Определение параметров электронных устройств методом пассивной радиосенсорной технической диагностики

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

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. 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. 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.

1. 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. P. 158−163.

2. 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-2021-9-4-20-27

3. 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/T09002

4. Очкуренко Г. О. Программирование микроконтроллеров семейства AtMega на базе системы Arduino // Теория и практика современной науки. 2019. № 4 (46). С. 178–183.

5. 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.

6. 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/S000233101901014X

7. 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: 10.26102/2310-6018/2021.35.4.002

8. 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.6071911

9. Лебедев 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: 10.38013/2542-0542-2018-1-35-42

10. 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.1980.1124303

11. Бойков 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: 10.30898/1684-1719.2021.6.14

12. Калькуляторы. URL: https://radioprog.ru/calculator/list (дата обращения 15.11.2021)

13. 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.

14. 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.

15. Костин М. С., Воруничев Д. С. Реинжиниринг радиоэлектронных средств / МИРЭА. М., 2018. 132 с.