В прототипе заявляемой линии амплитуда импульсов на выходе не превышает 94 мВ, что составляет 18,8% от уровня половины амплитуды э.д.с. источника. Максимальная амплитуда импульсов разложения на выходе заявляемой линии уменьшилась в 2 раза относительно прототипа. Таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлена заявляемая линия.The received linear delays of the even and odd modes of the first, second and third turns: τ o 1=24.16 ns/m, τ o 2=10.36 ns/m, τ o 3=11.06 ns/m, τ e 1=48.30 ns/m, τ e 2=27.52 ns/m, τ e 3=29.10 ns/m (where the subscripts "1", "2", and "3" are introduced to denote the first, second, and third turns, respectively). Now, when substituting known variables into conditions (1)–(6), they are fulfilled with a margin: condition (1) – 0.33 ns≥0.2 ns, condition (2) – 0.54 ns≥0.2 ns, condition (3) - 0.37 ns≥0.2 ns, condition (4) - 1.19 ns≥0.2 ns, condition (5) - 3.07 ns≥0.2 ns and condition (6) - 3 .07 ns≥0.2 ns. Due to the simultaneous fulfillment of conditions (1)–(6), first, the SQI is decomposed into three main pulses in the first coil, then each of the three main pulses from the output of the first coil is decomposed into three more pulses in the second coil so that nine of the main pulses, and finally, each of the nine main pulses from the output of the second turn is decomposed in the third turn into three more pulses so that twenty-seven main pulses of smaller amplitude come to the output of the line. In FIG. 3 shows the waveform at the output of the first coil, Fig. 4 - at the output of the second coil, and in Fig. 5 - the third turn, when conditions (1)–(6) are met. It can be seen that, first, the USP is decomposed into three main pulses of smaller amplitude in the first loop (AND1-AND3 in FIG. 3). Then, as a result of the decomposition of each of these three impulses into three impulses in the second coil, they are decomposed into nine main impulses in the second coil (AND1-AND9 in FIG. 4). Finally, as a result of the decomposition of each of these nine pulses into three pulses in the third turn, they are decomposed into twenty-seven main pulses at the end of the line (AND1-AND27 in FIG. 5). From FIG. 5 it can be seen that the main twenty-seven pulses have a positive polarity and do not exceedU\u003d 47 mV, which is 9.4% of the level of half the amplitude of the emf from the source. Also among the main pulses there are pulses of smaller amplitude caused by reflections. In the prototype of the proposed line, the amplitude of the output pulses does not exceed 94 mV, which is 18.8% of the level of half the emf amplitude. source. The maximum amplitude of the decomposition pulses at the output of the proposed line has decreased by 2 times relative to the prototype. Thus, the technical result is shown, the achievement of which is directed by the claimed line.

Claims (4)

Линия задержки, состоящая из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки, при этом конец второго проводника линии последовательно соединен с началом первого проводника второй линии задержки, состоящей из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки, отличающаяся тем, что конец второго проводника второй линии последовательно соединен с началом первого проводника третьей линии задержки, состоящей из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, и диэлектрической среды, состоящей из диэлектрической подложки и окружающего воздуха, опорный проводник которой расположен на одной стороне диэлектрической подложки, а сигнальные проводники расположены симметрично ему на другой стороне диэлектрической подложки, а выбором параметров первой, второй и третьей линий одновременно обеспечивается ряд условийA delay line consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, interconnected at one end, and a dielectric medium consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, while the end of the second line conductor is connected in series with the beginning of the first conductor of the second delay line, consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, interconnected at one end, and a dielectric medium , consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors are located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, characterized in that the end of the second conductor of the second line is consequently connected to the beginning of the first conductor of the third delay line, consisting of one reference conductor, two signal conductors parallel to it and to each other, interconnected at one end, and a dielectric medium consisting of a dielectric substrate and ambient air, the reference conductor of which is located on one side of the dielectric substrate, and the signal conductors are located symmetrically to it on the other side of the dielectric substrate, and the choice of the parameters of the first, second and third lines simultaneously provides a number of conditions
Figure 00000007
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000008
где l1, l2, l3 – длины первого, второго и третьего витков соответственно,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
– погонные задержки нечетной моды первого, второго и третьего витков соответственно,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
– погонные задержки четной моды первого, второго и третьего витков соответственно, а
Figure 00000015
– общая длительность воздействующего импульса.
where l 1 , l 2 , l 3 are the lengths of the first, second and third turns, respectively,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
are the linear delays of the odd mode of the first, second and third turns, respectively,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
are the linear delays of the even mode of the first, second and third turns, respectively, and
Figure 00000015
is the total duration of the acting pulse.
RU2022119263A 2022-07-14 Three-turn square wave microstrip delay line protecting against ultra-short pulses RU2789340C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789340C1 true RU2789340C1 (en) 2023-02-01

