Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и влияний преднамеренных силовых электромагнитных воздействий

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Радиоэлектронная аппаратура (РЭА) всё больше используется в самых разных сферах инфраструктуры современного общества. Увеличение количества РЭА, часто работающей в ограниченном пространстве, приводит к росту её плотности. Неуклонное возрастание производительности РЭА во многом обеспечивается за счёт увеличения верхней частоты спектра рабочих сигналов.

Эти тенденции стали всё чаще приводить к нарушению работы РЭА из-за взаимных электромагнитных помех, сделав необходимым обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС), способности работать с заданным качеством и не мешать работе других в заданной электромагнитной обстановке. «Обеспечение ЭМС» стало отдельным направлением в радиоэлектронике.

Одной из самых актуальных в ЭМС является проблема уменьшения искажений электрических сигналов. Она особенно обостряется с ростом электрической длины и плотности монтажа межконтактных электрических соединений, или межсоединений (interconnects), как правило, разветвлённых и произвольно ориентированных. При распространении в таких межсоединениях сигналы задерживаются по времени, отражаются от неоднородностей, затухают из-за потерь, испытывают влияние соседних межсоединений. Сложность учёта этих явлений заключается в том, что требуется анализ схем, состоящих из цепей не только с сосредоточенными, но и с распределёнными параметрами, а при строгом подходе требуется сложный электродинамический анализ. На пути практической реализации уменьшения искажений сигналов в межсоединениях часто стоят физические и технологические ограничения. Поэтому именно проблема уменьшения искажений при передаче сигналов в межсоединениях становится одной из главных преград дальнейшему совершенствованию РЭА.

Весьма актуальна в ЭМС проблема преднамеренного оказания, в преступных или террористических целях, мощного электромагнитного воздействия на электронные и электрические системы, нарушающего их функционирование. (Эту проблему часто называют электромагнитным терроризмом. В англоязычной научной литературе для неё применяют термин «intentional electromagnetic interference» (IEMI), дословный перевод которой «преднамеренная электромагнитная помеха» (ПЭМП) совпадает с известным термином, принятым в радиоэлектронной борьбе. Поэтому в данной работе для неё используется термин «преднамеренное силовое электромагнитное воздействие» (ПД ЭМВ), принятый ГОСТ Р 50922-2007.) Предпосылками возникновения этой угрозы стали, с одной стороны, достижения в создании мощных источников электромагнитного поля, а с другой - неуклонное уменьшение уровней сигналов электронных систем. Всё более широкое внедрение электронных систем в жизнь общества, приведшее к сильной зависимости от них, а также доступность устройств создания помех, сделали эту угрозу реальностью. Проблема ПД ЭМВ является самой новой в ЭМС, и поэтому ещё далека от своего решения.

Между тем, эти проблемы связаны друг с другом и системный подход к их решению в единой работе может сделать это решение более успешным.

Цель работы - уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и влияний преднамеренных силовых электромагнитных воздействий. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: разработать новые модели и подходы к моделированию искажений; реализовать новые и некоторые известные модели и алгоритмы для моделирования искажений; найти новые пути уменьшения искажений сигналов в межсоединениях; предложить подходы и пути к уменьшению влияний преднамеренных силовых электромагнитных воздействий.

В работе применены: системный подход, экспериментальное и компьютерное моделирование, электродинамический и квазистатический анализ, метод моментов, оптимизация генетическими алгоритмами.

Достоверность результатов подтверждена сравнением результатов моделирования с результатами: опубликованными другими авторами; полученными с помощью других программных продуктов; полученными экспериментально.

Научная новизна

1. Разработаны более универсальные, точные и экономичные модели для квазистатического анализа межсоединений.

2. Предложен новый подход к моделированию (комплексная оптимизация генетическими алгоритмами), отличающийся совокупностью совместно используемых принципов.

3. Выявлены новые закономерности поведения характеристик различных структур полосковых линий с двухслойным диэлектриком.

4. Сформулированы условия минимизации искажений из-за разности скоростей мод.

5. Впервые собраны воедино и систематизированы результаты научных исследований по проблеме преднамеренных силовых электромагнитных воздействий.

Практическая значимость

1. Разработана и защищена патентом на изобретение монтажная плата; защищены патентами на полезную модель: широкополосная антенная система, модальный фильтр, устройство воздействия на аппаратуру, устройство модального зондирования; защищено патентом на изобретение устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи.

2. Программно реализован ряд известных и новых электродинамических и квазистатических моделей для анализа и оптимизации широкого класса структур проводников и диэлектриков.

3. Показаны многочисленные возможности уменьшения искажений сигналов в разнообразных структурах межсоединений с двухслойным диэлектриком за счёт выбора параметров структур.

4. Предложены подходы и пути к уменьшению преднамеренных силовых электромагнитных воздействий, в т.ч. разработанные для уменьшения искажений сигналов в межсоединениях.

5. Выполнена разработка и поставка аппаратно-программного комплекса для анализа взаимовлияний электрических сигналов бортовой аппаратуры.

Использование результатов работы

1. Результаты экспериментального моделирования межсоединений использованы для совершенствования межсоединений субблоков и плат генмонтажа систем ЧПУ в НИР «Разработка и исследование комплектных унифицированных блочно-модульных систем ЧПУ металлорежущим оборудованием». (Отчёт по НИР, тема 19-87 «Экран», Томск, 1991). Получен патент на изобретение.

2. Результаты экспериментального моделирования межсоединений и разработанные алгоритмы вычисления параметров одиночных и связанных межсоединений использованы для исследования возможностей применения полосковых линий в качестве межсоединений контактирующего устройства, а также монтажной платы для скоростных цифровых микросхем 6500 серии на арсениде галлия в НИР «Исследование полосковых линий передачи для быстродействующих цифровых схем». (Отчёт по НИР, хоздоговор №50/93, Томск, 1993).

3. Разработанные алгоритмы и программы вычисления параметров межсоединений использованы в НИР «Разработка принципов построения и создание автоматизированных телевизионных систем наблюдения, охраны и регистрации». (Заключительный отчёт по НИР, выполненной в составе региональной научно-технической программы «ВУЗОВСКАЯ НАУКА - РЕГИОНАМ» 1993-1996 гг., Томск, 1996).

