Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием

Авторы патента:

Газизов Тальгат Рашитович (RU)

Заболоцкий Александр Михайлович (RU)

Белоусов Антон Олегович (RU)

Жечев Евгений Сергеевич (RU)

Черникова Евгения Борисовна (RU)

H04B15/02 - снижение уровня помех, создаваемых электрической аппаратурой, с помощью устройств, расположенных на источнике помех или вблизи от него (конструктивное сопряжение с электрическими машинами H02K 11/00)

H04B15/00 - Подавление или ограничение шумов и помех (с помощью устройств, находящихся в приемнике H04B 1/10)

H01P11/00 - Вспомогательные устройства (элементы связи типа волноводов H01P 5/00)

Владельцы патента RU 2751672:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» (RU)

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их компоновки. Технический результат – упрощение изготовления печатной платы и монтажа её компонентов, а также уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям. Достигается тем, что в способе компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием, включающем компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей на печатной плате с опорным проводником, опорный проводник выполнен в виде двух отдельных печатных проводников внутри диэлектрической подложки печатной платы, проложенных друг под другом параллельно друг другу и закороченных между собой. Резервируемая цепь, состоящая из активного и пассивного проводников, трассируется на одной из внешних сторон диэлектрической подложки печатной платы, а резервная цепь, состоящая из двух пассивных проводников, трассируется на противоположной внешней стороне диэлектрической подложки печатной платы. Проводники резервируемой и резервной цепей вместе с опорным проводником образуют пятипроводную связанную линию передачи. При этом радиоэлектронные компоненты размещаются с внешних сторон печатной платы на резервируемой и резервной цепях. 4 ил.

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их компоновки.

Известно устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов [1].

Недостатком данного устройства является его конфигурация, не соответствующая стандартному технологическому процессу изготовления многослойных печатных плат (нечетное количество проводящих слоев).

Известен способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием, включающий трассировку печатных проводников с опорным проводником в виде отдельного слоя [2].

Недостатком данного способа является относительно высокая восприимчивость резервируемой цепи к кондуктивным электромагнитным помехам.

Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ внутренней компоновки печатных плат для цепей с резервированием, включающий компоновку и трассировку цепей с резервированием [3].

Недостатками данного способа являются затрудненные монтаж радиоэлектронных компонентов и изготовление печатной платы из-за исполнения опорного проводника в виде отдельных слоев на резервируемой и резервной платах, а также недостаточное ослабление внешних кондуктивных эмиссий.

Предлагается способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием, включающий взаимное расположение резервируемой и резервной плат, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат, с опорным проводником на резервируемой и резервной платах, а резервируемая и резервная платы склеиваются слоем диэлектрика, отличающийся тем, что опорный проводник выполнен в виде отдельных печатных проводников на внутренних слоях многослойной печатной платы с модальным резервированием и четным количеством внутренних проводящих слоев, проложенных параллельно друг другу с минимально допустимым технологическим зазором между опорными проводниками, соединенными между собой на концах внутренними межслойными перемычками, образующими единую схемную землю, при этом резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются на внешних слоях резервируемой и резервной цепей печатной платы.

Технический результат состоит в упрощении изготовления печатной платы и монтажа её компонентов, а также уменьшении восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям.

Технический результат в части упрощения изготовления печатной платы достигается за счет соответствия технологическому процессу изготовления многослойных печатных плат и выполнения опорного проводника в виде отдельных печатных проводников на внутренних слоях. Технический результат в части упрощения монтажа компонентов печатной платы достигается за счет размещения ее компонентов на внешних слоях, а также отсутствия необходимости организовывать специальные вырезы во внешних слоях резервируемой и резервной цепей при монтаже. Технический результат в части уменьшения восприимчивости резервируемой цепи к внешним эмиссиям достигается за счет того, что кондуктивные электромагнитные помехи подвергаются модальным искажениям, что способствует уменьшению восприимчивости к помехам.

Достижимость технического результата продемонстрирована на примере распространения трапецеидального помехового импульса с ЭДС 200 В и длительностями фронтов и плоской вершины по 100 пс в заявленной структуре длиной 1 м. Поперечное сечение и эквивалентная схема структуры представлены на фиг. 1. Геометрические параметры структуры: ширина проводников w=1000 мкм, расстояние между проводниками s=700 мкм, толщина проводников t=35 мкм, толщина подложки h=1000 мкм, расстояние между внутренними проводниками h₁=510 мкм. Значение относительной диэлектрической проницаемости е_r=4,4 приведено для частоты 1 МГц. Для согласования линии передачи, нагрузки и генератора помех, номинал всех резисторов на концах структуры выбран равным 50 Ом.

Трапецеидальный помеховый импульс подавался между активным и опорными проводниками. Формы напряжений рассматривались на входе (узел V2) и выходе (узел V7) пятипроводной связанной линии передачи (пятый проводник – опорный). Результаты квазистатического моделирования во временной и частотной областях представлены на фиг. 2. На выходе структуры (узел V7) наблюдаются 4 импульса разложения, так как из-за пятого проводника, закороченного на опорный проводник, линия принимает вид четырехпроводной. Значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 28 В (фиг. 2а), что в 3,6 раза меньше напряжения импульсной помехи (100 В) на входе линии (узел V2), при этом аналогичное значение для прототипа составляет 2,25 раза. Разложение импульсной помехи на последовательность импульсов меньшей амплитуды обусловлено разностью задержек погонных мод в структуре, образованной данным способом компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием. В случае подачи импульсной помехи между любым пассивным проводником и любым опорным проводником будет достигаться аналогичный результат. Из результатов моделирования частотной зависимости модуля коэффициента передачи |S₂₁| на фиг. 2б видно, что образованная структура обладает свойствами фильтров нижних частот и способна подавлять высокочастотные помехи в полосе заграждения.