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195328A1 (en) * 2007-07-20 2009-08-06 Advantest Corporation Delay line, signal delay method, and test signal generating apparatus
RU2606709C1 (en) * 2015-09-02 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Meander delay line with face connection, which protects from ultrashort pulses
RU2691844C1 (en) * 2018-06-18 2019-06-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Improved meander microstrip delay line, which protects from electrostatic discharge
RU2724970C1 (en) * 2019-11-27 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Meander line delay with face communication of two turns, which protects from ultrashort pulses
RU2724972C1 (en) * 2019-11-27 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Meander microstrip delay line of two turns, which protects against ultrashort pulses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195328A1 (en) * 2007-07-20 2009-08-06 Advantest Corporation Delay line, signal delay method, and test signal generating apparatus
RU2606709C1 (en) * 2015-09-02 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Meander delay line with face connection, which protects from ultrashort pulses
RU2691844C1 (en) * 2018-06-18 2019-06-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Improved meander microstrip delay line, which protects from electrostatic discharge
RU2724970C1 (en) * 2019-11-27 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Meander line delay with face communication of two turns, which protects from ultrashort pulses
RU2724972C1 (en) * 2019-11-27 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Meander microstrip delay line of two turns, which protects against ultrashort pulses

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
Surovtsev et al. Pulse decomposition in the turn of meander line as a new concept of protection against UWB pulses
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
RU2789340C1 (en) Three-turn square wave microstrip delay line protecting against ultra-short pulses
RU2624465C2 (en) Four-way mirror-symmetrically structure, protecting from ultrashort impulses
RU2724970C1 (en) Meander line delay with face communication of two turns, which protects from ultrashort pulses
RU2789435C1 (en) Four-turn face-coupled square wave delay line that protects against ultra-short pulses
RU2691844C1 (en) Improved meander microstrip delay line, which protects from electrostatic discharge
RU2728327C1 (en) Modified microstrip line with improved protection against ultrashort pulses
US5521568A (en) Electrical delay line
RU2600098C1 (en) Meander delay line of two coils, which protects from ultrashort pulses
RU2772792C1 (en) Advanced meander microstrip line with two passive conductors, protecting against ultrashort pulses
RU2796636C1 (en) Electrostatic discharge protection meander line with face coupling
RU2767975C1 (en) Meandra line with face coupling and passive conductor protecting against ultra-short pulses
EP1923965A1 (en) Electrical connector shielded against EMP and EMI energy
RU2724972C1 (en) Meander microstrip delay line of two turns, which protects against ultrashort pulses
RU2769104C1 (en) Meander microstrip line with two passive conductors, protecting against ultrashort pulses
RU2724983C1 (en) Improved meander delay line with face connection, which protects from ultrashort pulses
RU2772794C1 (en) Device for protection against ultrashort pulses based on a cascade connection of a three-wire modal filter and a turn of a meander line with a face connection
Nosov et al. Revealing new possibilities of ultrashort pulse decomposition in a turn of asymmetrical meander delay line
RU2748423C1 (en) Strip structure protecting against extra short pulses in differential and synphase modes
RU2726743C1 (en) Mirror-symmetric meander line, which protects from ultrashort pulses