4. Разработанные алгоритмы и программы вычисления отклика в межсоединениях применены для исследования возможностей уменьшения искажений сигналов в линиях связи в НИР «Интерактивные телевизионно-компьютерные системы мониторинга объектов и сооружений». (Отчет по НИР, выполненной в составе Томской региональной МНТП «Прогресс и регион» 1997-1999 гг., Томск, 1999).

5. Программная реализация квазистатических моделей для вычисления матриц параметров и электродинамической модели для вычисления токов в проводных структурах в составе комплексной оптимизации генетическими алгоритмами применены в НИР «Исследование научно-технических принципов и изыскание инженерно-технических решений по созданию широкодиапазонных быстроразворачиваемых антенн ДКМВ диапазона». (Отчёт по НИР, тема «Крюшон-Т», хоздоговор 1402, Томск, 2003.) Получен патент на полезную модель.

6. Результаты исследований внедрены в учебный процесс ТУСУР и использованы в 12 учебных и учебно-методических пособиях.

7. Результаты научных исследований автора, изложенные в монографии «Уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях», применяются в учебном процессе Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.

8. Монография «Электромагнитный терроризм на рубеже тысячелетий» используется многими специалистами и получила положительные отзывы представителей академической науки, Минсвязи РФ и высшей школы.

9. Программные реализации моделей вычисления временного отклика в многопроводных линиях передачи применены для исследования возможностей уменьшения искажений импульсного сигнала в межсоединениях многослойной печатной платы в хоздоговорной НИР «Разработка технической документации прибора для прямого видеонаблюдения состояния элементов эксплуатационных и фильтровых колонн нагнетательных и контрольных скважин полигона подземного захоронения ЖРО СХК». (Рег. ном. НИР 0120.0 509.654, хоздоговор №20-05, ТУСУР, Томск, 2005 г.).

10. Разработанные модели и алгоритмы использованы для выполнения проекта «Разработка системы компьютерного моделирования электромагнитной совместимости». (Акт №31315 ввода в эксплуатацию по мероприятию 3.1.3а инновационной программы ТУСУР, 2006 г. и свидетельство об отраслевой регистрации разработки №8376.)

11. Выполненный анализ генераторов преднамеренных электромагнитных силовых воздействий, методов и средств защиты от их деструктивного воздействия, устойчивости элементов электронной инфраструктуры объектов использован при разработке национального стандарта в СПбФ ФГУП «НТЦ «Атлас».

12. Рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости и защите от электромагнитного терроризма учитывались в ходе работ по обеспечению безопасности объектов Главного управления Центрального банка РФ по Томской области.

13. Результаты исследования новых модальных явлений в структурах многопроводных линий передачи с неоднородным диэлектрическим заполнением, полученные при выполнении проекта по гранту РФФИ 06-08-01242, использованы в 2 проектах, поддержанных Фондом Бортника по программе «УМНИК», и защищены 3 патентами на полезную модель и патентом на изобретение.

14. Разработанные квазистатические модели, программная реализация электродинамической модели, рекомендации по уменьшению взаимовлияний электрических сигналов, программная система компьютерного моделирования использованы в ходе выполнения составной части опытно-конструкторской работы по теме: Разработка и поставка аппаратно-программного комплекса для проведения анализа взаимовлияний электрических сигналов бортовой аппаратуры (хоздоговор 28/08 от 14.04.2008, шифр «АПК-ТУСУР», 2 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ).

15. Исследования по модальной фильтрации использованы при подготовке и написании нормативного документа и двух национальных стандартов, на её основе изготовлено и поставлено 8 макетов модальных фильтров для защиты сети Fast Ethernet от сверхкоротких импульсов (хоздоговор НИИЦ/НИР/10-01 от 15.01.2010 с ФГУП «ЦентрИнформ», г. Санкт-Петербург).

Апробация результатов

Результаты исследований автора позволили подготовить заявки, победить в конкурсах грантов и успешно выполнить по ним проекты под его руководством:

1. «Новая монтажная плата для быстродействующих цифровых схем» - конкурс грантов Государственного комитета по образованию РФ 1993 г. по фундаментальным исследованиям в области автоматики и телемеханики, вычислительной техники, информатики, кибернетики, метрологии и связи, 1994-1995 гг.

2. «Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков» - конкурс грантов ТУСУР, 2001-2002 гг.

3. «Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков с графическим интерфейсом пользователя» - конкурс грантов ТУСУР, 2003 г.

4. «Автоматизированное проектирование оптимальных широкополосных антенн с сосредоточенными нагрузками» - конкурс грантов ТУСУР, 2005 г.

5. «Исследование новых модальных явлений в структурах многопроводных линий передачи с неоднородным диэлектрическим заполнением» - конкурс грантов РФФИ 2006 г., проект 06-08-01242.

Результаты исследований автора использованы при выполнении проектов:

1. «Анализ и прогнозирование искажений СВЧ радиоволн и звуковых волн при их распространении в неоднородной тропосфере над неоднородной и неровной земной поверхностью» - Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., этап 1 государственного контракта №02.740.11.0232, 2009 г.

2. «Разработка основ синтеза методом «выращивания» 2D и 3D топологий нерегулярных микрополосковых структур, управляемых интегральных устройств ВЧ и СВЧ диапазонов и их экспериментальное исследование» - Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., этап 1 государственного контракта №П 690 от 12.08.2009 г.

3. Образовательный проект переподготовки кадров в области наногетероструктурной электроники СВЧ для предприятий Томской области - конкурс 2009 г. ГК «Роснанотех».

Результаты исследований автора (один из ключевых исполнителей) использованы в подготовке заявки (шифр 2010-218-01-123), победившей в открытом публичном конкурсе Министерства образования и науки Российской Федерации по отбору организаций на право получения субсидий на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства. Проект - Разработка унифицированного ряда электронных модулей на основе технологии «система-на-кристалле» для систем управления и электропитания космических аппаратов связи, навигации и дистанционного зондирования Земли с длительным сроком активного существования.

