автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и преднамеренных электромагнитных помех

На правах рукописи

/

Газизов Тальгат Рашитович

Уменьшение

искажений электрических сигналов в межсоединениях и преднамеренных электромагнитных помех

Специальность 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Специальность 05.12.07 Антенны, СВЧ устройства и их технологии

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Томск-2005

Работа выполнена

в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники.

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Пустынский Иван Николаевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кечиев Леонид Николаевич; доктор технических наук, профессор Майстренко Василий Андреевич доктор технических наук, профессор Якубов Владимир Петрович.

Ведущая организация

Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственный центр «Полюс».

Защита состоите» 11 октября 2005 года в 9.00 на заседании диссертационного совета Д 212.268.01 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

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

Автореферат разослан $ СЛН$-М X/) 2005

1 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Кузьмин А. А.

M)6Ji oLteysnrz

ffiOfJL-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Радиоэлектронная аппаратура (РЭА) всё больше используется в самых различных сферах инфраструктуры современного общества. Увеличение количества РЭА, часто работающей в ограниченном пространстве, приводит к росту её плотности. Неуклонное возрастание производительности РЭА во многом обеспечивается за счёт увеличения верхней частоты спектра используемых сигналов. Эти тенденции стали всё чаще приводить к нарушению работы РЭА из-за взаимных электромагнитных помех, что сделало необходимым обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС). "Обеспечение ЭМС" стало целым направлением в радиоэлектронике.

Одной из самых актуальных в ЭМС является проблема неискажённой передачи электрических сигналов. Она особенно обостряется с ростом электрической длины и плотности монтажа межконтакгных электрических соединений, или межсоединений (interconnects), как правило, разветвлённых и произвольно ориентированных. При распространении в таких межсоединениях сигналы задерживаются по времени, отражаются от неоднородностей, затухают из-за потерь, испытывают влияние соседних межсоединений. Сложность учёта этих явлений заключается в том, что требуется анализ схем, состоящих не только из цепей с сосредоточенными параметрами, но и цепей с распределёнными параметрами, а при самом строгом подходе требуется сложный электродинамический анализ. На пути практической реализации уменьшения искажений сигналов в межсоединениях часто стоят физические и технологические ограничения. Поэтому именно проблема неискажённой передачи сигналов в межсоединениях становится одной из главных преград дальнейшему совершенствованию РЭА.

Весьма актуальна в ЭМС проблема уменьшения преднамеренных электромагнитных помех (ПЭМП), под которыми понимают преднамеренное оказание мощного электромагнитного воздействия на электронные и электрические системы, нарушающего их функционирование. (ПЭМП, создаваемые в террористических целях, называют электромагнитным (ЭМ) терроризмом) Предпосылками возникновения этой угрозы стали, с одной стороны, достижения в создании мощных источников электромагнитного поля, а с другой - неуклонное уменьшение уровней сигналов РЭА. Всё более широкое внедрение электронных систем в жизнь общества, приведшее к сильной зависимости от них, и доступность устройств для создания помех сделали эту угрозу реальной. Проблема ПЭМП - самая новая в ЭМС, и поэтому она ещё далека от своего решения.

Между тем, эти проблемы связаны друг с другом, и применение системного подхода к их решению в единой работе может сделать его более успешным.

Цель работы - уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и преднамеренных электромагнитных помех. Для её достижения необходимо решить следующие задачи: разработать новые модели и подходы к моделированию, реализовать новые и некоторые известные модели и алгоритмы, найти новые пути уменьшения искажений, предложить подходы и пути к

уменьшению ПЭМП.

РОС. НАЦИОНАЛЬНА.)» БИВЛИОТС.КА С1кте{ 09

В работе применены: системный подход, экспериментальное и компьютерное моделирование, электродинамический и квазистатический анализ, метод моментов, оптимизация генетическими алгоритмами.

Научная новизна

1. Разработаны более универсальные, точные и экономичные модели для квазистатического анализа межсоединений.

2. Предложен новый подход (комплексная оптимизация генетическими алгоритмами), позволяющий выполнять более совершенный автоматизированный структурно-параметрический синтез.

3. Выявлены новые закономерности поведения характеристик различных структур полосковых линий с двухслойным диэлектриком.

4. Сформулированы условия минимизации искажений из-за разности скоростей мод.

5. Впервые собраны воедино и систематизированы результаты научных исследований по проблеме преднамеренных электромагнитных помех.

Практическая значимость

1. Разработана и защищена патентом новая монтажная плата.

2. Программно реализован ряд известных и новых электродинамических и квазистатических моделей для анализа и оптимизации широкого класса структур проводников и диэлектриков.

3. Показаны многочисленные возможности уменьшения искажений сигналов в разнообразных структурах межсоединений с двухслойным диэлектриком за счёт выбора параметров структур.

4. Предложены подходы и пути к уменьшению преднамеренных электромагнитных помех, в т.ч. разработанные для уменьшения искажений сигналов в межсоединениях.

5. Результаты работы использованы в производстве и в учебном процессе при изучении дисциплин, связанных с ЭМС и автоматизацией проектирования.

Использование результатов работы. Результаты работы использованы в 3 хоздоговорных и 2 госбюджетных НИР, в учебном процессе ТУСУРа и КГТУ им. А.Н. Туполева. Монографии получили положительные отзывы специалистов РАН, Минсвязи РФ и высшей школы. Акты и отзывы приведены в 11 прил.

Апробация результатов. Победа проектов в 3 конкурсах грантов и выполнение НИР по проектам. Результаты работы представлялись и обсуждались на: Межд. вроцлавском симп. по ЭМС, Польша, 1992-2002; Межд. симп. по антеннам и распространению волн, Япония, 1996, 2000, Азиатско-тихоокеанской микроволновой конф., Индия, 1996; Межд. симп. по антеннам и электромагнитной теории, Китай, 1997; Совместном китайско-японском совещании по волоконной оптике и электромагнитной теории, Китай, 1997; Тематическом совещание по электрическим характеристикам электронного монтажа, США, 1997; Межд. цюрихском симп. по ЭМС, Швейцария, 1999, 2001; Ген. ассамблее Ш81, Канада, 1999; Межд. симп. по ЭМС, Германия, 1999; Межд. симп. "Конверсия науки - международному сотрудничеству", Томск, 1999; Межд. научно-практ. конф. "Современная техника и технологии", Томск, 2000; Всерос. науч-

но-практ. конф. "Интеграция учебного процесса и фундаментальных научных исследований в университетах", Томск, 2000; Всерос научно-практ. конф. "Проблемы информационной безопасности общества и личности", Томск, 2000-2002, 2004, 2005; Научно-техн. конф. "Электронные и электромеханические системы и устройства", Томск, 2000; Межд. симп. по ЭМС и электромагнитной экологии, Санкт-Петербург, 2001, 2005; Межд. симп. IEEE по ЭМС, Канада, 2001; Межд. Европейский симп. по ЭМС, Италия, 2002; Всерос. научно-практ. конф., поев. 40-летию ТУСУР, Томск, 2002; Научно-практ. конф. "Современные средства и системы автоматизации", Томск, 2002; Всерос. научно-техн. конф. по проблемам создания перспективной авионики, Томск, 2003; Всерос. научно-техн. конф. "Современные проблемы радиоэлектроники", Красноярск, 2004; Межд. научно-практ. конф. "Электронные средства и системы управления", Томск, 2004. Публикации. Опубликовано 69 научных работ, в т.ч. 27 - без соавторов:

Монография, г Томск (206 с и 212 с )

Публикация, издание, объем

Статья, журнал "IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility" (7 c)

Количество

Статья, журналы из перечня ВАК, в тч 8 за последние 5 лет (3-15 с )

10

Патент, "Бюллетень изобретений"

Полный доклад, Труды симпозиумов дальнего зарубежья (3 -6 с)

18

Полный доклад, Груды отечественных симпозиумов и конференций (3-11 с)

35

I Тезисы доклада, Материалы конференций (1-2 с)

Структура и объём диссертации: введение, 5 глав, заключение, список литературы из 408 наим., 11 прил.; объём 309 е., в т. ч 121 рис. и 55 табл.

Личный вклад. Результаты получены автором лично или при его участии.

Положения, выносимые на защиту

1. Элементы матрицы системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) для коэффициентов электростатической индукции любых конфигураций проводников и диэлектриков с прямолинейными границами произвольной ориентации (для двумерных) и с прямоугольными границами любой ортогональной ориентации (для трехмерных) можно вычислить по формулам в виде конечных комбинаций элементарных функций.

2. Существуют более универсальные и точные модели, в виде конечных комбинаций элементарных функций, для временного отклика (на линейно нарастающий перепад напряжения) периодических структур из последовательно соединенных отрезков линий передачи с ёмкостными нагрузками на стыках.

3. Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами позволяет выполнять более совершенный автоматизированный структурно-параметрический синтез при решении задач по уменьшению искажений электрических сигналов в межсоединениях и уменьшению преднамеренных электромагнитных помех.

4. Использование двухслойного диэлектрика дает новые возможности уменьшения искажений сигналов в структурах из одного и нескольких отрезков одиночных, связанных и многопроводных межсоединений.

5. Угроза преднамеренных электромагнитных помех реальна, но системный подход позволяет её ослабить, в частности за счёт уменьшения искажений сигналов в межсоединениях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ

И ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ: ОБЗОР 1.1 Неискажённая передача сигналов в межсоединениях

С ростом быстродействия полупроводниковых приборов всё большая доля общей задержки сигналов приходится на задержки в межсоединениях электронных схем, являющихся существенным фактором, влияющим на быстродействие схемы в целом. Так, по данным Беп^есЬ, в скоростных полупроводниковых чипах задержки в межсоединениях составляют 80% цикла, тогда как задержки переключения транзисторных ключей занимают лишь 20% общего времени В платах и блоках этот эффект проявляется ещё сильнее, поскольку их размеры больше. С ростом электрической длины межсоединений задержка усугубляет искажения сигналов в них из-за отражений от нагрузок и неоднородно-стей, потерь, дисперсии, разброса параметров по длине.

Одним из основных способов снижения задержки сигналов в межсоединениях является уменьшение их длины за счет уплотнения монтажа. Однако при этом увеличиваются электромагнитные связи между разными цепями, что особенно характерно для плотных и разветвленных межсоединений цифровых схем. Поэтому межсоединения рассматривают как связанные или многопроводные линии передачи (МПЛП). Сигналы в их проводниках подвергаются дополнительным искажениям (перекрестным помехам), вызванным электромагнитными связями с соседними проводниками и различием задержек мод.

