radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2021-24-6-63-70radioelectronics-579Research ArticleМЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫMETROLOGY, INFORMATION AND MEASURING DEVICES AND SYSTEMSОпределение параметров электронных устройств методом пассивной радиосенсорной технической диагностикиDetermination of Parameters of Electronic Devices by the Method of Passive Radio-Sensor Technical Diagnosticshttps://orcid.org/0000-0003-0213-7337БойковК. А.BoikovK. A.

Бойков Константин Анатольевич – кандидат технических наук (2018), доцент (2021) кафедры радиоволновых процессов и технологий. Автор 30 научных работ. Сфера научных интересов – техническая диагностика, регенеративные системы, декомпозиция сложных сигналов, масштабно-временное преобразование сигналов.

пр. Вернадского, д. 78, Москва, 119454

Konstantin A. Boikov, Cand. Sci. (Eng.) (2018), Associate Professor (2021) at the Department of Radio Wave Processes and Technologies. The author of 30 scientific publications. Area of expertise: technical diagnostics, regenerative systems, decomposition of complex signals, time-scale transformation of signals.

78 Vernadsky Ave., Moscow 119454

nauchnyi@yandex.ruМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation2021301220212466370Copyright © Бойков К.А., 20212021Бойков К.А.Boikov K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/579Введение

Введение. В настоящее время техническая диагностика (ТД) стремительно развивается как в области программных средств, так и в аппаратной среде. Несмотря на это современные методы ТД (виброметрия, тепловой контроль, JTAG-тестирование, оптический контроль) либо обладают высокой инерцией, занимают процессорное время, требуют остановки функционирования электронного устройства, либо требуют гальванического контакта с объектом исследования, что зачастую недопустимо. Данные недостатки позволяет устранить пассивная радиосенсорная ТД. В современной научной литературе практически не определены параметры технического диагностирования электронных устройств, которые она обеспечивает.

Цель работы

Цель работы. Представление параметров электронных устройств, оценку которых может обеспечить пассивная радиосенсорная ТД.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для получения сигнальных радиопрофилей использовались методы проведения экспериментальных исследований с применением метрологического оборудования, программно-численные методы моделирования радиоволновых процессов и анализа результатов. С целью нахождения параметров сигнального радиопрофиля использовался математический метод решения дифференциальных уравнений.

Результаты

Результаты. Освещены основные принципы, результаты и инструментарий радиосенсорной ТД. Получено уравнение для сигнального радиопрофиля, излучаемого электронным узлом устройства, а также выражение для его свободных составляющих. Показан способ оценки корректности проведения ТД при известном числе свободных составляющих принятого сигнального радиопрофиля и репера. Представлена возможность получения информации о температуре, падении напряжения, быстродействии излучающих узлов, а также состоянии входящих в него компонентов и режимах работы p–n-переходов. Показано, что данную информацию несут в себе параметры уравнения для сигнального радиопрофиля.

Заключение

Заключение. Полученное основное уравнение позволяет провести бесконтактную, дистанционную пассивную радиосенсорную ТД не только методом корреляционного анализа принятого сигнала, но и с детальным разбором типа неисправности каждого электронного узла. Данный метод ТД с использованием значений представленных параметров открывает новые возможности в области исследования технического состояния электронных устройств.

Introduction

Introduction. Technical diagnostics (TD) as a nascent discipline is rapidly developing in the field of both software and hardware. Modern TD methods, such as vibrometry, thermal control, JTAG testing and optical control, either exhibit high inertia, consume processor time, require suspension of the electronic device, or demand a galvanic contact with the study object, which is often unacceptable. These disadvantages can be eliminated by passive radio-sensor TD. To date, little information has been published on the parameters of electronic devices provided by this method.

Aim

Aim. Determination of the parameters of electronic devices, the assessment of which can be provided by passive radio-sensor TD.

Materials and methods

Materials and methods. Signal radio profiles were obtained experimentally using metrological equipment and software-numerical methods for modeling radio wave processes. The parameters of the signal radio profile were calculated by a mathematical method for solving differential equations.

Results

Results. The main principles and results of radio-sensor TD, as well as the simplest toolkit, are shown. An equation is obtained for the signal radio profile emitted by the electronic unit of the device, as well as an expression for its free components. An approach for assessing the TD correctness based on the number of free components of the received signal radio profile and the reference is described. The possibility of obtaining information about temperature, voltage drop, speed of emitting nodes, as well as the state of its components and modes of operation of p–njunctions is demonstrated. It is shown that this information is carried by the parameters of the basic equation for the signal radio profile.

