Изобретение сотрудников ТУСУРа позволит защитить радиоэлектронную аппаратуру от сверхкоротких импульсов

Сотрудники кафедры телевидения и управления ТУСУРа (заведующий кафедрой Тальгат Газизов и ассистент кафедры Антон Белоусов) предложили переосмысление традиционной реализации модальных фильтров (МФ) в сторону их исполнения в виде кабелей, в которых требования к «длине» итогового устройства будут мягче ввиду его гибкости.

«Впервые задатки текущей идеи возникли около 10 лет назад в коллективе НИЛ «БЭМС РЭС» ТУСУРа. Суть заключалась в использовании типовых силовых кабелей с сильной электромагнитной связью между проводниками, помимо их основного назначения, для защиты от кондуктивных помех. Однако наличие пассивных проводников в таких кабелях увеличивает общую массу изделия (что часто неприемлемо: например, в космических аппаратах, подводных лодках или при массовом производстве). Это подтолкнуло нас к работе по усовершенствованию МФ», – отмечает Антон Белоусов.

Непрерывно растущая сложность современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) приводит к обострению проблемы обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) критичных систем. Одновременно с этим растут требования к защите аппаратуры от кондуктивных (распространяющихся непосредственно по проводникам) помеховых сигналов малой длительности или, другими словами, сверхкоротких импульсов (СКИ), воздействие которых может привести к различным негативным последствиям в работе РЭА.

К устройствам, которые способны защитить РЭА от СКИ, предъявляются высокие требования: наряду с высокими характеристиками практика требует простоты реализации, малой массы и дешевизны устройств защиты. Большие перспективы в решении этой проблемы – у модальных фильтров. Они традиционно исполняются в виде печатных плат различной сложности и размеров.

Решение, которое предлагают в ТУСУРе, предполагает использование для защиты РЭА от СКИ способ трассировки круглых проводников, включающий трассировку центрального опорного проводника в круглом диэлектрическом слое, по краям которого симметрично располагаются два других проводника: активный и пассивный. Вся структура помещена во внешний диэлектрический слой, а длина проводников выбрана так, что её произведение на модуль разности погонных задержек мод – не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада импульса, подающегося между активным и опорным проводниками. При этом внешний диэлектрический слой выполнен круглым, а пассивный проводник – полым. Это позволило почти в пять раз уменьшить массу по сравнению со сплошным проводником, сохранив при этом разложение помехового импульса на последовательность импульсов меньшей амплитуды.

По словам Антона Белоусова, изобретение, сделанное в рамках выполнения проекта «Моделирование распространения сверхкоротких импульсов в многопроводных линиях передачи для решения задач проектирования радиоэлектронной аппаратуры с учётом электромагнитной совместимости» в рамках гранта РФФИ № 19-37-51017 Научное наставничество, может быть использовано для уменьшения массы таких МФ и обеспечения ЭМС бортовой аппаратуры космических аппаратов.

«Сфера применения таких технических решений распространяется практически на все возможные отрасли, где так или иначе используются кабели (силовые, для передачи информации либо специализированные). А с учётом того, что высокочастотные системы передачи или измерительные приборы с использованием различных кабелей стали стандартным элементом почти в каждой лаборатории исследований и разработок, использование дополнительной защиты в них зачастую весьма актуально», – отмечает разработчик.

В настоящий момент в НИЛ «БЭМС РЭС» и ФИЭМС ТУСУРа прорабатывается технологический процесс изготовления подобных конфигураций с полым пассивным проводником. По словам разработчиков, до осени 2021 года планируется изготовить и измерить макет с применением подобного технического решения.