Достижения в технологии производства интегральных схем позволят резко улучшить характеристики чипов и систем (табл. 1.1). Тактовая частота микросхем будет расти. Увеличится и число транзисторов при неизменной площади микросхемы. С ростом быстродействия сигналов и плотности межсоединений уровень перекрестных помех увеличивается. Снижение напряжения питания, в общем случае, уменьшает разницу логических уровней, а значит, и запас помехоустойчивости. Таким образом, проблема сильных взаимных влияний в межсоединениях, особенно плат (рис. табл. 1.1), становится одной из главных причин, препятствующих росту быстродействия и плотности монтажа РЭА.

Табл. 1 1 Планы SIA (International Technology Roadmap for Semiconductors)

Параметр микросхемы 2003 2006 2010 1 /такт. ГГц 5 Д

Тактовая частота, ГГц 3 5,6 11,5 ^-Внутри чипа

Число транзисторов, млн 439 878 2212 Вне чила

Площадь чипа, мм 310 310 310

2008 2012 Г°Д

Напряжение питания, В 1,0-1,2 0,9-1,0 0,6 2000 2004

1.2 Преднамеренные электромагнитные помехи

Открытое обсуждение проблемы ПЭМП началось с пленарной лекции профессора В. Лоборева на конференции АмерЭМ 1996 года. На цюрихском симпозиуме по ЭМС 1997 года Комиссия Е 1Ж81 при своём Комитете по ЭМ импульсу и связанными с ним явлениями, возглавляемом М. Уиком, образовала подкомитет по ЭМ терроризму под руководством X. Уипфа. Первый обзор этой

проблемы опубликован в пленарном докладе Р. Гарднера на вроцлавском симпозиуме по ЭМС 1998 года. Первый семинар "ЭМ терроризм и вредные воздействия ЭМ окружений высокой мощности" с публикацией полных докладов состоялся на цюрихском симпозиуме по ЭМС 1999 года. Были представлены и важные неопубликованные доклады, в частности впечатляющий доклад академика В.Е. Фортова, закончившийся убедительным выводом (подчеркнутым и М. Уиком при закрытии семинара), что для решения проблемы ЭМ терроризма необходимо международное сотрудничество. В 1999 году Совет URSI принял резолюцию по преступной деятельности с помощью ЭМ средств. В 2000 году "Угроза ЭМ терроризма" впервые стала отдельным разделом в списке тем вроцлавского симпозиума по ЭМС 2000 года. В 2001 году состоялась первая отдельная секция с рецензируемыми статьями цюрихского симпозиума по ЭМС. Из отечественных публикаций нельзя не отметить раздел по ПЭМП "Технологии защиты систем безопасности от электромагнитного терроризма" в книге B.C. Барсукова. Наконец, важной вехой в исследованиях ПЭМП стала публикация тематического выпуска IEEE Transactions on EMC в августе 2004 г.

Действительно, в инфраструктуре общества есть критичные системы, и влияние ПЭМП на них может привести к большим потерям. Одна из самых критичных - авиационная электроника, часто называемая авионикой. Поэтому стандарты по её уязвимости к ЭМ помехам становятся с годами всё более строгими. Тем не менее, в этой области существуют проблемы, являющиеся возможными причинами авиакатастроф. Сделаны весьма многозначительные выводы даже для военной авионики. Другим аспектом, в свете чрезвычайно актуальной и нерешённой проблемы терроризма, может стать электромагнитный терроризм. Таким образом, можно заключить, что защита от угрозы ПЭМП является новой, очень серьёзной и актуальной проблемой, даже для авионики 1.3 Постановка задач исследования

Общая последовательность решения любой проблемы ЭМС представляется автору следующей: обзор и систематизация уже выполненных исследований; исследование характерных процессов посредством их моделирования; выявление, по результатам моделирования, путей решения проблемы и их практическая реализация. В данной работе сделана попытка единого решения проблемы неискажённой передачи электрических сигналов в межсоединениях и проблемы уменьшения ПЭМП. Такой подход сложен, но заманчив, поскольку может дать системные эффекты, и обоснован, уже хотя бы потому, что эти проблемы связаны друг с другом, и многие из задач, решаемых для уменьшения искажений полезных сигналов в межсоединениях, возникают и при уменьшении ПЭМП. Яркий пример плодотворности подобных исследований- работы К. Баума.

Из обзора проблемы уменьшения ПЭМП обращают на себя особое внимание её новизна, и, как следствие, в качестве первого шага к её решению, необходимость сбора, обобщения и систематизации опубликованных данных по разным аспектам проблемы ПЭМП критичному оборудованию. Существенный вклад в это внесли У. Радаски и М. Яноз. Проблема сложна и специфична, по-

этому для её решения необходимо применение системного подхода. Результаты исследований автора по решению проблемы ПЭМП представлены в разд. 5.

Из обзора проблемы неискажённой передачи сигналов в межсоединениях виден очень большой и систематизированный задел исследований по этой проблеме. Широко известны исследования под руководством А. Джорджевича, Ф. Канаверо, М. Наклы, Ю Нича. Разработаны методы, успешно применяемые для её решения. Например, общепризнаны работы В.И. Коваленкова, П.И. Кузнецова и Р.Л. Стратоновича, Ф.-Ю. Ченга. Между тем, проблема остаётся открытой, и для её решения нужны новые исследования: разработка новых моделей и подходов к моделированию; программная реализация новых и ряда известных моделей и алгоритмов; приложение результатов моделирования к выявлению новых путей уменьшения искажений сигналов. 1.3.1 Разработка моделей и подходов к моделированию

Обзор методов вычисления параметров МПЛП и анализ публикаций показывают, что вопросы разработки теоретических основ методов и моделей представлены обстоятельно. Большой теоретический вклад внесли Б.Г. Галёркин, Л.В. Канторович, В.М. Крылов. Автор выбрал метод моментов, широко известный своей проверенносгью, применимостью к произвольным конфигурациям двумерных и трёхмерных межсоединений, высокой скоростью вычислений при относительно невысоких требованиях к ресурсам компьютера. Основные усилия исследователей сосредоточены на вычислении ёмкостной матрицы [С], из которой получают и индуктивную [Ь]. Это объясняется широким классом практических задач, решаемых без учёта потерь. Актуально повышение универсальности моделей за счёт расширения сложности конфигураций при сохранении точности и экономичности моделей, в котором существенную роль играет точное и быстрое вычисление элементов матрицы СЛАУ. Важен и детальный вывод нескольких моделей с единых позиций: для ясности подходов к разработке новых моделей и для более эффективной реализации моделей в едином программном продукте. Одними из немногих здесь стали работы М. Шейнфейна и О. Палусинского. Вклад автора в решение этой задачи представлен в разд. 2.1.

Обзор исследований по вычислению отклика различных структур линий передачи показал большую актуальность этих исследований и высокую интенсивность их проведения Основное их направление - разработка более универсальных и экономичных моделей для вычисления временного отклика. Видно также и то, что эта задача весьма сложна, и полное её исследование обширно. Между тем, внимание автора привлёк один из важных для практики частных случаев структуры межсоединений, а именно последовательное соединение отрезков линий передачи, способное описывать различные реальные конструкции межсоединений. Конечно, строгий анализ схем МПЛП требует использования модального подхода, но для оценки влияния соседних межсоединений можно обойтись вычислением отклика структуры двух связанных линий передачи, который легко получить линейной комбинацией решений для одиночных линий передачи в чётном и нечётном режимах возбуждения. Поэтому, разработке мо-

делей для вычисления временного отклика различных структур последовательно соединённых отрезков одиночных линий передачи, с учётом неоднородности (как правило, сосредоточенной параллельной ёмкости) на стыках, уделили большое внимание, например К. Гу и Дж. Конг, Г. Пэн и К. Олсон, Ю. А. Чурин. Модели, разработанные в ходе исследований автора, представлены в разд. 2.2.

Рост сложности РЭА делает невозможным решение задач по обеспечению её ЭМС без тщательного компьютерного моделирования. В общем случае, необходимо определить токи в структурах, создаваемое ими ЭМ поле, а из них -нужные характеристики. Таким образом, требуется проведение весьма сложньгх видов анализа: при строгом подходе, электродинамического или, при известных допущениях, квазистатического. Тем не менее, уже разработаны различные модели (например Н.В. Коровкиным, Ф. Теше, C.B. Ткаченко, Р. Харрингтоном), позволяющие всё успешнее автоматизировать процедуру анализа. Между тем, эффективная автоматизация синтеза (параметрического и особенно структурного) разработана в гораздо меньшей степени. Действительно, для параметрического синтеза используют методы локальной оптимизации, дающие быструю сходимость к локальному максимуму. Однако их работа сильно зависит от начального приближения и не гарантирует нахождение глобального максимума, а часто сильно затруднена и даже невозможна. Альтернатива - методы глобальной оптимизации, в частности широко применяемые генетические алгоритмы (ГА), в т.ч. в электродинамике, например в работах Дж. Джонсона и Р. Хаупта. Однако ГА сходятся, в общем случае, гораздо медленнее. Что касается процедуры структурного синтеза, то она автоматизирована очень слабо, и в ней до сих пор преобладают эвристические методы. Особого внимания заслуживает освоение разработанной Г.С. Альтшуллером теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), основанной на законах развития технических систем. Однако это требует соответствующего обучения и перестройки мышления. Таким образом, разработка новых подходов для более совершенного моделирования ЭМС весьма аюуальна. Вклад автора в решение этой задачи представлен в разд. 2.3. 1.3.2 Реализация моделей и алгоритмов

Конкуренция производителей РЭА требует регулярного и быстрого появления с минимальными затратами всё более совершенных её видов. Однако выполнение этого требования с ростом сложности РЭА становится невозможным без применения автоматизированного проектирования, основу которого составляет компьютерное моделирование. Поэтому наличие эффективных систем автоматизированного проектирования (САПР) особенно важно для плодотворной работы современного специалиста. Ориентация только на зарубежные САПР имеет серьёзные недостатки, тогда как разработка и использование отечественных САПР привлекательны рядом преимуществ, поэтому собственная программная реализация новых и известных моделей для их использования в системах компьютерного моделирования и САПР весьма актуальна и важна Существенный вклад в это внесли Л.И. Бабак, Ю.Н. Вашакидзе, JI.II. Кечиев, Ю.В. Пименов, А.II. Сычев, С.Ф. Чермошенцев и др. Результаты работы автора в этом направлении представлены в разд. 3