Conclusion

Conclusion. The derived basic equation allows a non-contact, remote passive radio-sensor TD to be conducted by correlation analysis of the received signal, providing a detailed examination of malfunctions in each electronic unit. The described TD method based on the presented parameters is promising for assessing the technical state of electronic devices.

техническая диагностикасигнальный радиопрофильсвободные колебаниявремя затуханиясуперпозиция излученийtechnical diagnosticssignal radio profilefree oscillationsdecay timeradiation superpositionReferencesMineev V. A., Danilov A. D. Automation of technical diagnostics of electronic devices // Modern informatization problems in simulation and social technologies (MIP2020'SCT): Proc. of the XXVth Intern. Open Science Conf., Yelm. USA: Science Book Publishing House LLC, 2020. P. 158−163.Mineev V. A., Danilov A. D. Automation of Technical Diagnostics of Electronic Devices. Modern Informatization Problems in Simulation and Social Technologies (MIP2020'SCT): Proc. of the XXVth Intern. Open Science Conf., Yelm, USA, Science Book Publishing House LLC, 2020, pp. 158−163.Бойков К. А., Костин М. С., Куликов Г. В. Радиосенсорная диагностика целостности сигналов внутрисхемной и периферийной архитектуры микропроцессорных устройств // Российский технологический журн. 2021. Т. 9, № 4. С. 20−27. doi: 10.32362/2500-316X-2021-9-4-20-27Boikov K. A., Kostin M. S., Kulikov G. V. Radiosensory Diagnostics of the Integrity of Signals of In-Circuit and Peripheral Architecture of Microprocessor Devices. Russian Technological J. 2021, vol. 9, no. 4, pp. 20−27. doi: 10.32362/2500-316X-2021-9-4-20-27 (In Russ.)A JTAG-based management bus on backplane for modular instruments / Y. Hu, W. Li, Y. F. Wang, G. Jin, X. Jiang // J. of Instrumentation. 2019. Vol. 14, № 9. P. T09002. doi: 10.1088/1748-0221/14/09/T09002Hu Y., Li W., Wang Y. F., Jin G., Jiang X. A JTAGBased Management Bus on Backplane for Modular Instruments. J. of Instrumentation. 2019, vol. 14, no. 9, р. T09002. doi: 10.1088/1748-0221/14/09/T09002Очкуренко Г. О. Программирование микроконтроллеров семейства AtMega на базе системы Arduino // Теория и практика современной науки. 2019. № 4 (46). С. 178–183.Ochkurenko G. O. Programming of Microcontrollers of the AtMega Family Based on the Arduino System. Teoriya i praktika sovremennoi nauki [Theory and Practice of Modern Science]. 2019, no. 4 (46), pp. 178–183. (In Russ.)Ефимов А. А. Мельников С. Ю. Моделирование переходных процессов в цепях переменного тока средствами Multisim // Информатизация инженерного образования: тр. Междунар. науч.-практ. конф. ИНФОРИНО-2016. М.: Издательский дом МЭИ, 2016. С. 498−501.Efimov A. A. Melnikov S. Yu. Modeling of Transient Processes in Alternating Current Circuits by Means of Multi-Sim. Informatizatsiya inzhenernogo obrazovaniya [Informatization of Engineering Education]. Proc. of the Intern. Sci. and Pract. Conf. INFORINO-2016. Moscow, Izdatel'skiy dom MEI, 2016, pp. 498–501. (In Russ.)Моделирование переходных процессов в катушке-конденсаторе при импульсном воздействии / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, Д. В. Михеев, А. А. Кваснюк, М. В. Карпунина, Ф. Н. Шакирзянов // Изв. Российской академии наук. Энергетика. 2019. № 1. С. 109–122. doi 10.1134/S000233101901014XButyrin P. A., Gusev G. G., Mikheev D. V., Kvasnjuk A. A., Karpunina M. V., Shakirzjanov F. N. Modeling of Transient Processes in a Coil-Capacitor under Impulse Influence. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Energy. 2019, no. 1, pp. 109–122. doi 10.1134/S000233101901014X (In Russ.)