автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Анализ временного отклика в межсоединениях быстродействующих радиоэлектронных схем

На правах рукописи УДК 621.372.2.052.2.001.573

Леонтьев Ньургун Анатольевич

АНАЛИЗ ВРЕМЕННОГО ОТКЛИКА В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Специальность 05.12.17 Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Томск — 2000

Работа выполнена на кафедре "Телевидение и управление" Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Пустынский И.Н.; кандидат технических наук Газизов Т.Р.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Коровкин Н.В., Санкт-Петербургский государственный технический университет;

доктор технических наук, профессор Малютин Н.Д., Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники.

Ведущая организация

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" г.Томск.

Защита состоится 7 марта 2000 года в 9.00 на заседании диссертационного совета Д063.05.02 Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники по адресу 634050, Томск-50, пр. Ленина, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Автореферат разослан " 2С " января 2000 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

'МХ.б-ОМг. И6 . б

Актуальность работы. Рост требований к быстродействию и плотности монтажа современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) обострил проблему реализации элементов, обеспечивающих межконтактные электрические соединения, называемых в зарубежной литературе межсоединениями. При распространении в межсоединениях сигналы задерживаются по времени, отражаются от неоднородно-стей, затухают из-за потерь, создают перекрёстные наводки в соседних межсоединениях. Для ускорения и удешевления разработки РЭА особенно актуальным становится математическое моделирование этих процессов с минимальными затратами машинных ресурсов, поскольку оно производится многократно в процессе параметрического синтеза и оптимизации межсоединений.

Состояние вопроса. Ученые и разработчики активно исследуют методы моделирования сигналов в межсоединениях. Основными направлениями здесь являются совершенствование существующих и разработка новых, более универсальных и эффективных, т.е. требующих меньших затрат машинной памяти и машинного времени, моделей для вычисления временного отклика межсоединений. Однако обзор состояния исследований по этим направлениям не позволяет говорить об их полном завершении.

В частности, для одного из важных для практики частных случаев, а именно, последовательного соединения отрезков одиночных и связанных линий передачи, наиболее универсальные модели не всегда обладают максимальной эффективностью, тогда как высокоэффективные модели часто являются узкоспециализированными. Кроме того, в существующих программных продуктах, как правило, реализованы только наиболее универсальные модели. Доступность даже таких продуктов, к сожалению, крайне невелика для отечественных исследователей.

Цель работы — повышение эффективности вычисления временного отклика периодических структур последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи.

Научная новизна.

1. Получены новые аналитические модели для вычисления временного отклика на конце периодической структуры из нечетного числа последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках с учетом дополнительных составляющих отклика, уточняющих форму временного отклика.

2. Впервые разработаны аналитические модели для вычисления временного отклика в начале и в конце периодической структуры из

четного числа последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках.

3. Полученные аналитические модели для вычисления временного отклика впервые распространены на периодические структуры с произвольными длинами и дополнительными резистивными нагрузками на стыках.

Практическая ценность.

1. На основе полученных аналитических моделей созданы алгоритмы, и комплекс программ для вычисления временного отклика межсоединений быстродействующих радиоэлектронных схем.

2. Аналитическая модель для вычисления временного отклика периодической структуры последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи позволяет уменьшить на один-два порядка затраты машинной памяти и на два-три порядка затраты машинного времени по сравнению с алгоритмической моделью.

3. Показано, что затраты машинного времени для вычисления временного отклика периодической структуры последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи по аналитической модели существенно уменьшаются при согласованной структуре и при вычислении отклика в заданном временном диапазоне.

Реализация и внедрение результатов исследований. Разработанные алгоритмы и программы вычисления отклика в межсоединениях использованы автрром диссертационной работы для исследования возможностей уменьшения искажений сигналов в линиях связи при выполнении госбюджетной НИР "Интерактивные телевизионно-компьютерные системы мониторинга объектов и сооружений", выполненной в составе региональной научно-технической программы "Прогресс и регион" (Заключительный отчёт 1997-1999 гг., Томск). .

Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре "Телевидение и управление" ТУ СУР: в курсах лекций и лабораторных работах по дисциплинам "Автоматизированное проектирование бытовой радиоэлектронной аппаратуры" и "Основы электромагнитной совместимости".

Апробация результатов. Результаты диссертационной работы представлены в докладах на международных форумах: " 1

1. Азиатско-Тихоокеанская Микроволновая Конференция, Индия, 1996.

2. 4-й Международный Симпозиум по Антеннам и Электромагнитной Теории, Китай, 1997.

3. Совместный Китайско-Японский Семинар по Волоконной Оптике и Электромагнитной Теории, Китай, 1997.

4. б-е Тематическое Совещание по Электрическим Характеристикам Электронного Монтажа, США, 1997.

5. 14-й Международный Вроцлавский Симпозиум по Электромагнитной Совместимости, Польша, 1998.

6. 13-й Международный Цюрихский Симпозиум по Электромагнитной Совместимости, Швейцария, 1999.

7. 3-й Международный Симпозиум "Конверсия Науки - Международному Сотрудничеству", Россия, 1999 (2 доклада).

Публикации. Результаты исследований, представленных в диссертации, отражены в 9 публикациях. Из них в местной печати - 1, в трудах международных симпозиумов и конференций - 8.

Структура и объём диссертации. В состав диссертации входят введение, 4 главы, заключение, библиографический список использованной литературы из 90 наименований, 6 приложений. Объём диссертации составляет 164 стр., в том числе 41 рис. и 2 табл.

Личный вклад. Формулировка конкретных задач исследования выполнена совместно с Газизовым Т.Р., а-формулировка цели исследования - с Пустынским И.Н. Все остальные результаты получены лично автором работы.

Положения, выносимые на защиту.

1. Полученные аналитические модели позволяют вычислять временной отклик произвольных периодических структур последовательно соединенных отрезков линий передачи. •

2. Разработанная аналитическая модель для вычисления временного отклика периодической структуры последовательно соединенных отрезков линий передачи позволяет уменьшить на один-два порядка затраты машинной памяти и на два-три порядка затраты машинного времени по сравнению с алгоритмической моделью.

3. Затраты машинного времени для вычисления временного отклика периодической структуры последовательно соединенных отрезков линий передачи по аналитической модели уменьшаются при согласованной структуре и при вычислении отклика в заданном временном диапазоне.

Краткое содержание работы. ■

В гл. I показаны суть проблемы вычисления отклика в межсоединениях и актуальность исследования этой проблемы. Приводится обзор основных отечественных и зарубежных исследований по моделированию межсоединений различной степени сложности. Из этих исследований выбраны методы вычисления отклика в последовательно соединенных отрезках линий передачи в ТЕМ приближении и приводится их аналитический обзор, в котором подробно рассмотрены:

- аппроксимация линии передачи с распределенными по длине емкостными нагрузками линией передачи с увеличенной погонной ёмкостью (Feller, Kaupp, Digiacomo);

- аналитическая модель для вычисления временного отклика линии передачи с распределенными по длине емкостными нагрузками (Malaviya, Singh);

- аналитическая модель для вычисления временного отклика структуры из последовательно соединенных отрезков линии передачи (Hsue);

- аналитические модели для вычисления временного отклика периодической структуры из последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках (Gu, Kong);

- алгоритмическая модель для вычисления временного отклика структуры из последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках (Pan, Olson, Gilbert); >

- SPICE-ориентированная модель линии передачи (Tripathi, Rettig).

Из проведенного обзора выявлены основные достоинства и недостатки аналитических и алгоритмических моделей.

Отмечено, что вопрос о вычислительных ресурсах, необходимых для вычисления временного отклика по аналитическим и алгоритмическим моделям исследован недостаточно полно. Так, например, отсутствуют сравнительные оценки затрат машинной памяти. По сравнительной оценке затрат машинного времени, которую привели Pan, Olson, Gilbert, алгоритмическая модель требует в 2-3 раза меньше машинного времени, чем аналитическая модель. Между тем, качественное сравнение этих моделей по эффективности позволяет усомниться в однозначности этой оценки.

В конце гл.1 определена цель работы и сформулированы вопросы, ■ подлежащие разработке для достижения поставленной цели:

1 ) разработка аналитических моделей для структур из малого числа отрезков линий передачи;

2) совершенствование аналитических моделей для вычисления отклика периодической структуры последовательно соединенных отрезков линии передачи;

3) программная реализация алгоритмической модели и разработанных аналитических моделей;

. 4) сравнение алгоритмической и аналитических моделей по затратам машинной памяти и машинного времени; 1 . 5) проверка достоверности разработанных моделей.

Гл. 2 посвящена разработке аналитических Моделей для вычисления временного отклика периодических структур последовательно соединенных одиночных и связанных отрезков линий передачи.

Прежде всего, отмечены три аспекта, относящиеся ко всем моделям, разработанным ь данной главе.

1. Разработка моделей ведется в ТЕМ приближении.

2. Все аналитические модели разработаны для вычисления временного отклика на входной сигнал,' являющийся перепадом напряжения с линейно нарастающим фронтом, та* как он наиболее приближен к форме сигнала в быстродействующих :>иектронных схемах. Входной сигнал выражается как

VMHy.no/tr) [tU(t) - (f- tr)U{t - g],

где U(i) - единичная функция, ir - длительность фронта входного сигнала, a Vm0 - амплитуда перепада, равная напряжению, измеренному на входной линии передачи при сопротивлении генератора равном волновому сопротивлению входной линии передачи, т.е. амплитуда сигнала равна половине ЭДС генератора.

3. Аналитические модели для вычисления временного отклика, разработанные для одиночных линий, используются и для вычислених временного отклика в связанных линиях передачи. Пр>и подстановке параметров отрезков (характеристического адмиттанса и времени задержки) четной и нечетной мод возбуждения находятся отклики для этих мод. Если в начало активной линии подаётся сигнал Vin(t), то из откликов в начале и конце структуры для чётной "е" и нечётной "о" мод получаются временные отклики в начале активной Vno(t), в конце активной V/,,(t), в начале пассивной V„p(t), в конце пассивной Vjp(t) линий передачи

у fait) = l[yf(0 + Vf(t) ], VJp{t) = (г) - Vf® ].

