1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Радиотехника и электроника
  4. T. 68, № 12, 2023

Радиотехника и электроника, 2023, T. 68, № 12, стр. 1184-1201

Об особенностях вычисления погонных параметров и характеристик многопроводных линий передачи

А. Е. Максимов a, *, С. П. Куксенко a

a Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
634034 Томск, ул. Вершинина, 47, Российская Федерация

* E-mail: mae@tusur.ru

Поступила в редакцию 21.07.2022
После доработки 20.03.2023
Принята к публикации 30.03.2023

Аннотация

Рассмотрены особенности вычисления матриц погонных параметров и характеристик многопроводных линий передачи. Представлена методика расчета матриц первичных погонных параметров многопроводных линий передачи. Сформулированы критерии точности расчета емкостной матрицы. Отмечена необходимость точного учета взаимовлияния между проводниками линии передачи для корректной оценки искажений распространяемых в ней сигналов. Продемонстрировано влияние погонных параметров многопроводных линий передачи на отклики и глазковые диаграммы в конце их активных проводников. Изучено влияние расстояний от крайних проводников до границ поперечных сечений линий передачи на точность вычисления их емкостных матриц. С использованием метода моментов показано, что известные подходы к определению этих расстояний не всегда дают точные или экономичные результаты. На примере нескольких линий передачи с разным числом диэлектрических слоев и проводников, а также с экраном и без него определены минимальные значения этого расстояния, при которых удается добиться точного и экономичного расчета их емкостных матриц.

Список литературы

  1. Paul C.R. Analysis of Multiconductor Transmission Lines. N.Y.: Wiley-IEEE Press, 2008.

  2. Yordanov H., Ivrlac M., Nossek J., Russer P. // 2007 Europ. Microwave Integrated Circuit Conf. Munich. 8–10 Oct. N.Y.: IEEE, 2007. P. 579. https://doi.org/10.1109/EMICC.2007.4412779

  3. Johnson H.W., Graham M. High-Speed Signal Propagation: Advanced Black Magic. Hoboken: Prentice Hall, 2003.

  4. Джорджевич А.Р., Саркар Т.К., Харрингтон Р.Ф. // ТИИЭР. 1987. Т. 75. № 6. С. 7.

  5. Tesche F., Ianoz M., Karlsson T. EMC Analysis Methods and Computational Models. N.Y.: John Wiley & Sons, 1996.

  6. Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Временной отклик многопроводных линий передачи. Томск: Томский гос. ун-т, 2007.

  7. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. М.: ООО “Группа ИДТ”, 2007.

  8. Montrose M.I. EMC and the Printed Circuit Board: Design, Theory, and Layout Made Simple. N.Y.: Wiley-IEEE Press, 2004.

  9. Russ S.H. Signal Integrity: Applied Electromagnetics and Professional Practice. L.: Springer Nature, 2022.

  10. Thierauf S.C. High-Speed Circuit Board Signal Integrity. Norwood: Artech House Publishers, 2004.

  11. Broyde F., Clavelier E. // IEEE Trans. 2005. V. CSI-52. № 2. P. 405. https://doi.org/10.1109/TCSI.2004.841596

  12. Wu R.-B., Chao F.-L. // IEEE Trans. 1995. V. CPMT-18. № 4. P. 644. https://doi.org/10.1109/96.475270

  13. Guo W.-D., Shiue G.-H., Lin C.-M., Wu R.-B. // IEEE Trans. 2006. V. MTT-54. № 4. P. 1379. https://doi.org/10.1109/TMTT.2002.871913

  14. Rotgerink J.L., Serra R., Leferink F. // IEEE Trans. 2021. V. EMC-63. № 4. P. 1231. https://doi.org/10.1109/TEMC.2020.3040689

  15. Cai R., Yang S. // Energies. 2022. V. 15. № 10. P. 3501. https://doi.org/10.3390/EN15103501

  16. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г. // РЭ. 2021. Т. 66. № 6. С. 609. https://doi.org/10.31857/S0033849421060103

  17. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Шкиндеров М.С., Архипов А.О. // Докл. ТУСУР. 2019. Т. 22. № 3. С. 13. https://doi.org/10.21293/1818-0442-2019-22-3-13-17

  18. Xoвpaтoвич B.C. // PЭ. 1975.T. 20. № 3. C. 468.

  19. Amemiya H. // RCA Review. 1967. V. 28. № 2. P. 241.

  20. Влостовский Э.Г. // Радиотехника. 1967. Т. 22. № 4. С. 28.

