<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">radioelectronics</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Journal of the Russian Universities. Radioelectronics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1993-8985</issn><issn pub-type="epub">2658-4794</issn><publisher><publisher-name>Saint Petersburg Electrotechnical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32603/1993-8985-2025-28-2-6-19</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">radioelectronics-991</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ENGINEERING DESIGN AND TECHNOLOGIES OF RADIO ELECTRONIC FACILITIES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Анализ асимметричных структур с трехкратным модальным резервированием</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Analysis of Asymmetric Structures with Triple Modal Reservation</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0006-2351-9819</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Морозов</surname><given-names>С. Р.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Morozov</surname><given-names>S. R.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Морозов Сергей Романович – магистр по направлению "Инфокоммуникационные технологии и системы связи", аспирант кафедры телевидения и управления, инженер научно-исследовательской лаборатории фундаментальных исследований по электромагнитной совместимости кафедры телевидения и управления</p><p>пр. Ленина, д. 40, Томск, 634050</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Sergey R. Morozov, Master in Infocommunication technologies and communication systems, Postgraduate student of the Department of Television and Control, Engineer of Research Laboratory of Fundamental Research on Electromagnetic Compatibility of Department of Television and Control</p><p>40, Lenina Ave., Tomsk 634050</p></bio><email xlink:type="simple">pred11072@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-1192-4853</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Газизов</surname><given-names>Т. Р.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Gazizov</surname><given-names>T. R.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Газизов Тальгат Рашитович – доктор технических наук (2010); профессор (2023), заведующий кафедрой телевидения и управления</p><p>пр. Ленина, д. 40, Томск, 634050</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Talgat R. Gazizov, Dr Sci. (Eng.) (2010), Professor (2023), Head of the Department of Television and Control</p><p>40, Lenina Ave., Tomsk 634050</p></bio><email xlink:type="simple">talgat.r.gazizov@tusur.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>03</day><month>05</month><year>2025</year></pub-date><volume>28</volume><issue>2</issue><fpage>6</fpage><lpage>19</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Морозов С.Р., Газизов Т.Р., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Морозов С.Р., Газизов Т.Р.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Morozov S.R., Gazizov T.R.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://re.eltech.ru/jour/article/view/991">https://re.eltech.ru/jour/article/view/991</self-uri><abstract><p>Введение. Для повышения надежности и функциональной безопасности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) разработан новый подход к резервированию электрических цепей, называемый модальным резервированием (МР). Его особенностью является использование сильной электромагнитной связи между проводниками, за счет чего удается повысить надежность и обеспечить электромагнитную совместимость разрабатываемого устройства. Общепринятым способом построения печатных плат (ПП) с МР является использование структуры, выполненной с сохранением зеркальной симметрии по вертикальной, а в некоторых случаях – и по горизонтальной оси. Между тем асимметричные варианты компоновок ПП с МР ранее не рассматривались.Цель работы. Сравнение ПП с трехкратным МР, построенных при симметричных и асимметричных вариантах компоновки для выявления полезных эффектов во временной области.Материалы и методы. Моделирование выполнялось в системе TUSUR.EMC без учета потерь в проводниках и диэлектриках. В качестве исходной структуры с трехкратным МР выбрана зеркально-симметричная четырехпроводная линия передачи с боковой и лицевой связями.Результаты. По результатам работы не было обнаружено асимметричных наборов параметров, ослабляющих помеховый импульс более симметричных наборов (1 и 2) при всех возможных вариантах отказа. Однако обнаружены наборы (8, 9 и 12), при которых удается достичь в 2.38, 2.75 и 2.22 раза соответственно большее значение ∆τmin , чем при наборе 1 (значение ∆τmin которого больше, чем при симметричном наборе 2).Заключение. Обнаруженные наборы 8, 9 и 12 показывают, что компоновку w1 = w2 ≠ w3 = w4, s1 = s2 возможно использовать для уменьшения вероятности наложения импульсов на реальном устройстве, а также для выполнения ПП меньшей длины по сравнению с симметричным вариантом без риска наложения импульсов. Полученные данные можно использовать как рекомендации при трассировке макетов ПП в ситуациях, когда необходимо увеличить разность задержек.