1.3.3 Приложение моделирования

Обзор монтажных плат и патентный поиск, проведённые автором, показали отсутствие конструкций монтажных плат, полностью отвечающих всем современным требованиям. Поэтому поиск новых конструкций весьма актуален. Новая монтажная плата и результаты её экспериментального исследования представлены в разд. 4.1. Многие причины искажений, например потери, задержка, ёмкостные и индуктивные взаимовлияния, зависят от параметров поперечного сечения межсоединений. Сильное влияние на эти искажения оказывает диэлектрическое заполнение, особенно если оно неоднородно. Причина в том, что неоднородность диэлектрического заполнения неодинаково влияет на ёмкостные и индуктивные параметры межсоединений, соотношения которых определяют основные характеристики одиночных и связанных межсоединений Она успешно используется для получения требуемых характеристик межсоединений и устройств в СВЧ-технике, например в работах В.М. Красноперкина, Г.С. Самохина и P.A. Силина, Н.Д. Малютина и Э.В. Семенова, а также JI. Кэрина и К. Вебба, Р. С. Томара и П. Бартиа, М. Орно и Р Маркуса, Дж. Сва-кины, В.К. Трипаси. Однако отсутствуют работы, детально исследующие возможности уменьшения искажений за счёт неоднородного диэлектрического заполнения межсоединений монтажных плат, в частности часто встречающихся в них структур из одного или нескольких отрезков одиночных, связанных и многопроводных линий. Между тем, такие исследования весьма актуальны, особенно для длинных связанных межсоединений в неоднородной диэлектрической среде, когда величина перекрёстной помехи на дальнем конце пассивной линии может быть много большей, чем на ближнем конце. Поэтому этим вопросам уделяется большое внимание в работе. Они рассмотрены в разд. 4.2.

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И ПОДХОДА К МОДЕЛИРОВАНИЮ 2.1 Вычисление ёмкостных матриц методом моментов

Представлен детальный вывод (в едином ключе для двумерных и трёхмерных конфигураций проводников и диэлектриков (рис. 2.1) с идеально проводящей плоскостью и без неё) алгоритмических моделей для вычисления методом моментов ёмкостных матриц с вычислением элементов матрицы СЛАУ по формулам в виде конечных комбинаций элементарных функций.

Рис 2 1 Примеры конфигураций двумерной (а), трехмерной (б)

Получено 5 моделей для двумерных конфигураций. Первая модель позволяет границы проводник-диэлектрик произвольной ориентации, а границы диэлектрик-диэлектрик только ортогональные оси У. Она совпадает с известной. Вторая модель отличается от первой тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик ортогональные не только оси У, но и оси X, а третья - тем, что по-

зволяет границы диэлектрик-диэлектрик произвольного наклона. Вторая и третья модели новые. Четвёртая и пятая модели - для частного случая, с границами только ортогональными оси Y и оси X: четвёртая - с границами диэлектрик-диэлектрик ортогональными только оси Y, а пятая - с границами диэлектрик-диэлектрик ортогональными не только оси У, но и оси X. Четвёртая и пятая модели новые. В итоге, получено 4 новых модели для двумерных конфигураций

Получено 3 модели для трёхмерных конфигураций. Первая модель позволяет границы прямоугольной формы ортогональной ориентации, причём границы проводник-диэлектрик могут быть любой ортогональной ориентации (ортогонально оси X, ортогонально оси Y, ортогонально оси Z), а границы диэлектрик-диэлектрик могут бьггь только ортогональными оси Y (диэлектрическая среда слоистая, причём только в плоскости XZ). Она совпадает с известной. Вторая модель отличается от первой тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик ортогональные не только оси Y, но и оси X, а третья - тем, что позволяет границы диэлектрик-диэлектрик ортогональные не только оси Y и оси X, но и оси Z, так что диэлектрическая среда может быть слоистой в любой плоскости, а также не только слоистой, но и с произвольной сложностью ортогональных границ диэлектрик-диэлектрик. Вторая и третья модели новые. В итоге, получено 2 новых модели для трехмерных конфигураций

Таким образом, новые модели отличаются более высокой универсальностью при сохранении вычисления элементов матрицы СЛАУ по формулам в виде конечных комбинаций элементарных функций (К положению 1)

Для примера приведем пятую модель для вычисления ёмкостной матрицы двумерных конфигураций (для случая с идеально проводящей плоскостью) с ортогональными границами проводников и диэлектриков. Сначала дискретизи-руются (делятся на отрезки, называемые далее подынтервалами) границы проводник-диэлектрик, полученным подынтервалам проводник-диэлектрик присваиваются номера с 1 по Nc. Затем дискретизируются границы диэлектрик-диэлектрик, полученным подынтервалам диэлектрик-диэлектрик присваиваются номера с Nc+l по N. (Плоскость не дискретизируется. Если есть вторая плоскость, она ограничивается в точке, достаточно удалённой от проводников, дискретизируется как обычный проводник, и потенциал её полагается всегда нулевым.) При этом сначала дискретизируются и последовательно нумеруются подынтервалы проводник-диэлектрик ортогональные Y (номер последнего - Ney), затем - подынтервалы проводник-диэлектрик ортогональные X (номер последнего - Nc), затем - подынтервалы диэлектрик-диэлектрик ортогональные Y (номер последнего - Ndy), а затем - подынтервалы диэлектрик-диэлектрик ортогональные X (номер последнего - N).

Каждый подынтервал описывается следующими параметрами. х„- координата X центра подынтервала и; у„ - координата У центра подынтервала и; dn -длина подынтервала и; е„ - диэлектрическая проницаемость около «-го подынтервала проводник-диэлектрик; t* и е~- диэлектрические проницаемости, соответственно, на положительной (к которой указывает пм) и отрицательной (от

которой указывает пл) сторонах и-го подынтервала диэлектрик-диэлектрик, где и*- единичный вектор, проведённый нормально от центра и-го подынтервала Из них вычисляются элементы матрицы СЛАУ. Для строк с номерами т= 1,

^тп \

27С8,

У™ тп> ' \n = \,...,N,

ьо

где для и = 1, ...,Ncy,{Nc+ 1),

Imn =а, ln^,2 +с,2)-2а, +2с, -arctg(a, /с,)--а2 -1п(а22 +с,2)+2а2 -2сх -arctg(a2 /с,),

где

(2.1)

а1 = у =-~-~{хт-хп);С1 = ут-у„, (2.2) 1тл вычисляется по (2.1) после замены с1 на с2, где

а\ =у-(*т (2-3) а для л = (Ису+1), ...,Мс, (Шу± 1),..., /V 1тп вычисляется по (2.1), где

= у - (Ут - Ул ); «2 = -у2" - (Д'и - Уп ); = - , (2-4) 1тп вычисляется по (2.1) после замены С\ на с2, где

«1 = у + (Ут + Уп ); «2 = ^ + (Ут + У и ); С2 = *т ~ *„ • (2.5) Для строк с номерами от = (//0+1),..., N

-"«о IЕ0ет-Ет

где для строк с номерами т = (N0+1),..., Шу для п = 1,..., (№+1), ..., ЛУГ

Л™ = агс^а, / с,) - агсЛ§(д2 / с,), (2.6) где переменные вычисляются по (2.2), 1тп вычисляется по (2.6) после замены с, на с2 и подстановки (2.3), а для п = (№^1), ...,Мс,(Шу± 1), ...,ЛГ

2 2\ "г +ci

(2.7)

где переменные вычисляются по (2.4), 1тп вычисляется по (2.7), взятому с обратным знаком, после замены с\ на с2 и подстановки (2.5); для строк с номерами т = (Ndy+1), ..., N для п = 1, ..., А/сь (jVc+1), ..., Ndy вычисляется по (2.7) с переменными (2.2), а 1тп вычисляется по (2.7) после замены с\ на с2 и подстановки (2.3), а для rt = (Nc^ 1), ..., Nc, (Ndy+1), .., N Iтч вычисляется по

(2.6), где переменные вычисляются по (2.4), 1тп вычисляется по (2.6) после замены с, на сг и подстановки (2.5).

Теперь формируется СЛАУ

" \У„т = \,...,Мс

где индекс < обозначает, что каждый элемент дискретизации, принадлежащий проводнику /, находится под потенциалом, необходимым для определения ёмкостной матрицы. Так что собранные воедино элементы ^ дают квадратную матрицу Б, связывающую плотности заряда элементов дискретизации на проводниках и диэлектрических границах, составляющих вектор о, с потенциалами этих элементов, составляющих вектор V, и задача компактно представляется в виде СЛАУ £1 а_= V, которая решается Ысопс1 раз (Ысот{ - число проводников в системе, не считая опорного), причём в /-м решении, потенциал проводника V,, /=1, ..., Ысопс1. равен 1 В, а всех остальных - О В. Наконец, из определения элемента ёмкостной матрицы,

С„= 5 Ч'Ч>У=1.....л'сот!,

п-Щ Ч

где ЫР, и ИЬ, - номера первого и последнего подынтервалов /-го проводника; / -индекс для проводника, на котором суммируются заряды о_/ - индекс для а„, вычисленных при потенциалеJ-тo проводника 1 В, а остальных - О В. 2.2 Аналитические модели для временного отклика

Представлены новые аналитические модели для вычисления временного отклика различных структур последовательно соединённых линий передачи.

1. Полагается, что в межсоединениях отсутствуют потери, параметры межсоединений не зависят от частоты, и в них распространяется только основная ТЕМ волна. У„ т, - адмитганс и задержка /-го отрезка линии передачи.

2. Входной сигнал - перепад линейно нарастающего напряжения

у,п(1)ну.лг) то - ([-иии-¡л (2.8)

где £/(/)- единичная функция, 1Г- длительность фронта входного сигнала, а У,„о - амплитуда перепада, равная напряжению на входной линии передачи при сопротивлении генератора равном волновому сопротивлению входной линии передачи, т.е. амплитуда перепада равна половине ЭДС генератора.

3. Модели для одиночных линий применяются и для связанных: подставляя параметры отрезков для четной и нечетной (верхние индексы "е" и "о") мод возбуждения, находят временной отклик, т.е. отражённую и проходящую (нижние индексы "Я" и "Г") волны напряжения, на входной сигнал (2.8) для каждой их этих мод, а затем - напряжение в начале активной У\((), в начале пассивной У2(г), в конце активной У3(/) и в конце пассивной У<(0 линий передачи

^(очк(')-^(о], УЛ0=1г[ут(0-УТо(')\ ■

Разработаны модели для структур, схемы которых показаны на рис. 2.2.

