Новые гибридные устройства для расщепления опасных импульсов в целях защиты радиоэлектронной аппаратуры

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-79-00103

НазваниеНовые гибридные устройства для расщепления опасных импульсов в целях защиты радиоэлектронной аппаратуры

Руководитель Носов Александр Вячеславович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" , Томская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-701 - Электронная элементная база информационных систем

Ключевые слова Сверхкороткий импульс, защита, меандровая линия задержки, газоразрядное устройство, электромагнитная совместимость, электромагнитный терроризм

Код ГРНТИ47.05.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Актуальность Среди ЭМВ можно выделить СКИ, являющиеся особенно опасными из-за широкого спектра и высокой амплитуды. В результате экспериментальных исследований выявлено, что мера наводимой энергии определяется не общей длительностью СКИ, а его энергией в определенном частотном диапазоне, критичном для данного оборудования. Между тем, СКИ даже с относительно малой энергией могут быть губительными для чувствительной РЭА. Ведь наводки от СКИ могут восприниматься в качестве полезных сигналов, что может приводить к нарушению цифрового обмена и сбою аппаратуры. Часто традиционные устройства неспособны обеспечить должную защиту от СКИ в силу своих недостатков, таких как малая мощность или недостаточное быстродействие. Например, время срабатывания защитного варистора может достигать 25 нс. Кроме того, у традиционных устройств защиты ограниченный ресурс срабатываний, а также из-за полупроводниковых компонентов в их составе они в большой степени подвержены влиянию радиации. Это неприемлемо, например, для космической отрасли из-за необходимости повышения срока активного существования космических аппаратов до 15 лет. Поэтому актуален поиск новых устройств защиты, которые были бы лишены недостатков традиционных. Такие устройства в различных простых конфигурациях уже были предложены и реализованы руководителем проекта в рамках ряда проектов РФФИ и РНФ. Эти устройства основаны на явлении модального разложения в МЛ и позволяют за счет оптимального выбора их параметров обеспечить разложение СКИ на последовательность импульсов. Несмотря на широту исследований МЛ (об этом говорят публикации в рецензируемых изданиях и полученные патенты на изобретение), имеется ряд неисследованных, но перспективных направлений. Примером является проектирование новых гибридных структур на основе совместного использования МЛ и традиционных устройств защиты. Актуальным и примечательным видится использование МЛ совместно с газоразрядными устройствами защиты. Как отмечалось выше, для газоразрядного устройства характерно недостаточное быстродействие, обусловленное тем, что на возникновение электрического разряда в нем требуется значительное время. По этой причине защищаемые цепи в РЭА должны выдерживать воздействие помехи до тех пор, пока устройство не сработает. В этой связи воздействие мощного СКИ может быть губительным, поскольку газоразрядное устройство не успеет сработать из-за быстрого нарастания СКИ. Однако при совместном использовании МЛ с газоразрядным устройством можно исключить этот недостаток. Так, сначала СКИ будет разложен на последовательность импульсов меньшей амплитуды в МЛ (до трех импульсов в одном витке МЛ и более в многокаскадных и многопроводных структурах), первый из которых, пройдя через газоразрядное устройство, может «подготовить» его к срабатыванию, а остальные импульсы разложения уже будут отсечены газоразрядным устройством. Такое гибридное устройство позволит значительно улучшить эффективность защиты РЭА от СКИ в более широком диапазоне частот. Важно отметить, что участие руководителя и соавторов публикаций в выполнении ряда НИР позволило сформировать отдельное научное направление по созданию и совершенствованию устройств защиты РЭА от СКИ. Публикации руководителя и исполнителей проекта в ведущих рецензируемых изданиях, а также 14 патентов на изобретение, отражают научную значимость, актуальность и новизну исследований по каждому из направлений, сформулированных в заявке. Научная новизна Новизна результатов исследований обусловлена тем, что они будут выполнены впервые и отличаются тем, что для достижения целей и задач проекта будут использованы новые структуры, основанные на применении авторского подхода для разложения СКИ в МЛ: 1. Впервые будут сформулированы условия, позволяющие предварительное ослабление СКИ за счет его разложения в МЛ и защиту с помощью газоразрядника в гибридных устройствах. 2. Впервые будут выявлены закономерности распространения СКИ по новым гибридным структурам на основе МЛ и газоразрядных устройств, позволяющие усовершенствовать защиту РЭА от СКИ. 3. Впервые выявленные условия и закономерности позволят предложить новые устройства защиты, отличающиеся совместным использованием МЛ и газоразрядных устройств с реальными параметрами.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Малыгин К.П., Носов А.В., Суровцев Р.С. Analysis and parametric optimization of a turn of a meander line with broad-side coupling in different environments III International Scientific Conference «Advances in Science, Engineering and Digital Education» (ASEDU-III-2022), Vol. 2969 (1). - 2024. - 10 p. (год публикации - 2022)
10.1063/5.0181802

2. Малыгин К.П., Носов А.В. Effect of the distance between the non-core turns of a meander microstrip line on the attenuation of the interfering ultrashort pulse and the signal integrity IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine, Vol. 12. – 2023. – P. 39–47. (год публикации - 2023)
10.1109/MEMC.2023.10364793

3. Малыгин К.П., Носов А.В., Суровцев Р.С. Analysis and parametric optimization of a turn of a meander microstrip line in various environments Пром-Инжиниринг (ICIE-2023), 15–19 May, 2023. P. 294–299. (год публикации - 2023)
10.1109/ICIEAM57311.2023.10139186

4. Носов А.В Ослабление влияния электростатического разряда витком меандровой линии с лицевой связью Системы управления, связи и безопасности, Носов А. В. Ослабление влияния электростатического разряда витком меандровой линии с лицевой связью // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 2. С. 1-22. (год публикации - 2023)
10.24412/2410-9916-2023-2-1-22

5. Малыгин К.П., Носов А.В. Experimental Confirmation of Ultrashort Pulse Decomposition in Folded Meander Microstrip Lines IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. 66, № 2, 2024. – P. 599-605. (год публикации - 2024)
10.1109/TEMC.2023.3328551

6. Малыгин К.П., Носов А.В., Ким Г.Ю. Attenuation of an ultrashort pulse in a folded meander microstrip line with two passive conductors International Journal of Circuit Theory and Applications (год публикации - 2024)
10.1002/cta.4015

7. Ким Г.Ю., Носов А.В. Разложение сверхкороткого импульса в меандровой микрополосковой линии из двух витков Системы управления, связи и безопасности, 2024. № 1. С. 118-137. (год публикации - 2024)
10.24412/2410-9916-2024-1-118-137

8. Ким Г.Ю., Малыгин К.П., Жечев Е.С., Конев В.Ю., Носов А.В. Гибридный способ защиты от сверхкоротких импульсов на основе меандровой линии и газоразрядного устройства Системы управления, связи и безопасности, № 2, 2024, С. 149-172. (год публикации - 2024)
10.24412/2410-9916-2024-2-149-172

Публикации