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Introduction. An original approach to electrical circuit reservation, referred to as modal reservation (MR), is developed with the purpose of increasing the reliability and functional safety of radio electronic equipment (REA). A specific feature of this method consists in the use of strong electromagnetic coupling between the conductors, thereby increasing the reliability and ensuring the electromagnetic compatibility of the device under development. Printed circuit boards (PCBs) with MR are conventionally constructed using a structure designed to maintain mirror symmetry along the vertical, and, in some cases, along the horizontal axis. Meanwhile, asymmetrical options for PCB layouts with MR have not been previously considered.Aim. To compare triple MR PCBs constructed using symmetrical and asymmetrical layout options to identify beneficial effects in the time domain.Materials and methods. Simulations were carried out in the TUSUR.EMC software environment without considering losses in the conductors and dielectrics. A mirror-symmetrical four-wire transmission line with edge and broad-side couplings was selected as the initial triple MR design.Results. No asymmetric sets of parameters that would attenuate the interference pulse of more symmetric sets (1 and 2) were found for all possible failure scenarios. However, sets 8, 9, and 12 allowed 2.38, 2.75, and 2.22 times higher ∆τmin values to be achieved compared to set 1 (whose ∆τmin value was greater than with symmetric set 2).Conclusion. The discovered sets 8, 9, and 12 show that the arrangement w1 = w2 ≠ w3 = w4, s1 = s2 can be used to reduce the probability of pulse overlap on actual devices, as well as to implement shorter-length PCBs compared to the symmetrical option without the risk of pulse overlap. The data obtained can be used when tracing PCB layouts in situations requiring an increase in the delay difference.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>электромагнитная совместимость</kwd><kwd>радиоэлектронная аппаратура</kwd><kwd>печатная плата</kwd><kwd>модальная фильтрация</kwd><kwd>модальное резервирование</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>electromagnetic compatibility</kwd><kwd>radio electronic equipment</kwd><kwd>printed circuit board</kwd><kwd>modal filtering</kwd><kwd>modal reservation</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено при финансовой поддержке российского научного фонда № 24-29-00579 (https://rscf.ru/project/24-29-00579/) в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники. Авторы благодарны Медведеву А. В. за помощь в работе.</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">The research was supported by the Russian Science Foundation No. 24-29-00579 (https://rscf.ru/project/24-29-00579/) in Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics. The authors is grateful to A. V. Medvedev for assistance in the work.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">IEC 61508-1:2010 Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems – P. 1: General requirements (see Functional Safety and IEC 61508). URL: https://webstore.iec.ch/publication/5515 (дата обращения 10.04.24).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">IEC 61508-1:2010 Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems – P. 1: General requirements (see Functional Safety and IEC 61508). Available at: https://webstore.iec.ch/publication/5515 (accessed 10.04.24).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Patel M. R. Spacecraft Power Systems. Boca Raton: CRC Press, 2005. 736 p. doi: 10.1201/9781420038217</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Patel M. R. Spacecraft Power Systems. Boca Raton, CRC Press, 2005, 736 p. doi: 10.1201/9781420038217</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Денисенко В. В. Аппаратное резервирование в промышленной автоматизации. Ч. 1 // Современные технологии автоматизации. 2008. № 2. С. 90–99. URL: https://www.cta.ru/cms/f/369991.pdf (дата обращения 12.04.2024).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Denisenko V. V. Hardware Redundancy in Industrial Automation. Part 1. Modem Automation Technologies. 2008, no. 2, pp. 90–99. (In Russ.). Available at: https://www.cta.ru/cms/f/369991.pdf (accessed 12.04.2024)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Monolithic MEMS T-type switch for redundancy switch matrix applications / K. Y. Chan, M. Daneshmand, A. A. Fomani, R. R. Mansour, R. Ramer // 38th European Microwave Conf., Amsterdam, Netherlands, 27–31 Oct. 2008. IEEE, 2008. P. 1513–1516. doi: 10.1109/EUMC.2008.4751755</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chan K. Y., Daneshmand M., Fomani A. A., Mansour R. R., Ramer R. Monolithic MEMS T-Type Switch for Redundancy Switch Matrix Applications. 38th European Microwave Conf., Amsterdam, Netherlands, 27–31 Oct. 2008. IEEE, 2008, pp. 1513–1516. doi: 10.1109/EUMC.2008.4751755</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Techniques and Measures to Achieve EMI Resilience in Mission- or Safety-Critical Systems / D. Pissort, J. Lannoo, J. Van Waes, A. Degraeve, J. Boydens // IEEE Electromagnetic Compability Magazine. 2017. Vol. 6, iss. 4. P. 107–114. doi: 10.1109/MEMC.0.8272297.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pissort D., Lannoo J., Van Waes J., Degraeve A., Boydens J. Techniques and Measures to Achieve EMI Resilience in Mission- or Safety-Critical Systems. IEEE Electromagnetic Compability Magazine. 2017, vol. 6, iss. 4, pp. 107–114. doi: 10.1109/MEMC.0.8272297.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Degraeve A., Pissoort D. Study of the effectiveness of spatially EM-diverse redundant systems under plane-wave illumination // Asia-Pacific Intern. Symp. on Electromagnetic Compatibility (APEMC), Shenzhen, China, 17–21 May 2016. IEEE, 2016. P. 211–213. doi: 10.1109/APEMC.2016.7523012.