у», То а Уз,т3 h_, Y, Xl

TU^ 1 '

Ук

-Г

Vt

У,п> Ук Yl,12 у t

= cd = -Ci = =0, = =cd =

Рис 2 2 Структуры из 2 (а) и и (б) отрезков линий с емкостными нагрузками на стыках Модели для рис. 2.2а (использовались в гл. 0) имеют вид

С ai

- (ti + ч)))-Г,о «(Ui(< - fri + О))-

Да,

Д(2,а,(/-(Зт, + т2))) -Г23 Д(1,я,(/-(т, + Зт2)))-

+ 110^23

г <1Л

У

VR(t) = ^frolQ(t) + ~LTolTlo

'г V

( , Л

- f . \

d

Г23 2

- \ 1 /

/?(3,a,(i-3(T1 + T2))) *(2>в1(*-2(т,+т2)))-

-2Г10Г23 ~ Л(2,а1(^2(2т1+х2)))--î-/?(3,a,(/-2(2tI+T2)))

U Л û<

t U )

-(r23)2Î4Ï^«.('-2(t1+2T2)))-^43,«,0-2(tI+2T2)))

V"i A

-1 R{t - 2т, ) -^L Л(1,й, (t- 2t, ))ï + (Г23 f Г,

10

Д(4,а,(?-4(т1 + 12)))

\ai ;

где

Л(и, х) = — [хР(я, x) - xrP(n,xr )]- — [Р(л +1, P(n +1, xr)],

n-_lxk

Q(t) = tU(t)-(t~tr)U(t-tr), P(n,x)= xr=x-aitr,

2K

T - 2ïo

MO ~

i-o + ^i Yn-Y,

T - Jb.

32 ~

y2+r3 1W*

T - 1 'oi -

^o + n

г -_r __il г --г -il_il

l01 - 110 - v . v ' lZ3~ '32 -

ïo+*ï

Î-2+^3

Q

К + Y2 11 ' 2

a, =—--- , a- --

Y - Y

2--^—» Aal=al+a1, A a2=ax-a2, d = d]d2-

Cd

Известные модели Гу и Конга для периодической (У1=Г3=..., К2=К4=..., т1=тз=..., т2=т4=...) структуры рис. 2.26 имеют ограничения: К0=У„-ь учёт проходящей волны (К,) и только составляющих отклика, испытавших два отражения (Т2), для отклика в конце структуры; учёт только составляющих отклика, испытавших одно (К,) и три отражения (К2), для отклика в начале структуры; нечетное п. Получены более универсальные и точные модели в виде конечных комбинаций элементарных функций, снимающие эти ограничения (табл. 2.1)

Табл 2 1 Разработанные модели для вычисления отклика (К положению 2)

№ Место структуры Составляющие отклика Нагрузки Число отрезков (л)

1 Конец и начало V,+ Уг Уо*У1*У2*Уз 2

2 Конец и начало У а * Уин 3,5,7, .

3 Конец и начало У,+У2+Уз У а- VI 3,5,7,

4 Конец У1+У2+Уз+У4 3,5,7,

5 Конеп и начало У\+Уг У о* Уп* 1 2,4,6,

2.3 Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами

Представлены подоплека и основные принципы нового подхода. Результаты их применения показаны в последующих разделах работы. Подход назван комплексной оптимизацией генетическими алгоритмами. Под термином «комплексная» обобщается совместное использование следующих принципов: параметрическая, структурная и структурно-параметрическая оптимизация с помощью ГА, в т.ч. с вырезанием матрицы СЛАУ; оптимизация основных и вспомогательных элементов структуры, а также нескольких структур; использование квазистатического и электродинамического анализа; использование итерационных методов; адаптация параметров подхода к задаче. Таким образом, предложен новый подход, позволяющий выполнять более совершенный автоматизированный структурно-параметрический синтез (К положению 3)

3. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ 3.1 Квазистатический анализ

Рассмотрена программная реализация вычисления электрических параметров методом аппроксимации данных, вариационным методом и методом моментов, а также временного отклика межсоединений по новым и известным моделям. Приведено много примеров вычислений со сравнением с тестовыми данными. Возможности и результаты тестирования программ показаны ниже.

Квазистатический анализ и синтез параметров: (по аппроксимации данных Томара и Бартиа) одиночных подвешенной и обращенной микрополосковых линий (МПЛ) с воздушным изолирующим слоем между подложкой и плоскостью земли; (по вариационному методу Ямашиты) одиночных подвешенной полосковой линии (ППЛ) и обращенной полосковой линии (ОПЛ) с отличающимся от воздуха изолирующим слоем между подложкой и плоскостью земли.

Вычисление вариационным методом по модели Орно параметров связи 2 ППЛ, а также 2 ОПЛ с удовлетворительным совпадением с данными других методов для 5 вариантов параметров проводников тестовой структуры (вариант с максимальной ошибкой 16,7% в табл. 3 1).

Табл 3 1. Элементы [С] (пф/см) [Шейн [-Trans of The Society for Computer Simulation, vol 4, №3, pp. 187-254, July 1987_____

Структура при Ai=10, /¡2=20, f=0,5, w=s= 10 (мил) Результат Сп -См

|sri=10j|>i||i|Ш^ШШШ^ШШ'Ш t [Шейн ] 2,76 0,60

Наш 2,65 0,50

Ош, % -4,0 -16,7

Измерения 2,75+0,30 0,48+0,12

Вычисление методом моментов [С] и [Ь] МПЛП: (по модели Вей) с проводниками конечной толщины в многослойной диэлектрической среде (хорошее совпадение для тестовых конфигураций из 2 (1,8%) и 3 (8,8%-табл. 3.2) линий); {по новой модели) с проводниками и диэлектриками произвольного поперечного сечения (хорошее совпадение для тестовой конфигурации из 2 линий при 10 вариантах диэлектрического заполнения: вариант с максимальной ошибкой 8,1% в табл. 3.3); (по новой модели) с проводниками и диэлектриками с ортогонально ориентированными границами в поперечном сечении (совпадение в результатами предыдущей программы при ускорении вычисления до 30%). Вычисление методом моментов (по новой модели) [С] трёхмерных систем проводников и диэлектриков с ортогонально ориентированными границами, показавшее для тестовых конфигураций: из 1 линии (7 вариантов длины линии) отличное совпадение (0,5%) и сходимость с учащением дискретизации; из 2 линий (2 варианта расстояния между линиями) удовлетворительное совпадение (35%) (табл. 3.4).

Табл 3 2 Элементы [С] (пф/м) и ГЦ (нГн/м)

е,=1 | ■ 1 j. Делбар] - IEEE Trans. Microwave Theory Tech,vol MTT-37,№10,pp. 1562-1568, Oct 1989

£,=3,2 70 г-- I 150 100

£,•=4,3 350 150 200

Результат Си -С?] -с„ Сп -Сп с„ ¿21 ¿22 ¿32 ¿33

[Делбар] 142.1 21,7 0,9 93,5 18,1 88,0 277,7 87,8 36,8 328,6 115,8 338,0

Наш 143,6 19,8 0,9 88,6 17,7 83,1 279,4 87,6 36,5 330,7 115,5 339,0

Ошибка, % М -8,8 0 -5,2 -2,2 -5,6 0,6 -0,2 -0,8 0,6 -0,3 0,3

Табл 3.3 Элементы [С] (пФ/м)

Результат Сп -С,2

e=l d | |i ,| | d Ф-6mm :V~2 3 2 3 ¡1 Без стенок Со стенками Без стенок Со стенками

[Вен ] - IEEE Trans Microwave Theory Tech, vol MTT-33, №10 pp 952-959, Oct 1985 [Вен] 92,36 92,05 8,494 8,473

Наш 91,11 91,11 9,162 9,162

Ош, % -1,3 -1,0 7,8 8,1

Табл 3 4 Элементы [С] (пФ) одиночного проводника и перекрестья Емкость проводника длиной (см)

Результат, дискр /см

1

10

20

50

100

Результат дискр/см

Си -С|2 Сгг

/¡2=1 СМ

[Шейн.], 1

0,86

1,23

2,28

3,99

7,36

17,45

34,29

[Шейн ],1 10,13 1,06 7,04

Наш, 1

0,86

1,23

2,28

3,99

7,39

Наш, 2

0,90

1,28

2,35

4,09

7,55

П.54 17,89

34,45

Наш,!

35,12

9,48

1,08 6,55

2 см

Наш, 4 0,93

Наш, 8

1,30

2,39

4,15

7,65

0,94

1,32

2 41

4,18

7,69

[Шейн],!

10,56

Наш,1

10,07 I 1,72

1,27

7,53

7,72

Примечание В автореферате сохранен порядок нумерации в диссертации.

Вычисление временного отклика: п отрезков линий с ёмкостными нагрузками на стыках по новым моделям (рис. 3.1, табл. 4.3); 1 отрезка из 2, 3 и 4 проводников по моделям Йу и Сомы (табл. 4.4); произвольных схем из отрезков МПЛП с произвольными сосредоточенными схемами на стыках по моделям Джорджевича и Наклы (рис. 3.2, 5.1).

10,5 1 10 i 9,5

У, В 2

t, не

0

Рис 3 1 Формы сигнала (В, не) на конце структуры из 2,3 и 4 отрезков линий F,„o=10 В, /,=100 пс, Са=0,2 пФ; /|=/з=10 см, /2=/4=5 см, Y<r Y„^=0,02 См, У1=У3=0,0225 См, /2=^4=0,01663 См, Т|=Гз=5,525 нс/м, 72=74=5,139 нс/м

I ^

Ю.

к=>

VI

КЗ

Отрезок 1

12_V4

V5

VI

Отрезок 2 Ш_П

В-

Отрезок 3

ПО

Рис 3 2. Тестовый пример и формы сигнала (В, не) для него, вычисленные по моделям Джорджевича (—) и Наклы (...)

