Однократное модальное резервирование: обзор современного состояния
Морозов Сергей Романович1, Газизов Тальгат Рашитович1
1Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники.
DOI 10.24412/2410-9916-2026-2-105-154
Полный текст статьи
XML JATSАннотация
Постановка задачи: Современные тенденции снижения размеров проектируемой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), а также увеличения плотности ее компонентов усложняют обеспечение их электромагнитной совместимости (ЭМС). Одним из наиболее опасных видов помех при обеспечении ЭМС являются кондуктивные сверхширокополосные помехи (СШП). Для борьбы с ними предложен подход, называемый модальным резервированием (МР), который за счет модальных искажений ослабляет входящую помеху за счет ее разложения на несколько импульсов меньшей амплитуды с задержкой по времени прихода. С момента разработки первого устройства с МР было создано множество способов его реализации и компоновки. Несмотря на то, что большой объем исследований был последовательно отражен в обзорах, данные о последних достижениях по МР отсутствуют, а анализ отдельных его реализаций носит фрагментарный характер. В то же время недостаточно систематизированы функциональные возможности и эксплуатационные характеристики различных схем, а также не определены чёткие области оптимального применения каждого способа МР. Поэтому выполнение системного обзора о способах реализации МР являются актуальными. Так как всестороннее описание всех вариантов 1-, 2- и 3-кратного МР привело бы к чрезмерному росту объёма материала, в данной работе основное внимание отдано только способам на основе однократного МР. Это решение дает возможность углублённо рассмотреть базовые принципы построения систем, детально проанализировать особенности реализации, а также объективно оценить преимущества и ограничения методов. Таким образом, представленный обзор призван заполнить существующие пробелы в систематизации знаний о МР. Цель работы –сделать системный обзор новых способов однократного МР. Используемые методы: Для анализа эволюции способов использованы линии развития технических систем из теории решения изобретательских задач. Новизна: Впервые комплексно охвачены как ранее разработанные способы однократного МР, так и новые в единой работе. Результат: системное представление о современном состоянии однократного МР. Практическая значимость: обеспечена основа для успешного выполнения перспективных проектов по МР.
Ключевые слова
электромагнитная совместимость, устройства защиты, печатная плата, модальное резервирование.
Ссылка на статью
Морозов С. Р., Газизов Т. Р. Однократное модальное резервирование: обзор современного состояния // Системы управления, связи и безопасности. 2026. № 2. С. 105-154. DOI: 10.24412/2410-9916-2026-2-105-154
Литература
1. IEC 61508-1:2010. Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems. Part 1: General requirements. Edition 2.0 2010-04. Geneva: International Electrotechnical Commission (IEC), 2010. 127 р.
2. Patel M. R. Spacecraft Power Systems. - CRC Press, Boca Raton FL, 2005. - 736 p. doi: 10.1201/9781420038217.
3. Денисенко В. В. Аппаратное резервирование в промышленной автоматизации. Ч. 1 // Современные технологии автоматизации. 2008. № 2. С. 90-99.
4. ГОСТ IEC/TR 61000-1-5 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-5: Воздействия электромагнитные большой мощности (ЭМБМ) на системы гражданского назначения. М.: Стандартинформ, 2020. 36 с.
5. Здухов Л. Н., Парфёнов Ю. В., Тарасов О. А., Чепелев В. М. Три возможных механизма возникновения отказов электронных устройств в результате электромагнитного воздействия // Технологии ЭМС. 2018. № 2 (65). С. 22-34.
6. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Заболоцкий А. М., Буичкин Е. Н. Новый способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием // Доклады Томского государственного университета радиоэлектроники. 2015. № 3. C. 129-131.
7. Gazizov T. R., Orlov P. E., Zabolotsky A. M., Kuksenko S. P. New concept of critical infrastructure strengthening // AIP Conf. Proc. 2016. Vol. 1738. Iss. 1. no. 440007. 3 p. doi: 10.1063/1.4952225
8. Заболоцкий А. М., Газизов Т. Р. Модальные фильтры для защиты бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2013. - 151 с.