Обоснованность такого подхода показал Amemya, такой подход неоднократно использовали Pan, Olson, Gilbert, Gu, Kong.

Для получения аналитических моделей используется подход, примененный при получении аналитической модели для вычисления временного отклика линии передачи с распределенными по длине емкостными нагрузками (Malaviya, Singh) и аналитических моделей для вычисления временного отклика периодической структуры из последо-

вательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках (Gu, Kong).

Чтобы упростить получение аналитических моделей для вычисления временного отклика, сначала .вводится ряд ограничений. Исходная структура (рис.1) упрощается до периодической структуры, состоящей из последовательно соединенных отрезков двух видов, т.е.

Y,=Y3=.:.=Y2*H, Y2=Y4=...-Y2b Т17Т3=...=Т2НЬ Т2-Т4=. ~Т2Ь где к=\, 2, 3,..., (и-1)/2. Все емкости нагрузок на стыках отрезков полагаются одинаковыми, т.е. С1=С2=Сз=..=С,=...=С(/.

Го Yi, t, Г2,т2 ■ Y3,i3 Y4)-t4 Y„ Y„,z„ Y„+1

vin Vt

■ VR- Ci "Cl C3 C4 С „-2 С „-t

ИГ

• "" ' Т,1-2.Л-1 Г„.2,„.1 -" Г„.1|Д.2

_ Рис. 1 - Эквивалентная схема структуры последовательно соединен-.ных отрезков линии передачи с емкостными нагрузками на стыках.

Сначала получается отклик в начале и конце структуры в частотной области, а затем находится временной отклик через обратное преобразование Лапласа в аналитическом виде с использованием неполной гамма функции.

Таким способом' в гл.2 получены аналитические модели для вычисления временного отклика:

1) в начале и конце структуры из одного отрезка одиночных и связанных линий передачи с учетом заданного числа отражений;

2) в начале и в конце структуры из двух отрезков одиночных и связанных линий передачи с ёмкостной неоднородностью на стыке;

3) в начале й в конце периодической структуры из нечетного числа последовательно соединенных отрезков линий передачи с емкостными нагрузками на стыках при разных характеристических адмитгансах входной и выходной линий передачи;

4) в конце периодической структуры из нечетного числа последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках с учетом дополнительных составляющих отклика;

5) в начале и в конце периодической структуры из четного числа последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках;

6) в начале и в конце периодической структуры последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с произвольными длинами и с емкостными нагрузками на стыках.

7) периодической структуры последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными и дополнительными резистивными нагрузками на стыках.

Все разработанные аналитические модели для наглядности представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Разработанные аналитические модели ,

№ пп. Составляющие отклика Оконечные нагрузки Число отрезков Примечания

1 У\+... 1

2 У\+У2 2 Т1.Т2

3 У\+У2 - ЗД7,... Т1,Т2 '

4 У1+У2+У3 3,5,7,... Т1,Т2, Ут

У1+У2+У3+У4 3,5,7,... Т1Д2, УТ

5 У\+У2 Уо*Уп+\ 2,4,6,...

6 Для всех моделей •УТ! ■

7 Для всех моделей в

Из-за громоздкого вида аналитических моделей в автореферате приведена только аналитическая модель для вычисления отклика в конце структуры из четного числа отрезков с емкостными нагрузками на стыках (п.5 таблицы 1)

п-2

*И0 = ^Я7ЪГЯ+,П.

а\

п-1

-г,„Е 1=1

До,

п-2 . ,

И1

(я,г (п + 2(/ -1) -1, -*[л/2]'+[|/2] )-

п-1.

_ГИ,Л+1 Е

. м

А а,

п-2

Г \—т-+П-7-1

а\

[Я,г (Зи - 2(у + 1) - 1,^[„/2]Ч[(«-7)/2])-

- (Зи - 2(>' + 1),^п/2]Ч[(«-Л/2]))+

а, ......

'«-2

Л . Л

+ Гп,л+1Г10

- + Л-1

2

а, ^

I-

"2

К,г (зи - 3, Х[„ / 2]Ч[И / 2] )+

л-11-1

+ ЕЕ

<=2у=1^«1 у Да,+Да;Ч1 ■

п-2 .

а

а\

Аа,Аау+1 «,2

Я/Д« + 2(/-7 - 1)-1,*[л/2]'+[(|-у)/2])

(" + 2(1 - у -1), ДГ[л/2]Ч[(/-У) / 2])+

+ 2(1 - У -1) + 1>Х[„/21'+[(,-;)/2])

и аналитическая модель для вычисления отклика в начале структуры

1г

/ Л"-1 й

1 л.л+1

а1

Г \2(и-1)

; а

Иь

п12])+

п~ 1

+ Е

ш=1

N11-1

а

а\

Я1г (2т-2, х[т / 2])--— Л,, (2от -1, х[т, 2])

а1

п-1

+ Гя,п+1ГюЕ

У=1

а

Vя! У

(2(" + у) - 4, Х[п/2]+1;72])-

Дау а1

+ У) — 3, х[п12]+^12] /

лЧ

/ \2n-i-2

" (Г/г,и+1 У 2

/=1

«1

Я/Г (2(2» - 0 - 4>*[«/2]+[(Л-0/2] ) -

/+1

а1

~3>х[///2]+[(и-

•0/2]

«-2 п-1

чл-/-2+у

/=1 j=i f 1 Да/+1 + Да.

«1

Rrfan-i + j)-*,

*[/,/2]+[(y-:)/2]J

Аа,+1Да7

i + j)~ 3, /2]+[(у-/)/2] )+

Я/г(2(и-/ + у)-2,;

{«/2ИО-0/2]

«-1

\п+т-2

т=Ка1 У

Я,г(2(и+ от) -4,х[и/2]+[т/2])

(2(и + от) - 3,дг[я/2№/2]) -

п-1 m-l

SI

m=2 i=l

+ Аа„

/• \n+//i-/'-2

а\

Rtr (2(л + ni — i) - 4.

*[m/2]+[(/i-;)/2]J

"l

Aal+1Aa„

x[m/2]+[(«-i)/2]

/1-1 /1-1 -Hol S

/ \m+j-2 d

■x[m/2]+[(/i-/)/2]J

Aa.-Aa,

Rtr + J) - x[//2]+[m/2] )

Я/г (2(/я + у) -3, хи/2]Цт/2])+ \

Aöy + Ааот

«1

яД2(т + _/) - 2, / 2]+[,„ / 2] )

я-1 т—1 п-1

+1 X Е

/п=2 /=1 _/=/+!

/- \m+j-¡-2

а1 )

К (20 + 7 - О Г 4, ДГ[(у-,-)/2]+[|Я"/2]) -

Да,,, + Да, + Да(+1 , \ --Л,Д2(/я + у -/) - 3,х[0_,)/2|+[„,/2];+

ДатДа,+1 + ДатДа + Да^Да, / _ \ --2--к1г Щт + У - /) - 2, Х[(у_,)/2]+[ш/2] ]+

ДатДа,+1Да, / О --3-(2(/и + у'-/)-1, *[0-,)/2Нш/2] ^

а1

где

ю :

Ъ-Уо Уо + Ух' Г01

2У0 То 1 2Г, Т/1+1,Л ~ 2К

Уо + Ъ ' г0 + П' уп+Уп+1

4К,К2

О/

2 '

«1

я2 =

Да, =а1-(-1)'а2,

/?,,. (я, х) = — [хР{п, х) - х^/Ч", хг)\~—[Р{п +1, Р(п +1, хг )], а, ах

Л(г(0,'х) = /С/'(0-(/-/г)с/(/-*г),

*[//2]+[т/2] = а1(Г-2(г[,/2] +Г[т/2])), Х[(,-7)/2] = ~ 2г[(/-/)/2]) > ^0-7)/2]+[«/2]' = а\{'-{2т1('-ЛП} + г[п/2]))>

(здесь 7>(и,х) = _1—ПО, х)=1,

к=0

к\

ЧпЩ

хг — х — ,

Г ^ »-(-'У

Г[(К/)/2] =

а [яг/2] означает целую часть т/2).

В гл. 3 представлено сравнение аналитической и алгоритмической моделей по затратам машинной памяти и машинного времени.

Затраты машинной памяти. В аналитической модели используется суммирование компонент, которые испытали определенное число отражений. При этом нужно хранить лишь несколько чисел: одно - для окончательного результата, а другие - для хранения промежуточных результатов в циклах суммирования. В алгоритмической модели для каждой частоты со решается система линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) из комплексных чисел, для хранения' матрицы которой необходимо 8п2 ячеек памяти, где п - число отрезков исследуемой структуры. Свободные члены СЛАУ занимают 4« ячеек памяти. Кроме того, требуется 2N ячеек памяти для хранения спектра сигнала, где N — число точек дискретизации.

Таким образом, в алгоритмической модели требуется 8«2+4«+2//, а в аналитической модели — только несколько ячеек памяти. Так, при вычислении отклика для самого простого случая одного отрезка по аналитической модели (п. 1 таблицы 1) можно обойтись 3-мя ячейками, тогда как при минимальном значении N=128 алгоритмической модели требуется 268 ячеек памяти. Между тем, в реальных расчётах, выполнявшихся в работе, брались значения «=3,5,...,13 и N=1024. Приближенная оценка затрат машинной памяти для аналитической модели (нижняя строка п.4 таблицы 1), и для алгоритмической модели приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Затраты машинной памяти

Алгоритмическая модель Аналитическая модель

Число от- Число дискрет Составляющие

резков, п N=128 N=1024 VI У2 УЗ У4

3 340 2132 11 14 15 16

5 476 2268 11 14 15 16

7 696 2488 11 14 .15 16

9 940 2732 11 14 15 16

11 1268 3060 11 14 15 16

13 1660 3452 11 14 15 16

Таким образом, затраты памяти для хранения промежуточных переменных в аналитической модели несравненно ниже (на один-два порядка), чем в алгоритмической модели, и не зависят от числа отрезков.

Качественный анализ возможностей уменьшения затрат машинного времени алгоритмической и аналитической моделей позволяет сделать следующие выводы относительно алгоритмической модели.

1. В более простых частных случаях исследуемой структуры время вычисления алгоритмической модели практически не уменьшается.