  21. Paul C.R. Transmission Lines in Digital Systems for EMC Practitioners. N.Y.: Wiley-IEEE Press, 2012.

  22. Surovtsev R.S., Nosov A.V., Gazizov T.R. // Electrica. 2022. № 22. P. 84. https://doi.org/10.5152/electr.2021.21062

  23. Аполлонский С.М. Дифференциальные уравнения математической физики в электротехнике. СПб.: Питер, 2012.

  24. Sadiku M.N.O. Numerical Techniques in Electromagnetics. Boca Raton: CRC Press, 2019.

  25. Wei C., Harrington R.F., Mautz J.R., Sarkar T.K. // IEEE Trans. 1984. V. MTT-32. № 4. P. 439. https://doi.org/10.1109/TMTT.1984.1132696

  26. Lupo G., Petrarca C., Vitelli M., Tucci V. // IEEE Trans. 2002. V. DEI-9. № 3. P. 467. https://doi.org/10.1109/TDEI.2002.1007711

  27. Sumant P., Cangellaris A. // Int. J. Numerical Modelling. 2007. V. 20. № 5. P. 253.

  28. You Y., Palusinski O.A., Szidarovszky F. // IEEE Trans. 1999. V. MTT-47. № 6. P. 798. https://doi.org/10.1109/22.769353

  29. Venkataraman J., Rao S.M., Djordjevic A.R. et al. // IEEE Trans. 1985. V. MTT-33. № 10. P. 952. https://doi.org/10.1109/TMTT.1985.1133155

  30. Pan G.W., Wang G., Gilbert B.K. // IEEE Trans. 1992. V. CSI-39. № 11. P. 955. https://doi.org/10.1109/81.199876

  31. Musa S.M., Sadiku M.N.O. // Int. J. Engineering Research and Development. 2014. V. 10. № 3. P. 87.

  32. Khebir A., Kouki A., Mittra R. // J. Electromagnetic Waves and Applications. 1990. V. 4. № 2. P. 145. https://doi.org/10.1163/156939390X00041

  33. Maksimov A.E., Kuksenko S.P. // IEEE Trans. 2022. V. EMC-64. № 5. P. 1514. https://doi.org/10.1109/TEMC.2022.3175717

  34. Zhu B., Lu J., Zhu M., Jiang M. // 2015 10th Electromagnetic Compability of Integrated Circuits (EMC Compo). Edinburgh. 10–13 Nov. N.Y.: IEEE, 2015. P. 87.

  35. Özgün Ö., Kuzuoğlu M. MATLAB-based Finite Element Programming in Electromagnetic Modeling. Boca Raton: CRC Press, 2018.

  36. Rosloniec S. Fundamental Numerical Methods for Electrical Engineering. Berlin: Springer, 2008.

  37. Харрингтон Р.Ф. // ТИИЭР. 1967. № 2. С. 5.

  38. Ruehli A., Antonini G., Jiang L. Circuit Oriented Electromagnetic Modeling Using the PEEC Techniques. N.Y.: Wiley-IEEE Press, 2017.

  39. Karkashadze D., Jobava R., Frei S., Soziashvili B. // Proc. 6th Int. Seminar/Workshop on Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED-2001). Lviv. 18–20 Sep. N.Y.: IEEE, 2001. P. 187.

  40. Кадников С.Н. Метод интегральных уравнений для расчета электростатических полей. Иваново: Ивановский гос. энергетический ун-т, 1995.