Результаты работы представлялись и обсуждались: Межд. вроцлавский симп. по ЭМС, Польша, 1992-2002; Межд. симп. по антеннам и распространению волн, Япония, 1996, 2000; Азиатско-тихоокеанская микроволновая конф., Индия, 1996; Межд. симп. по антеннам и электромагнитной теории, Китай, 1997; Совместное китайско-японское совещание по волоконной оптике и электромагнитной теории, Китай, 1997; Тематическое совещание по электрическим характеристикам электронного монтажа, США, 1997; Межд. цюрихский симп. по ЭМС, 1999, 2001, 2006, 2007, 2008; Ген. ассамблея URSI, Канада, 1999; Межд. симп. по ЭМС, Германия, 1999; Межд. симп. «Конверсия науки - международному сотрудничеству», Томск, 1999; Межд. научно-практ. конф. «Современная техника и технологии», Томск, 2000; Всерос. научно-практ. конф. «Интеграция учебного процесса и фундаментальных научных исследований в университетах», Томск, 2000; Всерос. научно-практ. конф. «Проблемы информационной безопасности общества и личности», Томск, 2000-2002, 2004, 2005, 2007; Научно-техн. конф. «Электронные и электромеханические системы и устройства», Томск, 2000, 2008; Межд. симп. по ЭМС и электромагнитной экологии, Санкт-Петербург, 2001, 2005, 2007; Межд. симп. IEEE по ЭМС, Канада, 2001; Межд. Европейский симп. по ЭМС, Италия, 2002; Всерос. научно-практ. конф., посв. 40-летию ТУСУР, Томск, 2002; Научно-практ. конф. «Современные средства и системы автоматизации», Томск, 2002; Всерос. научно-техн. конф. по проблемам создания перспективной авионики, Томск, 2003; Всерос. научно-техн. конф. «Современные проблемы радиоэлектроники», Красноярск, 2004; Межд. конф. EUROEM, 2004, 2008; Межд. научно-практ. конф. «Электронные средства и системы управления», Томск, 2004, 2008; Научно-метод. конф. «Групповое проектное обучение», Томск, 2007; Межд. IEEE-сибирская конф. по управлению и связи, г. Томск, 2009; Межд. конф. по защите от молнии, Италия, 2010.

Публикации. Опубликовано научных работ - 111, в т.ч. без соавторов - 29:

Публикация, издание, объём	Количество
Книга (4 монографии и 1 учебное пособие с грифом УМО), Томск (152-256 с.)	5
Статья, журналы из перечня ВАК, в т.ч. 8 за последние 5 лет (3-15 с.)	18
Статья, журнал «IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility» (7 c.)	1
Патент, свидетельство о регистрации программы	9
Полный доклад, Труды симпозиумов дальнего зарубежья (3-6 с.)	23
Полный доклад, Труды отечественных симпозиумов и конференций (3-11 с.)	46
Тезисы доклада, Материалы конференций (1-3 с.)	9
ИТОГО:	111

электромагнитный сигнал искажение алгоритм

Структура и объём диссертации: введение, 6 глав, заключение, список литературы из 478 наим., прил.; объём без прил. - 351 с., в т.ч. 138 рис. и 62 табл.

Личный вклад. Результаты получены автором лично или при его участии.

Положения, выдвигаемые для публичной защиты

1. Полученные в работе методом моментов модели для получения матрицы коэффициентов электростатической индукции, с вычислением элементов матрицы системы линейных алгебраических уравнений по формулам в виде конечных комбинаций элементарных функций, отличающиеся наличием границ диэлектрик-диэлектрик: ортогональных не только оси Y, но и оси X, а также произвольного наклона (для двумерных конфигураций); ортогональных не только оси Y, но и оси X, а также оси Z (для трехмерных конфигураций), позволяют без численного интегрирования и разложения в ряд анализировать любые конфигурации проводников и диэлектриков с прямолинейными границами произвольной ориентации (для двумерных конфигураций) и с прямоугольными границами любой ортогональной ориентации (для трёхмерных конфигураций).

2. Полученные в работе аналитические модели (в виде конечных комбинаций элементарных функций) для временного отклика на линейно нарастающий перепад напряжения периодических структур из n последовательно соединенных отрезков линий передачи с ёмкостными нагрузками на стыках, отличающиеся возможностью: не только равных, но и различных значений характеристических адмиттансов входной и выходной линий передачи; не только нечетного, но и четного n; учета составляющих, испытавших не только 1, но и 2, а также 3 пары отражений, значительно увеличивают диапазон моделируемых структур и контролируемую точность их моделирования.

3. Предложенная в работе комплексная оптимизация генетическими алгоритмами содержащая совокупность совместно используемых принципов (параметрическая, структурная и структурно-параметрическая оптимизация с помощью генетических алгоритмов, в т.ч. с вырезанием строк и столбцов матрицы системы линейных алгебраических уравнений; оптимизация основных и вспомогательных элементов структуры, а также нескольких структур; применение квазистатического и электродинамического анализа; использование итерационных методов; адаптация параметров к задаче), позволяет выполнять более совершенный автоматизированный структурно-параметрический синтез при решении задач по уменьшению искажений электрических сигналов в межсоединениях и влияний преднамеренных силовых электромагнитных воздействий.

4. Использование двухслойного диэлектрика в структурах из одного и нескольких отрезков одиночных, связанных и многопроводных межсоединений, с совместным выбором параметров диэлектриков и проводников, контролирующим электрические характеристики межсоединений, дает новые возможности уменьшения искажений сигналов в них за счет выявленных закономерностей поведения их характеристик.

5. Совокупность результатов работы, содержащая собранные воедино и систематизированные научные исследования по проблеме преднамеренных силовых электромагнитных воздействий, применение к этой проблеме методологии теории решения изобретательских задач, предложенные меры по контролю паразитных эффектов (использование общего провода в сосредоточенных компонентах, применение помехозащищенной теплопроводной монтажной платы, учёт преднамеренных перекрестных помех и использование модальных явлений в протяженных межсоединениях), разработанные средства для комплексной оптимизации генетическими алгоритмами, позволяет значительно уменьшить влияние преднамеренных силовых электромагнитных воздействий.

Основное содержание работы

1. Уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и влияний преднамеренных СИЛОВЫХ электромагнитных воздействий: Обзор

1.1 Уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях

С ростом быстродействия полупроводниковых приборов всё большая доля общей задержки сигналов приходится на задержки в межсоединениях электронных схем, являющихся существенным фактором, влияющим на быстродействие схемы в целом. В платах и блоках этот эффект проявляется ещё сильнее, поскольку их размеры больше. С ростом электрической длины межсоединений задержка усугубляет искажения сигналов в них из-за отражений от нагрузок и неоднородностей, потерь, дисперсии, разброса параметров по длине.