2. Специфика алгоритмической модели предполагает вычисление временного отклика во всём временном диапазоне (даже, если нужна только его часть) равном периоду повторения входного воздействия.

3. Для корректного учёта результатов многочисленных отражений в структуре период повторения входного воздействия должен выбираться достаточно большим, что увеличивает время вычисления отклика при увеличении длины структуры за счёт возрастания числа дискрет.

4. Уменьшение времени нарастания фронта входного воздействия может потребовать более частой дискретизации, что увеличит время вычисления.

Анализ аналогичных аспектов для аналитической модели показывает наличие значительных ресурсов уменьшения времени вычисления, которые необходимо оценить количественно.

Обычно реальные конфигурации, имеют согласованные оконечные нагрузки. В этом случае коэффициенты отражения от первой и от последней неоднородностей равны нулю, что значительно уменьшает время вычисления по аналитической модели, в отличие от которой алгоритмическая модель вычисления отклика в случае с согласованными нагрузками требует столько же времени, как и для несогласованной структуры.

На рис. 2 приводятся зависимости времени вычисления Т временного отклика от числа отрезков п по: (1) аналитической модели в случае несогласованной структуры; (2) аналитической модели в случае структуры, согласованной на концах; (3) алгоритмической модели в случае несогласованной структуры; (4) алгоритмической модели в случае структуры, согласованной на концах. Из рисунка видно, что для случая структуры, согласованной на концах, время вычисления по аналитической модели для больших п уменьшается на 25%, и при уменьшении числа отрезков до л=3 время вычисления отклика по аналитической модели становится даже меньше, чем по алгоритмической модели.

3 5 7. 9. 11 п

Рис. 2 - Зависимости времени вычисления Т от числа отрезков п.

Одной из важных особенностей аналитической модели, заключающей в себе значительные ресурсы уменьшения затрат машинного времени, является возможность вычисления временного отклика только в определенном временном диапазоне. Действительно, вычисление отклика во всём временном диапазоне может оказаться избыточным и часто требуется лишь в определенных временных диапазонах. Чаще всего исследователя интересует отклик в конце исследуемой структуры, который, в случае аналитической модели, состоит из составляющих FT(i)=Fi(/)+F2(/)+K3(/)+F4(/)+..., каждая из которых приходит в определённый момент времени и устанавливается в постоянный уровень в определенный момент времени. Кроме того, в практических расчётах учитывается конечное число составляющих отклика (например, составляющие Vx(i) и К2(0). Поэтому, всегда остаются неучтёнными те компоненты первой из неучитываемых составляющих отклика (составляющей V3(t)), которые придут раньше, чем установится в постоянный уровень последняя из компонент последней из учитываемых составляющих отклика (составляющей К2(/)). Таким образом, временной диапазон, в котором необходимо вычислять отклик, уменьшается.

Иллюстрация указанных аспектов приведена на рис.3, где Vin(t) — сигнал в начале структуры, Кт(0=^|(0+^2(0+^/з(0+'/4(0 - отклик, учитывающий первые четыре составляющие Vt(t), К2(/), K3(i), К4(г), каждая из которых показана отдельно. Для количественной оценки ресурсов уменьшения времени вычисления отклика вычислялся временной отклик (с шагом дискретизации 10 пс) в конце согласованной периодической структуры из отрезков двух видов (длина - 15 и 25 мм, характеристические импедансы - 60 и 44 Ом, емкости на стыках — 0,1 пФ, время фронта сигнала 100 пс, амплитуда сигнала 10 В) для различного числа отрезков структуры тремя различными способами: с помощью программы SP1CE, по алгоритмической и аналитической моделям.

Вычисления по аналитической модели выполнены для четырёх случаев в порядке повышения точности вычисления отклика:

1) vT{t)=vx{t), з) vr(o=v,(t)+y2(o+m,

2) VT(t)=Vt(t)+V2(0, 4) Кт(/)=К,(0+К2(0+Кз(/)+К4(0. Причём для каждого из этих случаев временной отклик вычислялся в трёх временных диапазонах: в полном диапазоне - весь временной диапазон от 0 до 10,24 не (0); в диапазоне изменений составляющих (о), т.е. с момента прихода составляющей к концу межсоединения до времени установления постоянного уровня составляющей;' в диапазоне точного отклика (Д), т.е. с момента прихода составляющей до момента прихода первой компоненты следующей составляющей.

Рис.3 - Составляющие временного отклика (Хт, - общая задержка сигнала в структуре, хт,„ - тт{т|,т2}, А|=А2=А3=А^ - учёт емкостей).

На рис.4 приведено время вычисления временного отклика в конце структуры в зависимости от числа её отрезков п тремя разными методами: по аналитической модели (с учётом разного числа составляющих, в различных временных диапазонах), с помощью программы SPICE и по алгоритмической модели.

Рис. 4 - Время вычисления временного отклика в конце структуры в зависимости от числа её отрезков п тремя разными методами: с помощью программы SPICE (KSPICn), по алгоритмической модели (^алгоритм), по аналитической модели.

Аналитическая модель имеет преимущество перед алгоритмической моделью в некоторых важных частных случаях, когда достаточно вычислить отклик в малом временном диапазоне или даже в одной временной точке. Для аналитической модели достаточно рассчитать нескодько точек в этом диапазоне, тогда как в алгоритмической модели необходим расчёт в полном временном диапазоне.

Например, в случае оценки величины дальней перекрестной помехи в паре связанных линий достаточно вычислить временной отклик только в одной временной точке, соответствующей пиковому значению перекрестной помехи. На рис. 5 приведены зависимости величиньг дальней перекрестной помехи в структуре из двух отрезков связанных линий передачи от длины вторрго отрезка L2, рассчитанные в одной точке (1) и в полном временном; диапазоне от 0 до 1024 пс с шагом 1 пс (2). Затраты машинного времени отличаются приблизительно в 900 раз.

У, В

о

-4

- 6 8 10 12 . 14 12>см

Рис. 5 - Зависимости величины перекрестной помехи, рассчитанные в одной точке (1) и в полном диапазоне (2).

Таким образом, из сравнения аналитической и алгоритмической моделей сделаны следующие выводы:.

1. Затраты машинной памяти для хранения промежуточных переменных в аналитической модели не зависят от параметров структуры и сводятся лишь к нескольким ячейкам, тогда как в алгоритмической модели затраты машинной памяти, как минимум, на два порядка выше и резко растут с усложнением структуры.

2. Использование аналитической модели в случае согласованных нагрузок существенно снижает затраты машинного времени. При малом числе отрезков линий передачи затраты машинного времени аналитической и алгоритмической моделей выравниваются.

3. Затраты машинного времени аналитической модели при уменьшении числа учитываемых составляющих отклика значительно снижаются. При учёте только первой составляющей отклика она на порядок ниже, чем затраты машинного времени алгоритмической модели при произвольном числе отрезков структуры.

4. Вычисление отклика по аналитической модели не в полном, а только в определённом временном диапазоне снижает затраты машинного времени на два-три порядка, при вычислении отклика в одной точке - ещё на порядок.

В гл. 4 представлены результаты эксперимента, полученные посредством компьютерного моделирования различных структур межсоединений с помощью разработанных аналитических моделей и с помощью программы SPICE, подтверждающие достоверность разработанных аналитических моделей и показывающие их применимость к различным практическим конфигурациям межсоединений. Вычислены отклики в 15 структурах, некоторые из которых показаны ниже.

1. Структура из одного отрезка связанных линий передачи.

Структура связанной линии передачи состоит из отрезка микропо-лосковой связанной линии передачи длиной 50 мм. Погонные параметры отрезка для четной и нечетной моды в автореферате не указаны. Характеристический импеданс входной линии передачи 8 Ом, а выходной линии передачи — 1 кОм. Время фронта входного сигнала 100 пс, амплитуда 10 В. Отклики в начале и в конце активной и пассивной линии структуры, вычисленные по аналитическим моделям, показаны на рис.6 и 7. С помощью БРЮЕ-модели получены аналогичные графики, совпадающие с графической точностью (не показаны).

Рис.6- Отклики в начале У„а(0+Кп(0 и в конце К/а(г) активной линии структуры.

Рис. 7- Отклики в начале У„р(0 и в конце пассивной линии структуры.

2. Периодическая структура из четырех последовательно соединенных отрезков связанных линий передачи.

Структура состоит из четырех чередующихся отрезков подвешенной полосковой линии (ППЛ) и обращенной полосковой линии (ОПЛ). Отрезок ППЛ имеет длину 25 мм, ОПЛ - 15 мм. Погонные параметры отрезков в автореферате не указаны. Характеристический импеданс входной и выходной линии передачи 50 Ом, емкости на стыках - 0,1 пФ. Время фронта сигнала 100 пс, амплитуда 10 В. Отклики, вычисленные по аналитической модели (рис.8 и 9), с графической точностью совпадают с откликами, полученными по БРЮЕ-модели (не показаны).

У{ О, в

12

8 -

4 -

ГV2>

vna{ t)+v,„(t)

о

VfÄt)

Го )',<'■">,Т,(е'0)

ь.

К

1

"С„ =с„ ==

Гз(е,о,;Тз(=.о) у5

'4 Д4

VT

4 НС

Рис. 8 - Отклики в начале (К,Л0+Кп(0) и в конце (КД/)) активной линии.

V„At)

V/ДО

0 1 2 3 4 t, не

Рис. 9 - Отклики в начале (V„p{tj) и в конце пассивной линии (Vjp{t)).

3. Согласованная периодическая структура из пяти последовательно соединенных отрезков одиночной линии передачи.

Структура состоит из пяти отрезков чередующихся ППЛ и ОПЛ. Отрезок ППЛ имеет время задержки 14,13 пс и характеристический импеданс 69 Ом, ОПЛ - 8,91 пс и 25 Ом. Входная и выходная линия 1 передачи согласованы с ППЛ, емкости на стыках - 0,1 пФ. Время фронта входного сигнала 10 пс, амплитуда - 10 В.

На рис.10 показаны отклики, вычисленные с учетом дополнитель- ' ных составляющих, компоненты которых испытали различное число отражений. Сравнение откликов, вычисленных по аналитической модели и по БРГСЕ-модели, приводится на рис. 11.