Таким образам, разработанные программы позволяют вычисление параметров двумерных и трехмерных межсоединений любой формы и временного отклика межсоединений произвольной сложности (К положению 3)

3.2 Электродинамический анализ

Реализована модель Харрингтона для вычисления токов в произвольной проводной структуре методом моментов (тонкопроводная аппроксимация, дельта-функции в качестве тестовых, ступенчатые - в качестве базисных). Достоинства модели- простота и возможность анализа произвольных проводных структур с произвольным расположением генератора. Из токов вычисляются характеристики антенны. Модель реализована и тестирована в консольном Windows-приложении MOM3dWire.exe, позволяющем задание и отображение структуры, а также получение вычисленных характеристик структуры в текстовом и графическом видах (рис. 3.3). Тестирование показало удовлетворительное совпадение с опубликованными данными вычислений и измерений на примерах вычисления распределения тока вдоль полуволнового и волнового диполей (рис. 3.4), а также входного адмитганса диполя в диапазоне частот. В результате разработана программа для электродинамического анализа излучающих проводных структур произвольной трехмерной формы с произвольным расположением и фиксированным размером источника (К положению 3)

3.3 Оптимизация допуска обнуления при решении СЛАУ итерационными методами

Рассмотрено решение СЛАУ с плотной матрицей стабилизированным методом бисопряженных градиентов с предобусловливанием. Приведены результаты работы этого метода с разными матрицами в зависимости от точности вычисления Toi и допуска обнуления т. Показано, что существует оптимальное значение допуска обнуления по критерию минимизации времени решения СЛАУ

На исследованных примерах выбор этого значения ускорил решение по сравнению с методом Гаусса от 2 до 20 раз, а уменьшение заданной точности реше-нияСЛАУ от 10 до 4 знаков ускорило решение в 1,5 раза (К положению 3)

Рис 3.3 Структура антенны с отображением тока и G (5 МГц, 9=-90°-90°, q>=0°-360°)

x/L

x/L

Рис 3 4 Реальная и мнимая части тока (А) вдоль диполя длиной L=W2 (сверху), (снизу) наши (справа), [Кюи] IEEE Trans Antennas Propagat vol 48, pp 482-493, April 2000 (слева)

3.4 Оптимизация генетическими алгоритмами

Реализация ГА выполнена в среде Microsoft Visual С++ 6.0 с помощью стандартных библиотек С++. В качестве теста реализован поиск максимума функции одной переменной. Выполнено усовершенствование программы за счёт подключения библиотеки ga.lib. Она содержит компоненты ГА для оптимизации (объекты и классы С++) и упрощает процесс создания кода программы. Для оптимизации задаются: вид кодирования переменных; используемые операции ГА; функция пригодности. Программа позволяет найти максимум функции нескольких переменных. Таким образам, разработаны 2 программы для поиска генетическими алгоритмами параметров функции, соответствующих глобальному максимуму В первой использована собственная реализация простого ГА, во второй -готовая библиотека ga.lib Выполнено тестирование программ на функциях с многочисленными максимумами (К положению 3)

3.5 Разработка единой системы моделирования

Разработана единая система TALG AT для компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков Кратко описаны основные функциональные возможности системы (для версии 0.05251 на октябрь 2004 года) и приведены описанные ниже примеры моделирования, демонстрирующие некоторые из этих возможностей.

Вычислены [С]: двумерной конфигурации из 2 проводов над идеально проводящей плоскостью (для квазистатического анализа проводных антенн) в широком диапазоне параметров (показана целесообразность такого вычисления, из-за учёта эффекта близости, методом моментов, а не аналитическими формулами); трёхмерной конфигурации из 2 проводников и 2 диэлектриков с учащением дискретизации (табл. 3.5); тестовой трёхмерной конфигурации из 8 проводников при корректном сохранении общего заряда равным нулю (табл. 3.6).

Структура (и - число участков на 1 м, N - число участков)

» N Сц, пФ -С 12, пФ

£,=1

1 12 89,4773 15,3739

3 108 95,9451 17,3829

5 300 97,3815 17,8544

7 588 97,9492 18,0443

9 972 98,2439 18,1436

е,=Ю

1 41 270,754 14,3472

2 164 297,973 19,6412

3 369 310,719 21,9266

4 656 317,507 23,0834

Габл 3 6 Элементы (пФ) первой строки [С] перекрестья проводников 4*4

1 Результат Си С,2 С13 С] 4 Си С16 С,7 Си 2Ci,

[Бош и Ливш ] 403,2 -137,3 -12,1 -7,88 -48,2 -40,0 -40,0 -48,2 69,52

Наш 344,6 -155,3 -20,7 -21,1 -43,0 -30,8 -30,8 -43,0 -0,1

Вычислены диаграммы направленности (ДН)- антенны «чайка» (рис. 3 5а), хорошо совпадающая с результатами измерений и вычислений другим методом

(рис. 3.6); трапециевидной зубчатой антенны (рис. 3.56), хорошо совпадающие с результатами вычислений программой NEC (рис. 3.8). Показано, что: достаточно вычисление ДН, используя самое грубое, но самое быстрое вычисление потенциального интеграла, вместо точного, но затратного численного интегрирования (совпадение ДН на рис. 3.66); корректная дискретизация антенны снижает вычислительные затраты; использование для вычисления ДН антенны вместо метода Гаусса итерационного метода с заданной точностью ускоряет

Рис 3 5 Вид в системе TALGAT антенны «чайкам (а), зрапециевидной зубчатой антенны (б)

-calculated q0o

270°

а 6

Рис 3 6 ДН flEfJ/IEpmJ, дБ) антенны «чайка» в плоскости XY [Коминами] - IEEE Trans Antennas Propagat, vol 29, №9, pp 787-792, September 1981 (a), TALGAT по различным вычислениям потенциального интеграла (б)

эдс I

-ОЕ

---ТоМО

• То1=10О

Рис 3 7 ДН (|Е^, шкала линейная от 0 до 6 В/м) антенны «чайка» в плоскости ХУ, вычисленная при решении СЛАУ методом Гаусса (ОЬ) за 268 с и итерационным методом при -заданной точпости То1 (норма невязки вектора решения СЛАУ)= 10 (за 18 с), 100 (за 13 с)

о°е-»

о° е->

90° 270'

а 6

Рис 3 8 ДН трапециевидной зубчатой антенны в плоскости^ (при ф=0), вычисленные системами TALGAT и NEC ДБ (a), |A'o|/|/iom«J, дБ (б)

Показаны возможности системы для поиска оптимальных решений: вложенные циклы для вычисления в диапазоне изменения параметров; оптимизация параметров структуры с помощью ГА; одновременная оптимизация с помощью ГА параметров двух структур (табл. 3.7: число особей-О, поколений-П). Табл 3 7. Примеры зависимостей для ОПЛ и ППЛ (дня 10,20,40,80 сегментов на длине 5W) и поиска минимума модуля разности значений \1<г-Ki\ ОПЛ и ПГШ для 40 сегментов

HJW

О II Время, с HiJW 1 \Kc-Ki\onn- 1

30 10 24 0,147986 3,76422е-004

30 10 25 0,149207 2,85829е-005

30 30 68 0,148963 5,23219е-005

30 30 69 0,148963 5,23219е-005

30 100 231 0,149207 2,85829е-005

30 100 231 0,149207 2,85829е-005

Из данных 0,14 3,055е-003

графиков 0,15 0,291е-003

слева 0,16 3,556е-003

В системе ТАШАТреализован новый подход. (К положению 3) 4. УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 4.1 Экспериментальное моделирование новой монтажной платы

Представлены результаты экспериментального исследования помехозащи-щённой теплопроводной монтажной платы (ПТМП). Показана конструкция ПТМП (рис. 4.1), и выполнена качественная оценка её возможностей Рассмотрены вопросы макетирования межсоединений ПТМП, прежде всего некоторые особенности технологии изготовления ПТМП в условиях производства, касающиеся подложки, изолирующего слоя, металлической пластины и электрического контакта к металлической пластине. Описаны варианты изготовленных макетов межсоединений. Представлены результаты экспериментального моделирования перекрёстных помех в парах связанных линий и распространения импульсного сигнала в одиночных линиях (табл. 4.1). Таким образом, экспери-

ментально подтверждены возможности уменьшения искажений импульсных сигналов в межсоединениях новой монтажной платы (К положению 4)

Рис 4 1 Вариант конструкции помехозащищбшюй теплопроводной монтажной платы

Табл 4 1 Пиковые значения напряжения (мВ) перекрестных помех в начале и конце пассивной линии для МПЛ (строки 1-4) и Г1ПЛ (строка 5) и осциллограммы (В, пс) и время спада сигналов на входах и выходах одиночных МПЛ и ППЛ_

А, мм Начало Конец

мм Выч Изм Изм Выч.

0,70 2,0 93 91 -32 -50

0,50 1,5 61 59 -30 -45

0,30 1,0 30 37 -22 -33

0,25 0,6 13 18 -8 -20

0,25 0,2+0,2 10 10 -3 0

- Увх, 100 пс I

- Умпл, 300 пс I

- Уппл, 180 пс |

4.2 Возможности уменьшения искажений сигналов в межсоединениях с двухслойным диэлектриком

4.2.1 Уменьшение искажений по результатам оценки погонных параметров линий

Представлены зависимости характеристик одиночных, связанных и многопроводных ППЛ и ОПЛ от различных параметров линий, показывающие многочисленные возможности уменьшения искажений в межсоединениях:

Одиночные межсоединения. Показана возможность получения нулевой чувствительности: 2 ППЛ к изменению толщины подложки; ек ППЛ к изменению толщины подложки: ОПЛ к изменению толщины изолирующего слоя. Показана возможность уменьшения £„: ППЛ и ОПЛ за счёт уменьшения гг изолирующего слоя; ППЛ за счёт уменьшения толщины подложки; ОПЛ за счёт уменьшения толщины изолирующего слоя (рис. 4.2).

Связанные межсоединения Соответствующим выбором параметров подложки и изолирующего слоя получена меньшая величина перекрёстных помех в связанных ППЛ и связанных ОПЛ, чем в обычных связанных МПЛ на таком же материале подложки при тех же значениях ширины и разноса полосок, а также

2 одиночной линии (рис. 4.3). Изменение толщины полосок связанных ППЛ и связанных ОПЛ (рис. 4.4) может существенно влиять на перекрёстные помехи (табл. 4.2). Соответствующий выбор параметров диэлектриков изменяет полярность, уменьшает абсолютную величину и даже полностью устраняет перекрёстную помеху на дальнем конце в связанных ППЛ, в связанных ОПЛ и связанных ППЛ и ОПЛ. В связанных ППЛ и ОПЛ, в отличие от связанных ППЛ и связанных ОПЛ, существует такая область значений параметров линии, в которой уменьшение толщины подложки не уменьшает, а увеличивает ёмкостную и индуктивную связи, и поэтому чувствительность уровня перекрёстных помех к толщине подложки может быть существенно меньше (рис. 4.5).