Одним из основных способов снижения задержки сигналов в межсоединениях является уменьшение их длины за счет уплотнения монтажа. Однако при этом увеличиваются электромагнитные связи между разными цепями, что особенно характерно для плотных и разветвленных межсоединений цифровых схем. Поэтому межсоединения рассматривают как связанные или многопроводные линии передачи (МПЛП). Сигналы в их проводниках подвергаются дополнительным искажениям (перекрестным помехам), вызванным электромагнитными связями с соседними проводниками и различием задержек мод.

Достижения в технологии производства интегральных схем улучшают характеристики чипов и систем. Тактовая частота микросхем растет. Увеличивается и число транзисторов при неизменной площади микросхемы. С ростом быстродействия сигналов и плотности межсоединений уровень перекрестных помех увеличивается. Снижение напряжения питания, в общем случае, уменьшает разницу логических уровней, а значит, и запас помехоустойчивости. Таким образом, проблема сильных взаимных влияний в межсоединениях, особенно плат, становится одной из главных причин, препятствующих росту быстродействия и плотности монтажа РЭА.

1.2 Преднамеренные силовые электромагнитные воздействия

Считается, что открытое обсуждение проблемы ПД ЭМВ началось с пленарной лекции профессора В. Лоборева на конференции АмерЭМ 1996 г. На цюрихском симпозиуме по ЭМС 1997 г. Комиссия E URSI при своём Комитете по ЭМ импульсу и связанными с ним явлениями, возглавляемом М. Уиком, образовала подкомитет по ЭМ терроризму под руководством Х. Уипфа. Первый обзор этой проблемы опубликован в пленарном докладе Р. Гарднера на вроцлавском симпозиуме по ЭМС 1998 г. Первый семинар «ЭМ терроризм и вредные воздействия ЭМ окружений высокой мощности» с публикацией полных докладов состоялся на цюрихском симпозиуме по ЭМС 1999 г. Были представлены и важные неопубликованные доклады, в частности доклад академика В.Е. Фортова, закончившийся убедительным выводом (подчеркнутым и М. Уиком при закрытии семинара), что для решения проблемы ЭМ терроризма необходимо международное сотрудничество. В 1999 г. Совет URSI принял резолюцию по преступной деятельности с помощью ЭМ средств. В 2000 г. «Угроза ЭМ терроризма» впервые стала отдельным разделом в списке тем вроцлавского симпозиума по ЭМС. В 2001 году состоялась первая отдельная секция с рецензируемыми статьями цюрихского симпозиума по ЭМС. Затем доклады по проблеме ПД ЭМВ стали появляться на каждом зарубежном симпозиуме по ЭМС и некоторых других конференциях. Важной вехой в исследованиях ПД ЭМВ стала публикация тематического выпуска IEEE Transactions on EMC в августе 2004 г. Затем доклады по проблеме ПД ЭМВ стали появляться на каждом зарубежном симпозиуме по ЭМС и некоторых других конференциях. Из отечественных публикаций нельзя не отметить известные книги В.И. Кравченко, Е.А. Болотова и Н.И. Летуновой, Л.О. Мыровой и А.З. Чепиженко, раздел в книге В.С. Барсукова, книгу А.Б. Прищепенко.

Действительно, в инфраструктуре общества есть критичные системы, и влияние ПД ЭМВ на них может привести к большим потерям. Одна из самых критичных - авиационная электроника, часто называемая авионикой. Поэтому стандарты по её уязвимости к ЭМ помехам становятся с годами всё более строгими. Тем не менее, в этой области существуют проблемы, являющиеся возможными причинами авиакатастроф. Сделаны весьма многозначительные выводы даже для военной авионики. Другим аспектом, в свете чрезвычайно актуальной и нерешённой проблемы терроризма, может стать электромагнитный терроризм. Таким образом, можно заключить, что защита от угрозы ПД ЭМВ является новой, очень серьёзной и актуальной проблемой, даже для авионики.

2. Постановка задач исследования

Общая последовательность решения любой проблемы ЭМС представляется автору следующей: обзор и систематизация уже выполненных исследований; исследование характерных процессов посредством их моделирования; выявление, по результатам моделирования, путей решения проблемы и их практическая реализация. В данной работе сделана попытка единого решения проблемы неискажённой передачи электрических сигналов в межсоединениях и проблемы уменьшения влияний ПД ЭМВ. Такой подход сложен, но заманчив, поскольку может дать системные эффекты, и обоснован, уже хотя бы потому, что эти проблемы связаны друг с другом, и многие из задач, решаемых для уменьшения искажений полезных сигналов в межсоединениях, возникают и при уменьшении влияний ПД ЭМВ. Яркий пример плодотворности подобных исследований - работы К. Баума.

Из обзора проблемы уменьшения ПД ЭМВ обращают на себя особое внимание её новизна, и, как следствие, в качестве первого шага к её решению, необходимость сбора, обобщения и систематизации опубликованных данных по разным аспектам проблемы ПЭМП критичному оборудованию. Существенный вклад в это внесли У. Радаски и М. Яноз. Проблема сложна и специфична, поэтому для её решения необходимо применение системного подхода. Результаты исследований автора по решению проблемы ПД ЭМВ представлены в разд. 6.

Из обзора проблемы неискажённой передачи сигналов в межсоединениях виден очень большой и систематизированный задел исследований по этой проблеме. Широко известны исследования под руководством А. Джорджевича, Ф. Канаверо, М. Наклы, Ю. Нича. Разработаны методы, успешно применяемые для её решения. Например, общепризнаны работы В.И. Коваленкова, П.И. Кузнецова и Р.Л. Стратоновича, Ф.-Ю. Ченга. Между тем, проблема остаётся открытой, и для её решения нужны новые исследования: разработка новых моделей и подходов к моделированию; программная реализация новых и ряда известных моделей и алгоритмов; приложение результатов моделирования к выявлению новых путей уменьшения искажений сигналов.

2.1 Разработка моделей и подходов к моделированию

Обзор методов вычисления параметров МПЛП и анализ публикаций показывают, что вопросы разработки теоретических основ методов и моделей представлены обстоятельно. Большой теоретический вклад внесли Б.Г. Галёркин, Л.В. Канторович, В.М. Крылов. Автор выбрал метод моментов, широко известный своей проверенностью, применимостью к произвольным конфигурациям двумерных и трёхмерных межсоединений, высокой скоростью вычислений при относительно невысоких требованиях к ресурсам компьютера. Основные усилия исследователей сосредоточены на вычислении ёмкостной матрицы C, из которой получают и индуктивную [L]. Это объясняется широким классом практических задач, решаемых без учёта потерь. Актуально повышение универсальности моделей за счёт расширения сложности конфигураций при сохранении точности и экономичности моделей, в котором существенную роль играет точное и быстрое вычисление элементов матрицы СЛАУ. Важен и детальный вывод нескольких моделей с единых позиций: для ясности подходов к разработке новых моделей и для более эффективной реализации моделей в едином программном продукте. Одними из немногих здесь стали работы М. Шейнфейна и О. Палусинского. Вклад автора в решение этой задачи представлен в разд. 3.1.