Рис. 10 - Отклики в конце структуры с составляющими

ум+т+т, у2(о+у3(о+УШ

Рис.11 - Отклики в конце структуры У\{()+ К2(г)+ К3(/)+ К4(/) и Ув рюеСО-

4. Структура из двух отрезков связанных линий передачи.

Структура состоит из отрезка связанных ОПЛ и отрезка связанных ППЛ (рис.12). Характеристические импедансы входной и выходной линии передачи 50 Ом. Длина отрезка ОПЛ ¿¡=5 см, длина отрезка ППЛ ¿2 меняется: 2, 6, 10 см. Погонные задержки и характеристические адмнттансы отрезков для четной и нечетной мод вычислены при следующих параметрах £Г1=2; ег2=5; Н,ц/Ш=0,5; Н(п/\У=0,3; Т/\У=-0,1; 8/\*/=:В/Ш=1. Емкость на стыке - 0,01 пФ. Отклики на конце пассивной линии при входном сигнале с амплитудой 10 В и временем фронта 10 пс, вычисленные для этих случаев, приведены на рис.13. С помощью БРЮЕ-модели получены аналогичные графики, совпадающие с графической точностью.

Рис. 12 - Структура из двух отрезков связанных ОПЛ и связанных ППЛ.

0,5 1

-1-1-1-1

0 0,5 1

¿2=2 см ¿2=6 см ¿2=10 см

Рис. 13 - Дальняя перекрестная помеха (В, не) в структуре из рисунка 12.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Разработаны аналитические модели для структур из малого числа отрезков линий передачи: с учетом произвольного числа составляющих отклика для структуры из одного отрезка и с учетом двух составляющих отклика для структуры из двух отрезков.

2. Разработаны аналитические модели для вычисления отклика периодической структуры из нечетного и четного числа последовательно соединенных отрезков линий передачи с емкостными нагрузками на стыках.

3. Сравнение алгоритмической и аналитической модели по затратам машинной памяти и машинного времени показало, что затраты машинной памяти для аналитической модели могут быть на один-два порядка ниже, чем для алгоритмической модели, а затраты машинного времени для аналитической модели при вычислении в заданном временном диапазоне могут быть на два-три порядка ниже, чем для алгоритмической модели.

4. Создан комплекс программ для вычисления временного отклика структур последовательно соединенных одиночных и связанных отрезков линий передачи, состоящий из разработанных специализированных аналитических моделей и универсальной алгоритмической модели. (В приложениях 4-6 приведены исходные тексты всех программ комплекса, написанных в системах МаЛсасП.ОРго и Ма11аЬ4.0).

Таким образом, результаты работы позволяют вычислять временной отклик широкого класса структур межсоединений с высокой эффективностью, что говорит о достижении поставленной цели. Результаты исследований использованы: в ходе госбюджетной НИР для построения каналов связи интерактивных телевизионно-компьютерных систем наблюдения охраны и регистрации; в ходе учебного процесса кафедры для лекционных курсов и лабораторных работ по компьютерному моделированию межсоединений. С помощью разработанных моделей и программ исследованы дополнительные возможности уменьшения искажений в одиночных и связанных межсоединениях новой печатной платы с двухслойным диэлектриком.

Успешное применение разработанных аналитических моделей возможно для исследования волновых процессов в межсоединениях самых различных структурных уровней, а также в процессе их автоматизированного проектирования с учетом электромагнитной совместимости. Кроме того, использование результатов работы возможно и в таких областях, как импульсная рефлектометрия и сверхширокополосная радиолокация.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы.

1. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "Calculation of Transient Response in Interconnects of a Double-Layered Dielectric PCB", Proc. of the 1996 .Asia-Pacific Microwave Conf. (APMC'96), New Delhi, India, December 17-20, 1996, Vol.4, pp.1388-1391.

2. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "Analytical Expression for Transient . Response of a Periodic Structure Consisting of Two Kinds of Transmission

Line. Sections With Capacitively Loaded Junctions.", Proc. of the 4-th Int. Symp. on Antennas and EM Theory (ISAE'97), August 19-22, 1997, Xi'an, China.

. 3. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "Transient Response of a Periodic Transmission Line Structure With Capacitively Loaded Junctions", Proc. of the 1997 Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory (OFSET'97), October 14-16, 1997, Wuhan, China, . p.322-327. ' •

4. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "Reduction of High-Speed Signal Distortions in Double-Layered Dielectric PCB Interconnects", Digest of 6-th Topical Meeting on Electrical Performance of Electronic Packaging (EPEP'97), October 27-29, 1997, San Jose, California, USA, pp.67-69

5. Т.Р.Газизов, Н.А.Леонтьев, Аналитические выражения для вре-, менного отклика двух последовательно соединённых отрезков линии

передачи. - Доклады/Том. гос. ун-.т систем управления и радиоэлектроники, 1997, т.1, вып. 1. Сборник научных трудов, с. 63-67.

6. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "An effect of far-end crosstalk compensation in double-layered dielectric PCB interconnects", Proc. of the 14-th Int. Wroclaw Symp! on EMC, Poland, June 23 - 25, 1998, pp.353-356.

7. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "Compensation of Far-End Crosstalk in Interconnects of a Double-Layered Dielectric PCB", Proc. of the 13-th Int. Zurich Symp. on EMC, Zurich, Switzerland, February 16-18, 1999, pp.645-648. ;

8. T.R.Gazizov and N.A.Leontiev, "Far-end Crosstalk Compensation by Changing the Separation of Coupled Transmission Lines", Proc. of the third Int. Symp. on Application of the Conversion Research Results for International Cooperation (SIBCONVERS'99), Tomsk, Russia, May 18-20, 1999, Vol.1, pp.79-81.

9. N.A.Leontiev and T.R.Gazizov, "Analytical Expressions for Transient Response. of a Periodic Structure Consisting of Even Number of Transmission Lines' Sections Capacitively Loaded at Junction", Proc. of the third Int. Symp. on Application, of the Conversion Research Results for International Cooperation (SIBCONVERS'99), Tomsk, Russia, May 18-20, 1999, Vol.1, pp.82-84.

ШЕДШИЕ.

1. ОБЗОР ИССЛВДОЕАНИЙ ГО ВЫЧИСЛИМО ВРЕМЕННОГО ОТЮМ<А В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ БЫСТГОДЕЙСГОУЮЩИК РАДРЮЭЛЕЮНЮННЫХ СХЕМ.

1.1 Обзор исследований по вычислению временного отклика схем многопроводных линий передачи.

1.2 Аналитамесэшй обзор исследований по вычислению временного отклика структур последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи.

1.2.1 Аппроксимация линии передачи с распределенными по длине емкостными нагрузками линией передачи с увеличенной погонной ёмкостью.

1.2.2 Аналитическая модель для вычисления временного отклика линии передачи с распределенными по длине емкостными нагрузками.

1. 23 Аналитическая модель для вычисления временного отклика структуры из последовательно соединенных отрезков линии передачи.

1.2.4 Аналитические модели для вычисления временного отклика периодической структуры из последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках.,.

1.2.5 Ажоритмическая модель для вычисления временного отклика структуры из последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкостными нагрузками на стыках.

1.2.6 SPICE-ориеятированная модель линии передачи.

1.3 Основные результаты главы.

2. АНА11ИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВРЕМЕНИЭГО ОТКЛИКА ПЕРГОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР ГОСЛВДОВАТЕЛЬЮ

ГОЕДИНЕННЬК ОДИНОЧНЫХ И СВЯЗАННЫХ ОТРЕЗКОВ ЛИНИЙ

ПЕРЕДАЧИ.

21 Аналитические модели для вычисления отклика в начале и конце структуры из одного отрезка линии передачи с учетом заданного чиста отражений.

2 2 Аналитические модели для вычисления отклика в начале и в конце структуры из двух отрезков линии передачи с ёмкостной нагрузкой на стыке

23 Аналитические модели для вычисления отклика периодичеокой структуры из N последовательно соединенных отрезков линии передачи с ёмкостными нагрузками на стыках.

23.1 Аналишчесжие модели для вычисления временного отклика период ической структуры из нечетного числа последовательно соединенных отрезков линий передачи при разных характфистичеоких адмитшнсах входной и выходаой линий передачи.

23.2 Уточнённые аналитические модели для вычисления отклика на конце периодической структуры го нечетного чист последовательно соединенных отрезков линии передачи.

23.3 Аналитические модели для вычисления отклика в начале и в конце периодической структуры го четного числа последовательно соединенных отрезков линии передачи.

23.4 Аналитические модели для вычисления отклика периодичеасой структуры последовательно соединенных отрезков линии передачи с произвольными длинами.

23.5 Аналитические модели для вычисления отклика в начале и в конце период ической структуры последовательно соединенных отрезков линии передачи с дополнительными резистивными нагрузками на стыках.

24 Основные результаты главы.

3. СРАВНЕНИЕ АНАЛИШЧБСЗСОЙ И АЛГОРРТП\4ИЧЕСКОЙ МОДЕЛЕЙ ПО ЗАТРАТАМ МА11ИЮЙ ПАМЯТИ И МАШИННОГО ВРЕМЕНИ.

3.1 Затраты машинной памяти.

3.2 Затраты машинного времени.

3.2.1 Случай с согласованными нагрузками.

3.2.2 Вычисление отклика в определенном временном диапазоне.

3.2.3 ЕЬнисление отклика в одной точке.

3.3 Основные результаты главы.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИК4ЕНТА.

4.1 Вычисление отклика в начале и конце структуры из одного отрезка линии передачи.

4.2 Вычисление отклика в начале и в конце структуры из двух отрезков линии передачи с ёмкостной неоднородностью на стыке.

4.3 Вычисление временного отклика пфиодической структуры из нечетного чист посвдовапзгьно соединенных отрезков линий передани при разных характеристических здмиттансах вход ной и выходной линий передачи.

4.4 Вычисление отклика в конце периодической структуры из нечетного числа последовательно соединенных отрезков линии передачи с повышенной точностью.

4.5 Вычисление отклика в начале и в конце периодической структуры из четного числа последовательно соединенных отрезков линии передачи.

