RU2814217C1 - Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные - Google Patents
Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814217C1 RU2814217C1 RU2023126815A RU2023126815A RU2814217C1 RU 2814217 C1 RU2814217 C1 RU 2814217C1 RU 2023126815 A RU2023126815 A RU 2023126815A RU 2023126815 A RU2023126815 A RU 2023126815A RU 2814217 C1 RU2814217 C1 RU 2814217C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulses
- conductors
- circuit
- time intervals
- pulse signal
- Prior art date
Links
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009760 functional impairment Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для защиты радиоэлектронных средств (РЭС) от помеховых сверхкоротких импульсов (СКИ), которые распространяются кондуктивным путем. Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные, состоящее из трех параллельных проводников, так, что в поперечном сечении устройства проводники одинаковы, имеют прямоугольную форму, а их длина выбрана так, что разность полных задержек четной и нечетной мод, возбуждаемых импульсным сигналом, больше его длительности, первый и второй проводники на одном конце устройства электрически соединены с цепью источника импульсных сигналов, а на другом конце - с защищаемой цепью, цепь источника и защищаемая цепь находятся в тракте с одинаковым волновым сопротивлением, а его значение и значения сопротивления двух резисторов равны среднегеометрическому значению волновых сопротивлений четной и нечетной мод, отличается тем, что первый и второй проводники расположены на одной стороне диэлектрической подложки, а третий проводник расположен симметрично первому относительно подложки на ее обратной стороне с обеспечением холостого хода в начале и короткого замыкания в конце для возникновения во временном отклике устройства импульсов с задержками, состоящими из комбинаций задержек основных мод, и выбором параметров поперечного сечения, обеспечивающим равенство временных интервалов между всеми, включая комбинационные, импульсами разложения, исходя из условия, при котором необходимо, чтобы задержка одной моды была в 2 раза больше другой. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для защиты радиоэлектронных средств (РЭС) от помеховых сверхкоротких импульсов (СКИ), которые распространяются кондуктивным путем.
В настоящее время широко распространено применение различных радиоэлектронных средств (РЭС) практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Важной задачей при разработке РЭС является обеспечение требований по электромагнитной совместимости (ЭМС). Это связано с высокой практической значимостью корректного функционирования радиоэлектроники. Нарушение ЭМС РЭС может привести к различным негативным последствиям. Важным направлением ЭМС является защита РЭС от помех, которые проникают в них кондуктивным путем. В таком случае возникает необходимость в защите цепей питания, управления, синхронизации и других цепей, по которым распространяется полезный сигнал. Одним из опасных видов кондуктивных помех являются сверхкороткие импульсы (СКИ) субнаносекундной и наносекундной длительности. В зависимости от уровня напряжения воздействие СКИ может привести к функциональным поражениям или функциональным нарушениям (сбоям). Функциональные поражения возникают при воздействии СКИ с амплитудой, превышающей допустимые пороговые значения. В таком случае происходит изменение параметров или выход из строя систем из-за повреждения элементов и узлов. В случае, когда уровень наведенного СКИ становится сопоставимым с уровнем информационных сигналов (низковольтные помехи), может произойти разрушение обрабатываемой информации. В совокупности это может привести к потере информации, сбоям в каналах связи, отказам в системах управления и контроля. В связи с тем, что применение современных защитных устройств затруднительно по ряду причин (паразитные параметры элементов LC- и RC-фильтров, нестойкость полупроводниковых компонентов к радиации, пробой при высоких напряжениях, позднее срабатывание газоразрядных устройств, высокая стоимость и др.) актуальна разработка новых устройств защиты от СКИ.
Наиболее близким к заявляемому устройству является выбранное за прототип устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием амплитуд разложенных импульсов [Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р., Орлов П.Е. патент РФ на изобретение №2588603, опубликован 10.07.2016], состоящее из трех параллельных проводников в диэлектрическом заполнении с равными расстояниями между ними, расположенными на одной стороне диэлектрической подложки или с расположением центрального проводника на обратной ее стороне, так, что в поперечном сечении устройства проводники одинаковы, имеют прямоугольную форму, а их длина выбрана так, что разность полных задержек четной и нечетной мод, возбуждаемых импульсным сигналом, больше его длительности, вторым проводником структуры является центральный проводник, первый и второй проводники на одном конце устройства электрически соединены с цепью источника импульсных сигналов, а на другом конце - с защищаемой цепью, и из двух резисторов, электрически соединенных со вторым и третьим проводниками на обоих концах устройства, отличающееся тем, что цепь источника и защищаемая цепь находятся в тракте с одинаковым волновым сопротивлением, а его значение и значения сопротивлений двух резисторов равны среднегеометрическому значению волновых сопротивлений четной и нечетной мод.