Обзор исследований по вычислению отклика различных структур линий передачи показал большую актуальность этих исследований и высокую интенсивность их проведения. Основное их направление - разработка более универсальных и экономичных моделей для вычисления временного отклика. Видно также и то, что эта задача весьма сложна, и полное её исследование обширно. Между тем, внимание автора привлёк один из важных для практики частных случаев структуры межсоединений, а именно последовательное соединение отрезков линий передачи, способное описывать различные реальные конструкции межсоединений. Конечно, строгий анализ схем МПЛП требует использования модального подхода, но для оценки влияния соседних межсоединений можно обойтись вычислением отклика структуры двух связанных линий передачи, который легко получить линейной комбинацией решений для одиночных линий передачи в чётном и нечётном режимах возбуждения. Поэтому, разработке моделей для вычисления временного отклика различных структур последовательно соединённых отрезков одиночных линий передачи, с учётом неоднородности (как правило, сосредоточенной параллельной ёмкости) на стыках, уделили большое внимание, например К. Гу и Дж. Конг, Г. Пэн и К. Олсон, Ю.А. Чурин. Модели, разработанные в ходе исследований автора, представлены в разд. 3.2.

Рост сложности РЭА делает невозможным решение задач по обеспечению её ЭМС без тщательного компьютерного моделирования. В общем случае, необходимо определить токи в структурах, создаваемое ими ЭМ поле, а из них - нужные характеристики. Таким образом, требуется проведение весьма сложных видов анализа: при строгом подходе, электродинамического или, при известных допущениях, квазистатического. Тем не менее, уже разработаны различные модели (например, Н.В. Коровкиным, М.В. Костенко, Л.С. Перельманом, Ю.П. Шкариным, а также Ф. Теше, С.В. Ткаченко, Р. Харрингтоном), позволяющие всё успешнее автоматизировать процедуру анализа. Между тем, эффективная автоматизация синтеза (параметрического и особенно структурного) разработана в гораздо меньшей степени. Действительно, для параметрического синтеза используют методы локальной оптимизации, дающие быструю сходимость к локальному максимуму. Однако их работа сильно зависит от начального приближения и не гарантирует нахождение глобального максимума, а часто сильно затруднена и даже невозможна. Альтернатива - методы глобальной оптимизации, в частности генетические алгоритмы (ГА), широко применяемые, в т.ч. в электродинамике, например в работах Дж. Джонсона и Р. Хаупта. Однако ГА сходятся, в общем случае, гораздо медленнее. Что касается процедуры структурного синтеза, то она автоматизирована очень слабо, и в ней до сих пор преобладают эвристические методы. Особого внимания заслуживает освоение разработанной Г.С. Альтшуллером теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), основанной на законах развития технических систем. Однако это требует соответствующего обучения и перестройки мышления. Таким образом, разработка новых подходов для более совершенного моделирования ЭМС весьма актуальна. Вклад автора в решение этой задачи представлен в разд. 3.3.

2.2 Реализация моделей и алгоритмов

Конкуренция производителей РЭА требует регулярного и быстрого появления с минимальными затратами всё более совершенных её видов. Однако выполнение этого требования с ростом сложности РЭА становится невозможным без применения автоматизированного проектирования, основу которого составляет компьютерное моделирование. Поэтому наличие эффективных систем автоматизированного проектирования (САПР) особенно важно для плодотворной работы современного специалиста. Ориентация только на зарубежные САПР имеет серьёзные недостатки, тогда как разработка и использование отечественных САПР привлекательны рядом преимуществ, поэтому собственная программная реализация новых и известных моделей для их использования в системах компьютерного моделирования и САПР весьма актуальна и важна. Существенный вклад в это внесли Л.И. Бабак, Ю.Н. Вашакидзе, Л.Н. Кечиев, Ю.В. Пименов, А.Н. Сычев, С.Ф. Чермошенцев и др. Результаты работы автора в этом направлении представлены в разд. 4.

2.3 Приложение моделирования

Обзор монтажных плат и патентный поиск, проведённые автором, показали отсутствие конструкций монтажных плат, отвечающих всем современным требованиям. Поэтому поиск новых конструкций актуален. Новая монтажная плата и результаты её экспериментального исследования представлены в разд. 5.1. Многие причины искажений, например потери, задержка, ёмкостные и индуктивные взаимовлияния, зависят от параметров поперечного сечения межсоединений. Сильное влияние на эти искажения оказывает диэлектрическое заполнение, особенно если оно неоднородно. Причина в том, что неоднородность диэлектрического заполнения неодинаково влияет на ёмкостные и индуктивные параметры межсоединений, соотношения которых определяют основные характеристики одиночных и связанных межсоединений. Она успешно используется для получения требуемых характеристик межсоединений и устройств в СВЧ-технике, например в работах В.М. Красноперкина, Г.С. Самохина и Р.А. Силина, Н.Д. Малютина и Э.В. Семенова, а также М.Р. Льенса, Д.П. Гилба и К.А. Баланиса, Л. Кэрина и К. Вебба, Р.С. Томара и П. Бартиа, М. Орно и Р. Маркуса, Дж. Свакины, В.К. Трипаси. Однако отсутствуют работы, детально исследующие возможности уменьшения искажений за счёт неоднородного диэлектрического заполнения межсоединений монтажных плат, в частности часто встречающихся в них структур из одного или нескольких отрезков одиночных, связанных и многопроводных линий. Между тем, такие работы актуальны, особенно для длинных связанных межсоединений в неоднородной диэлектрической среде, когда величина перекрёстной помехи на дальнем конце пассивной линии может быть много большей, чем на ближнем конце. Поэтому этим вопросам уделяется большое внимание в работе. Они рассмотрены в разд. 5.2.