4. б ЕЫчисление отклика в начале и в конце периодической структуры последовательно соединенных отрезков линии передачи с произвольными длинами.

4.7 Вычисление отклика в начале и в конце периодической структуры посждовательно соединенных отрезков линии передани с дополнительными резистивными нагрузками ни стыках.

4.8 Влияние емкостей на стыках периодической структуры последовательно соединенных отрезков линии передачи.

Актуальность работ Рост требований к быстродействию и плотности монтажа современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) обострил проблему реализацию их элементов, обеспечивающих межконтактные электрические соединения [1]. назъжаемых в зарубежной литературе межсоединениями (тгеэгсоппе^) [2-4]. При распространении в межсоединениях анналы задерживаются по времени, отражаются от неодкородностей, затухают из-за потерь, создают перекрёстные наводки в соседних межсоединениях Для ускорения и удешевления разработки РЭА особенно актуальным становится математическое моделирование этих процессов с минимальными затратами машинных ресурсов, поскольку оно производится многократно в процессе параметрического синтеза и оптимизации межсоед инений.

Состояние вопроса Ученые и разработчики активно исследуют методы моделирования сигналов в межсоединениях. Основными направлениями здесь являются совершенствование существующих и разработка новых, более универсальных и эффективных, т.е. требующих меньших затрат машинной памяти и машинного времени, моделей для вычисления временного отклика межсоединений. Однако обзор состояния исследований по этим направлениям не позволяет говорить об их полном завершении.

В частности, для одного из важных для практики частных случаев, а именно, последовательного соединения отрезков одиночных и связанных линий передачи, наиболее универсальные модели не всегда обладают максимальной: эффеасгивностью, тогда как высокоэффективные модели часто являются уясоатешализированными. Кроме того, в существующих 1фограммных продуктах, как правило, реализованы только наиболее универсальные модели. Доступность даже таких продуктов, к сожалению, крайне невелика для отечественных исследователей.

Шль работы - повышение эффективности вычисления временного отклика периодических структур последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи.

Методом исаждовант используемым в данной диссфтащюнной работе, является компьютерное моделирование временного отклика межсоединений в ТЕМ приближении.

Научная новизна

1. ПЬлучены новые анашгшческие модели для вычислшия временного отклика на конце пфиодической структуры из нечетного числа гюследовагельно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с емкосшыми нафужами на стыках с учетом дополнительных составляющих отклика, уточняющих форму временного отклика

2. Впервые разработаны аналитические модели для вычисления временного отклика в начале и в конце периодической структуры из четного числа последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линии передачи с емкостными нагрузками на стыках.

3. Шлученньк аналитические модели для вычисления временного отклика впервые распространены на периодические структуры с произвольными длинами и дополштельнылш резистивными нагрузками на стыках.

Црактическая ценность.

1. На основе полученных аналитических моделей созданы алгоритмы и комплекс программ для вычисления временного отклика межсоединений быстродействующих радиоэлектронных схем.

2. Показано, что аналитическая модель для вычисления временного отклика пфиодической структуры последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи позволяет уменьшить на один-два порядка затраты машинной памяти и на два-три порядка затраты машинного времени по сравнению с атгоршмической моделью.

3. Показано, что затраты машинного времени для вычисления временного отклика периодической структуры последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи по аналитической модели существенно уменьшаются при согласованной структуре и при вычислении отклика в заданном временном диапазоне.

Реализация и внесение результатов исследований.

Разработанные алгоритмы и программы вычисления отклика в межсоединениях использованы автором диссергационной работы для исследования возможностей уменьшения искажений сигншюв в линиях связи при выполнении госбюджетной НИР (Приложение 1).

Результаты исследований внедрены в учебный продаж на кафедре Телевидения и управления ТУСУР: в курсах лекций и лабораторных работах по дисщшлинам "Автоматизированное прсжшровшие бытовой радиоэлектронной апгкфатуры" и "Основы электромагнитной совместимости" (Приложение 2).

Апробация результатов. Результаты диссертационной работы представлены в докладах на спедукжцйх симпозиумах и конференциях

1. Азиатско-Тихоокеанская Мжроволновая Конференция, Индия, 1996.

2. 4-й МеэвдународЕши Симпозиум по Антеннам и Электромжншной Теории, Кеггэй, 1997.

3. Совместный Ккгайско-Япюнскы Семинар по Волоконной Оптике и Элжтромагшпной Теории, Китай, 1997.

4. 6-е Тематическое Совещание по Электрическим Хфактеристикам Электронного Монтажа, США, 1997

5. 14-й Международный Е^ощезвсжтй Симпозиум по Электромагнитной СоЕмесшмосги, Полыщ, 1998.

6. 13-й Международный Цюрихский Ошпозиум по Электромагнитной Совместимости, ИЬейцария, 1999.

7. 3-й Международный Ошпозиум "Конверсия Науки - Международному Сотрудничеству, Россия, 1999 (2 доклада).

Публикации. Результаты исетедований, представленных в диссертации, отражены в 9 пубштж&гах Из них в местной печати — 1, в трудах международных симпозиумов и конференций — 8,

Структура и объём диссертации. В состав диссфтации входят введшие, 4 главы, заключению, библиографичеоа-ш список иотользовшной литературы из 90 наименований, б приложений. Объём дагажртации составляет 164 стр., в том числе 41 рис. и 2 табл.

Личный вклад. Формулировка конкретных задач исследования выполнена совместно с Гажювым ТР., а цель исследований - Г^стынским ИН. Все остальные результаты получены лично автором работы

Шпожения. выносимые не защиту.

1. Аналитические модели позволяют вычислять временной отклик щюизвольных перко,щгческих структур последовательно сюехщненных отрезков линий перед ачи.

2. Аналитическая модель для вычисления временного отклика периодической структуры последовательно соеданедных отрезков линий передачи позволяет умздышпь на один-два порядка затраты машинной памяти и на два-три порядка затраты машинного времени по сравнению с &лгор1гшической моделью.

3. Затраты машинного времени для вычисления временного отклика периодической структуры посихедоватеззшо соединенных отрезков линий передачи по анашгшческой модели \ътеньшаюггся при согласованной структуре и при вычислении отклика в заданном временном диапазоне.

Краткое содержание работы

В гл 1 показаны сузь проблемы вычисления отклика в межсоединениях и акт^вльнослъ исследования этой проблемы Приводится обзор основных отечественных и зарубежных исследований по моделированию межсоединений различной степени сложности. Даётся яналишческий обзор методов вычисления временного откш-жа межшединений, состоящих из последовательно соединённых отрезков линий передачи. й»швлены основные достоинства и недостатки аншжттеских и алгоритмГ'Неашх моделей. Определена цель работы 9 и сформулированы вопросы, подлежанще разработке для достижения поставленной цели.

Гл. 2 посвящена разработке ашлишчеашх моделей для вычисления временного отклика периодических структур последовательно соединенных одиночных и связанных отрезков линий передачи.

В гл 3 представлено сравнение аналитической и атгсритмической моделей по затратам машинной памяти и машинно г о времени.

В гл. 4 представлены результаты эксперименте, палучекные посредством компьютерною моделирования различных структур межсоеданений с помощью разработанных анашгшчесжих моделей и с помощью программы SPICE, подтвфждающие достоверность разработанных аналитических моделей и показывжш!яе их вримешшоаь к различным практическим конфигурациям межоэединееий.

В заключении, сделаны вьгвсда; подозывакшдае достижение поставленной цели.

Далее приведён бхгбжюграфический список использованной литературы, «щержавдай 90 наимексшаний.

В приложениях 1, 2 представлены акты внедрения, в приложении 3 приведены пвраметры модепэдшых линий передай, а в хфишжшияк 4, 5, 6 — исходные тексты разработанного комплекса кошхьютерных программ.

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВЫЧИСЛЕНИЮ ВРЕМЕННОГО ОТКЛИКА В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Суть проблемы и актуалшоспъ исследований. С развитием радиоэлясгронных устройств растут частоты сигналов, рашростршяющихея в полупроводниковых у<гфойсгвж, и все большую роль оказывают на форму сигаада межсоединеш-и, Межсоединения радиоэлектронных схем стали существенным фактором, влияющим на быстродействие схемы в цешм. Так, по данным ЭеаетЛесЬ [5], в жоросткых полупроводниковых чипах задержки в межсоединениях составляют 80% щясла, тогда как задержки переключения трангжсторных ключей занимают линь 20% общего времени. В платах и блоках этот эффект проявляется ещё сильнее, поскольку их размеры больше, и длине межшединений может шсз'звлять несколько длин волн рашрострштаюхцихся по ним сигналов. С ростом элжгрической дзшны межсоединений их сждует рассматривать кж цепи с распределенными параметрами. Конечное время распространения электрических сигналов в таких межсоединениях вызывает исэюажения формы сигналов, причинами которых являются: отражения сигналов от различных (резисшвньзх, комплексных в том числе нелиншных) нагрузок и неоднородносгей; потери в межсоеданениях; частотная зависимость потерь и задержек в межшединениях; разброс параметров межсоедашееий по длине.

Одним из основных способов уменьшения времени задержки сигнагов в межсоединшиях является уменьшение их длины за счет повышения пштнош монтажа электронных схем. Однако при этом увеличиваются электромагаитные взаимовлияния между ра&личньлми межсоединениями, что особенно характерно для плотных и разветвленных межсоединений цифровых схем. Поэтому межсоединения рассматривают кж связанны; лиши передали с распределенными параметрами или, в общем случае, гак многопроводиж линии передачи, Электрические сигналы, передаваемые по таким межсоединениям, подвергаются, кроме перечисленных выше, дополнительным амплитудным и фазовым искажениям (перекрестным помехам), вызванным электромашитными наводками от соседних межгаединений, а также различием скоростей распространения многочисленных мод, возбуждаемых в многопроводных линиях передачи. ГЬэтому, в общем случае, для решения проблемы межсоединений необходимо проведение анализа многопроводных линий передачи.

