В.В. Глотов1, И.В. Остроумов2, И.В. Свиридова3, С.М. Фёдоров4

1–4 Воронежский государственный технический университет (г. Воронеж, Россия)

1 vadik-livny@mail.ru, 2 vanik07@mail.ru, 3 ri-ss-ka@mail.ru, 4 zar36@yandex.ru

Постановка проблемы. Проектирование современных высокочастотных электронных систем требует учета электромагнитных эффектов, в частности электромагнитной совместимости. Для этого используется полно-волновой подход, который позволяет точно моделировать взаимодействие активных устройств с окружающим электромагнитным полем. Одним из наиболее эффективных инструментов для такого моделирования является метод конечных разностей во временной области. Данный метод наилучшим образом подходит для анализа высокочастотных систем, поскольку учитывает влияние электромагнитного поля на работу активных устройств. Однако традиционная интеграция активных компонентов в расчет, осуществляемый с помощью метода конечных разностей во временной области, сопряжена со значительными вычислительными затратами, поскольку требует решения уравнений состояния на каждом временном шаге.

Цель. Предложить подход к электромагнитному анализу микроволновых трехконтактных активных устройств на основе метода конечных разностей во временной области, обеспечивающий существенное снижение вычислительных затрат.

Результаты. Представлен подход к электромагнитному анализу линейных и нелинейных микроволновых схем с тремя активными выводами с использованием метода конечных разностей во временной области. Обновлены в рассматриваемом методе компоненты электрического поля на трехконтактном активном устройстве путем корреляции напряжения и тока с его импедансом. Подтверждена корректность модели в ходе экспериментального исследования предложенного подхода и программного комплекса OrCAD PSpice Designer. Показано, что небольшие расхождения обусловлены числовой дисперсией метода конечных разностей во временной области, а также тем, что сквозные переходы моделировались как идеальные проводники.

Практическая значимость. При использовании предложенного подхода происходит сокращение временных и вычислительных затрат при разработке изделия. Кроме того, данный подход позволяет легко расширить активное устройство на несколько ячеек в методе конечных разностей во временной области без значительных модификаций алгоритма и без увеличения вычислительной сложности.

Глотов В.В., Остроумов И.В., Свиридова И.В., Фёдоров С.М. Моделирование микроволновых трехконтактных активных устройств с использованием метода конечных разностей во временной области // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 6. С. 54−59. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202506-04

1. Макаров О.Ю., Муратов А.В., Ромащенко М.А. Методы обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости и помехоустойчивости в конструкциях электронных средств: монография. Воронеж: Воронежский государственный технический университет. 2013. 234 с.
2. Ромащенко М.А., Коновалов Р.Г., Воробьев М.Е. Технические аспекты обеспечения электромагнитной совместимости для подвижных объектов связи // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 8. С. 59–66. DOI 10.18127/j00338486-202308-10.
3. Баранников И.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Федоров С.М. Алгоритмы аппроксимации электромагнитного поля и синтеза диаграмм направленности антенных решеток // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 1. С. 56−74. DOI 10.18127/j15604128-202401-05
4. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. М.: Группа ИДТ. 2007. 616 с.
5. Ромащенко М.А., Васильченко Д.В., Аралов А.Ю. Исследование помехоустойчивости канала связи беспилотных летательных аппаратов к шумоподобным помехам // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2024. Т. 20. № 4. С. 89–93. DOI 10.36622/1729-6501.2024.20.4.012.