Report
Экспериментальные исследования зеркально-симметричного модального фильтра во временной и частотной областях
| Τίτλος: | Экспериментальные исследования зеркально-симметричного модального фильтра во временной и частотной областях |
|---|---|
| Στοιχεία εκδότη: | Системы управления, связи и безопасности, 2019. |
| Έτος έκδοσης: | 2019 |
| Θεματικοί όροι: | модальная фильтрация, protective devices, электромагнитная совместимость, временной отклик, зеркально-симметричный модальный фильтр, частотный отклик, натурный эксперимент, modal filtration, 7. Clean energy, time response, reflection symmetric modal filter, full-scale experiment, computational experiment, вычислительный эксперимент, frequency response, устройства защиты, electromagnetic compatibility |
| Περιγραφή: | Statement of problem: when creating radio-electronic equipment (REE), much attention is paid to reliability and electromagnetic compatibility (EMC) because of the vulnerability of REE to electromagnetic interference. Unfortunately, classical technical methods of EMC providing do not always provide EMC of electronic devices, often worsening its weight and size characteristics. Important direction of the EMC research area is protection against conducted interference which considered the most harmful one, as it can penetrate into devices directly through conductors. One of the most dangerous excitation seems to be a powerful ultrashort pulse (USP), penetrating into devices and capable of disabling them. For REE protection from USP one can apply modal filtration technology. It implies the use of modal distortions (signal changes due to the difference in the mode delay of a multi-conductor transmission line). In addition, a new approach to the improvement of modal filtration through the use of the reflection symmetric structures, as well as a device based on them – a reflection symmetric modal filter (MF), has been proposed. A number of reflection symmetric MF researches have been carried out, but all of them have been carried out only through simulation. The aim of the work is to present the results of full-scale and computational experiments for the reflection symmetric MF. To reach the aim of the work it is necessary to develop and produce a layout, then we need to obtain time and frequency characteristics, and also compare the results of full-scale and computational experiments Used methods: for computational experiments we used the quasistatic simulation system based on a method of moments and the electrodynamic simulation system based on a finite element method and a finite difference method in the time domain. We used measurements which had been obtained on a fabricated printed circuit board of the reflection symmetric MF in the time and frequency domains for full-scale experiment. Results and their novelty: the time and frequency characteristics of the manufactured reflection symmetric MF were obtained for the first time. Their comparison with the results of quasistatic and electrodynamic simulation was performed. For the first time the possibility of USP decomposition in the reflection symmetric MF was shown experimentally, and consistency of the results of computational and full-scale experiments was obtained. The results were received through the use of proven and well-reputed mathematical methods, computational algorithms and software products, as well as through the verification of theory by practice as the most widely used and trusted method. The practical significance consists in the opening possibilities of creating various protection devices modifications (both on the basis of reflection symmetry and absolutely new ones), as well as the practical application of the device under study to protect REE against USP in various fields due to low mass, radiation resistance, reliability and improved characteristics. Постановка задачи: при создании радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) большое внимание уделяется надежности и электромагнитной совместимости (ЭМС) из-за уязвимости РЭА к электромагнитным помехам. К сожалению, классические технические методы обеспечения ЭМС не всегда обеспечивают ЭМС РЭА, зачастую ухудшая при этом ее массогабаритные характеристики. Важным направлением ЭМС является защита от кондуктивных воздействий, проникающих в аппаратуру непосредственно по проводникам. Одним из наиболее опасных воздействий является мощный сверхкороткий импульс (СКИ), проникающий в устройства и способный вывести их из строя. Для защиты РЭА от СКИ применяется технология модальной фильтрации. Она подразумевает использование модальных искажений (изменений сигнала за счет разности задержек мод многопроводной линии передачи). Кроме того, предложен новый подход к совершенствованию модальной фильтрации за счет использования зеркально симметричных структур, а также устройства на их основе – зеркально-симметричного модального фильтра (МФ). Выполнен ряд исследований зеркальносимметричного МФ, однако все они выполнены посредством моделирования. Цель работы – представить результаты натурных и вычислительных экспериментов для зеркально-симметричного МФ. Для этого необходимо разработать и изготовить макет, получить временные и частотные характеристики, а также сравнить результаты натурных и вычислительных экспериментов. Используемые методы: для вычислительных экспериментов используются система квазистатического, основанная на методе моментов, и система электродинамического моделирования, основанная на методе конечных элементов и методе конечных разностей во временной области; натурные эксперименты, основанные на измерениях во временной и частотной областях на изготовленном макете зеркально-симметричного МФ. Результаты и их новизна: впервые получены временные и частотные характеристики изготовленного зеркально-симметричного МФ. Выполнено их сравнение с результатами квазистатического и электродинамического моделирования. Впервые экспериментально показана возможность разложения СКИ в зеркально-симметричном МФ, получена согласованность результатов вычислительных и натурных экспериментов. Результаты получены благодаря использованию проверенных и хорошо зарекомендовавших себя математических методов, вычислительных алгоритмов и программных продуктов, а также благодаря проверке теории практикой как самой широко используемой и облеченной доверием. Практическая значимость обусловлена открывающимися возможностями создания различных модификаций устройств защиты (как на основе зеркальной симметрии, так и абсолютно новых), а также практического применения исследуемого устройства для защиты РЭА от СКИ в самых различных сферах ввиду малой массы, радиационной стойкости, надежности и улучшенных характеристик. |
| Τύπος εγγράφου: | Research |
| DOI: | 10.24411/2410-9916-2019-10208 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........8368b70b04b3d89c7eb2f08e5e4f77c9 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.24411/2410-9916-2019-10208 |
|---|