За последние деешилетия достижения в технологии производства интегральных схем позволили резко увеличить тактовые частоты чипов и систем. Согласно International Technology Roadmap for Semiconductors [6] с 1998 по 2006 год число выводов микропроцессорных интегральных схем увеличится с 512 до 4000, минимальный тежолошческий размер элемента будет равен 0,1 микрон, число транзисторов 200 миллионов, ршмер чипа 520 кв. мм., тактовая частота 2,0-3,5 ГГц число слоев 7-8, напряжение питания 0,9-1,2 В ток питания 160 А, рассеиваемая моыщостъ 160 Вт. Тактовые чвстоты сигналов, распространяющихся между микросхемой и платой, возрастут до 500 МГц. Однако, при таком повышении быстродействия сжналов и соответственной шюшости межсоединений существенно увелигопся уровень перекрестных помех в межсоединениях, что станет главной причиной, препятствующей росту быстродействия и плотности монтажа электронных схем будущего.

С ростом быстродействия цифровой техники, проблемы, возникавшие ранее, в основном, перед разработчиками СВЧ-техники, в настоящее время возникают перед сямым широким кругом разработчиков вычислительной техники: и систем управления. ГЪэтому, необходимо решать проблемы, связанные с проектированием межсоедгшений, т.к. именно они зачастую становятся главной преградой ни пут создания бьктродействуЕсщей, компактной и, в то же время, помехоустойчивой и надежной аппаратуры. НЬучет факторов, тоставлякшшх проблему, при проектировании какой-либо части устройства способен стать причиной сбоев и ненадежности в работе устройства в целом, которые трудно локализовать и устранить без больших затрат.

Для получения высоких характфисшк межсоединений с наименьшими затратами необходимо моделирование электромагнитных процессов, связанных с распространением электрических сигналов в межсоединениях. Количественные оценки, полученные посредством моделирования электромагнитных процессов, позволяют гарантировать неискажённую передачу высокочастотных сигналов в сложных межсоединениях высокой плотности крайне необходимую для развития современной электроники. Теоретически разработанные модели, алгоритмы и реализованные на их ошове программы вычислительного моделирования межгоеддаений способны стать мощным инструментом совершенствования межсоединений, открываоющим дополнительные возможности уменьшения искажений электрических сигналов в межсоединениях.

Актуальность проблемы межсоединений стимулирует соответствующие исследования. Цзакшчески в каждом номере известных международных журналов "IEEE Transactions on Ivftcroware Theory and Techniques" и "IEEE Transactions on Circuits and Systems" имеются публикации по данной проблеме. Работы опытных исследователей представлены в тематических выпусках этих и других пфиодических изданий [2-4]. Из публикаций последних лет выделяется ряд исследований по разработке методов анализа отклика и вычисления параметров межсоединений самой различной сложности, проводимых группами иссвдовашшэи под руководством таких учёных как RMttra, K-Tripathi (США), MS.Nakhla (Канада), RPregla (Германия), MBomo (ИЬтания), D.De Zutter (Бельгия), G.Pan, KQson, В.KGilbert (США). Большой теоретический вклад в решение проблемы анализа МГШП сделал R-Y.Chang (США). ГЬследовательно проводятся исозвдования, которыми руководят RF.№mngton, T.KSarkar (США) и ARDjorc^evic (Югославия).

Следует отметить и работы отечественных учёных Численный метод, разработанный русским учёным Галёркиным ещё в XIX веке, стал одним из самых широко распространённых методов решения сложнейших задач эиекгродинамищ, в том числе и анализа межсюедйнешж. Теоретические работы ВИКЬваленкова [7,8] но анализу связанных линий передачи во многом предо:яредеШ'СЖ появление важных теоретических иослэдовений по анализу' многс проводньк линии: передачи, выполненных П. И Кузнецовым и опубликованных в сборнике статей [9], Этот сборник статей, в частности, содержит вывод обобщённых гатрафных уравнений из уравнений Максвелж и их. решение в тошной форме при помоящ щгашдрнчес&их фунзщий от двух переменных для различных начальных и граничных уежвий. О значимости данной книги: говорит ез ншднокршное издание на английском языке за рубежом [10,11] и мнегсчисяеа-шьж ссылки шнеё современных отечественных и зарубежных исследоватежй МПЛП (миокяфоводЕшг тиши, пфедаш). Работы извесшого отечественного математика аадцешша Л.Б,Кавторовнча [12,13] оказали зншителшое воздействие на развитие численных методов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения даосфтационной работы получены следующие результаты

1. Разработаны аналитические модели для структур из малого чист отрезков линий передачи: с учетом произвольного числа составляющих отклика для структуры кз одного отрезка и с учетом двух составляющих отклика для сфуктуры из двух отрезков.

Z Р&зработаны аналитические модели для вычисления отклика периодической структуры из нечетного и четного числа последовательно соединенных отрезков линий передачи с емкостными нагрузками на стыках.

3. Сравнение алгоритмической и аналитической модели по затратам машинной памяти и машинного времени показало, что затраты машинной памяти для аналитической модели могут быть на один-два порядка ниже, чем для алгоритмической модели, а затраты машинного времени для аналитической модели при вычислении в заданном временном диапазоне могут быть не два-три поряд ка ниже, чем для алгоритмической модели.

4. Создан комплекс программ для вычисления временного отклика структур последовательно соединенных одиночных и связанных отрезков линий передачи, состоящий из разработанных шециализированных аналитических моделей и универсальной алгоритмической модели. (В приложениях 4-6 приведены исходные тексты всех программ комплекса, написанных в системах Mathcad 7.0 Pro и Matlab 4.0).

Таким образом, результаты работы позволяют вычислить временной отклик широкого класса структур межсоединений с высокой эффективностью, что говорит о достижении поставленной цели.

Результаты исследований исполкзованьг в ходе госбюдашной НИР для построения каналов связи интерактивных тешвизионно-тсомпьютерных систем наблюдения охраны и регистрации; в ходе учебного процесса кафедры для лекционных курсов и .лабораторных работ по компьютерному моделированию

110 межшеданении. С помощью разработанных моделей и программ исследованы догюлБИтельные возможности уменьшения искажений в одиночных и связанных межсоединеа-пжс новой печатной штаты с двухслойным диэлостриком.

Успшшое применение разработанных аналитических моделей возможно для исследования волновых процессов в межсоединениях самых различных структурных уровней, а также в процессе их автоматизированного проектирования с учетом электромагнитной совместимости. Кроме того, использование результатов работы возможно и в таких областях, как импульсная рефяйЕСГометрия и сверхширокополосная радиолокация.

1. Ненашев АП Конструирование рдгдаоэлектронных средств: Учеб. для радиотехнич. отец, вузов.—М: Е^кшая школа, 1990.—432 с.

2. W.W.M Dai, Special Issue on Simulation, modeling and electrical design of high-speed and high-density interconnects, IEEE Trans. Circuits Syst-I, vol.-39, Nov. 1992.

3. MNakhla and Q.J.Zhang» Special Issue on High-speed Interconnects, International Journal on Analog Integrated Circuits and Signal Processing, vol.5, Jan. 1994.

4. V.K.Tripathi and RSturgivant, Special Issue on Interconnects and Packaging, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.MTT-45, Oct. 1997.

5. ZCendes, Simulating the behavior of high-speed circuits, Computer Design, vol.34, pp. 130-131, no. 8, August 1995.

6. B.Chappel, The fine art of 1С design, IEEE Spectrum, pp. 30-34, July 1999.

7. КЬваленков В.И Теория передачи по линиям связи.—М: Связьиздат, 1937. Т. 1,2.

8. КЬваленков В.И Устанавливающиеся электромагнитные процессы вдоль проводцых линий.—М: Издательство Академии наук СССР, 1945.

9. Кузнецов ПИ, Стратонович Р.Л Распространение электромагаитных волн в многопроводных системах Сб. статей.—М: Изд-во ВЦ АН СССР, 1958.— 84 с.

10. P.I.Kuznetsov and RLStratonovich, The Propagation of Hectromagnetic Waves in Multiconductor Transmission lines. New York: Macmillan, 1964.

11. P.LRuznetsov and RLStratonovich, The Propagation of Hedromagnetic Waves in Vblticonductor Transmission Lines. Elmsford, New York; Pesrgamon Press, 1984.

12. Канторович Л.В., Крылов В.М Приближенные методы высшего анализа— М—Л: Физмапиз, 1962.

13. Канторович Л.В., Акшюв Г.П Функционалшый анализ в нормированных пространствах—М: Физматгиз, 1959.

14. L. A Pipes, Matrix theory of multiconductor transmission lines, Phil Mag., s.7, vol.24, no. 159, pp. 97-113, July 1937.

15. LAPipes, Steady-state analysis of multiconductor transmission lines, Journal of App. Phys., vol.12, no. 11,1941.

16. LAPipes, Transient analysis of completely transposed multiconductor transmission lines, AJEE Transactions, 1941, vol.60, pp.346-350.

17. S.AScheJkunofF, Conversion of Maxwell's equations into generali2ed telegrapher's equations, Bell Syst. Tech. J, vol.34, pp.995-1043, Sept 1955.

18. HAmemiya, Time-domain analysis of multiple parallel transmission lines, RCA Review, pp.241-276, June 1967.

19. K. D.Marx, Propagation modes, equivalent circuits, and characteristic terminations for multiconductor transmission lines with inhomogeneousdielectrics, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.MTT-21, no.7, pp.450457, My 1973.

20. C.RPaul, On uniform multimode transmission lines, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., pp.556-558, August 1973.

21. C.RPaul, Introduction to Electromagnetic Compatibility, John Wiley, 1992.

22. C.RPaul, Analysis of multiconductor transmission lines, John Wiley, 1994.

23. F-Y.Chang, Transient analysis of lossless coupled transmission lines in a nonhomogeneous dielectric medium, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.MTT-18, no.9, pp.616-626, Sept. 1970.

24. S.Frankel, Multiconductor transmission line analysis, Artech House, 1977.

25. I.V.LindeJl, On the quasi-TEM modes in inhomogeneous multiconductor transmission lines, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tedi., vol. MTT-29, no.8, pp.812-817, Aug. 1981.

26. I.V.Lindell, Hieoiy of time-domain quasi-TEM modes in inhomogeneous multiconductor lines, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol. MTT-35, pp.893-897, Oct. 1987.