120 п

6

х—х—х—х-х—х—х-х—х-х

¿гй й а й й

~1—Г**П-Г-1-1-1-1-1-|

1 0

Рис 4 2 Зависимости 2 ППЛ от ЛгЛ* (а), е„ ППЛ от А2/» (б), е„ ОПЛ от МЛс (в) для ен=1(о),2([]),3(0),4(Д),5(х) при е,2=5

0,2 -/^г+ад/4 0,2 ^с+ед/4

0,06

-0,02

-0,02

Рис 4 3 Зависимости (Кс+К/)/4 (сверху) и (Кс-К/У4 (снизу) для ППЛ (слева) и ОПЛ (справа) от Аз/и- (при неизменном 7. за счёт изменения для 5,1=1 (о),2(Ш),3(0) при е,2=5

Табл 4 2 Толщина полосок и связи

а б

/Лс ППЛ ОПЛ

-С21/С,, ¿21^11 -С2,/С„ ¿2]/£п

0,1 0,139 0,128 0,140 0,083

0,2 0,150 0,146 0,124 0,074

0,3 0,161 0,164 0,100 0,059

0,41 0,172 0,180 | 0,064 0,037

<1 'г

1 ' [-|' <1

е,2

Е,1

А|

Е,2

м

6,1

Рис 4 4 Две ППЛ (а) и ОПЛ(б) с полосками толщины /

а УУ 1 V/ а л* а

-1 й,

а ГЛ_)Г и б

2с1 Л

Ег1 л= 1 Ы

а га в

....и. УС

е,1 -1 Й1

1 л

1

Рис 4 5 Зависимости /ОД и К(_ для е,,=1(о),2(: :),3(0),4(Л) от А2/и- для ППЛ и ОПЛ Многопроводные межсоединения. Для многопроводной ППЛ и мношпро-водной ОПЛ есть область параметров, в которой влияние проводника, следующего за ближайшим, оказывается существенным. Для многопроводных ППЛ и ОПЛ ближайшими становятся два проводника (рис. 4.6). В этих случаях аппроксимация реальных матриц трёхдиагональными может быть некорректной.

Рис 4 6 Зависимости связей от Иг/мг для трёх ППЛ и двух ОГТЛ

4.2.2 Уменьшение искажений в структурах одиночных линий

Представлены результаты вычисления временного отклика разных структур межсоединений, моделируемых последовательно соединёнными отрезками одиночных линий, ёмкостно нагруженными на стыках. Вычисления выполнены для разных параметров межсоединений печатной платы с двухслойным диэлектриком и показывают возможности уменьшения искажений. Для примера, влияние роста числа ёмкостно нагруженных отрезков п, когда постоянна общая длина линии и постоянны длины двух смежных отрезков, показано на рис. 4.7. Видно, что с ростом п выбросы уменьшаются, а время фронта увеличивается.

К В

100 300 500 700 900 1100 1300

Рис 4 7 Формы сигналов (В, пс) для рис 2 26 с п отрезками при постоянных длинах обшей 10 см (слева), отрезков 1\=1г=Х см (справа) /,=10 пс, 0=1 пФ, 7=69-63-. -69 Ом

4.2.3 Уменьшение дальней перекрёстной помехи в последовательно соединённых отрезках связанных линий

Представлены результаты 5 работ, показывающие возможности уменьшения дальней перекрёстной помехи для разных структур связанных межсоединений в двухслойной диэлектрической среде. Сформулированы точное и приближённое (проверенное вычислениями отклика, см. табл. 4.3) условия минимизации дальней перекрёстной помехи в п отрезках связанных линий

tk - tS,k «О, t(KCi-Kl} т0| •/, =0. (4.1)

1=1 J=1

Показаны возможности уменьшения дальней перекрёстной помехи в разных структурах последовательно соединённых отрезков связанных линий в двухслойной диэлектрической среде (рис. 4.8): в 2 равных отрезках ОПЛ с различными разносами; в 2 равных, а также различных отрезках ППЛ и ОПЛ с одинаковыми параметрами (о-б); в 3 различных отрезках ППЛ и ОПЛ с одинаковыми параметрами (А-в); в отрезке МПЛ с покрывающим диэлектрическим слоем с различными параметрами (О-г). Показаны возможности получения нулевой чувствительности дальней перекрёстной помехи в связанных: ОПЛ к изменению их разноса; ППЛ к изменению толщины подложки.

Табя 4 3 Формы (В, пс) дальней перекрестной помехи для рис 4 86, /] —5 см, К,„о=10 В

Нлт=Ъ,2, /г=2,8 см Ял/й^0,3, /2=5,6 см Яд/ИМ),4, /2=8,4 см

Полная ипенсация 4 1 2-П - 4 л 2 • 2 ■

-2 ■ -4 • -2 --4- -2-4 J

е

0 500 1000 0 500 1000 0 500 1000

4.2.4 Уменьшение искажений в отрезке многопроводной линии

Исследованы дальняя перекрёстная помеха на разных проводниках отрезка многопроводной линии (рис. 4.9) в зависимости от его параметров (табл. 4.4), а также искажения импульсного сигнала в активной линии (называемые модальными) в зависимости от числа связанных линий и их параметров (табл. 4.5).

е,2=5

О

Вг1=3

№

IV

1....ГЕ

5

IV

з.....Гс

5

Ни

IV £>

600 -1шах(х,)-ш1п(х,) 400

#<л

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Рис 4 9 Поперечное сечение многопроводной № =4) линии и зависимости максимальной разности погонных задержек мод (пс/м) от Нл!№ для N - 2(—), 3(- -), 4(—)

Показано, что дальняя перекрёстная помеха на ближайшей линии может быть меньше, чем на последующих, а её компенсация минимизирует дальние перекрёстные помехи на последующих линиях. Сформулировано условие уменьшения влияния модальных искажений на форму импульса

I [шах(т,)-тт(т,)] «гп 1=\,...,М. (4.2)

Показано, что для минимизации модальных искажений в отрезке из нескольких линий может быть достаточен анализ только матричных параметров (без отклика) этого отрезка, причём только из двух линий (рис. 4.9). Выявлено, что рост числа линий может увеличивать модальные искажения. Предложен способ уменьшения модальных искажений выбором параметров диэлектрика. Табл 4 4 Формы напряжения (В, не) в конце линий 2 3,4 (цифры на графиках) при /=0,2 м

-0,3 -1

НЛ/1¥=0

4 (ГУ1

»Щ ' 1,5

IV

0,3 -| Нл/№=0,2

4

-0,3 -1

0,3 -1 0,8

1,5

-0,3

Табл 4 5 Формы напряжения (В, не) в конце линии 1 при 1=2 м для треугольного импульса

Таким образом, выявлены новые закономерности поведения характеристик колосковых линий с двухслойным диэлектриком, показаны новые возможности уменьшения искажений сигналов в структурах межсоединений с двухслойным диэлектриком и сформулированы условия минимизации искажений за

счёт разности скоростей мод (к положению 4), выявлены возможности ускорения оптимизации параметров межсоединений за счет анализа только матричных параметров отрезка, причём только из двух линий (к положению 3)

5. УМЕНЬШЕНИЕ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

5.1 Преднамеренные электромагнитные помехи и авионика

Обобщены и систематизированы важные известные и новые данные по разным аспектам проблемы ПЭМП Сначала рассмотрены различные источники ПЭМП, затем уязвимость РЭА, а также вопросы ослабления или усиления ПЭМП. Хотя указанные аспекты являются общими и применимы к любому типу критичной РЭА, сделана попытка рассмотреть и частный случай авионики как один из самых критичных и показательных для других типов РЭА. Предположено, что значительный рост взаимовлияний между цепями внутри самолёта может быть обусловлен резонансами фюзеляжа и нелинейных рассеиваггелей внутри самолёта. Показано, что посредством окружающей обстановки можно достичь значительного изменения электромагнитного взаимодействия за счёт изменения распределения поля в пространстве Сделана оценка реальности угроз ПЭМП авионике.

5.2 Вклад автора

Кратко представлены результаты работы автора, полезные для решения проблемы ПЭМП. Они сгруппированы в разделы: методология, контроль паразитных эффектов, компьютерное моделирование, просвещение и образование.

Показано, что использование методологии системного подхода и ТРИЗ может помочь в уменьшении ПЭМП. Для этого предложено использовать ТРИЗ в составе диверсионного подхода.

Показаны возможности уменьшения паразитных эффектов в сосредоточенных компонентах, печатных платах и протяженных межсоединениях. Предложены меры по уменьшению паразитных ёмкостей компонентов, позволяющие существенно ослабить ПЭМП. Показано, что в ПТМП возможно значительное уменьшение ПЭМП за счёт снижения неконтролируемых взаимных влияний между цепями и эффективного отвода тепла. Отмечено, что, если перекрёстная помеха в протяжённых межсоединениях может достигать нескольких уровней сигнала в активной линии, то преднамеренная перекрёстная помеха, создаваемая мощными источниками, может быть весьма опасна, даже с учётом ослабления за счёт потерь в межсоединениях. Кроме того, показано, как 1 импульс в начале структуры разлагается на 2 импульса на стыке двух отрезков с резким снижением амплитуды и восстанавливается в 1 импульс в конце структуры (рис. 5.1). Если на стыке включен между сигнальным и общим проводником защитный прибор, закорачивающий цепь при превышении определённого напряжения на нём, то почти в 2 раза большее напряжение в начале структуры может оказаться на нагрузке в конце структуры, а защитный прибор не сработает. Таким образом, обнаружена возможность и сформулированы условия опасного применения модальных искажений для вывода из строя аппаратуры преднамеренными кондуктивными помехами.

0,9 7

,6 '5 4

з Н 2

о;

-0,1

о

VI

УЭш У5

КЗ

о, Отрезок 1 Отрезок2 „ л VI_Н, У(> _

VI

нЗ

ц 1Ц I

VI

I, НС

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Рис 5 1 Формы напряжения (В, не) в активном проводнике тестовой структуры Показана применимость трёх видов оптимизации (параметрической, структурной, структурно-параметрической) генетическими алгоритмами в системе ТАЬСАТ к решению задач обеспечения безопасности (на примере изменения поля диполя штырями в табл. 5.1 - в скобках число особей на число поколений). Структурная оптимизация ускорена в 3 раза за счёт однократного вычисления и последующего вырезания матрицы исходной структуры в электродинамическом анализе проводных структур методом моментов при ступенчатых функциях в качестве базисных и дельта-функциях в качестве тестовых. (К положению 3) Табл 5 1 Оптимизация (структура диполей и / |£акх!) по шш и тах \ЕД в точке (0,100,0) м

Структурная (исходно 15)

шш (30*100)

шах (30*100)

Структурно-параметрическая (исходно 1 излучающий диполь) шш (30*10) | "шм (30*30) шш (30*100)

I I I I ! ММ

I I I I ! I

I

1

-5

• У

111М

1)

-X •

-5

0,413

1,187

0,003

0,012

0,005

Показаны важность просвещения и образования в уменьшении ПЭМП и вклад автора в эти области. Просвещение: по тематике ПЭМП сделано 20 докладов на конференциях за 2000-2005 гт; организованы два семинара по ЭМС; издана первая в мире книга по электромагнитному терроризму Образование-факты по ПЭМП включены в стандартные курсы по ЭМС и САПР; подготовлен новый университетский курс «ЭМС и безопасность»; три года организовывалась дипломная практика студентов по близкой тематике в Федеральном технологическом институте г Лозанна, Швейцария; обращено внимание специалистов по ЭМС и педагогов на пробелы в образовании по ЭМС и безопасности.

