В.Е. Драч – к.т.н., доцент, 

Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана 

E-mail: drach@bmstu-kaluga.ru;

П.В. Кондрашов – студент магистратуры, 

Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: p.kondrashov.radio@yandex.ru

М.А. Саввин – студент магистратуры, 

Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: 79108644148@yandex.ru

Постановка проблемы. На характеристики разрабатываемой аппаратуры влияет множество параметров: неоднородность используемых компонентов, вносимые ими паразитные помехи, шумы, наводимые от элементов конструкции и внешних источников. При этом поиск и устранение причин несоответствия параметров спроектированных изделий требует больших затрат при прохождении стадий разработки. Вот почему актуальной является задача моделирования аппаратуры с параметрами, приближенными к реальным, и в условиях, отличных от лабораторных.

Цель. Выяснить причины несоответствия параметров реального фильтра заявленным в документации и предложить решения по технической модернизации изделия.

Результаты. Для оценки влияния выше приведенных факторов в программе Qucs 0.0.19 проведено моделирование помехоподавляющего фильтра, вносимое затухание которого не соответствовало требованиям конструкторской документации (данная проблема была выявлена за счет применения современного измерительного оборудования на этапе серийного производства). Построено семейство кривых, описывающих поведение схемы при различных значениях параметров элементов. Для оценки влияния паразитных параметров были использованы эквивалентные схемы. Воздействие шумов, наводимых элементами конструкции, было аппроксимировано при помощи параллельно включенных трансформаторов в режиме короткого замыкания. Моделирование проводилось в диапазоне частот от 100 Гц до 1 ГГц. В результате проведенных исследований получено: учет паразитных параметров элементов приводит к существенному изменению вида идеальной АЧХ помехоподавляющего фильтра; значение емкости проходного конденсатора в рассматриваемом диапазоне частот не вносит заметного вклада во вносимое фильтром затухание; в области низких частот на выходную характеристику фильтра наибольшее влияние оказывает величина индуктивности катушек; в области высоких частот начинают проявляться излучающие свойства элементов конструкции, что оказывает значительное влияние на вносимое фильтром затухание.

Практическая значимость. Проведенное исследование опровергло изначальное предложение, которое заключалось в использовании проходных конденсаторов с наибольшей емкостью для устранения несоответствия серийно выпускаемых фильтров конструкторской документации. Из полученных результатов следует, что наиболее эффективно поставленную задачу можно решить посредством увеличения индуктивности катушек с 517 мкГн до 1000 мкГн и модернизации конструктивных элементов, хотя последнее требует отдельного исследования при помощи специальных пакетов, таких как HFSS.

Драч В.Е., Кондрашов П.В., Саввин М.А. Анализ конструкции фильтра для подавления помех с помощью компьютерного моделирования // Наукоемкие технологии. 2020. Т. 21. № 6. С. 19−27. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998465-202006-04.

1. Драч В.Е., Корчикова А.Е. Повышение уровня стабилизации драйвера светодиодов // Вестник инженерной школы дальневосточного федерального университета (Владивосток: Изд-во «Дальневосточный федеральный университет»). 2016. № 1(26).
2. Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов. Изд. 2-е, доп. и перераб. Л.: Энергия. 1971. 220 с.
3. Скрипников Ю.Ф. Колебательный контур. М.: Энергия. 1970. 128 с.
4. Е4-11. Измеритель добротности. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.728.002 ТО. Каунас: НИИРИТ. 1989.
5. Вершинин Е.В. Моделирование сигналов и схем, используемых в технологиях связи. Учебный практикум по дисциплине «Основы технологий связи». Калуга: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2018. 62 с.
6. Черепанов В.П., Посысаев Е.И. Защита радиоэлектронной аппаратуры от электрических перегрузок. М.: РадиоСофт. 2010. 218 с.
7. Курушин А.А., Банков С.Е. Моделирование антенн и СВЧ структур с помощью HFSS. М.: Солон-пресс. 2018. 280 c.
8. Гурин В.К., Павловский В.А., Юрченко О.Н. Собственные и взаимные паразитные параметры элементов помехоподавляющих фильтров для источников электропитания ключевого типа // Технiчна електродинамiка (Киев: Институт электродинамики НАН Украины). 2012. № 2.
9. Гурин В.К., Павловский В.А., Юрченко О.Н. Особенности магнитной связи между индуктивностями выводов входных и выходных конденсаторов помехоподавляющих фильтров: статья // Технiчна електродинамiка (Киев: Институт электродинамики НАН Украины). 2014. № 1.
10. Золин Е.В. Электромагнитная совместимость в сетевых помехоподавляющих фильтрах: статья // Материалы Всерос. научно-практической конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии». 20 ноября 2015. г. Тюмень: Изд-во Тюменского индустриального университета. 2015.