Недостатками данного устройства являются недостаточное ослабление СКИ, малое значение интервалов времени между импульсами разложения, уменьшающее значение общей длительности СКИ, который может быть разложен, и наличие резисторов в начале и конце пассивного проводника из-за которых нет комбинационных импульсов.
Предлагается устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные, состоящее из трех параллельных проводников, так, что в поперечном сечении устройства проводники одинаковы, имеют прямоугольную форму, а их длина выбрана так, что разность полных задержек четной и нечетной мод, возбуждаемых импульсным сигналом, больше его длительности, первый и второй проводники на одном конце устройства электрически соединены с цепью источника импульсных сигналов, а на другом - с защищаемой цепью, цепь источника и защищаемая цепь находятся в тракте с одинаковым волновым сопротивлением, а его значение и значения сопротивления двух резисторов равны среднегеометрическому значению волновых сопротивлений четной и нечетной мод, отличающееся тем, что первый и второй проводники расположены на одной стороне диэлектрической подложки, а третий проводник расположен симметрично первому относительно подложки на ее обратной стороне с обеспечением холостого хода в начале и короткого замыкания в конце для возникновения во временном отклике устройства импульсов с задержками, состоящими из комбинаций задержек основных мод, и выбором параметров поперечного сечения, обеспечивающих значение задержки одной моды в 2 раза больше другой, и как следствие равенство временных интервалов между всеми, включая комбинационные, импульсами разложения.
Техническим результатом является разложение СКИ на импульсы меньшей амплитуды, включая комбинационные, с увеличенным ослаблением, выравненными интервалами времени, значение которых увеличено, при отсутствии резисторов в начале и конце пассивного проводника.
Технический результат достигается за счет расположения пассивного проводника под активным, в результате чего возникает сильная лицевая связь, холостого хода в начале и короткого замыкания в конце пассивного проводника, использование ресурса комбинационных импульсов, а также за счет выбора параметров поперечного сечения, при которых задержка одной моды будет в 2 раза больше другой.
На фиг. 1а приведена эквивалентная схема, моделируемая для подтверждения реализуемости заявки. Первый (активный) проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с. Е г и внутренним сопротивлением R1. На другом конце первый проводник линии соединен с защищаемой цепью, представленной сопротивлением R2. Значения резисторов равны среднему геометрическому значению волновых сопротивлений двух мод линии. В начале третьего (пассивного) проводника обеспечивается режим холостого хода, а в конце - короткого замыкания, что приводит к возникновению комбинационных импульсов во временном отклике. Длина проводников l=1 м каждый. Воздействующий СКИ имеет форму трапеции с с э.д.с. 5 В и длительностями фронта, спада и плоской вершины по 50 пс.
На фиг. 1б представлено поперечное сечение заявленной линии, где w - ширина проводников, s - расстояние между проводниками, t - толщина проводников, h - толщина диэлектрика, ε r - относительная диэлектрическая проницаемость подложки. Проводники 1 и 2 (опорный) расположены на одной стороне диэлектрического слоя, а проводник 3 - на обратной. Значения параметров: w=5,6 мм, s=5,1 мм, h=0,1 мм, t=0,035 мм, ε r =4.
Значения параметров поперечного сечения и длины линии выбраны исходя из условия равенства временных интервалов, которое заключается в том, чтобы задержка одной моды была в 2 раза больше другой и обеспечивает выравнивание 4 временных интервалов: между основными импульсами разложения с задержками ф e и ф o , между импульсами с задержками ф o и 3ф e , между импульсом с задержкой 3ф e и комбинационным импульсом с задержкой 2ф e +ф o и между двумя комбинационными импульсами с задержками 2ф e +ф o и ф e +2ф o (Дt 4).
ф o =2ф e , (1)
где τ e и τ o - погонные задержки четной и нечетной мод.
Для демонстрации достижения технического результата выполнено моделирование временного отклика на воздействие СКИ амплитудой ЭДС 1 В и общей длительностью 150 пс. 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.].
На фиг. 1в представлен результат моделирования временного отклика на выходе устройства (узел V). Наблюдаются импульсы четной и нечетной мод (ф e и ф o ), отражение четной моды (3ф e ), а также комбинационные импульсы с задержками, состоящими из комбинаций основных мод (2ф e +ф o и ф e +2ф o ). Значение U max составило 0,02 В, что в 25 раз меньше половины ЭДС. Значения задержек при l=1 м: ф e l=3,35 нс, и ф o l=6,57 нс. Интервалы между импульсами составили 3,22 нс, 3,48 нс, 3,22 нс и 3,22 нс, соответственно. В результате обеспечивается защита от СКИ с увеличенным коэффициентом ослабления, выравненными временными интервалами между всеми, включая комбинационные, импульсами разложения, значение которых увеличено, при отсутствии резисторов в начале и конце пассивного проводника. Таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлено заявленное устройство.