Таким образом, впервые собраны воедино и систематизированы научные исследования по проблеме ПЭМП Показаны возможности значительного изменения электромагнитного взаимодействия, в т ч, внутри самолёта Сделана оценка реальности угроз ПЭМП авионике Показана опасность преднамеренных перекрестных помех и модальных искажений Предложены подходы и пути к уменьшению ПЭМП, в т ч разработанные дня уменьшения искажений сигналов в межсоединениях (К положению 5)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты работы, полученные проверенными методами, широко апробированные и опубликованные, позволяют сделать следующие выводы.

1. Впервые выведены аналитические выражения в виде конечных комбинаций элементарных функций, позволяющие вычисление элементов матрицы СЛАУ для коэффициентов электростатической индукции конфигураций проводников и диэлектриков: двумерных - с прямолинейными границами произвольной ориентации; двумерных - с прямолинейными границами любой ортогональной ориентации; трехмерных с прямоугольными границами любой ортогональной ориентации. Программная реализация выведенных выражений в соответствующих алгоритмических моделях позволяет более точное и быстрое по сравнению с численным интегрированием вычисление элементов матрицы СЛАУ для коэффициентов электростатической индукции практически любых конфигураций проводников и диэлектриков. Результаты вычислений по разработанным моделям хорошо совпадают с тестовыми результатами. Для двумерных конфигураций показано ускорение вычислений до 30% по модели с границами ортогональной ориентации по сравнению с моделью с границами произвольной ориентации.

2. Получены новые аналитические модели в виде конечных комбинаций элементарных функций, позволяющие вычислять временной отклик на перепад напряжения с линейно нарастающим фронтом для ряда периодических структур из любого числа последовательно соединенных отрезков одиночных и связанных линий передачи с ёмкостными нагрузками на стыках. Модели программно реализованы и использованы в работе.

3. Предложен новый подход, позволяющий при решении задач по уменьшению искажений электрических сигналов в межсоединениях и преднамеренных электромагнитных помех выполнять более совершенный автоматизированный структурно-параметрический синтез за счёт применения.

параметрической, структурной и структурно-параметрической оптимизации с помощью генетических алгоритмов, в т.ч. с вырезанием строк и столбцов исходной матрицы СЛАУ (ускорившим структурную оптимизацию проводной структуры в 3 раза);

оптимизации основных и вспомогательных элементов структуры, а также нескольких структур (расширяющей круг решаемых задач);

квазистатического и электродинамического анализа (раздельно или совместно), в т.ч. для тестирования или ускорения анализа и оптимизации (например для минимизации модальных искажений в отрезке из нескольких линий, когда может быть достаточен анализ только матричных параметров (без отклика) этого отрезка, причём только из двух линий);

итерационных методов (например за счёт ускорения решения с заданной точностью на рассмотренных примерах до 20 раз);

адаптации параметров подхода к задаче, дающей возможность изменения методов, алгоритмов, моделей и их параметров для получения требуемого результата (например показанного уменьшения вычислительных затрат).

Основные элементы подхода программно реализованы с хорошими результатами тестирования полученных в работе и ряда известных моделей, в совокупности позволяющих проводить квазистатический анализ параметров двумерных и трёхмерных межсоединений любой формы и временного отклика межсоединений разной сложности, а также электродинамический анализ излучающих проводных структур произвольной трёхмерной формы. Универсальность генетических алгоритмов обеспечила оптимизацию с любой моделью анализа. Подход воплощен в единой системе моделирования TALGAT, использованной в хоздоговорных и госбюджетных НИР, а также в учебном процессе.

4. Приложение разработанного инструментария (программно реализованных новых и известных моделей и алгоритмов в составе предложенного подхода) к проблеме межсоединений позволило получить новые результаты. Так, запатентована помехозащищенная теплопроводная монтажная плата, показана её реализуемость в условиях производства, экспериментально подтверждены возможности уменьшения искажений импульсных сигналов в её межсоединениях. Кроме того, детально исследованы межсоединения с двухслойным диэлектриком (подвешенная полосковая линия, обращенная полосковая линия, микрополосковая линия с покрывающим диэлектрическим слоем), обнаружены новые закономерности поведения их характеристик (например, точки нулевой чувствительности), сформулированы условия минимизации искажений (перекрестных и модальных) из-за разности скоростей мод и показаны новые возможности уменьшения искажений (вплоть до полного их отсутствия) электрических сигналов в структурах из одного и нескольких отрезков одиночных, связанных и многопроводных межсоединений. Эти возможности использованы для уменьшения помех в межсоединениях печатных плат систем с числовым программным управлением и сверхскоростных цифровых интегральных схем.

5. Для новой проблемы преднамеренных электромагнитных помех впервые собраны воедино и систематизированы открытые научные исследования. Показаны возможности значительного изменения электромагнитного взаимодействия, в т.ч. внутри самолёта. Сделана оценка реальности угроз преднамеренных электромагнитных помех авионике. Показана опасность преднамеренных перекрёстных помех и модальных искажений. Предложены подходы и пути к уменьшению преднамеренных электромагнитных помех, в т.ч разработанные для уменьшения искажений сигналов в межсоединениях.

Совокупность этих выводов позволяет считать, что цель работы - уменьшение искажений электрических сигналов в межсоединениях и преднамеренных электромагнитных помех, достигнута.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Базенков Н.И. и Газизов Т.Р. Монтажная плата. Положительное решение по

заявке №4921967/21 (025008) от 1992 года. Патент России №2013032. 2 Bazenkov N.I. and Gazizov TR. EMC improvement of a double-sided printed circuit board. Proc. of the 11 -tb Int. Wroclaw Symp. on CMC. Wroclaw, Poland, September 2-4, 1992. P. 381-384.

3. Gazizov T.R. and Bazenkov N.I. On the crosstalk reduction in printed circuit boards. Proc. of the 12-th Int. Wroclaw Symp. on EMC. Wroclaw, Poland, June 28-July 1,1994. P. 550-553.

4. Газизов T.P. Характеристики подвешенной и обращенной полосковых линий. Известия вузов. Физика, №2,1996, С. 126-128.

5. Gazizov T.R. Computer simulation of electromagnetic coupling in interconnects of a double-layered dielectric PCB: parallel lines on one side of the layer. Proc. of the 13-th Int. Wroclaw Symp. on EMC. Wroclaw, Poland, June 25-29, 1996. P. 230234.

6. Gazizov T.R. Computer simulation of electromagnetic coupling in interconnects of a double-layered dielectric PCB: parallel lines on opposite sides of the layer. Proc. of the 6-th Int. Symp. on Antennas and Propagation. Chiba, Japan, September 24-27,

1996. Vol.3. P. 681-684.

7. Gazizov T.R. and Lcontiev N.A. Calculation of Transient Response in Interconnects of a Double-Layered Dielectric PCB. Proc. of the 1996 Asia-Pacific Microwavc Conf. New Delhi, India. December 17-20,1996. Vol. 4. P. 1388-1391.

8. Gazizov T.R and Leontiev N.A. Analytical expression for transient response of a periodic structure consisting of two kinds of transmission line sections with ca-pacitively loaded junctions. Proc of the 4-th Int. Symp. on Antennas and EM Theory. August 19-22,1997, Xi'an, China. P. 444-447.

9. Gazizov T.R. and Leontiev N.A 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. October 14-16,

1997, Wuhan, China. P. 322-327.

10. Gazizov T.R. and Leontiev N.A. Reduction of high-speed signal distortions in double-layered dielectric PCB interconnects. Digest of 6-th Topical Meeting on Electrical Performance of Electronic Packaging. October 27-29, 1997, San Jose, California, USA. P. 67-69.

11. Газизов T.P., Леонтьев H.A. Аналитические выражения для временного отклика двух последовательно соединённых отрезков линии передачи. Труды ТУ-СУР, Том 1, 1997. С. 63-67.

12. Газизов Т.Р. Матрица емкостных коэффициентов трёхмерной системы проводников и диэлектриков. Известия вузов. Физика, №3,1998. С. 123-125.

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

14. Gazizov T.R. and Leontiev N.A. 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. P. 645-648.

15. Gazizov T.R. and Leontiev N.A. 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. Tomsk, Russia, May 18-20, 1999. Vol. 1. P. 79-81.

16. Leontiev N.A. and Gazizov T.R. Analytical expressions for transient response of a periodic structure consisting of even number of transmission lines' sections ca-

pacitively loaded at junctions. Там же. P. 82-84.

17. Gazizov T R. Low-cost PCB with high-speed and high-density interconnects. Book of Abstracts of XXVI-th General Assembly of International Union of Radio Science, Toronto, Ontario, Canada, August 13-21,1999. P. 264.

18. Gazizov T.R. Calculation of capacitance matrix of three dimensional multiconductor system in multiple dielectric media. Record of International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Magdeburg, Germany, October 5-7,1999. P. 31-36.

19. Кузнецова-Таджибаева O.M., Леонтьев H.A., Газизов T.P. Способ уменьшения дальней перекрёстной помехи в связанных микрополосковых линиях. Труды VI межд. научно-практ. конф. "Современные техника и технологии". Томск, 28 февраля - 3 марта 2000 г. Сб. статей.-Томск: Изд-во ТПУ, Томск, 2000. С. 171172.

20. Полуэктов С.В., Леонтьев Н.А., Газизов Т.Р. Дальняя перекрёстная помеха в многопроводных микрополосковых линиях. Там же. С. 172-174.

21. Газизов Т.Р. Автоматизированное проектирование бытовой радиоэлектронной аппаратуры с учётом электромагнитной совместимости. Интеграция учебного процесса и фундаментальных научных исследований в университетах: инновационные стратегии и технологии: Материалы Всероссийской научно-практ. конф.: В 2 т.Л1од ред. А.С. Ревушкина. Томск: ТГУ, 2000. Т. 1. С. 147-150.

