Теоретическое обоснование появления комбинационных импульсов в многопроводных линиях передачи с неоднородным диэлектрическим заполнением

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 22-79-00187

НазваниеТеоретическое обоснование появления комбинационных импульсов в многопроводных линиях передачи с неоднородным диэлектрическим заполнением

Руководитель Черникова Евгения Борисовна, 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; 09-307 - Электрофизические аспекты новых технологий

Ключевые слова Электромагнитная совместимость, линии передачи, цифровые системы, модальный анализ, модальное разложение, асимметричные структуры, связанные линии передачи, комбинационные импульсы

Код ГРНТИ47.05.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на всестороннее изучение комбинационных импульсов, которые возникают при появлении асимметрии (поперечного сечения или граничных условий) в многопроводных линиях передачи (ЛП) с неоднородным диэлектрическим заполнением. Комбинационные импульсы представляют интерес, так как время их прихода не соответствуют погонным задержкам мод, распространяющихся в ЛП, а состоят из их комбинаций. Существующая теория линий передачи не отвечает на вопрос об условиях возникновения комбинационных импульсов. Восполнить данный пробел необходимо, так как при распространении сигнала в линии из-за неоднородностей межсоединений, нарушении симметрии или граничных условий, могут возникнуть комбинационные импульсы, что может привести к искажению сигнала или потере полезной информации. Вместе с тем, уровень комбинационных импульсов может быть сопоставимым с уровнем информационных сигналов, что может приводить к разрушению обрабатываемой информации. Кроме того, анализу асимметричных линий передачи посвящено кратно меньше публикаций по отношению к симметричным линиям. Это связано со сложностью расчета их параметров, возникающим из-за большего количества степеней свободы. В модальном анализе на данный момент не существует аналитических выражений, учитывающих комбинационные импульсы. Первые подходы по изучению данного явления были предприняты при исследовании защитных структур с модальным разложением импульсного сигнала, которые используют связанные ЛП с неоднородным диэлектрическим заполнением. Ранее исследовались структуры с осевой симметрией поперечного сечения, которые показали свою эффективность. Между тем исследования асимметричных структур практически не выполнялись, тогда как асимметрия может появляться даже в исходно симметричных структурах из-за погрешностей при изготовлении ПП или из-за плотной трассировки. Поэтому исследование комбинационных импульсов является значимой задачей не только в теории линий передач, но и в части применения их для совершенствования устройств защиты, так как ресурс комбинационных импульсов скрыт и не используется (в связи с тем, что симметрия скрывает его, тогда как асимметрия позволяет его выявить). Таким образом, актуально выполнить исследование комбинационных импульсов, а именно выявить условия их появления, описать с помощью аналитических выражений, а также оптимизировать асимметричные структуры с учетом этих импульсов, для их дальнейшего эффективного использования при решении задач по совершенствованию устройств защиты, основанных на модальном разложении. Научная новизна состоит в том, что новому виду импульсов во временном отклике линий передачи, названными комбинационными, ранее не уделялось достаточно внимания ни в зарубежной, ни в отечественной литературе. Впервые будет выполнена формулировка аналитических выражений для вычисления временного отклика, включающего в себя комбинационные импульсы, что является новым как для теории линий передачи, так и для области разработки устройств защиты, основанной на явлении модального разложения импульсов. Также впервые будет проведена оптимизация асимметричных структур по амплитудным и временным критериям с учетом комбинационных импульсов, для увеличения ослабления импульсной помехи короткой длительности, что ранее не выполнялось. Кроме того, предлагается выполнить разработку макетов асимметричных структур и провести их экспериментальные исследования, для подтверждения теории.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Черникова Е.Б., Забываева П.В. Анализ временных откликов двух- и четырехпроводных линий передачи с резистивными нагрузками по аналитическим моделям Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС), Выпуск 4. С. 171-178. (год публикации - 2022)
10.31114/2078-7707-2022-4-171-178

2. Черникова Е.Б., Костелецкий В.П., Заболоцкий А.М. Analytical Models for Calculating the Time Response of a Four-Conductor Transmission Lines in Differential and Common Modes 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 15–19 May, 2023. P. 306–311 (год публикации - 2023)
10.1109/ICIEAM57311.2023.10139169

3. Костелецкий В.П., Черникова Е.Б., Заболоцкий А.М. Development of a High Current Protection Device Against Ultrashort Pulse 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM).15–19 May, 2023. P. 312–316 (год публикации - 2023)
10.1109/ICIEAM57311.2023.10139254

4. Жапова Д.Ж., Черникова Е.Б. Анализ разложения сверхкороткого импульса в четырехпроводной структуре с опорным проводником в виде боковых полигонов из двух последовательно соединенных полувитков Материалы XX международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», Том 7. – Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2023. – С. 55-57. (год публикации - 2023)

5. Жапова Д.Ж., Черникова Е.Б. Анализ разложения сверхкороткого импульса в четырехпроводной структуре с опорным проводником сверху и снизу Материалы XXVIII международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Научная сессия ТУСУР – 2023», Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. – 2023. – № 1-2. – С. 54-57. (год публикации - 2023)

6. Черникова Е.Б., Жапова Д.Ж., Заболоцкий А.М. Оптимизация геометрических параметров поперечного сечения зеркально-симметричного полоскового модального фильтра Материалы 26-й Всероссийской молодежной научной конференции "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники", Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 26-й Всероссийской молодежной научной конференции, Ульяновск, 24–26 октября 2023 года. – Ульяновск: Ульяновский государственный технический университет, 2023. – С. 184-186. (год публикации - 2023)
10.61527/APPFE-2023.184-186

7. Черникова Е.Б. Применение аналитических моделей для оценки перекрестных помех в электрических соединениях бортового радиоэлектронного оборудования 22-я Международная конференция «Авиация и космонавтика», Материалы 22 международной конференции «Авиация и космонавтика–2023». – Москва, Россия, 20–24 ноября, 2023. – С. 182. (год публикации - 2023)

8. Черникова Е.Б. The Influence of asymmetry on the appearance of combinational pulses in transmission lines with inhomogeneous dielectric filling 2024 International Conference on Industrial Engineering (год публикации - 2024)

9. Черникова Е.Б. Multivariate analysis of multiconductor transmission line with combinational pulses in time response 2024 International Conference on Industrial Engineering (год публикации - 2024)

10. Черникова Е.Б. Параметрическая оптимизация асимметричных многопроводных линий передачи с учетом комбинационных импульсов Журнал радиоэлектроники, – 2024. – №. 6. (год публикации - 2024)
10.30898/1684-1719.2024.6.11

11. Черникова Е.Б., Костелецкий В.П. Analytical Models for Calculating the Time Response of Two-Conductor Asymmetric Transmission Lines IEEE XVI International Scientific and Technical Conference "Actual Problems of Electronic Instrument Engineering" (APEIE), Proc. of 2023 IEEE 16th INTERNATIONAL CONFERENCE OF ACTUAL PROBLEMS OF ELECTRONIC INSTRUMENT ENGINEERING (APEIE), November 10-12, №631516, P. 1-4. (год публикации - 2023)
10.1109/APEIE59731.2023.10347571

Публикации