  41. Hackbusch W. Integral Equations: Theory and Numerical Treatment/Int. Ser. of Numerical Math. V.120. Basel: Birkhäuser, 1995. P. 266. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-9215-5_8

  42. Панасюк В.В., Саврук М.П., Назарчук З.Т. Метод сингулярных интегральных уравнений в двумерных задачах дифракции. Киев: Наукова думка, 1984.

  43. Yla-Oijala P., Taskinen M., Sarvas J. // Progress in Electromagnetics Research. 2005. V. 52. P. 81. https://doi.org/10.2528/PIER04071301

  44. Banerjee P.K., Butterfield R. Boundary Element Methods in Engineering Science. N.Y.: McGraw-Hill, 1981.

  45. Rylander T., Ingelström P., Bondeson A. Computational Electromagnetics. N.Y.: Springer, 2013.

  46. L’eplattenier P., Çaldichoury I. // 38th Int. Conf. on Boundary Elements and Other Mesh Reduction Methods (BEM/MRM 38). New Forest. 21–23 Sep. Ashurst: WIT Press, 2015. P. 311.

  47. Yu W., Wang X. Advanced Field–Solver Techniques for RC Extraction of Integrated Circuits. Berlin: Springer, 2014.

  48. Верлань А.Ф., Сизиков B.C. Интегральные уравнения: методы, алгоритмы, программы. Киев: Наукова думка, 1986.

  49. Канторович Л.В., Акилов Г.П. Функциональный анализ в нормированных пространствах. М.: Физматгиз, 1959.

  50. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. М.: ГИФМЛ, 1959.

  51. Matthaei G.L., Young L., Jones E.M.T. Microwave Filters, Impedance- matching Networks, and Coupling Structures. Norwood: Artech House Publishers, 1980.

  52. Zhai K., Yu W. // Int. J. Numerical Modelling. 2014. V. 27. № 4. P. 656. https://doi.org/10.1002/jnm.1934

  53. Musa S.M., Sadiku M.N.O. // Microwave and Optical Technology Lett. 2008. V. 50. № 10. P. 2743.

  54. Bazdar M.B., Djordjevic A.R., Harrington R.F. et al. // IEEE Trans. 1994. V. MTT-42. № 7. P. 1223. https://doi.org/10.1109/22.299760

  55. Balakrishnan S., Park J.H., Kim H. et al. // Proc. 2001 IEEE Int. Conf. on Computer Design: VLSI in Computers and Processors (ICCD 2001). Austin, 23–26 Sep. N.Y.: IEEE, 2001. P. 98.

  56. Zhang J., Drewniak J.L., Pommerenke D.J. et al. // IEEE Trans. 2010. V. EMC-52. № 1. P. 189. https://doi.org/10.1109/TEMC.2009.2035055

  57. Peterson Z.M. // 2020 IEEE 29th Conf. on Electrical Performance of Electronic Packaging and Systems (EPEPS). San Jose. 5–7 Oct. N.Y.: IEEE, 2020. Paper No. 9231315.

  58. Pan G.-W., Olson K.S., Gilbert B.K. // IEEE Trans. 1989. V. CADICS-8. № 6. P. 608. https://doi.org/10.1109/43.31517

  59. Kovacevic-Badstuebner I., Romano D., Antonini G. et al. // Energies. 2021. V. 14. № 10. P. 2835. https://doi.org/10.3390/en14102835

  60. Мигулин В.В., Медведев В.И., Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Основы теории колебаний. М.: Наука, 1978.

  61. Ramo S., Whinnery J.R., van Duzer T. Fields and Waves in Communication Electronics. N.Y.: John Wiley & Sons, 1994.

  62. Shafieipour M., de Silva J., Kariyawasam A. et al. // Proc. Int. Conf. on Power Systems Transients (IPST) 2017. Seoul, 26–29 Jun 2017. Paper No. 17IPST204.

