В.О. Гордеева1, А.О. Белоусов2

1,2 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (г. Томск, Россия)

1 viktoriia.gordeeva@tusur.ru; 2 anton.o.belousov@tusur.ru

Постановка проблемы. Современные радиоэлектронные средства (РЭС) подвержены значительным рискам нарушения работоспособности из-за воздействия электромагнитных помех (ЭМП). Особо опасными являются проникающие через цепи питания и сигнальные линии кондуктивные помехи, приводящие к негативным последствиям для РЭС. Наиболее опасный вид кондуктивных ЭМП - сверхкороткие импульсы (СКИ) - обладают высокой амплитудой и малой длительностью. Для защиты от них можно использовать модальные фильтры (МФ), в которых ослабление СКИ осуществляется путем их разложения на последовательность импульсов ме́ньшей амплитуды за счет обеспечения разного времени прихода мод к концу линии передачи. Между тем при проектировании МФ необходимо решить сложную задачу оптимизации, обусловленную многоэкстремальными целевыми функциями (ЦФ) (при оптимизации ряда параметров по нескольким критериям). Как правило, для оптимизации МФ применяют эволюционные, стохастические и детерминированные алгоритмы. Однако эти алгоритмы требуют значительных вычислительных и временны́х затрат и локализации в локальных экстремумах ЦФ.

Цель. Разработать новый алгоритм глобальной оптимизации помехозащитных структур с модальным разложением, обеспечивающий эффективный баланс между точностью вычислений, временны́ми затратами и устойчивостью к локальным экстремумам, и выполнить его апробацию.

Результаты. Представлен алгоритм адаптивного усечения секций (АУС), сочетающий в себе достоинства стохастического и детерминированного подходов. Выполнена его апробация на тестовых функциях и МФ на основе трехпроводной микрополосковой линии. Показано, что стохастическая природа алгоритма позволяет избегать локальных экстремумов, а механизм разделения пространства поиска на секции и их дальнейшее отсечение дают возможность сузить пространство поиска и сосредоточить вычислительный потенциал в наиболее перспективных областях поиска. В результате использования данного алгоритма получены данные, близкие к результатам эволюционных алгоритмов с отклонением, не превышающим 1%, и с ме́ньшими вычислительными затратами. Подтверждено, что алгоритм АУС соблюдает баланс между точностью вычислений, временны́ми затратами и устойчивостью к локальным экстремумам.

Практическая значимость. Предложенный алгоритм АУС расширяет инструментарий инженеров, занимающихся разработкой и модификацией защитных устройств.

Гордеева В.О., Белоусов А.О. Разработка гибридного алгоритма оптимизации помехозащитных структур с модальным разложением // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 1. С. 72−83. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202601-07

1. Гизатуллин З.М. Помехоустойчивость средств вычислительной техники внутри зданий при широкополосных электромаг-нитных воздействиях. Монография. Казань: Изд-во Казанского гос. технич. ун-та. 2012. 254 с.
2. Chen Z., Claeys T., Deseine R., Catrysse J., Pissoort D. Influences of wiring inside ready-made connecting devices on EMI in medical electronic systems // IEEE Letters on Electromagnetic Compatibility Practice and Applications. 2023. V. 5. № 4. P. 142–148. DOI: 10.1109/LEMCPA.2023.3286727.
3. Alnamir H. Study of low frequency electromagnetic interference problems in hospital environment // 2019 11th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE). 2019. P. 1–5. DOI: 10.1109/ATEE.2019.8724736.
4. Mora N., Vega F., Lugrin G., Rachidi F, Rubinstein M. Study and classification of potential IEMI sources // System and assessment Notes. 8 July 2014. Note 41.
5. Gaynutdinov R., Chermoshentsev S. Studies of electromagnetic disturbances in coupling path by application of intentional ultrashort electromagnetic pulses // 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). 2019. P. 1–4. DOI: 10.1109/ICOECS46375.2019.8949973.
6. Gaynutdinov R., Chermoshentsev S. Studies of electromagnetic disturbances in coupling path by application of intentional ultrashort electromagnetic pulses // 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). 2019. P. 1–4. DOI: 10.1109/ICOECS46375.2019.8949973.
7. Белоусов А.О., Гордеева В.О. Оптимизация помехозащитных структур с модальным разложением: монография. Томск: Изд-во ТУСУР. 2023. 136 с.
8. Molga M., Smutnicki C. Test functions for optimization needs [Электронный ресурс]. 2005. URL: http://www.zsd.ict.pwr.wroc.pl/fi-les/docs/functions.pdf (дата обращения: 05.06.2025).
9. Ackley D.H. A connectionist machine for genetic hillclimbing. New York: Springer. 1987. 260 p.
10. Куксенко С. П., Газизов Т. Р., Квасников А. А., Демаков А. В., Иванов А. А., Клюкин Д. В., Алхадж Хасан А., Максимов А. Е., Осинцев А. В. Разработка программного обеспечения для моделирования радиоэлектронных средств с учетом электро-магнитной совместимости в ТУСУР // Наноиндустрия. 2023. Т. 16. № S9-1(119). С. 170–178.
11. Gordeyeva V.O., Belousov A.O. Optimization of strip modal filters by random search method // Proceedings of International Siberian conference on control and communications (SIBCON-2022). 2022. P. 1–5, DOI: https://doi.org/10.1109/SIB-CON56144.2022.10002986.