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Degraeve A., Pissoort D. Study of the Effectiveness of Spatially EM-Diverse Redundant Systems Under Plane-Wave Illumination. Asia-Pacific Intern. Symp. on Electromagnetic Compatibility (APEMC). Shenzhen, China, 17–21 May 2016. IEEE, 2016, pp. 211–213. doi: 10.1109/APEMC.2016.7523012</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шарафутдинов В. Р., Газизов Т. Р. Анализ способов резервирования на основе модальной фильтрации // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 3. С. 117–144. doi: 10.24411/2410-9916-2019-10307</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sharafutdinov V. R., Gazizov T. R. Analysis of Reservation Methods Based on Modal Filtration. Systems of Control, Communication and Security. 2019, no. 3, pp. 117–144. (In Russ.) doi: 10.24411/2410-9916-2019-10307</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Khazhibekov R., Zabolotsky A. M. Modal filter with interdigital structure of conductors for 100 Mbit/s Ethernet equipment protection // Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON 2019), Tomsk, Russia, 18−20 Apr. 2019. IEEE, 2019. P. 1−4. doi: 10.1109/SIBCON.2019.8729577</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khazhibekov R., Zabolotsky A. M. Modal Filter with Interdigital Structure of Conductors for 100 Mbit/s Ethernet Equipment Protection. Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON 2019), Tomsk, Russia, 18−20 Apr. 2019. IEEE, 2019, pp. 1−4. doi: 10.1109/SIBCON.2019.8729577</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бевзенко И. Г., Заболоцкий А. М. Модальная фильтрация как средство защиты от сверхкоротких импульсов // Электронные средства и системы управления: материалы докл. междунар. науч.-практ. конф. 2007. № 1. С. 258–260.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bevzenko I. G., Zabolotsky A. M. Modal Filtering as a Means of Protection Against Ultrashort Pulses. Electronic Means and Control Systems: Proc. Reports of the Intern. Scientific and Practical Conf. 2007, vol. 1, pp. 258–260.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhechev Y. S. Signal integrity analysis for the four-layer reflection symmetric modal filter // J. of Radio Electronics. 2022. № 8. P. 1–16. doi: 10.30898/1684-1719.2022.8.5</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhechev Y. S. Signal Integrity Analysis for the Four-Layer Reflection Symmetric Modal Filter. J. of Radio Electronics. 2022, no. 8, pp. 1–16. doi: 10.30898/1684-1719.2022.8.5</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зима Е., Газизов Р. Р. Модальное резервирование: современное состояние // Докл. ТУСУР. 2024. Т. 27, № 3. С. 55–69. doi: 10.21293/1818-0442-2024-27-3-55-69</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zima E., Gazizov R. R. Modal Reservation: Current State. Proc. of TUSUR University. 2024, vol. 27, no. 3, pp. 55–69. (In Russ.) doi: 10.21293/1818-0442-2024-27-3-55-69</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Switching order after failures in symmetric protective electrical circuits with triple modal reservation / A. O. Belousov, A. V. Medvedev, E. B. Chernikova, T. R. Gazizov, A. M. Zabolotsky // Symmetry. 2021. Vol. 13, iss. 6. Art. № 1074. P. 1–22. doi: 10.3390/sym13061074</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belousov A. O., Medvedev A. V., Chernikova E. B., Gazizov T. R., Zabolotsky A. M. Switching Order After Failures in Symmetric Protective Electrical Circuits with Triple Modal Reservation. Symmetry. 2021, vol. 13, iss. 6, art. no. 1074, pp. 1–22. doi: 10.3390/sym13061074</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Медведев А. В. Моделирование, оценка и выбор оптимального порядка переключения цепей с трехкратным модальным резервированием после отказов вдоль проводников // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 2. С. 175–203. doi: 10.24412/2410-9916-2023-2-175-203</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Medvedev A. V. Simulating, Evaluating, and Selecting the Optimum Switching Order for Circuits with Triple Modal Reservation after Failures along the Conductors. Systems of Control, Communication and Security. 2023, no. 2, pp. 175–203. (In Russ.) doi: 10.24412/2410-9916-2023-2-175-203</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kuksenko S. P. Preliminary results of TUSUR University project for design of spacecraft power distribution network: EMC simulation // IOP Conf. Ser.: Materials Sci. and Eng. 2019. Vol. 560. Art. № 012110. P. 1–7. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012110</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kuksenko S. P. Preliminary results of TUSUR University project for design of spacecraft power distribution network: EMC simulation. IOP Conf. Ser.: Materials Sci. and Eng. 2019, vol. 560, art. no. 012110, pp. 1–7. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012110</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Разработка программного обеспечения для моделирования радиоэлектронных средств с учетом электромагнитной совместимости в ТУСУР / С. П. Куксенко, Т. Р. Газизов, А. А. Квасников, А. В. Демаков, А. А. Иванов, Д. В. Клюкин, А. Алхадж Хасан, А. Е. Максимов, А. В. Осинцев // Наноиндустрия. 2023. Т. 16, № S9–1 (119). С. 170–178. doi: 10.22184/1993-8578.2023.16.9s.170.178</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kuksenko S. P., Gazizov T. R., Kvasnikov A. A., Demakov A. V., Ivanov A. A., Klyukin D. V., Alhadge Hasan A., Maksimov A. Ye., Osintsev A. V. Developing Software for Modeling Radioelectronic Equipment with Respect to Electromagnetic Compatibility in TUSUR. Nanoindustry. 2023, vol. 16, no. S9-1(119), pp. 170–178. (In Russ.) doi: 10.22184/1993-8578.2023.16.9s.170.178</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