  63. Scheinfein M.R., Palusinski O.A. // IEEE Trans. 1987. V. SCS-4. № 3. P. 187.

  64. Harrington R.F. // IEEE Trans. 1984. V. MTT-32. № 7. P. 705. https://doi.org/10.1109/TMTT.1984.1132757

  65. Chen L.F., Ong C.K., Neo C.P. et al. Microwave Electronics. Measurement and Materials Characterization. N.Y.: John Wiley & Sons, 2004.

  66. Nabors K., White J. // IEEE Trans. 1991. V. CADICS-10. № 11. P. 1447. https://doi.org/10.1109/43.97624

  67. Drandić A., Trkulja B. // Int. J. Numerical Modelling. 2019. V. 33. № 5. Article e2669. https://doi.org/10.1002/jnm.2669

  68. Paul C. Transmission Lines in Digital and Analog Electronic Systems: Signal Integrity and Crosstalk. N.Y.: Wiley–IEEE Press, 2010.

  69. Makarov S.N., Noetscher G.M., Nazarian A. Low-Frequency Electromagnetic Modeling for Electrical and Biological Systems Using MATLAB. N.Y.: John Wiley & Sons, 2016.

  70. Ruehli A.E. Circuit Analysis, Simulation and Design. Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 1987.

  71. Zhai K., Yu W. // Int. J. Numerical Modelling. 2014. V. 27. № 4. P. 656. https://doi.org/10.1002/jnm.1934

  72. Yang Z., Wang Z. // Microelectronic Engineering. 2003. V. 65. P. 133. https://doi.org/10.1016/S0167-9317(02)00746-3

  73. Ekman J., Antonini G., Orlandi A., Ruehli A. // IEEE Trans. 2006. V. EMC-48. № 1. P. 19. https://doi.org/10.1109/TEMC.2006.870699

  74. Сычев А.Н., Стручков С.М. // Докл. ТУСУР. 2011. Т. 24. № 2–3. С. 77.

  75. Hall S.H., Heck H.L. Advanced Signal Integrity for High-Speed Digital Designs. N.Y.: Wiley-IEEE Press, 2009.

  76. 76. Wu R.-B., Chao F.-L. // IEEE Trans. 1996. V. CPMT-19 № 2. P. 397. https://doi.org/10.1109/96.496044

  77. Musa S.M., Sadiku M.N.O. // IEEE SoutheastCon 2008. Huntsville. 3–6 Apr. N.Y.: IEEE, 2008. P. 300. https://doi.org/10.1109/SECON.2008.4494308

  78. Homentcovschi D., Oprea R. // IEEE Trans. 1998. V. MTT-46. № 1. P. 18. https://doi.org/10.1109/22.654918

  79. Вержбицкий В.М. Основы численных методов: Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2002.

  80. Heath M.T. Scientific Computing: an Introductory Survey. Boston: McGraw- Hill, 2002.

  81. Zhou Y., Li Z., Shi W. // 2007 44th ACM/IEEE Design Automation Conf. San Diego. 4–8 Jun. N.Y.: IEEE, 2007. P. 835.

  82. Максимов А.Е., Куксенко С.П. // Журн. радиоэлектрон. 2021. № 1. http://jre.cplire.ru/jre/jan21/ 10/text.pdf .https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.1.10

  83. Swanson D.G., Hofer W.J. Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation. Norwood: Artech House Publishers, 2003.

  84. Максимов А.Е., Куксенко С.П. // Журн. радиоэлектрон. 2023. № 1. http://jre.cplire.ru/jre/jan23/ 14/text.pdf .https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.1.14

  85. Khalaj-Amirhosseini M. // Progress in Electromagnetics Research. 2005. V. 50. P. 267. https://doi.org/10.2528/PIER04061601

  86. Musa S.M., Sadiku M.N.O. // Proc. of the COMSOL Conf. Boston, 30 Mar. 2009. https://www.comsol.ru/ paper/download/44430/Musa.pdf.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Радиотехника и электроника

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал