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. В настоящее время особое внимание направлено на функционирование радиоэлектронных средств (РЭС) в сложной электромагнитной обстановке, обусловленной появлением различных типов электромагнитных помех, среди которых выделяют сверхкороткие импульсы (СКИ), отличающиеся быстрым временем нарастания и большой амплитудой. Для защиты от них используют модальные фильтры (МФ), раскладывающие СКИ на последовательность импульсов ме́ньшей амплитуды из-за различия скоростей распространения мод в линии передачи. Как правило, МФ реализуют в виде полосковых структур, однако существует перспективная альтернатива – кабельные структуры, которая требует отдельного инженерного подхода и экспериментальной верификации.

Цель. Разработать прототип МФ на основе плоского кабеля и провести его экспериментальное исследование.

Результаты. Представлена методика прототипирования МФ на основе плоского кабеля и измерения его характеристик, с использованием которой создан прототип МФ. Выполнено сравнение измерений МФ с результатами вычислительных экспериментов в системах квазистатического и электродинамического анализа. Установлено следующее: 1) характер зависимостей модуля коэффициента передачи |S21| МФ в полосе частот до 2 ГГц схож с данными квазистатического и электродинамического анализа и измерений (отклонение 5,2 дБ); 2) полученная в ходе двух видов анализа и при измерениях полоса пропускания МФ составляет 75…310 МГц; 3) измеренный модуль коэффициента отражения |S11| МФ в диапазоне частот 0…10 ГГц не превышает -7,4 дБ. Показано, что разработанный МФ способен ослабить СКИ общей длительностью до 200 пс (по уровню 0,5) в 7 раз (по измерениям).

Практическая значимость. Результаты выполненных экспериментальных исследований расширяют инструментарий инженеров, занимающихся разработкой и модификацией защитных устройств (как на основе плоских кабелей, так и абсолютно новых). Разработанный МФ может быть применен на практике для защиты РЭС от СКИ в самых различных сферах, так как он обладает компактным размером (225 мм) и малым весом (до 75 г), радиационной стойкостью, надежностью и высокими защитными характеристиками.

Гордеева В.О., Белоусов А.О. Экспериментальные исследования модального фильтра на основе плоского кабеля // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 5. С. 141−149. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202605-17

1. Гизатуллин З.М. Помехоустойчивость средств вычислительной техники внутри зданий при широкополосных электромагнитных 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. Luo X., Tian J. Reducing electromagnetic interference in printed circuit board // 2022 International Conference on Applied Physics and Computing (ICAPC). 2022. P. 314–319. DOI: 10.1109/ICAPC57304.2022.00066.
5. Gao G., Huang Y., Zeng S., Li K., Zhang Y., Zhu J. Transparent and hard TiO2/Au electromagnetic shielding antireflection coatings on aircraft canopy PMMA organic glass // Applied Surface Science. 2024. V. 658. DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.159830.
6. M’ziou N. Electromagnetic compatibility problems of indirect lightning stroke on Overhead Power Lines // Mathematics and Computers in Simulation. 2020. V. 167. P. 429–442. DOI: 10.1016/j.matcom.2018.04.007.
7. 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.
8. 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.
9. Gazizov A. T., Zabolotsky A. M., Gazizov T. R. UWB pulse decomposition in simple printed structures // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2016. V. 58. № 4. P. 1136–1142. DOI: 10.1109/TEMC.2016.2548783.
10. Belousov A. O., Vlasova N. O. Parametric optimization of the cables with the modal filtration effect // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 1862. № 1. P. 1–6. DOI: 10.1088/1742-6596/1862/1/012004.
11. Belousov A. O., Vlasova N. O., Gordeyeva V. O., Gazizov T. R. Breaking the Symmetry of Cable Structures as an Instrument for Improving modal decomposition to protect critical equipment against UWB pulses // Symmetry. 2022. V. 14(6). № 1228. P. 1–34. DOI: 10.3390/sym14061228.
12. Belousov A. O., Gordeyeva V. O. Optimization of protective devices with modal phenomena using global optimization algorithms // Mathematical Models and Computer Simulations. 2024. V. 16. Suppl. 1. P. S12–S35. DOI: 10.1134/S2070048224700777.
13. Гордеева В.О., Белоусов А.О. Экспериментальные исследования модального фильтра на основе круглой кабельной структуры // Системы управления, связи и безопасности. 2024. № 2. С. 173–192. DOI: 10.24412/2410-9916-2024-2-173-192.
14. 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 электромагнитной совместимости в ТУСУР // Наноиндустрия. 2023. Т. 16. № S9–1(119). С. 170–178.
15. Belousov A. O., Gazizov T. R. Systematic approach to optimization for protection against intentional ultrashort pulses based on multiconductor modal filters // Complexity. 2018. V. 2018. P. 1–15. DOI: 10.1155/2018/5676504.