Диссертация (1136166), страница 40

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 40)

Кроме того, распределение тока в прямом и возвратном проводнике с ростомчастоты изменяется с увеличением их плотности вблизи плоскостей, формирующих ихлицевую емкость. Неравномерному распределению тока по сечению проводникаспособствуеттакжепроявлениескин-эффекта[17].Однакоприменительнокрассматриваемой задаче расчета излучений печатных узлов перераспределение токов впроводниках из-за скин-эффекта можно не учитывать.Одним из основных принципов проектирования печатных плат современных РЭСявляется нормировка волновых сопротивлений линий передачи за счет использованиязвеньевой структуры слоев и конструкторского формирования путей возвратных токов.Это позволяет обеспечить максимальную однородность и высокую устойчивостью крадиопомехам.Наиболееэффективнымподходомксокращениюколичестваэлементовдекомпозиции является совместное рассмотрение токов и проводников, относящихся кодной и той же линии передачи с учетом на качественном уровне некоторых физическихособенностей их функционирования.

Основными типами линий передачи, используемымивпечатныхузлах,являютсямикрополосковая,копланарная,заглубленная179микрополосковая, а также симметричная и несимметричная полосковая линия. Ниже дляних предлагаются соотношения для расчета компонентов электромагнитного поля.Фрагменты таких линий, отвечающие требованиям по однородности, далее будемназывать типовыми излучающими элементами (ТИЭ).Для получения расчетных значений поля с необходимой для оценочных расчетовточностью необходимо, чтобы ТИЭ являлись электрически короткими по введенномувыше критерию с учетом свойственного рассматриваемой конструкции коэффициентараспространения. Расчет последнего наряду с волновым сопротивлением может бытьвыполнен на основе справочных данных [139].Таким образом, в рамках дальнейшей работы необходимо получить соотношениядля расчета поля ТИЭ, а также рассмотреть возможность и развить методы расчета полей,формируемых электрически короткими криволинейными проводниками и трассами,имеющимимножествопрямолинейныхучастков, отвечающимитребованиямпооднородности.

Решение этих задач рассмотрено в разделе 3.3.Также необходимо отметить, что уменьшение количества элементов декомпозициипри расчетах может быть достигнуто за счет снижения точности расчетов, если этодопустимо для конкретного объекта исследований.3.2. Разработка методики отбора проводников, определяющихпомехоэмиссию на частоте анализаВыше отмечалось, что для рационального выполнения анализа помехоэмиссии дляпечатного узла необходимо отобрать проводники и ТИЭ, которые характеризуютсянаибольшим излучением в полосе частот в окрестности частоты анализа f0. В качествеисходных данных для проведения такого анализа следует рассматривать результатымоделирования печатного узла на основе модели, учитывающей влияние его конструкциина протекающие в проводниках токи, явления отражения и т.п.

При декомпозициипроводников на прямые отрезки проводников и фрагменты ТИЭ в каждом элементедекомпозиции будет протекать один и тот же ток. Таким образом, в общем случаеколичество токов N, подвергаемых анализу, будет существенно меньше общего числаэлементов декомпозиции. Дополнительно, как следует из (3.7), необходимо знать длиныкаждой трассы на плате li. Они рассчитываются из топологии печатного узла.Для решения рассматриваемой задачи можно использовать два подхода. Первый изних — формальный — состоит в количественном анализе токов, рассчитанных дляпроводников на основе схемотехнического моделирования в соответствии с излагаемымниже алгоритмом.

Второй подход, дающий качественный результат, состоит виспользовании экспертных систем, позволяет уменьшить количество проводников,180рассматриваемых при выполнении формального анализа. Оптимальным решением длясложных РЭС, как представляется, является комбинация этих подходов.Методика отбора проводников на основе формального анализа. Значения токовii(t) как функций времени при расчете помехоэмиссии, согласно общей концепциивиртуальнойсертификации[44,45],определяютсяпутемсхемотехническогомоделирования.

При этом анализ массива функций ii(t) может выполняться как в ходесамого моделирования, так и отдельно на основе сохраненных его результатов. Формулы(3.7) описывают три компонента поля, определяемых с учетом временного запаздываниязначениями как токов ii(t), так и их производных, поэтому при выполнении анализанеобходимо рассматривать также массив функций dii(t)/dt, причем отдельно, т.к. значенияii(t) и dii(t)/dt в строгом представлении не сопоставимы.При разработке методики выполнения формального анализа следует учестьпорядок обработки сигналов в схеме ИП, который был рассмотрен в разделах 2.2, 2.3 ипредполагает перенос сигналов на промежуточную частоту с последующей узкополоснойфильтрацией и детектированием.

Таким образом, вклад в показания ИП вносят только тесоставляющие спектра, которые находятся вблизи частоты настройки в полосе,соответствующей ФПЧ для текущего значения f0.Выполнение вторичной обработки результатов моделирования непосредственно вэлектрической схеме соответствует теории предикативно-логических макромодельныхнадстроек [111, 112]. Предлагаемая на основе проведенного качественного анализаструктура ячейки для анализа тока в отдельном проводнике приведена на рис.