9. Gazizov T. R., Zabolotsky A. M. New approach to EMC protection. IEEE, Munich. 2007. pp. 273-276.
10. Gazizov A. T., Zabolotsky A. M., Gazizov T. R. UWB pulse decomposition in simple printed structures // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2016. Vol. 58. № 4. pp. 1136-1142.
11. Шарафутдинов В. Р., Газизов Т. Р. Анализ способов резервирования на основе модальной фильтрации // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 3. С. 117-144. doi: 10.24411/2410 9916-2019-10307.
12. Алхадж Х. А., Газизов Т. Р. Обзор исследований по модальному резервированию // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2022. Т. 25. № 4. С. 54-67. doi: 10.21293/1818-0442-2022-25-4-54-67.
13. Зима Е., Газизов Р. Р. Модальное резервирование: современное состояние // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2024. Т. 27. № 3. С. 55-69. doi: 10.21293/1818-0442-2024-27-3-55-69.
14. Alhaj H. A., Gazizov T. R. Ensuring the Reliability and EMC by Modal Reservation: A Brief History and Recent Advances // Symmetry. 2022. Vol. 14. Iss. 11. no. 2466. 27 p. doi: 10.3390/sym14112466.
15. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Шарафутдинов В. Р., Кузнецова-Таджибаева О. М., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П., Буичкин Е. Н. Способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием // Патент на изобретение № 2603850, опубл. 10.12.2016, бюл. № 34.
16. Жечева А. В., Жечев Е. С. Использование N-норм для анализа устройства с однократным модальным резервированием // Перспективы развития фундаментальных наук: сборник научных трудов XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 2020. - Т. 7. - С. 41-43.
17. Алхадж Х. А., Жечев Е. С., Газизов Т. Р. Оценка излучаемых эмиссий структуры с однократным модальным резервированием // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. - Томск, 2020. - № 1-1. - С. 250-253.
18. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Шарафутдинов В. Р., Кузнецова-Таджибаева О. М., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П., Буичкин Е. Н. Способ трассировки печатных проводников с дополнительным диэлектриком для цепей с резервированием // Патент на изобретение № 2603851, опубл. 10.12.2016, бюл. № 34.
19. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Шарафутдинов В. Р., Кузнецова-Таджибаева О. М., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П., Буичкин Е. Н. Способ резервирования для печатных плат // Патент на изобретение № 2603843, опубл. 10.12.2016, бюл. № 34.
20. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Шарафутдинов В. Р., Кузнецова-Таджибаева О. М., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П., Буичкин Е. Н. Способ резервирования плоских кабелей // Патент на изобретение № 2603848, опубл. 10.12.2016, бюл. № 34.
21. Медведев А. В. Анализ временного отклика плоского кабеля с модальным резервированием при различном соединении опорных проводников // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2020». - Томск, 2020. - Ч. 1. - С. 228-231.
22. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Шарафутдинов В. Р., Кузнецова-Таджибаева О. М., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П., Буичкин Е. Н. Способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием // Патент на изобретение № 2614156, опубл. 23.03.2017, бюл. № 9.
23. Газизов Т. Р., Орлов П. Е., Шарафутдинов В. Р., Кузнецова-Таджибаева О. М., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П., Буичкин Е. Н. Способ внутренней компоновки печатных плат для цепей с резервированием // Патент на изобретение № 2624637, опубл. 05.07.2017, бюл. № 19.
24. Белоусов А. О., Газизов Т. Р., Черникова Е. Б. Способ однократного модального резервирования межсоединений // Патент на изобретение № 2732607, опубл. 25.09.2020, бюл. № 27.
25. Самойличенко М. А., Газизов Т. Р. Зеркально-симметричный модальный фильтр на двухсторонней печатной плате, защищающий от сверхкоротких импульсов // Патент на изобретение № 2784040, опубл. 23.11.2022, бюл. № 33.
