Алхадж Хасан Аднан – магистр по направлению "Радиотехника" (2019), аспирант (2019), младший научный сотрудник (2019). Автор более 40 научных работ. Сфера научных интересов – компьютерное моделирование высокоскоростных межсоединений; электромагнитная совместимость и численные методы.
634050, Томск, пр. Ленина, д. 40
Adnan Alhaj Hasan, Master on Radio Engineering (2019), Postgraduate student (Eng.) (2019), Junior researcher (2019). The author of more than 40 scientific publications. Area of expertise: computer modeling of high-speed interconnects; electromagnetic compatibility and numerical methods.
634050, Tomsk, Lenin Ave., 40
Газизов Тальгат Рашитович – доктор технических наук (2010). Автор 460 научных работ. Сфера научных интересов – компьютерное моделирование высокоскоростных межсоединений; электромагнитная совместимость и численные методы.
634050, Томск, пр. Ленина, д. 40
Talgat R. Gazizov, Dr Sci. (Eng.) (2010). The author of 460 scientific publications. Area of expertise: computer modeling of high-speed interconnects; electromagnetic compatibility and numerical methods.
634050, Tomsk, Lenin Ave., 40
Введение. Модальное резервирование (МР) – новый способ резервирования электрических цепей за счет сильной электромагнитной связи между их проводниками, не только повышающий надежность, но и обеспечивающий электромагнитную совместимость. MР может быть полезным для критически важных радиоэлектронных устройств, например космических аппаратов, которые должны работать не только стабильно и непрерывно, но и при экстремальных температурах. Между тем до сих пор МР исследовалось только при комнатной температуре, без учета климатических условий.Цель работы. Представление результатов экспериментального исследования частотных характеристик печатных плат с МР при низкой и высокой температурах для оценки эффективности МР до и после отказов.Материалы и методы. В НПЦ "Полюс" (г. Томск) изготовлены макеты печатных плат (ПП) из отечественного материала марки СТФ, содержащие микрополосковую линию без МР и с его применением, имитирующие работу без отказов и с отказами двух видов. С помощью векторного анализатора цепей исследовались частотные зависимости S-параметров макетов при изменении температуры в климатической камере тепла-холода от –50 до 150 °С. Измерялись коэффициенты передачи и отражения в обоих направлениях распространения сигналов.Результаты. Показано, что в рабочей цепи печатных плат с МР при повышении температуры от комнатной до 150 °С все S-параметры увеличиваются максимально до 2 дБ при отсутствии отказов и до 29 дБ при их наличии. При снижении температуры до –50 °С эти параметры увеличиваются максимально до 0.8 дБ при отсутствии отказов и до 23 дБ при их наличии. При низкой температуре наблюдается повышение резонансных частот до 500 МГц, а при высокой – их снижение. Выявлено, что почти во всем исследуемом диапазоне частот параметры 12 S и 21 S для печатных плат с МР до 1.2 дБ меньше, чем без МР, а после отказов до 0.5 дБ меньше, чем до отказов. Параметры 11 S и 22 S после отказа типа короткого замыкания в среднем на 5 дБ меньше, чем до отказа и без МР, а после отказа типа холостого хода – на 4 дБ выше.Заключение. Показано, что эффект МР сохраняется после отказа, почти не влияя на полезный сигнал, за исключением высоких температур, при которых диапазон рабочих частот полезного сигнала может значительно уменьшиться. В перспективе целесообразно уменьшение чувствительности характеристик к изменению температуры за счет выбора других материалов ПП, а также исследование излучаемых эмиссий от печатных плат с МР до и после отказов при влиянии климатических условий.
Introduction. Modal reservation (MR) is a new way of reserving electrical circuits by means of strong electromagnetic coupling between their conductors, which not only increases their reliability, but also ensures their electromagnetic compatibility. Although showing much promise for critical radio electronic devices, MR has so far been studied exclusively at room temperature, without taking climatic conditions into account.Aim. Presentation of the results of an experimental study into the frequency characteristics of printed circuit boards (PCBs) with MR based on coupled microstrip lines under climatic impacts in the form of low and high temperatures to evaluate the MR effectiveness before and after failures.Materials and methods. PCB prototypes based on a microstrip line from a domestic material of the STF brand without and with MR (before and after two types of failure) were manufactured at the Polyus research and production center, Tomsk, Russia. These prototypes simulated the device operation before and after two types of failures. Using a vector network analyzer, frequency dependences of S-parameters of the prototypes were experimentally investigated in a heat-cold climatic chamber at temperatures ranging between minus 50 and 150 °С. Transmission and reflection coefficients in both directions of signal propagation were measured.Results. It is shown that for the working circuit of PCBs with MR, before and after failures, an increase in temperature from room temperature to 150 °С leads to a decrease in the transmission and reflection coefficients in both directions (to a maximum of 2 dB and 29 dB, respectively). Conversely, a decrease in temperature results in an increase in these coefficients (to a maximum of 0.8 dB and 23 dB, respectively). At low and high temperatures, a shift of resonances (up to 500 MHz) towards high and low frequencies, respectively, is observed.Conclusion. The MR effect is shown to remain after failure, having almost no influence on the useful signal, except at high temperatures, at which the operating frequency range of the useful signal can be significantly reduced. Future research should be aimed at reducing the sensitivity of the characteristics to temperature changes by means of selecting other PCB materials, as well as at investigating the radiated emissions from PCBs with MR before and after failures under the impact of climatic conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.