27. ARDjordjevic, T.K.Sarkar, and RF.Harrington, Time-domam response of multiconductor transmission lines, IEEE Proceedings, vol.75, no.6, pp.743-764, June 1987.

28. F-T.Lei, G.-W.Pan, and B.K.Gilbert, "Examination, clarification, and simplification of modal decoupling method for multiconductor transmission lines," IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-43, no.9, pp.2090-2100, Sept. 1995.

29. G.G.Gentili, and MSalazar-Palma, "The definition and computation of modal characteristic impedance in quasi-TEM coupled transmission lines," IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-43, no.2, pp.338-343, Feb. 1995.

30. E.G.Farr, CHChan, and RMttra, A Frequency-depended coupled mode analysis of multiconductor microstrip lines with application to VLSI interconnection problems, IEEE Trans. Mcrowave Theoiy Tech., vol.MTT-34, no.2, pp.307-310, Feb. 1986.

31. RWang and O.Wing, A circuit model of a system of VLSI interconnects for time response computation, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-39, pp. 688-693, Apr. 1991.

32. L.Carm and K. J. Webb, Isolation effects in single- and dual plane VLSI interconnects, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.MTT-38, no.4, pp. 396-404, April 1990.

33. G.L.Matthei, J.C.-HShu, and S.I.Long, Simplified calculation of wave-coupling between lines in high-speed integrated circuits, IEEE Trans, on Circuits and Systems, vol.37, No. 10, pp. 1201-1208, Oct 1990.

34. J.E.Schutt-Aine and Rlvfittra, Nonlinear transient analysis of coupled transmission lines, IEEE Trans. Circuits and Systems, vol.CAS-36, pp. 959-967, My 1989.

35. HEchigo and RSato, Calculation of transient response in logic circuits connected with coupled line, Int. Symp. Hedrom^n- Compart, N^oya, Sept 8-10,1989, vol. 1, pp.410-415, Tokyo, 1».

36. ARDjordjevic, T.KSarkar, and RF.№rrington, Analysis of lossy transmission lines with arbitrary nonlinear terminal networks, IEEE Trans. Microwave Theory Tedh., vol.MTT-34, pp. 660-665, June 1986.

37. S.Lin and E.S.Kuh, "Transient simulation of lossy interconnects based on the recursive convolution formulation," IEEE Trans. Circuits Syst-I: Fundamental Theory and Applications, vol.39, no. 11, pp.879-892, Nov. 1992.

38. I.Maio, S.Pignary and F.Cañavero, Efficient transient analysis of nonlinearly loaded low-loss multiconductor interconnects, International Journal on Analog Integrated Circuits and Signs! Processing, vol.5, pp.7-17, Jan. 1994.

39. O.APalusinski and A Lee, Analysis of transients in nonuniform multiconductor transmission lines, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-37, pp. 127138, Jan. 1989.

40. MAMehalic and RMttra, Investigation of tapered multiple microstrip lines for VLSI circuits, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-38, pp. 15591567, Nov. 1990.

41. V.K.Tripathi and N.Qrhanovic, "Time-domain characterisation and analysis of dispersive dissipative interconnects," IEEE Trans. Circuits Syst-I: Fundamental Theory and Applications, vol.39, no. 11, pp.938-945, Nov. 1992.

42. Q.Gu and J. A Kong, Transient analysis of single and coupled lines with capacitively-loaded junctions, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech. vol.MTT-34, no. 9, pp.952-964, Sept. 1986.

43. G.W.Pan, KS.Oison, and B.K. Gilbert, Frequency-domain solution for coupled striplines with crossing strips, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech. vol.39, pp. 1013-1017, June 1991.

44. AKAgrawal, HMFowles, L.D.Scot and S.HGurbahara, Application of modal analysis to the transient response of raulticoiiductor transmission lines with branches, IEEE Trans. Electrom^n. Compart., vol.EMC-21, no.3, August 1979.

45. T.Razban, Transient analysis of partially coupled lines, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.MIT-35, pp.530-533, May 1987.

46. F.MTeshe and T.KLiu, Application of multiconductor transmission line network analysis to internal interaction problems, Electrorn^netics, vol.6, No. 1, pp. 1-20,1986.

47. HLiao and W.W.-MDai, "Wave spreading evaluation of interconnect systems," IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-43, no. 10, pp.2486-2491, Oct. 1995.

48. ARDjordjevic aid T.KSarksr, Analysis of time response of lossy multiconductor transmission line networks, IEEE Trans. Mcrowave Theory7 Tedi., vol.MTT-35, pp.898-907, Oct. 1987.

49. J.Poltz; "Optimizing VLSI interconnect model for SPICE simulation,'' International Journal on Analog Integrated Circuits and Signal Processing, vol.5, pp.87-94, Jan. 1994.

50. J. E. Bracken, V.R^jhavan, RARohrer, "Interconnect simulation with asymptotic waveform evaluation (AWE)," IEEE Trans. Circuits Syst.-I: Fundamental Theory and Applications, vol.39, no. 11, pp.869-878, Nov. 1992.

51. MCelik and ACangeilaris, Simulation of dispersive multiconductor transmission lines by Pade approximation via the Lanczos process, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-44, pp.2525-2535, December 1996.

52. MS.Nakhla, "Analysis of pulse propagation on liigh-speed VLSI chips", IEEE Journal of solid-state circuits", vol.25, pp.490494, April 1990.

53. J.RGriffith and MS.Nakhla, Time-domain analysis of lossy coupled transmission lines, IEEE Trans. Mcrowave Theory Tech., vol.MTT-38, pp. 1480-1487, Oct. 1990.

54. R Griffith, E.Chiprout, Q.Zhang and MNakhla, "A CAD framework for simulation and optimization of high-speed VLSI interconnections," IEEE Trans. Circuits Syst.-I: Fundamental Theory and Applications, vol.39, no. 11, pp.893906, Nov. 1992.

55. Q-J.Zhsog and MS.NaJdila, "Statistical simulation and optimization of highspeed VLSI interconnects," International Journal on Analog Integrated Circuits and Signal. Processing, vol.5, pp.95-105, Jan. 1994.

56. Захар-Игкин MX Теорема взаимности и мапричньк? телеграфные уравнения для многощювсднык ливий передачи.— Радиотехника и электроника, 1974, №11, с. 2338-2348.

57. Гйпсман АИ, 1фаснопфкин В.М, Силин Р.А Расчёт мношполосшвых линий к устройств.— Ангшны/Под ред. А А Писголькорса—М: Радио и связь, 1986. Вып. 34.—с. 52-68.

58. Кравченко СИ, Бахарев СИ Расчёт матрицы рассеяния многопроводных полосковых линий и устройств на их основа— Вопросы радиоэлектроники. Сер.-Общеаехничесжая, 1978, Вып. 8, с.45-53.

59. Малютин НД Многосвязные пожкжокые структуры и устройства на их основе.—-Томск: РЬд-во Том. ун-та, 1990. —164 с.

60. Гвоздев В.И, Нефедов ЕИ Объёмные интегральные схемы СВЧ.— М: Нзука, 1985.—256 с.

61. Чурин Ю.А 1Ър*ждные процессы в линиях связи быстродействующих ЭВМ— М: Советское радио, 1975.—207 с.

62. Иванов Л. В. ГЪрекрёсгнью шводаи в системе двух линий. — Вопросы радиоэлектроники. Сер.- Электронная вычислительная техника, 1971, Вып. 5, с. 3-20.

63. Брук Б. И Пзреафёсяные наводки в сигнальных цепях ЭЩМ— М ИТМ и ВТ, 1973—-59 с.

64. Вашакидэе Ю.Н Машинный анализ межсоединений интегральных и гибридных схем свфхбыстродейств)«:щш логики с учётом их взаимного влияния.—Угфзвлякшще системы и машины, 1977, №6(32), с. 112-115.

65. Князев АД, Кечиев Л.Н, Шгров Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вьм1слительной аппаратуры с учётом эжктромжнишой совместимости. —М; Радио и связь, 1989. —224 с.

66. ЗПикосежундная импульсная техника, под ред. Ильюшенко В.Н М: Энфгоатомиздат, 1993. — 368 с.

67. НВ. Коровкин, ЕЕ. Селина, Моделирование волновых процессов в рашредетенных элеюромшжшных системах С.-П5.: СП5ГТУ, 1992- 110 с.

68. N.V. Korovkin, S.V. Kotchetov, Е.Е. Seilina, Mlano^ Simulation of the frequency characteristics of transmission lines for transient calculations, Proc. 13th International Zurich Symp., Feb 16-18,1999, pp.445-450,

69. A Feller, HR. Kaupp and J.J. Digiacomo, Crosstalk and reflections in highspeed. digital systems. Proceeding Fail Joint Computer Conference, 1965.

70. S.D. Malaviya, V.P.Singh, Transnassion Lines Loaded at Regular Intervals, IEEE Trans, on Mcrowave Theory and Tech., Vol. МГТ-27, pp.854-859, October 1979.

71. C.-W. Hsue, Elimination of Ringing Signals for a Lossless, Multiple-Section Transmission Line, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-37, pp. 1178-1183, August 1989.

72. Разениг В. Д Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). M: ОС Пресс, 1996. - 272 е., ид

73. V.KTripathi and J.RRettig, A SPICE model for multiple coupled microstrips and other trammissioii lines, IEEE Trans. Microwave Theory Tech, vol.MTT-33, pp. 1513-1518, Esc. 1985.

74. И П Норенков, САПР: Системы автоматизированного проектирования: Учебное пособие для втузов: В 9 кн. Кн.1. Цжнципы построения и структура -Mel:B>iil ж, 1987. 123 с.

75. Т. Р. Газизов, НА Леонтьев, Аналитические выражения для временного отклика двух поакдователшо соединенных отрезков линии передачи, Труды ТУСУР, Том 1,1997 с.63-67.

76. ИЯИммореев, Дж. Тейлор. Конверсия и эволюция радаров. Краткий курс. 3-й международный симпозиум "Конверсия науки- международному сотрудничеству" (Сибконверс'99).

77. T.RGa2L2DV and N.ALeontiev, "An effect of far-end crosstalk condensation in double-laya-ed didectric PCB interconnects", Proc. of the 14-th Int. Wroclaw Symp. on EMC, Wroclaw, Poland, June 23 25, Ш8, pp.353-356.