22. Газизов Т.Р. Диверсионный подход и теория решения изобретательских задач как методическая основа обеспечения безопасности. Материалы Первой межрегиональной научно-практической конф. "Проблемы информационной безопасности общества и личности", i. Томск, 24-26 мая 2000 г. С. 57-62.

23 Газизов Т.Р. Информационная война и электромагнитный терроризм. Там же. С. 63-68.

24. Gazizov T.R., Leontiev N.A., Kuznetsova-Iadjibaeva О М. Far-end crosstalk reduction in coupled microstrip lines with covering dielectric layer. Proc. of the 15-th Int. Wroclaw Symp. on EMC, Wroclaw, Poland, 27-30 June, 2000. P. 45-49.

25. Gazizov T.R. "Design of electronic systems protected from electromagnetic terrorism". Там же. P. 469-472.

26. Gazizov T.R., Leontiev N.A., Kuznetsova-Tadjibaeva O.M. Simple and low-cost method of far-end crosstalk reduction in coupled microstrip lines. Proc. of the 7-th Int. Symp. on Antennas and Propagation (ISAP'2000), Fukuoka, Japan, August 2225,2000. Vol. 3. P. 1355-1358.

27. Кузнецова-Таджибаева O.M., Газизов Т.Р. Классификация коммутационных плат и используемых в них межсоединений для оценки паразитных эффектов. Тез. докл. XVI научн.-техн. конф. "Электронные и электромеханические системы и устройства", г. Томск, 19-20 октября 2000 г. С. 236-238.

28. Gazizov T.R. Mitigation of parasitic effects in electronic systems for protection from intentional electromagnetic excitation. Proc of the 14-th Int. Zurich Symp. on EMC. Zurich, Switzerland. February 20-22, 2001. P. 53-56.

29. Газизов Т.Р. Ослабление паразитных эффектов в электронных системах для защиты от преднамеренных электромагнитных воздействий. Труды межрегиональной научно-практической конф. "Проблемы информационной безопасности общества и личности", г. Томск, 6-8 июня 2001 г. С. 148-153.

30. Газизов Т.Р. Исследования проблемы злсктромагнитно!о терроризма. Там же. С. 153-158.

31. Газизов Т.Р. Моделирование прямых перекрёстных помех в длинной многопроводной микрополосковой линии с покрывающим диэлектрическим слоем. Сб. науч. докл. IV Межд. Симп по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, г. Санкт-Петербург, 19-22 июня 2001 г. С. 146-150.

32. Gazizov T.R. Analytic expressions for Mom calculation of capacitance matrix of two dimensional system of conductors and dielectrics having arbitrary oriented boundaries. Proc. of the 2001 IEEE EMC Symposium, Montreal, Canada, August 13-17,2001. Vol. l.P. 151-155.

33. Gazizov T.R. Far-end crosstalk reduction in double-layered dielectric interconnects. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. Special issue on recent advances in EMC of printed circuit boards. Vol. 43, no. 4, November 2001. P. 566572.

34. Газизов Т.Р. Неумышленные и преднамеренные электромагнитные помехи техническим объектам и людям. Материалы Четвертой всероссийской научно-практической конференции "Проблемы информационной безопасности общества и личности", г. Томск, 22-24 мая 2002 г. С. 8-15.

35. Gazizov T.R. Adaptive calculation of capacitance matrix for two dimensional systems of various complexity. Proc. of the 16-th Int. Wroclaw Symp. on EMC, Wroclaw, Poland, 25-28 June, 2002. P. 133-138.

36. Gazizov T.R. EMC and safety: gaps in education. Proc. of the Int. Symp. on EMC, September 9-13,2002, Sorrento, Italy, 'voi.2. P. 1075-1078.

37. Газизов Т.Р. Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков. Материалы всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 40-летию Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2-4 октября 2002 г. В двух томах. Том 1. Томск. С. 126-128.

38. Негодяев А.А., Газизов Т.Р. Особенности частотной зависимости эффективности экранирования корпуса в форме параллелепипеда с прямоугольной щелью. Материалы всероссийской научно-ирактической конференции, посвящённой 40-летию Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2-4 октября 2002 г. В двух томах. Том 1. Томск. С. 129-131.

39 Перевалов Д.П., Газизов Т.Р. Формула для вычисления горизонтальной составляющей подземного электрического поля молнии. Там же. С. 132-134.

40. I азизов Т Р. Потенциальные угрозы электромагнитного терроризма критичным электронным системам. Материалы 3-й научно-практической конференции "Современные средства и системы автоматизации - i-арантия высокой эффективности производства", Томск, 14—15 ноября 2002 г. С. 104~! 14.

41. Электромагнитный терроризм на рубеже тысячелетий / Под ред. Т Р. Газизо-ва. Томск: Томский государственный университет, 2002.-206 с.

42. Газизов Т.Р. Оценка возможности угроз электромагнитного терроризма авио-нике. Труды 2-й Всероссийской научно-технической конференции по проблемам создания перспективной арJk»IiVjIX апРеля 2003 i С. 145-

библиотека

CncttfCypr <

01 МО «ВТ

43. Газизов Т.Р. Вопросы разработки авионики, защищённой от электромагнитного терроризма. Там же. С. 151-157.

44. Газизов Т Р. Электромагнитная совместимость и безопасность: образовательные аспекты. Вестник Томского государственного педагогического университета. Серия: Естественные и точные науки, №4, 2003, С. 115-118.

45. Газизов Т.Р. Уменьшение искажений электрических сиг-налов в межсоединениях /Под ред. Н.Д. Малютина-Томск: Изд-во НТЛ, 2003- 212 с.

46. Газизов Т.Р. Преднамеренные электромагнитные помехи и авионика. Успехи современной радиоэлектроники, №2, 2004. С. 37-51.

47. Газизов Т.Р. Вычисление ёмкостной матрицы двумерной конфигурации проводников и диэлектриков с ортогональными границами. Известия вузов. Физика, №3,2004. С. 88-90.

48. Газизов Т.Т., Газизов Т.Р. Использование генетического алгоритма при оптимизации антенн. Тр. 6-й Всерос. научно-техн. конф. "Современные проблемы радиоэлектроники". Красноярск, 6-7 мая 2004 г. С. 296-298.

49. Мелкозеров А.О., Газизов Т.Р. Исследование точности вычисления емкостных матриц конфигурации из двух проводов малого диаметра. Там же. С. 669-671.

50. Газизов Т.Р. Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами. Материалы Шестой Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности", г. Томск, 2-4 июня 2004 г. С. 106-109.

51. Газизов Т.Р., Газизов Т.Т. Параметрическая оптимизация генетическими алгоритмами в программных системах электромагнитного моделирования для решения задач безопасности. Там же. С. 110-112.

52. Куксенко С.П., Газизов Т.Р. Оптимизация параметров стабилизированного метода бисопряжённых градиентов при решении задач вычислительной электродинамики. Там же. С. 113-115.

53. Кузнецова-Таджибаева О.М., Газизов Т.Р. Помехи отражения в одиночных линиях связи печатной платы на металлическом основании. Там же. С. 116-118.

54. Кузнецова-Таджибаева О.М., Газизов Т.Р. Перекрёстные помехи в связанных линиях печатной платы на металлическом основании. Там же. С. 119-121.

55. Газизов Т.Р., Мелкозеров А.О. Структурно-параметрическая оптимизация генетическими алгоритмами. Там же. С. 122-124.

56. Газизов Т.Р., Заболоцкий A.M. Модальные искажения импульсного сигнала в многопроводной линии передачи. Там же. С. 125-128.

57. Газизов Т.Р., Куксенко С.П. Оптимизация допуска обнуления при решении СЛАУ итерационными методами с предобусловливанисм в задачах вычислительной электродинамики. Электромагнитные волны и электронные системы. №8, 2004, С. 26-28.

58. Газизов Г.Р., Заболоцкий A.M., Кузнецова-Таджибаева О.М. Исследование модальных искажений импульсного сигнала в многопроводньгх линиях с неоднородным диэлектрическим заполнением. Электромагнитные волны и электронные системы. №11,2004. С. 18-22.

59. Малютин Н.Д., Серебренников Л.Я., Гошин Г Г., Рыбин А.П., Лощилов А.Г.,

Газизов Т.Р., Газизов Т.Т., Мелкозеров А.О., Семенов Э.В., Семенов A.B. Широкодиапазонные приемопередающие комбинированные антенны. Принципы построения. Решение внутренней задачи. Материалы Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 6-8 октября 2004 г. С. 107-111.

60. Газизов Т.Р., Заболоцкий A.M. О возможности опасного применения модальных искажений импульсного сигнала Там же. С. 112-115.

61. Газизов Т.Т., Мелкозеров А.О., Газизов Т.Р. Электродинамическое моделирование произвольных проводных структур. Материалы Седьмой Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности", г. Томск, 16-18 февраля 2005 г. С. 47-51.

62. Газизов Т.Т., Газизов Т.Р. Улучшение КСВ антенны включением полосозапирающих фильтров. Там же. С. 51-54.

63. Куксенко С.П., Газизов Т.Р. Ускорение решения СЛАУ в задачах вычислительной электродинамики. Там же. С. 54-57.

64. Мелкозеров А.О., Газизов Т.Р. Структурная оптимизация генетическими алгоритмами системы полуволновых диполей. Там же. С. 57-61.

65. Заболоцкий A.M., Газизов Т.Р. Разложение и восстановление импульсного сигнала в последовательно соединенных отрезках многопроводных линий передачи. Там же. С. 61-64.

66. Газизов Т.Р., Мелкозеров А.О., Газизов Т.Т., Куксенко С.П., Заболоцкий A.M. Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами для обеспечения ЭМС. Сб. науч. докл. VI Межд. Симп. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, г. Санкт-Пе1ербург, 21-24 июня 2005 г. С. 160-164.

67. Куксенко С.П., Газизов Т.Р. Методы решения СЛАУ в задачах вычислительной электродинамики. Вестник Томского государственного педагогического университета. Серия: Естественные и точные науки. Специальный выпуск: информационные технологии, 2005. С. 50-55.

68. Костарев И.С., Куксенко С.П., Газизов Т.Р. Повышение эффективности решения системы линейных алгебраических уравнений итерационными методами. Там же. С. 55-58.

69. Газизов Т.Р., Мелкозеров А О., Газизов Т.Т., Куксенко С.П., Заболоцкий A.M. Компьютерное моделирование сложных структур проводников и диэлектриков при проектировании телевизионно-вычислительных систем. Известия вузов. Приборостроение. №10, 2005. С. 63-66.

»15 6 4 9

РНБ Русский фонд

2006-4 12072

Тираж 100. Заказ 820. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.