ТУСУР усовершенствовал технологию модальной фильтрации для защиты бортовой радиоэлектронной аппаратуры
Исследователи ТУСУРа усовершенствовали способы защиты аппаратуры от сверхширокополосных импульсных помех, предложив три варианта исполнения модальных фильтров: в виде отдельного устройства, интегрированной структуры в печатной плате и гибкого печатного кабеля. В настоящий момент изготовлено пять макетов, которые позволяют снизить амплитуду импульсов около 7 раз.
Проект «Совершенствование устройств защиты от сверхкоротких импульсов в различных исполнениях» реализован при поддержке Российского научного фонда (грант РНФ № 24-29-00236).
Мария Самойличенко, руководитель проекта
Обеспечение живучести бортовой радиоэлектронной аппаратуры ответственного назначения в условиях сложной электромагнитной обстановки является критически важной задачей, определяющей надежность и безопасность функционирования современной техники. Идея проекта выросла из того факта, что современная микроэлектроника на базе нанометровых технологий крайне уязвима: падение рабочих напряжений до 1,2 В привело к резкому снижению электрической прочности компонентов.
Традиционные средства защиты, такие как TVS-диоды, часто не обладают нужным быстродействием. Ученые ТУСУРа предложили использовать в качестве решения модальную фильтрацию, которая ослабляет сверхширокополосные импульсы непосредственно в проводящих структурах (трассах плат и жилах кабелей).
В настоящий момент изготовлены макеты модальных фильтров в трех исполнениях: как отдельное защитное устройство, как структуры, интегрированные в двусторонние печатные платы, и как гибкие печатные кабели.
Мы предлагаем не внедрять в схему дополнительные громоздкие компоненты, а использовать сами линии передачи - дорожки на платах или жилы в кабелях - в качестве фильтрующих структур. Благодаря разности задержек мод в многопроводной линии, опасный импульс большой амплитуды раскладываются на последовательность импульсов меньшей амплитуды, уровни которых безопасны для электроники. Главное преимущество таких решений заключается в их предельной простоте и дешевизне реализации. Защита создается за счет изменения геометрии проводников на обычных двусторонних печатных платах или в гибких печатных кабелях.
По словам руководителя проекта, в ходе экспериментальных исследований модальная фильтрация позволила ослабить сверхкороткие импульсы в ряде случаев в 4,7 раза.
Простота и низкая стоимость внедрения делают данные разработки важными для промышленного серийного производства. Это позволяет внедрять защиту без увеличения массогабаритных характеристик, что критически важно для авиации, космической отрасли и беспилотной авиации при обеспечении надежности бортовых компьютеров самолетов и спутников.