3. Разработка моделей и подхода к моделированию

3.1 Вычисление ёмкостных матриц методом моментов

Представлен детальный вывод (в едином ключе для двумерных и трёхмерных конфигураций проводников и диэлектриков (рис. 3.1) с идеально проводящей плоскостью и без неё) алгоритмических моделей для вычисления методом моментов ёмкостных матриц с вычислением элементов матрицы СЛАУ по формулам в виде конечных комбинаций элементарных функций.

Рис. 3.1. Примеры конфигураций: двумерной (а); трёхмерной (б)

Получено 5 моделей для двумерных конфигураций. Первая модель позволяет границы проводник-диэлектрик произвольной ориентации, а границы диэлектрик-диэлектрик только ортогональные оси Y. Она совпадает с известной. Вторая модель отличается от первой тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик ортогональные не только оси Y, но и оси X, а третья - тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик произвольного наклона. Вторая и третья модели новые. Четвёртая и пятая модели - для частного случая, с границами только ортогональными оси Y и оси X: четвёртая - с границами диэлектрик-диэлектрик ортогональными только оси Y, а пятая - с границами диэлектрик-диэлектрик ортогональными не только оси Y, но и оси X. Четвёртая и пятая модели новые. В итоге, получено 4 новых модели для двумерных конфигураций.

Получено 3 модели для трёхмерных конфигураций. Первая модель позволяет границы прямоугольной формы ортогональной ориентации, причём границы проводник-диэлектрик могут быть любой ортогональной ориентации (ортогонально оси X, ортогонально оси Y, ортогонально оси Z), а границы диэлектрик-диэлектрик могут быть только ортогональными оси Y (диэлектрическая среда слоистая, причём только в плоскости XZ). Она совпадает с известной. Вторая модель отличается от первой тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик ортогональные не только оси Y, но и оси X, а третья - тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик ортогональные не только оси Y и оси X, но и оси Z, так что диэлектрическая среда может быть слоистой в любой плоскости, а также не только слоистой, но и с произвольной сложностью ортогональных границ диэлектрик-диэлектрик. Вторая и третья модели новые. В итоге, получено 2 новых модели для трёхмерных конфигураций.

Таким образом, новые модели отличаются более высокой универсальностью при сохранении вычисления элементов матрицы СЛАУ по формулам в виде конечных комбинаций элементарных функций. (К положению 1)

3.2 Аналитические модели для временного отклика

Представлены новые аналитические модели для вычисления временного отклика различных структур последовательно соединённых линий передачи.

1. Полагается, что в межсоединениях отсутствуют потери, параметры межсоединений не зависят от частоты, и в них распространяется только основная TEM волна. Y_i, _i - адмиттанс и задержка i-го отрезка линии передачи.

2. Входной сигнал - перепад линейно нарастающего напряжения

V_in(t)=(V_in0/t_r) [tU(t) - (t - t_r) U (t - t_r)], (3.1)

где U(t) - единичная функция, t_r - длительность фронта входного сигнала, а V_in0 - амплитуда перепада, равная напряжению на входной линии передачи при сопротивлении генератора равном волновому сопротивлению входной линии передачи, т.е. амплитуда перепада равна половине ЭДС генератора.

3. Модели для одиночных линий применяются и для связанных: подставляя параметры отрезков для четной и нечетной (верхние индексы «e» и «o») мод возбуждения, находят временной отклик, т.е. отражённую и проходящую (нижние индексы «R» и «T») волны напряжения, на входной сигнал (3.1) для каждой их этих мод, а затем - напряжение в начале активной V₁(t), в начале пассивной V₂(t), в конце активной V₃(t) и в конце пассивной V₄(t) линий передачи

, ,

, .

Разработаны модели для структур, схемы которых показаны на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Структуры из 2 (а) и n (б) отрезков линий с емкостными нагрузками на стыках

Известные модели Гу и Конга для периодической (Y₁=Y₃=…, Y₂=Y₄=…, ₁=₃=…, ₂=₄=…) структуры рис. 3.2б имеют ограничения: Y₀=Y_n+1; учёт проходящей волны (V₁) и только составляющих отклика, испытавших два отражения (V₂), для отклика в конце структуры; учёт только составляющих отклика, испытавших одно (V₁) и три отражения (V₂), для отклика в начале структуры; нечетное n. Получены более универсальные и точные модели в виде конечных комбинаций элементарных функций, снимающие эти ограничения (табл. 3.1).

Табл. 3.1. Разработанные модели для вычисления отклика (К положению 2)

№	Место структуры	Составляющие отклика	Нагрузки	Число отрезков (n)
1	Конец и начало	V1+V2	Y0 Y1 Y2 Y3	2
2	Конец и начало	V1+V2	Y0 Yn+1	3,5,7,…
3	Конец и начало	V1+V2+V3	Y0 = Yn+1	3,5,7,…
4	Конец	V1+V2+V3+V4	Y0 =Y1=Yn=Yn+1	3,5,7,…
5	Конец и начало	V1+V2	Y0 Yn+1	2,4,6,…

3.3 Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами

Представлены подоплека и основные принципы нового подхода. Результаты их применения показаны в последующих разделах работы. Подход назван комплексной оптимизацией генетическими алгоритмами. Под термином «комплексная» обобщается совместное использование следующих принципов: параметрическая, структурная и структурно-параметрическая оптимизация с помощью ГА, в т.ч. с вырезанием матрицы СЛАУ; оптимизация основных и вспомогательных элементов структуры, а также нескольких структур; использование квазистатического и электродинамического анализа; использование итерационных методов; адаптация параметров подхода к задаче. Таким образом, предложен новый подход, позволяющий выполнять более совершенный автоматизированный структурно-параметрический синтез. (К положению 3)

4. Реализация моделей и алгоритмов

4.1 Квазистатический анализ

Рассмотрена программная реализация вычисления электрических параметров методом аппроксимации данных, вариационным методом и методом моментов, а также временного отклика межсоединений по новым и известным моделям. Приведено много примеров вычислений со сравнением с тестовыми данными. Возможности и результаты тестирования программ показаны ниже.

Квазистатический анализ и синтез параметров: (по аппроксимации данных Томара и Бартиа) одиночных подвешенной и обращённой микрополосковых линий (МПЛ) с воздушным изолирующим слоем между подложкой и плоскостью земли; (по вариационному методу Ямашиты) одиночных подвешенной полосковой линии (ППЛ) и обращённой полосковой линии (ОПЛ) с отличающимся от воздуха изолирующим слоем между подложкой и плоскостью земли.