26. Черникова Е. Б. Зеркально-симметричная меандровая линия, защищающая от сверхкоротких импульсов // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 2. С. 280-293. doi: 10.24411/2410-9916-2020-10209.
27. Медведев А. В., Алхадж Х. А., Кузнецова-Таджибаева О. М., Газизов Т. Р. Способ трассировки печатных проводников на двуслойной печатной плате для цепей с резервированием // Патент на изобретение № 2752233, опубл. 23.07.2021, бюл. 21.
28. Морозов С. Р., Медведев А. В. Квазистатический анализ и оптимизация многослойной печатной платы с модальным резервированием и двусторонней трассировкой // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 3. С. 91-106. doi: 10.24412/2410-9916-2023-3-91-106.
29. Медведев А. В., Алхадж Х. А., Кузнецова-Таджибаева О. М., Газизов Т. Р. Способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием на противоположных сторонах печатной платы // Патент на изобретение № 2754077, опубл. 26.08.2021, бюл. 24.
30. Медведев А. В., Кузнецова-Таджибаева О. М., Газизов Т. Р. Способ компоновки многослойных печатных плат для цепей с резервированием // Патент на изобретение № 2754078, опубл. 26.08.2021, бюл. 24.
31. Самойличенко М. А., Газизов Т. Р. Способ трассировки двухсторонней печатной платы для цепей с модальным резервированием // Патент на изобретение № 2762336, опубл. 20.12.2021, бюл. 35.
32. Самойличенко М. А., Газизов Т. Р. Уменьшение массы модального фильтра на двухсторонней печатной плате // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. - Томск, 2020. - № 1-1. - С. 275-278.
33. Самойличенко М. А., Газизов Т. Р. Способ трассировки двухсторонней печатной платы с модальным резервированием и уменьшенным количеством проводников // Патент на изобретение № 2784710, опубл. 29.11.2022, бюл. 34.
34. Алхадж Х. А., Газизов Т. Р. Способ симметричной трассировки сигнальных и опорных проводников цепей с модальным резервированием // Патент на изобретение № 2794739, опубл. 24.04.2023, бюл. 12.
35. Газизов Т. Р., Иванцов И. А. Способ удаленной трассировки печатных проводников цепей с однократным модальным резервированием // Патент на изобретение № 2801688, опубл. 14.08.2023, бюл. 23.
36. Иванцов И. А. Модальное разложение помехи в связанной микрополосковой линии при удалении сигнальных проводников друг от друга // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 3. С. 124-133. doi: 10.24412/2410-9916-2023-3-124-133.
37. Заболоцкий А. М., Власов С. В., Жечев Е. C. Способ компоновки дифференциальной пары для цепей с модальным резервированием на основе зеркально-симметричной полосковой структуры // Патент на изобретение № 2817634, опубл. 17.04.2024, бюл. 11.
38. Костелецкий В. П., Лакоза А. М., Заболоцкий А. М., Нестеренко А. К. Полосковая структура с лицевой связью, защищающая от сверхкоротких импульсов в синфазном и дифференциальном режимах // Патент на изобретение № 2823269, опубл. 22.07.2024, бюл. 21.
39. Костелецкий В. П., Лакоза А. М., Черникова Е. Б. Полосковая структура с лицевой связью, защищающая от сверхкоротких импульсов в синфазном и дифференциальном режимах // Системы управления, связи и безопасности. 2025. № 3. С. 159-169. doi: 10.24412/2410-9916-2025-3-159-169.
40. Белоусов А. О., Гордеева В. О. Способ трассировки проводников модального фильтра на основе кабельной структуры // Патент на изобретение № 2828831, опубл. 21.10.2024, бюл. 30.
41. Черникова Е. Б., Газизов Т. Р. Устройство защиты от сверхкоротких импульсов с проводниками в одной плоскости на диэлектрической подложке // Патент на изобретение № 2850908, опубл. 17.11.2025, бюл. 32.
Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License.
Метаданные статьи распространяются по лицензии CC0 1.0 Universal