3.12. Сучетом её назначения она может быть названа ячейкой первичного анализа.liG0Vf = 0iVf (t)НИНУНii(t)iVf1 (t)u1(t)B2Vf1 = 0B1H(t,t01)ИНУТИТУНR1Ck1A1Lk1Lk2Uип(t) Uпп(t)Cint1 Cd1НИТУНA3НИНУНA4B5MkH(t,t02)R2B3С1Bk1Rk1u2(t)u4(t) u6(t)B4НИТУНRk2Ck2A2 u3(t)SW1Cint2 Cd2B6НИНУНu5(t)SW2Rd1Uиc(t)Uпc(t)Rd2Рис.

3.12. Схема ячейки первичного анализаПринцип работы ячейки первичного анализа состоит в следующем. Токовыйсигнал iVf(t) = ii(t) снимается с ветви принципиальной схемы в модели РЭС при помощификтивного источника Vf, не оказывающего влияния на текущее значение тока в ней. Он181подается на нелинейный управляемый напряжением источник напряжения (НИНУН),который служит для введения в схему эквивалентного длине весового коэффициента li идля нормировки коэффициентов передачи резонансных фильтров с индуктивной связью,состоящих из идентичных каскадов A1 и A2; A3 и A4.

Передаточная функция источника B1,кроме того, обеспечивает блокировку анализа токов в проводнике в интервале времениt < t01. Это необходимо для пропуска переходных процессов, связанных с включениемустройства. Формируемое на выходе B1 напряжение u1(t) описывается передаточнойфункцией u1(t) = iVf(t)liH(t,t01)/G02, где G0 — коэффициент передачи единичного каскадафильтра на частоте f0, H(t,t01) — функция Хевисайда с параметром t01.Для выполнения первичного анализа функции dii(t)/dt необходимо получить еёзначение в схеме.

Для этого используется емкость C1 = 1 Ф, ток iVf1(t) через которуючисленно равен производной напряжения на емкости C1: iVf1(t) = du1(t)/dt. При помощиисточника напряжения B2, управляемого током (ИНУТ), ток iVf1(t) трансформируется вчисленно равное ему напряжение u2(t). Далее напряжения u1(t) и u2(t) подвергаютсяузкополосой фильтрации при помощи пары двухкаскадных фильтров.Каскады A1 — A4 построены по схеме, аналогичной фильтру ПЧ ИП. Посколькуперестройка контуров непосредственно в ходе моделирования не требуется, то в моделииспользуется взаимная индуктивность, а не её эквивалентная трехточечная схема(рис. 2.6).

Параметры элементов каскада фильтра и дополнительные параметрырассчитывают для заданных значений сопротивлений Rk = Rk1 = Rk2, коэффициента связиkC = 1, коэффициента  6  2 , текущей частоты анализа f0 и соответствующей ей полосыΔf по уровню -6 дБ по формуламQ 2f0MQRk11; k  k  ; Lk1  Lk 2 ; Сk 1  Сk 2 ;fLQ2f 02f 0QRk(3.23)2M k  kLk1 ; G0  M k f 0 Q ,аналогичным приведенным в разделе 2.2 для ФПЧ и преселекторных цепей. ЗдесьQ — добротность колебательного контура.На основе сигналов u3(t) и u4(t), формируемых фильтрами, необходимо получитьобщие показатели интенсивности излучения для данного проводника для функций ii(t) иdii(t)/dt.

Как отмечалось в главах 1 и 2, используемые на практике измерительныеприемники имеют детекторы пикового, квазипикового, среднего и среднеквадратичногозначений. Первый характеризует максимальный уровень помехи, второй — его значение,полученное при использовании детектора с нормированными характеристиками.Остальные детекторы характеризуют усредненное интегральное значение. Исходя изэтого, в качестве интегральных показателей следует использовать максимальное значение182модулей функций u3(t) и u4(t), а также их интегральные значения, полученные на конечноевремя моделирования tmax, которое должно быть равно выбранному конечному временисимуляции при проведении моделирования схемы для определения помехоэмиссии.Выявление пикового значения для сигнала u3(t) с формированием функции Uпс(t)производится при помощи пикового детектора, состоящего из управляемого ключа SW2,сопротивления Rd2 и емкости Cd2.

Ключ SW2 выполняет диодную функцию, открываясьтолько при превышении напряжением на выходе НИНУН B6 значения напряжения u5(t) наемкости Cd2. Для выполнения детектором пиковых значений своих функций необходимовыполнение условия 1/f0 >> Rd2Cd2, исходя из которого выбираются параметры входящих внего элементов. Сопротивление управляемого ключа должно быть много больше Rd2 вразомкнутом состоянии и много меньше этого значения — в замкнутом.

Второй пиковыйдетектор в схеме на рис. 3.12 функционирует аналогично с формированием сигнала Uпп(t).Ток ii(t) может протекать в обоих направлениях; ввиду этого ИНУН B4 и B6 должныобеспечиватьпередаточныефункцииu5(t) = |u3(t)|H(t,t02)иu6(t) = |u4(t)|H(t,t02)соответственно, где H(t,t02) — функция Хевисайда с параметром t02, введенная впередаточные функции для блокирования начального момента анализа до моментавремени t02. Назначением такой блокировки является пропуск переходных процессов врезонансных фильтрах, наблюдающихся при наличии тока в проводнике непосредственнопосле момента времени t01.Выбор значения t01 определяется общей длительностью переходного процесса, втечение которого тестируемое РЭС выходит на установившийся режим в первичномсмысле (т.е.

Характеристики

Список файлов диссертации