Бойков К. А. Моделирование температурной зависимости колебательного перераспределения энергии при собственных электромагнитных излучениях в электронных схемах на МОП-транзисторах // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2021. Т. 9, № 4. C. 1–11. doi: 10.26102/2310-6018/2021.35.4.002Boikov K. A. Modeling the Temperature Dependence of the Vibrational Redistribution of Energy with its Own Electromagnetic Radiation in Electronic Circuits on MOS Transistors. Modeling, Optimization and Information Technology. 2021, vol. 9, no. 4, pp. 1–11. doi: 10.26102/2310-6018/2021.35.4.002 (In Russ.)Ravi Shankar Reddy G., Rameshwar Rao. Oscillatory-Plus-Transient Signal Decomposition Using TQWT and MCA // J. of electronic science and technology. 2019. Vol. 17, № 2. P. 135–151. doi: 10.11989/JEST.1674-862X.6071911Ravi Shankar Reddy G., Rameshwar Rao. Oscillatory-Plus-Transient Signal Decomposition Using TQWT and MCA. J. of electronic science and technology. 2019, vol. 17, no. 2, pp. 135–151. doi: 10.11989/JEST.1674-862X.6071911Лебедев Е. Ф., Осташев В. Е., Ульянов А. В. Устройства генерирования сверхширокополосных излучений радиочастотного диапазона с генераторами возбуждения полупроводникового типа // Вестн. Концерна ВКО "Алмаз – Антей". 2018. № 1 (24). С. 35–42. doi: 10.38013/2542-0542-2018-1-35-42Lebedev Y. F., Ostashev V. Y., Ulyanov A. V. Means for Generating Ultra-Wideb and Radio-Frequency Emissions with Semiconductor Field Generators. J. of "Almaz – Antey". 2018, № 1 (24), pp. 35–42. doi: 10.38013/2542-0542-2018-1-35-42 (In Russ.)Hammerstad E., Jensen O. Accurate Models for Microstrip Computer-Aided Design // IEEE MTT-S Intern. Microwave Symp. 1980. P. 407–409. doi: 10.1109/MWSYM.1980.1124303Hammerstad E., Jensen O. Accurate Models for Microstrip Computer-Aided Design. IEEE MTT-S Intern. Microwave Symp. IEEE, 1980, pp. 407–409. doi: 10.1109/MWSYM.1980.1124303Бойков К. А. Моделирование и анализ колебательного перераспределения энергии при собственных электромагнитных излучениях в ключевых радиоэлектронных схемах на МОП-транзисторах // Журн. радиоэлектроники. 2021. № 6. P. 1–14. doi: 10.30898/1684-1719.2021.6.14Boikov K. A. Modeling and Analysis of Wavering Redistribution of Energy in the Presence of its Own Electromagnetic Radiation in Key Electronic Circuits on MOS Transistors. Zhurnal Radioelektroniki [J. of Radio Electronics]. 2021, no. 6, pp. 1–14. doi: 10.30898/1684-1719.2021.6.14 (In Russ.)Калькуляторы. URL: https://radioprog.ru/calculator/list (дата обращения 15.11.2021)Calculators. RadioProg. Available at: https://radioprog.ru/calculator/list (accessed 15.11.2021).Нурматов О. Е. Анализ электромеханических колебаний в регулируемой электрической системе // Энергетические и электротехнические системы: междунар. сб. науч. тр. / Магнитогорский техн. ун-т им. Г. И. Носова. Магнитогорск, 2017. С. 106–116.Nurmatov O. Е. Analysis of Electromechanical Vibrations in a Regulated Electrical System. Energeticheskie i elektrotekhnicheskie sistemy [Energy and Electrical Systems]. Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical Uiversity, 2017, pp. 106–116. (In Russ.)Болдуреску Д. К., Лазарев М. В. Программа визуализации колебаний в RLC-контуре // Студенческая наука Подмосковью: материалы Междунар. науч. конф. молодых ученых / ГГТУ. Орехово-Зуево, 2019. С. 32–34.Bolduresku D. K. Program for Visualization of Oscillations in the RLC-Contour. Studencheskaya nauka Podmoskov'yu: Materialy Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii molodykh uchenykh [Student Science of the Mos-cow Region: Proc. of the Intern. Scientific Conf. of Young Scientists]. Orekhovo-Zuevo, State Humanitarian and Technological University, 2019, pp. 32–34. (In Russ.)Костин М. С., Воруничев Д. С. Реинжиниринг радиоэлектронных средств / МИРЭА. М., 2018. 132 с.Kostin M. S., Vorunichev D. S. Reinzhiniring radioelektronnykh sredstv [Reengineering of Radio-Electronic Means]. Mocsow, MIREA, 2018, 131 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.