Вычисление вариационным методом по модели Орно параметров связи 2 ППЛ, а также 2 ОПЛ с удовлетворительным совпадением с данными других методов для 5 вариантов параметров проводников тестовой структуры (вариант с максимальной ошибкой 16,7% в табл. 4.1).

Табл. 4.1. Структура и элементы C (пФ/см). [Шейн.] - Trans. of The Society for Computer Simulation, vol. 4, №3, pp. 187-254, July 1987

Структура при h1=10; h2=20; t=0,5; w=s=10 (мил)	Результат	C11	-C12
	[Шейн.]	2,76	0,60
	Наш	2,65	0,50
	Ошибка, %	-4,0	-16,7
	Измерения	2,750,30	0,480,12

Вычисление методом моментов C и L МПЛП: (по модели Веи) с проводниками конечной толщины в многослойной диэлектрической среде (хорошее совпадение для тестовых конфигураций из 2 (1,8%) и 3 (8,8%-табл. 4.2) линий); (по новой модели) с проводниками и диэлектриками произвольного поперечного сечения (для тестовой конфигурации из 2 линий при 10 вариантах диэлектрического заполнения: вариант с максимальной ошибкой 8,1% в табл. 4.3); (по новой модели) с проводниками и диэлектриками с ортогонально ориентированными границами в поперечном сечении (совпадение в результатами предыдущей программы при ускорении вычисления до 30%). Вычисление методом моментов (по новой модели) C трёхмерных систем проводников и диэлектриков с ортогонально ориентированными границами, показавшее для тестовых конфигураций: из 1 линии (7 вариантов длины линии) совпадение (0,5%) и сходимость с учащением дискретизации; из 2 линий (2 варианта расстояния между линиями) удовлетворительное совпадение (35%) (табл. 4.4).

Табл. 4.2. Структура и элементы C (пФ/м) и L (нГн/м)

	[Делбар] - IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-37, №10, pp. 1562-1568, Oct.1989.
Результат	C11	-C21	-C31	C22	-C32	C33	L11	L21	L31	L22	L32	L33
[Делбар]	142,1	21,7	0,9	93,5	18,1	88,0	277,7	87,8	36,8	328,6	115,8	338,0
Наш	143,6	19,8	0,9	88,6	17,7	83,1	279,4	87,6	36,5	330,7	115,5	339,0
Ошибка, %	1,1	-8,8	0	-5,2	-2,2	-5,6	0,6	-0,2	-0,8	0,6	-0,3	0,3

Табл. 4.3. Структура и элементы C (пФ/м)

[Вен.] - IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-33, №10, pp. 952-959, Oct.1985.	Ре- зуль- тат	C11	-C12
		Без стенок	Со стенками	Без стенок	Со стенками
	[Вен.]	92,36	92,05	8,494	8,473
	Наш	91,11	91,11	9,162	9,162
	Ош., %	-1,3	-1,0	7,8	8,1

Табл. 4.4. Элементы C (пФ) одиночного проводника и перекрестья

Результат, дискр./см	Ёмкость проводника длиной (см)	Результат, дискр./см	С11	-С12	С22
	1	2	5	10	20	50	100		h2=1 см
[Шейн.], 1	0,86	1,23	2,28	3,99	7,36	17,45	34,29	[Шейн.], 1	10,13	1,06	7,04
Наш, 1	0,86	1,23	2,28	3,99	7,39	17,54	34,45	Наш, 1	9,48	1,08	6,55
Наш, 2	0,90	1,28	2,35	4,09	7,55	17,89	35,12		h2=0,2 см
Наш, 4	0,93	1,30	2,39	4,15	7,65	-	-	[Шейн.], 1	10,56	1,27	7,53
Наш, 8	0,94	1,32	2,41	4,18	7,69	-	-	Наш, 1	10,07	1,72	7,72

Вычисление временного отклика: n отрезков линий с ёмкостными нагрузками на стыках по новым моделям (рис. 4.1, табл. 5.3); 1 отрезка из 2, 3 и 4 проводников по моделям Йу и Сомы (табл. 5.4); произвольных схем из отрезков МПЛП с произвольными сосредоточенными схемами на стыках по моделям Джорджевича и Наклы (рис. 4.2, 6.1).



Рис. 4.1. Формы сигнала (В, нс) на конце структуры из 2, 3 и 4 отрезков линий. V_in0=10 В; t_r=100 пс; C_d=0,2 пФ;

l₁=l₃=10 см; l₂=l₄=5 см; Y₀=Y_n+1=0,02 См; Y₁=Y₃=0,0225 См;

Y₂=Y₄=0,01663 См; ф₁=ф₃=5,525 нс/м; ф₂=ф₄=5,139 нс/м

Рис. 4.2. Тестовый пример и формы сигнала (В, нс) для него, вычисленные по моделям Джорджевича (-) и Наклы (…)

Таким образом, разработанные программы позволяют вычисление параметров двумерных и трёхмерных межсоединений любой формы и временного отклика межсоединений произвольной сложности. (К положению 3)

4.2 Электродинамический анализ

Реализована модель Харрингтона для вычисления токов в произвольной проводной структуре методом моментов (тонкопроводная аппроксимация, дельта-функции в качестве тестовых, ступенчатые - в качестве базисных). Достоинства модели - простота и возможность анализа произвольных проводных структур с произвольным расположением генератора. Из токов вычисляются характеристики антенны. Модель реализована и тестирована в консольном Windows-приложении MOM3dWire.exe, позволяющем задание и отображение структуры, а также получение вычисленных характеристик структуры в текстовом и графическом видах. Тестирование показало удовлетворительное совпадение с опубликованными данными вычислений и измерений на примерах вычисления распределения тока вдоль полуволнового и волнового диполей (рис. 4.3), а также входного адмиттанса диполя в диапазоне частот. В результате разработана программа для электродинамического анализа излучающих проводных структур произвольной трёхмерной формы с произвольным расположением и фиксированным размером источника. (К положению 3)



Рис. 4.3. Реальная и мнимая части тока (A) вдоль диполя длиной L=/2 (сверху), L= (снизу): наши (справа), [Кюи] - IEEE Trans. Antennas Propagat., vol.48, pp.482-493, April 2000 (слева)

