Проект СВЧиКР-2504

науко-ориентированный

Создание аналитических математических моделей и условий для анализа распространения сигнала в устройствах защиты с модальным разложением.

1. Обзор аналитических методов анализа распространения сигнала в линиях передачи.
2. Выбор геометрических и схемных моделей поперечных сечений линий передачи.
3. Вычисление погонных матриц коэффициентов электростатической и электромагнитной индукций линий передачи.
4. Вывод аналитических моделей для вычисления частотных откликов.
5. Вывод аналитических моделей для вычисления временных откликов.
6. Вывод аналитических условий для оптимизации параметров устройств защиты без вычисления отклика численными методами.
7. Апробация и верификация разработанных аналитических выражений и условий.
8. Оценка вычислительных затрат на оптимизацию устройств защиты с модальным разложением с помощью разработанных программ.

Научно-исследовательская лаборатория фундаментальных исследований электромагнитной совместимости

Не требуются.

Не требуются.

В качестве ключевых элементов и узлов радиоэлектронных средств широко используются направляющие системы – линии передачи, которые существенно влияют на общую производительность систем. Вместе с тем они становятся источником ряда серьёзных проблем, таких как искажения сигнала вследствие отражений, перекрёстные помехи, фазовые сдвиги и др. Кроме того, на их основе создаются различные СВЧ-устройства, такие как направленные ответвители, фильтры, резонаторы и пр.
Так, на основе связанных линий с неоднородным диэлектрическим заполнением в поперечном сечении разрабатываются устройства защиты от помеховых сверхкоротких импульсов. В них происходит модальное разложение входного импульса на импульсы меньшей амплитуды из-за разности погонных задержек мод. Анализ исследований по разработке устройств защиты с модальным разложением показал, что большинство разработанных структур представляют из себя полосковые линии передачи из 2-, 3- и 4-проводников. Ключевыми параметрами таких устройств являются ослабление, разность погонных задержек и полоса пропускания. Для оценки данных параметров в основном выполняется моделирование с помощью САПР на основе численных методов. Между тем они часто избыточны для задач, связанных с анализом распространения сигнала по типовым линиям передачи, особенно на этапе выполнения первичных оценок. Аналитический метод является эффективным инструментом в задачах предварительного расчёта, обеспечивая при этом сопоставимую точность и значительное сокращение времени анализа.

Ранее возможность использования аналитических моделей, как правило, рассматривалась для теоретического описания сигнала без конкретизации их практической применимости. Кроме того, существующие выражения, представленные в зарубежной и отечественной литературе, в основном, получены для симметричных линий передачи в упрощенном варианте: не учитываются многопроводность, асимметрия, неоднородности и каскадирование.
Научная значимость заключается в развитии двух научных направлений: теории линий передачи и обеспечения электромагнитной совместимости. В первом случае результаты смогут дополнить аналитический метод новыми выражениями, учитывающими часть ограничений существующих, а во втором – позволят применять разработанный инструментарий в прикладных задачах для анализа искажений сигнала, а также при разработке устройств защиты с модальным разложением для быстрой, по сравнению с затратным вычислением численными методами, оценки амплитуд и задержек импульсов, полосы пропускания и других характеристик.

Полученные результаты позволят выполнить анализ
распространения помехового сверхкороткого импульса в устройствах защиты с модальным разложением и
совершенствовать их характеристики оптимизацией на основе аналитических
условий, выполнять предварительную оценку влияния выхода из строя проводников в модальном резервировании.
Кроме того, результаты позволят инженерам-разработчикам на ранних этапах проектирования без привлечения ресурсоемких
систем численного моделирования вычислять ключевые характеристики, определяющие
целостность сигнала и уровень электромагнитных помех.

1. Результаты обзора аналитических методов анализа распространения сигнала в линиях передачи.
2. Геометрические и схемные модели поперечных сечений линий передачи.
3. Вычисленные погонные матрицы коэффициентов электростатической и электромагнитной индукций линий передачи.
4. Аналитические модели для вычисления частотных откликов.
5. Аналитические модели для вычисления временных откликов.
6. Аналитические условия для оптимизации параметров устройств защиты без вычисления отклика численными методами.
7. Результаты апробации и верификации разработанных аналитических выражений и условий.
8. Оценка вычислительных затрат на оптимизацию устройств защиты с модальным разложением с помощью разработанных программ.

2025-2027

Возможными потребителями могут быть компании, занимающиеся разработкой СВЧ-устройств (НПФ Микран, НПЦ Полюс, АО Решетнев), а также производители печатных плат, конструкторские бюро в авиационной и космической отраслях, компании, занимающиеся разработкой интегральных схем, НИИ и вузы.