Claims (1)
- Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные, состоящее из трех параллельных проводников, так, что в поперечном сечении устройства проводники одинаковы, имеют прямоугольную форму, а их длина выбрана так, что разность полных задержек четной и нечетной мод, возбуждаемых импульсным сигналом, больше его длительности, первый и второй проводники на одном конце устройства электрически соединены с цепью источника импульсных сигналов, а на другом конце - с защищаемой цепью, цепь источника и защищаемая цепь находятся в тракте с одинаковым волновым сопротивлением, а его значение и значения сопротивления двух резисторов равны среднегеометрическому значению волновых сопротивлений четной и нечетной мод, отличающееся тем, что первый и второй проводники расположены на одной стороне диэлектрической подложки, а третий проводник расположен симметрично первому относительно подложки на ее обратной стороне с обеспечением холостого хода в начале и короткого замыкания в конце для возникновения во временном отклике устройства импульсов с задержками, состоящими из комбинаций задержек основных мод, и выбором параметров поперечного сечения, обеспечивающим равенство временных интервалов между всеми, включая комбинационные, импульсами разложения, исходя из условия, при котором необходимо, чтобы задержка одной моды была в 2 раза больше другой.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2814217C1 true RU2814217C1 (ru) | 2024-02-28 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU79213U1 (ru) * | 2008-07-07 | 2008-12-20 | Тальгат Рашитович Газизов | Устройство воздействия на аппаратуру |
EP1349268B1 (en) * | 1999-04-13 | 2009-12-02 | Broadcom Corporation | MOS variable gain amplifier |
RU2431912C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Твердь" | Устройство защиты от импульсных сигналов |
RU2588603C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием амплитуд разложенных импульсов |
AU2013206087C1 (en) * | 2012-06-18 | 2017-09-14 | General Electric Company | Methods and systems for signal fingerprinting |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1349268B1 (en) * | 1999-04-13 | 2009-12-02 | Broadcom Corporation | MOS variable gain amplifier |
RU79213U1 (ru) * | 2008-07-07 | 2008-12-20 | Тальгат Рашитович Газизов | Устройство воздействия на аппаратуру |
RU2431912C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Твердь" | Устройство защиты от импульсных сигналов |
AU2013206087C1 (en) * | 2012-06-18 | 2017-09-14 | General Electric Company | Methods and systems for signal fingerprinting |
RU2588603C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием амплитуд разложенных импульсов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Samoylichenko et al. | Electrical characteristics of a modal filter with a passive conductor in the reference plane cutout | |
RU2606709C1 (ru) | Меандровая линия задержки с лицевой связью, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2814217C1 (ru) | Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием временных интервалов между импульсами разложения, включая комбинационные | |
RU2728327C1 (ru) | Модифицированная микрополосковая линия с улучшенной защитой от сверхкоротких импульсов | |
WO2021192073A1 (ja) | 回路基板及び電子機器 | |
RU2624465C2 (ru) | Четырехпроводная зеркально-симметричная структура, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2691844C1 (ru) | Усовершенствованная меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда | |
Samoylichenko et al. | Comparing electrical characteristics of coplanar waveguides and modal filters | |
RU2748423C1 (ru) | Полосковая структура, защищающая от сверхкоротких импульсов в дифференциальном и синфазном режимах | |
RU2724970C1 (ru) | Меандровая линия задержки с лицевой связью из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2784040C1 (ru) | Зеркально-симметричный модальный фильтр на двухсторонней печатной плате, защищающий от сверхкоротких импульсов | |
RU2726743C1 (ru) | Зеркально-симметричная меандровая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
Samoylichenko et al. | Single modal reservation of flexible printed cables | |
RU2822537C1 (ru) | Способ компоновки двухстороннего гибкого печатного кабеля с модальным резервированием | |
Chernikova et al. | Quasi-static analysis of shielded multiconductor transmission lines for triple modal reservation | |
Morozov et al. | Quasi-static simulation of a double-sided PCB with triple modal reservation | |
RU2750393C1 (ru) | Способ трассировки проводников модального фильтра | |
RU2823269C1 (ru) | Полосковая структура с лицевой связью, защищающая от сверхкоротких импульсов в синфазном и дифференциальном режимах | |
RU2732805C1 (ru) | Модифицированная микрополосковая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
Kosteletskii et al. | Development of a high current protection device against ultrashort pulse | |
RU2813609C1 (ru) | Усовершенствованная микрополосковая линия задержки из двух отрезков, защищающая от сверхкоротких импульсов | |
RU2588603C1 (ru) | Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием амплитуд разложенных импульсов | |
Adnan et al. | Frequency Characteristics of PCB with Modal Reservation before and after Failure Using TALGAT | |
RU2796636C1 (ru) | Меандровая линия задержки с лицевой связью, защищающая от электростатического разряда | |
RU2801830C1 (ru) | Способ удаленной компоновки печатных проводников цепей с трехкратным модальным резервированием |