4.3 Оптимизация допуска обнуления при решении СЛАУ итерационными методами

Рассмотрено решение СЛАУ с плотной матрицей стабилизированным методом бисопряженных градиентов с предобусловливанием. Приведены результаты работы этого метода с разными матрицами в зависимости от точности вычисления Tol и допуска обнуления ?. Показано, что существует оптимальное значение допуска обнуления по критерию минимизации времени решения СЛАУ. На исследованных примерах выбор этого значения ускорил решение по сравнению с методом Гаусса от 2 до 20 раз, а уменьшение заданной точности решения СЛАУ от 10 до 4 знаков ускорило решение в 1,5 раза. (К положению 3)

4.4 Оптимизация генетическими алгоритмами

ГА реализованы с помощью стандартных библиотек С++ с тестом на поиск максимума функции одной переменной. Программа усовершенствована за счёт подключения библиотеки ga.lib, содержащей компоненты ГА для оптимизации (объекты и классы С++) и упрощающей создание кода программы. Для оптимизации задаются: вид кодирования переменных; используемые операции ГА; функция пригодности. Программа находит максимум функции нескольких переменных. Таким образом, разработаны 2 программы для глобальной оптимизации. В первой использована собственная реализация простого ГА, во второй - готовая библиотека ga.lib. Выполнено тестирование на функциях с многочисленными максимумами. (К положению 3)

4.5 Разработка единой системы моделирования

Кратко описаны основные функциональные возможности системы и примеры моделирования, демонстрирующие некоторые из этих возможностей.

Показана корректность вычисления (±0,04%) погонной ёмкости двух коаксиальных цилиндрических проводников. Показана корректность (±15% при грубой сегментации) и сходимость вычисления С сложной структуры из четырех проводников над плоскостью. Показана корректность вычисления (±0,44%) С пяти проводов в изоляции (табл. 4.5). Показана корректность (0,5% при грубой сегментации) и сходимость вычисления погонной проводимости провода на различной высоте над плоскостью в среде с диэлектрическими потерями. Вычислены C: двумерной конфигурации из 2 проводов над идеально проводящей плоскостью (для квазистатического анализа проводных антенн) в широком диапазоне параметров (показана целесообразность такого вычисления, из-за учёта эффекта близости, методом моментов, а не аналитическими формулами); одиночных ППЛ и ОПЛ реальной печатной платы для 3-х значений ширины линии с совпадением 1% и 5% с Linpar; трёхмерной конфигурации из 2 проводников и 2 диэлектриков с учащением дискретизации (табл. 4.6); тестовой трёхмерной конфигурации из 8 проводников при корректном сохранении общего заряда равным нулю (табл. 4.7).

Табл. 4.5. Матрица С, пФ/м тестовой структуры из пяти проводов в изоляции

[Tesche] - Tesche F.M., Ianoz M.V., Karlsson T. EMC analysis methods and computational models. Wiley, 1992. 623 p.
Данные	С11=С33	С12=С23	С13

Подобные документы

• Коррекция частотных искажений сигналов

  Основное требование безискаженной передачи сигналов: функция группового времени задержки должна быть частотно независимой величиной. Физические свойства усилителей, фильтров и проводных линий. Причины возникновения амплитудных и фазо-частотных искажений.
  
  реферат [619,9 K], добавлен 24.06.2009
  

• Методы снижения нелинейных искажений в тракте звуковой частоты

  Источники нелинейных искажений бестрансформаторных УМЗЧ и способы их уменьшения. Нелинейности активных и пассивных элементов. Глубокая отрицательная обратная связь. Разработка малогабаритной активной акустической системы и ее компьютерное моделирование.
  
  дипломная работа [2,4 M], добавлен 12.06.2013
  

• Широкополосный усилитель переменных сигналов

  Знакомство с основными особенностями широкополосного усилителя переменных сигналов, общая характеристика частотных и нелинейных искажений отдельных каскадов. Анализ видов построения схем усилителей. Рассмотрение схем, используемых в усилительной технике.
  
  дипломная работа [643,1 K], добавлен 24.06.2013
  

• Селективные вольтметры, частотно-селективные вольтметры или вольтметры несущей частоты

  Индикаторное устройство. Измерение амплитуд сложных сигналов на отдельной частоте. Частотная селекция входного сигнала. Анализ спектра сигналов. Структурная схема фильтрового анализатора. Измерение нелинейных искажений. Сущность спектрального метода.
  
  реферат [43,2 K], добавлен 10.12.2008
  

• Оценка параметров широкополосных случайных импульсных сигналов при воздействии комплекса искажений с неизвестной интенсивностью

  Прием случайных импульсных сигналов при наличии погрешностей тактовой синхронизации. Оценка математического ожидания и амплитуды. Прогнозная оценка научно-исследовательской работы. Расчет трудоемкости разработки программного продукта по исполнителям.
  
  контрольная работа [93,3 K], добавлен 12.02.2015
  

• Проектирование усилителя электрических сигналов первичных измерительных преобразователей систем автоматического управления

  Комплексный электрический расчет усилителя, оценка его надежности и разработка конструктивного чертежа устройства. Вольтамперная характеристика диода КД-514А. Определение искажения в предоканечном каскаде. Расчет коэффициента линейных искажений.
  
  курсовая работа [923,2 K], добавлен 10.01.2015
  

• Разработка маркерного приёмника

  Расчёт оконечного каскада приёмника, амплитудно-частотных искажений, цепей питания для сглаживания пульсаций. Определение общего коэффициента усиления, распределение его по каскадам приёмника, распределение по каскадам линейных и нелинейных искажений.
  
  курсовая работа [938,3 K], добавлен 09.01.2014
  

• Проектирование усилителя

  Структурная схема усилителя. Определение числа каскадов, распределение искажений по ним. Расчет требуемого режима и эквивалентных параметров транзистора, предварительных каскадов. Расчет усилителя в области нижних частот. Оценка нелинейных искажений.
  
  курсовая работа [3,1 M], добавлен 08.09.2014
  

• Анализ атмосферных искажений сигнала радиолокационной станции

  Модель электрофизических параметров атмосферы. Расчет фазовых искажений сигнала при прохождении через тропосферную радиолинию. Применение линейной частотной модуляции при зондировании. Моделирование параметров радиосигнала после прохождения атмосферы.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.01.2012
  

• Прием электромагнитных волн

  Первые устройства для приема электромагнитных волн и начальный этап развития беспроволочного телеграфа. Передача радиотелеграфных сигналов волнами различной длины, суть гетеродинного метода. Использование электронной лампы как усилительного элемента.
  
  реферат [811,4 K], добавлен 10.03.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам