Уменьшение габаритов защитных структур из двух отрезков на основе модальной фильтрации управлением последовательностью импульсов разложения
Носов Александр Вячеславович1, Газизов Тальгат Рашитович1
1Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники.
DOI 10.24412/2410-9916-2026-2-050-068
Полный текст статьи
XML JATSАннотация
Постановка задачи: С ростом плотности монтажа и быстродействия радиоэлектронных средств (РЭС) традиционные средства защиты от сверхкоротких импульсов (СКИ) становятся малоэффективными из-за недостаточного быстродействия, массогабаритных ограничений и низкой радиационной стойкости. Применение многовитковых меандровых линий (МЛ) и модальных фильтров (МФ) позволяет решить эту проблему, однако использование покрытий с высокой диэлектрической проницаемостью (например, радиопоглощающих материалов (РПМ)) для их миниатюризации может привести к инверсии скоростей распространения мод. Целью работы является минимизация габаритов структур из двух отрезков, соединенных последовательно, на основе модальной фильтрации за счет инвариантных к порядку прихода импульсов мод условий разложения и оптимизации этого порядка. Новизна: впервые получены аналитические выражения для инвариантных условий разложения СКИ в двухпроводных структурах из двух отрезков, соединенных последовательно, основанных на упорядочивании мод по экстремумам погонных задержек. Результат: показано, что для двухвитковой меандровой микрополосковой линии оптимизация порядка прихода импульсов в комбинации с РПМ позволяет сократить суммарную физическую длину в 5,1 раза при сохранении ослабления СКИ 4 раза. Практическая значимость: предложенные решения и математический аппарат позволяют проектировать компактные устройства защиты на основе модальной фильтрации для критичных РЭС.
Ключевые слова
сверхкороткий импульс, модальная фильтрация, меандровая линия, лицевая связь, гибридная защита, инвариантные условия разложения, миниатюризация.
Ссылка на статью
Носов А. В., Газизов Т. Р. Уменьшение габаритов защитных структур из двух отрезков на основе модальной фильтрации управлением последовательностью импульсов разложения // Системы управления, связи и безопасности. 2026. № 2. С. 50-68. DOI: 10.24412/2410-9916-2026-2-050-068
Литература
1. Sabath F. A systematic approach for electromagnetic interference risk management // IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2017. Vol. 6. No. 4. P. 99--106.
2. Parra N. M. Contribution to the study of the vulnerability of critical systems to intentional electromagnetic interference (IEMI). Ph.D dissertation, Ecole Polytechnique F ?ed ?erale de Lausanne, 2016.
3. Radasky W. A. Fear of frying electromagnetic weapons threaten our data networks. Here's how to stop them // IEEE Spectrum. 2014. Vol. 51. No. 9. P. 46-51.
4. Nateghi A., Schaarschmidt M., Fisahn S., Garbe H. Susceptibility of power line communication (PLC) channel to DS, AM and jamming intentional electromagnetic interferences // 2021 Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC). -- Nusa Dua - Bali, Indonesia, 2021. P. 1--4.
5. Devaraj L., Ruddle A. R., Duffy A. P. Electromagnetic risk analysis for EMI impact on functional safety with probabilistic graphical models and fuzzy logic // IEEE Letters on Electromagnetic Compatibility Practice and Applications. 2020. Vol. 2. No. 4. P. 96--100.
6. Oakes B. D., Mattsson L.-G., Nasman P., and Glazunov A. A. A systems-based risk assessment framework for intentional electromagnetic interference (IEMI) on critical infrastructures // Risk Analysis. 2018. Vol. 38. No. 6. P. 1279--1305.
7. Белоусов А. О. Подходы к обеспечению электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств в составе комплекса функционального поражения беспилотных летательных аппаратов мощным электромагнитным излучением // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 3. С. 134-196.
8. Tsyanenka D., Mordachev V., Sinkevich E., Galenko A., Ma X., Guo W.-Q. UWB EMP susceptibility testing of general-purpose electronic, radio communication, and industrial equipment // 2021 Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC). -- Nusa Dua - Bali, Indonesia, 2021. P. 1--4.
9. Gizatullin Z. M., Gizatullin R. M. Investigation of the immunity of computer equipment to the power-line electromagnetic interference // Journal of Communications Technology and Electronics. 2016. Vol. 61. No. 5. P. 546--550.
10. Белоусов А. О. Анализ и оптимизация многопроводных структур с модальным разложением для обработки импульсных сигналов. Дис. ... к-та техн. наук. -- Томск: ТУСУР, 2020. -- 247 с.
11. Суровцев Р. С. Модальное разложение в полосковых меандровых линиях для защиты радиоэлектронных средств от кондуктивных импульсных помех субнаносекундной длительности. Дис. ... д-ра техн. наук. -- Томск: ТУСУР, 2024. -- 366 с.
12. 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. 2024. № 2. С. 149-172.
13. Носов А. В. Ослабление влияния электростатического разряда витком меандровой линии с лицевой связью // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 2. С. 1-22.
14. 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.
15. Nosov A. V., Belousov A. O., Surovtsev R. S., Gazizov T. R. Simulating hybrid protection against ultrashort pulse based on its modal decomposition // Journal of Physics: Conference series. 2019. Vol. 1353. No. 1. P. 1--6.
16. Малыгин К. П. Помехозащитные структуры на основе витка меандровой микрополосковой линии с улучшенными характеристиками. Дис. ... к-та техн. наук. -- Томск: ТУСУР, 2024. -- 149 с.
17. Surovtsev R. S., Nosov A. V, Zabolotsky A. M. Simple method of protection against UWB pulses based on a turn of meander microstrip line // 16th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices. -- Erlagol, Russia, 2015. P. 175--177.
18. Nosov A. V., Surovtsev R. S., Gazizov T. R. Propagation of UWB pulse in two turns of meander microstrip line connected in cascade // 2019 International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON). -- Tomsk, Russia, 2019. P. 0288--0292.
19. Kim G. Y., Nosov A. V., Surovtsev R. S., Gazizov T. T., Maximov A. E., Conditions for ultrashort pulse decomposition in multi-cascade protection devices based on meander microstrip lines // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1679. No. 2. P. 022059.
20. Газизов Т. Р., Куксенко С. П., Заболоцкий А. М., Квасников А. А., Иванов А. А., Белоусов А. О., Максимов А. Е., Клюкин Д. В., Алхадж Хасан А. Ф., Ким Г. Ю., Жечев Е., Осинцев А. В., Семенюк В. А., Нгуен М. Т., Комнатнов М. Е. Система компьютерного моделирования электромагнитной совместимости ТУСУР.ЭМС (TUSUR.EMC) // Свидетельство о регистрации программы на ЭВМ. №2024664804. 2024.
21. Belousov A. O., Chernikova E. B., Samoylichenko M. A., Medvedev A. V., Nosov A. V., Gazizov T. R., Zabolotsky A. M. From symmetry to asymmetry: the use of additional pulses to improve protection against ultrashort pulses based on modal filtration // Symmetry. 2020. Vol. 12 (7). No. 1117. P. 1--39.
22. Kim G. Y., Nosov A. V., Surovtsev R. S. Conditions for ultrashort pulse decomposition in multi-cascade protective devices based on meander lines with an asymmetric cross-section // 2022 Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology. -- Yekaterinburg, Russian Federation, 19--21 September 2022. P. 131--135.
23. Malygin K. P., Nosov A. V. Experimental confirmation of ultrashort pulse decomposition in folded meander microstrip lines // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2024. Vol. 66. No. 2. P. 599--605.
Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License.
Метаданные статьи распространяются по лицензии CC0 1.0 Universal