Таким образом, за счет соответствия стандартному технологическому процессу изготовления многослойных печатных плат, упрощается изготовление печатной платы и монтаж её компонентов. Кроме того, результаты квазистатического анализа показывают, что предложенный способ компоновки уменьшает восприимчивость цепей с модальным резервированием к внешним широкополосным кондуктивным эмиссиям.

Использованные источники

1. Патент РФ на изобретение №2624465 Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р., Куксенко С.П. Четырехпроводная зеркально-симметричная структура, защищающая от сверхкоротких импульсов. Заявка №2015137546; заявлен 02.09.2015; опубликован 04.07.2017.

2. Патент РФ на изобретение №2603850 Газизов Т.Р., Орлов П.Е., Шарафутдинов В.Р., Кузнецова-Таджибаева О.М., Заболоцкий А.М., Куксенко С.П., Буичкин Е.Н. Способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием. Заявка №2015129253/07; заявлен 16.07.2015; опубликован 10.12.2016.

3. Патент РФ на изобретение №2624637 Газизов Т.Р., Орлов П.Е., Шарафутдинов В.Р., Кузнецова-Таджибаева О.М., Заболоцкий А.М., Куксенко С.П., Буичкин Е.Н. Способ внутренней компоновки печатных плат для цепей с резервированием. Заявка №2015137548; заявлен 02.09.2017; опубликован 05.07.2016.

Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием, включающий компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей на печатной плате с опорным проводником, отличающийся тем, что опорный проводник выполнен в виде двух отдельных печатных проводников внутри диэлектрической подложки печатной платы, проложенных друг под другом параллельно друг другу и закороченных между собой, резервируемая цепь, состоящая из активного и пассивного проводников, трассируется на одной из внешних сторон диэлектрической подложки печатной платы, а резервная цепь, состоящая из двух пассивных проводников, трассируется на противоположной внешней стороне диэлектрической подложки печатной платы, проводники резервируемой и резервной цепей вместе с опорным проводником образуют пятипроводную связанную линию передачи, при этом радиоэлектронные компоненты размещаются с внешних сторон печатной платы на резервируемой и резервной цепях.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для защиты РЭА от СКИ. Предлагается способ трассировки проводников, включающий трассировку проводников с опорным проводником в виде отдельного слоя, так что первый и второй проводники прокладываются параллельно друг другу, на одном слое, согласно изобретению второй проводник выполнен полым, при этом в начале и конце второго проводника подключены резисторы со значениями, равными среднегеометрическому значению волновых сопротивлений четной и нечетной мод, а значение модуля разности погонных задержек мод, умноженное на длину проводников, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада импульса, подающегося между первым проводником и опорной плоскостью.

Способ трассировки проводников модального фильтра на основе плоского кабеля // 2749994

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для защиты РЭА от СКИ. Предлагается способ трассировки круглых проводников, включающий трассировку центрального опорного проводника, по краям которого симметрично расположены два других проводника, каждый проводник помещен во внутренний круглый диэлектрический слой, а вся структура помещена во внешний диэлектрический слой, длина проводников выбрана так, что ее произведение на модуль разности погонных задержек мод не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада импульса, подающегося между первым и опорным проводниками, отличающийся тем, что второй проводник выполнен полым.

Полосковая структура, защищающая от сверхкоротких импульсов в дифференциальном и синфазном режимах // 2748423

Изобретение относится к полосковой структуре. Техническим результатом является ослабление помехового сигнала в дифференциальном и синфазном режимах воздействия помехи.

Способ трёхкратного резервирования межсоединений // 2738955

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их резервирования. Техническим результатом является возможность 3-кратного резервирования, компоновки и трассировки резервной цепи в том же слое, что и резервируемой цепи и уменьшения восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным воздействиям.

Цифровое радиоустройство с встроенной маскировкой электромагнитного канала утечки речевой информации // 2696019

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания перспективных цифровых радиоустройств с программируемой архитектурой в условиях существования побочных электромагнитных полей и наводок для обеспечения конфиденциальности речевой радиосвязи. Технический результат состоит в увеличении защищенности радиоустройства от утечки речевой информации по электромагнитному каналу прямого прохождения,при выполнении требований к электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств при заданных энергетических характеристиках радиосистемы передачи и вероятности ошибочного приема.

Способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов на печатных платах для цепей с резервированием // 2693838

Изобретение относится к способам резервирования, компоновки и трассировки печатных плат (ПП). Технический результат – уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи.

Способ трехкратного резервирования цепей в многослойных печатных платах // 2663230

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их резервирования и трассировки. Технический результат состоит в обеспечении резервирования с уменьшением восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям.

Способ внутренней компоновки печатных плат для цепей с резервированием // 2624637

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их компоновки. Технический результат - уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи.

Способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием // 2614156

Способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием // 2603850

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их трассировки. Технический результат состоит в уменьшении восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшении уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи.

Комплекс декаметровой радиосвязи // 2737763

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в ведомственных системах связи декаметрового диапазона, использующих сигналы с угловой манипуляцией и предназначенных для формирования, передачи и приема адресных дискретных сообщений, ограниченных по длительности - радиограмм (РГ). Технический результат - повышение помехоустойчивости приема основной информации радиограммы, передаваемой сигналами ОФТ, путем сокращения количества сдвоенных ошибок в независимых сообщениях, повышение вероятности правильного обнаружения РГ и уменьшение вероятности ложного обнаружения РГ.