78. T.RGazizDV and N.ALeontiev, "Compensation of Far-End Crosstalk in Interconnects of a Double-Layered Dideciric PCB', Proc. of tie 13-th Int. Zurich Symp. on EMC, Zurich, Switzerland, February 16-18, 1999, pp.645-648.

79. T.RGaaaDV and NA.Leont2.ev, "Far-end Qrosstalk Compensation by Changing the Separation of Coupled Transmission Lines", Proc. of the third Int. Symp. on117

80. С.Шарыгин декабря 1997 года1. РЖДАЮ1 по научной работе1. АКТсдачи-приёмки отчёта по итогам исследований и разработок, выполненных в 1997 году по региональной научно-технической программе "Прогресс и регион"м

81. Комиссия, в составе председателя Мезикова A.B., к.т.н., зам. руководителя НИЧ, и членовкомиссии Татаринова В.Н., проф. декана РКФ, научных руководителей работы

82. Пустынского И.Н., ректора ТАСУР, зав. кафедрой телевизионных устройств (ТУ), д.т.н.,проф. и Курячего М.И., к.т.н., доцента кафедры ТУ,действующая на основании приказа ТУСУР отпровела в период с 15 по 25 декабря 1997 года приёмку проекта

83. Интерактивные телевизионно-компьютерные системы мониторинга объектов исооружений»,выполненного в составе региональной научно-технической программы "Прогресс и регион"Л

84. Общая характеристика проекта:

85. Раздел региональной научно-технической профаммы. . -Раздел 2. Транспорт, связь, телевидение •'

86. Наименование вуза (организации), представляющего отчёт.

87. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

88. Авторский коллектив, научный руководитель.

89. Пустынский И.Н., ректор ТАСУР, зав. кафедрой телевизионных устройств (ТУ), д.т.н.,профессор научный руководитель; " - - „

90. Курячий М.И., K.T.H., доцент кафедры ТУ-научный руководитель; /

91. Донцов Г.Ю., K.T.H., ст. прел, кафедры ТУ отв. исполнитель; •

92. Дементьев А.Н., к.т.н., ассистент кафедры ТУ; , , т - ( ^ ■>

93. Кириленко А.П., вед. электроник кафедры ТУ;

94. Ульянов В.Н., к.т.н. ассистент кафедры ТУ; . ,

95. Газизов Т.Р., ассистент кафедры ТУ.

96. Леонтьев H.A., аспирант кафедры ТУ.

97. Период проведения исследований в рамках региональной научно-технической ~ профаммы. v ,1.ый кв. 1997 года 4-ый кв. 1997 года

98. Объём выделенных средств по проекту в 1997 году (млн. руб.) '

99. Характеристика проекта (фундаментальные, прикладные исследования и ОКР, инновационные проекты) Прикладные исследования и ОКР.6,3801. Комиссия установила:

100. Представленные материалы являются достаточными для оценки результатов выполненной работы.

101. Основные результаты работы:

102. В результате исследований разработаны:

103. Концепция создания интерактивных телевизионно-компьютерных систем наблюдения охраны и регистрации (ИТВК CHOP).

104. Алгоритмическо-программное обеспечение работы ИТВК CHOP.22. Научная значимость работы

105. Исследованы вопросы построения каналов связи с различной пропускной способностью для (ИТВК CHOP). Разработаны уточнённые модели распространения широкополосных сигналов в линиях связи.

106. Результаты исследований использованы в телевизионных системах охраны и наблюдения на 15 объектах ГУ ЦБ РФ по Томской области (хоздоговор №19/96).

107. Научно-технический уровень проекта

108. По тематике проекта опубликовано 5 работ.1. Выводы и рекомендации: ^

109. Общая оценка достигнутых результатов и их соответствие установленным целям Результаты, полученные при выполнении проекта, имеют большое научно-техническое значение и полностью соответствуют поставленным целям.

110. Считать выполненный проект завершённым в части работ 1997 года

111. Замечания и предложения по использованию результатов работы и их технологической направленности

112. Рекомендовать использовать полученные результаты в других городах и регионах для систем доя систем мониторинга объектов и сооружений.

113. Рекомендации о продолжении исследований в 1998-2000 гг.

114. Работы по данной теме рекомендуется продолжить как в научном, так и в г^лёссиРехническом плане. ! . . •1. НО" ?водитель региональной научно-технической программыатаринов И.Н.Пустынский М.И.Курячий "

115. Комиссии был представлен на рассмотрение заключительный отчёт по исследованиям и разработкам, выполненным за 1997-1999 гг.

116. В качестве основания приняты общие требования и критерии оценки отчётных материалов, изложенные в "Порядке представления и приёмки заключительных отчётов по НИР".

117. Общая характеристика проекта:

118. Раздел региональной научно-технической программы. Раздел 2. Транспорт, связь, телевидение

119. Наименование вуза (организации), представляющего отчёт.

120. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

121. Авторский коллектив, научный руководитель.

122. Пустыиский И.Н., ректор ТУСУР, зав. кафедрой ТУ, д.т.н., профессор научныйруководитель;курячий М.И., к.т.н., доцент кафедры ТУ научный руководитель;

123. Донцов Г.Ю., к.т.н., ст. преп. кафедры ТУ отв. исполнитель;

124. Дементьев А.Н., к.т.н., доцент кафедры ТУ;

125. Кириленко А.П., вед. электроник кафедры ТУ;

126. Ульянов В Н., к.т.н. доцент кафедры ТУ;

127. Газизов T.P., к.т.н., ст. преп. кафедры ТУ;

128. Леонтьев НА, аспирант кафедры ТУ;

129. Ким В.В., аспирант кафедры ТУ.

130. Период проведения исследований в рамка* Томской региональной МНТП "Прогресс и "регион".1.ый кв. 1997 года-4-ый кв. 1999 года

131. Объём выделенных средств по проекту за 1997-1999 гг. (тыс. руб.)

132. Характеристика проекта (фундаментальные, прикладные исследования и ОКР, инновационные проекты)1. Прикладные исследования.1. ТУСУР)1. Комиссия установила:

133. Представленные материалы являются достаточными для оценки результатов выполненной работы.

134. Основные результаты работы:

135. В результате исследований разработан и создан опытный образец интерактивной телевизионно-компьютерной системы наблюдения, охраны и регистрации (ИТВК CHOP) в рамках выполнения хоздоговоров каф. ТУ.22. Научная значимость работы

136. Исследованы вопросы построения каналов связи с различной пропускной способностью для ИТВК CHOP. Разработана технология обработки и снятия массивов видеоданных.

137. Результаты исследований использованы в телевизионных системах охраны и наблюдения на 15 объектах ГУ ЦБ РФ по Томской области.

138. Научно-технический уровень проекта

139. По тематике проекта опубликовано 16 работ, получен патент на изобретение.1. Выводы и рекомендации:

140. Общая оценка достигнутых результатов и их соответствие установленным целям Результаты, полученные при выполнении проекта, имеют большое научно-техническое значение и полностью соответствуют поставленным целям.

141. Считать выполненный проект завершённым полностью в части работ за1997-1999 гг.

142. Замечания и предложения по использованию результатов работы и их технологической направленности

143. Рекомендовать использовать полученные результаты в других городах и регионах для систем мониторинга объектов и сооружений.

144. Рекомендации о продолжении исследований в 2000-2004 гг.

145. Работы по данной теме рекомендуется продолжить как в научном, так и в техническом плане.

146. СОГЛАСОВАНО' Председатель комиссии

147. УТВЕРЖДАЮ" ебной работе ТУСУРп1. М.Т. Решетников 1999 г.1. АКТвнедрения в учебный процесс результатов научных исследований

148. Газизова Т.Р., Леонтьева НА., Кузнецовой-Таджибаевой О.М., Полуэктова C.B.

149. Указанные результаты широко используются в курсах лекций и лабораторных работах по дисциплинам "Автоматизированное проектирование бытовой радиоэлектронной аппаратуры" и "Основы электромагнитной совместимости".

150. Заведующий кафедрой 'W! ^ ^ Пустынский1. ТУ ТУСУРч

151. Председатель учебно-методической Комиссии РТФ ТУСУР

152. В. И. Коваленок £Г" ^¿¿¿Г 1999 г.

153. Параметры ощрезков линий передач.

154. Исходные параметры линий передачи, использовшные в тутовых примерах для расчета характеристического импеданса, времени распространен^! и коэффициентов связи, сущукждие:rl~3, Sr2=5,1. Hdi/W=0,5, ЦцЛД/ЮД,1. S/W=l, d/W=l, t/W=0,l.

155. Все ёмкостью и индуктшкьзе дервичньк; погонные шраметры вычислены с помощью программы МОМ2, разработанной Газизовым Т. Р.

156. На рисунках ГВ. 1-ГО. 6 показаны поперечные сечения и параметры различных конфигураций линий передачи.

157. Рисунок ГВ. 1 Одиночная мшгрополосковая линия

158. Вычисленные параметры одиночной линии nq:>e£p4H: О 86,046 пФ/м, Q- 39,823 пФум. U= 279,402 нГ/м, Z= 56,984 Ом, Т= 4,903 нс/м.

159. Рисунок ГО. 2 Связанные микропожхжовые лжии

160. Вычисленный параметры связанной линии передачи: Сп= 86,509 пФ/м, ООи= 40,413 пФ^м, LÖU= 278,475 нГ/м,

161. C2i- -4,227пФ/м, С021- ЧЗООпФЧ 29,631 нПм,

162. С12= -4,22? иФ/*£ G¡2~ 86,509 пФ/М, Кс — 0,04886,

163. C0i2- -4.3G0 кстУж 0)22= 40,413 пФ'м, Kc»K¿,o~-0,05755,1.i2- 29,631 нГ/м, Щг^ 278,475 нГ/м, К 0,10641.

164. Рисунок ИЗ. 3 Одиночная подвешенная полосковая линия

165. Вычисленные параметры одиночной линии передачи, О 85,493 пФ/м, Qr 36,016 пФ'м, 308,929 нГ/м, Z= 60,112 Ом, Т- 5,139 нс/м.Stild W -*»■ ---w