Алгоритм вычисления ёмкостных и индуктивных матриц бесконечно тонких пластин методом эквивалентной схемы из частичных элементов

DOI: 10.21293/1818-0442-2024-27-1-63-71

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Разработан алгоритм вычисления емкостных и индуктивных матриц бесконечно тонких пластин методом эквивалентной схемы из частичных элементов (PEEC). Описаны особенности вычисления матриц для моделей двух и трех бесконечно тонких пластин в воздушном пространстве. Верификация алгоритма выполнена с помощью программ ANSYS и TALGAT, а также данных из открытых источников.

Ключевые слова: метод эквивалентной схемы из частичных элементов, ёмкостные матрицы, индуктивные матрицы, численные методы, моделирование

Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект №19-79-10162, https://rscf.ru/project/19-79-10162/.

Библиография статьи:
Чебанов В. С. Алгоритм вычисления ёмкостных и индуктивных матриц бесконечно тонких пластин методом эквивалентной схемы из частичных элементов / В. С. Чебанов, М. Е. Комнатнов, С. П. Куксенко // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2024. – Т. 27, № 1. – С. 63–71. DOI: 10.21293/1818-0442-2024-27-1-63-71

Авторы и правообладатели:

  • Чебанов В. С. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Комнатнов М. Е. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Куксенко С. П. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Связанные полосковые линии и устройства на их основе. – Ч. 1 / Н.Д. Малютин, А.Н. Сычев, Э.В. Семенов, А.Г. Лощилов. – Томск: ТУСУР, 2012. – 176 с.
  • 2. Modeling challenging EMC problems / H.D. Brüns, A. Vogt, C. Findeklee, A. Schröder, M. Magdowski, M. Robinson, F. Heidler, C. Schuster // IEEE electromagnetic compatibility magazine. – 2017. – Vol. 6, No. 3. – P. 45–54.
  • 3. Roughness losses computation through the partial elements equivalent circuit method / F. Loreto, D. Romano, G. Antonini, A. Ruehli, M. Lai // IEEE Symposium on electromagnetic compatibility & signal/power integrity (EMC+SIPI), 2023. – P. 23–27.
  • 4. Bruns H.D. Numerical electromagnetic field analysis for EMC problems / H.D. Bruns, C. Schuster, H. Singer // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2007. – Vol. 4, No. 2. – P. 253–262.
  • 5. FFT-PEEC: A fast tool from CAD to power electronics simulations / R. Torchio, F. Lucchini, J.L. Schanen, O. Chadebec, G. Meunier // IEEE Transactions on power electronics. – 2021. – Vol. 37, No. 1. – P. 700–713.
  • 6. Transient response of nonlinearly loaded antennas above a lossy dielectric half-space: A modified MoM-AOM approach / H.R. Karami, R. Moini, S.H. Sadeghi, K. Sheshyekani // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2012. – Vol. 54, No. 4. – P. 922–930.
  • 7. Иванов С.А. Метод импедансного аналога электромагнитного пространства для двумерных задач электродинамики / С.А. Иванов, Б.В. Сестрорецкий, А.Н. Боголюбов // Журнал радиоэлектроники. – 2007. – № 5. – С. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may07/1/text.html, свободный (дата обращения: 20.02.2024).
  • 8. Иванов С.А. Метод импедансного аналога электромагнитного пространства для решения начально-краевых задач электродинамики / С.А. Иванов, А.Н. Боголюбов, Б.В. Сестрорецкий // Вычислительные методы и программирование. – 2008. – Т. 9. – С. 274–304.
  • 9. Сестрорецкий Б.В. Электродинамический анализ и оптимизация геометрии Е-плоскостных волноводных устройств / Б.В. Сестрорецкий, А.В. Зиновьев // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: Общие вопросы радиоэлектроники. – 1988. – № 12. – С. 43–50.
  • 10. Иоссель Ю.Я. Расчет электрической емкости / Ю.Я. Иоссель, Э.С. Кочанов, М.Г. Струнский. – М.: Энергоиздат, 1981. – 288 с.
  • 11. Jurić-Grgić I. Time-domain finite element method analysis of frequency-dependent transmission lines / I. Jurić-Grgić, A. Bernadić, R. Lucić // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2015. – Vol. 58, No 1. – P. 287–293.
  • 12. Ye X. FDTD modeling incorporating a two-port network for I/O line EMI filtering design / X. Ye, J.L. Drewniak // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2002. – Vol. 44, No. 1. – P. 175–181.
  • 13. Numerical shielding analysis of anisotropic multilayer materials by the method of moments / F. Happ, A. Schröder, G. Mavraj, HD. Brüns, F. Gronwald // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2016. – Vol. 59, No. 1. – P. 293–296.
  • 14. Maksimov A.E. Accurate capacitance matrices for multiconductor transmission lines / A.E. Maksimov, S.P. Kuksenko // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. – 2022. – Vol. 64, No. 5. – P. 1514–1521.
  • 15. Ruehli A. Circuit oriented electromagnetic modeling using the PEEC techniques / A. Ruehli, G. Antonini, L. Jiang. – John Wiley & Sons, 2017. – 435 p.
  • 16. Signal integrity analysis for high‐speed circuit PCB interconnection with an efficient full wave method / F. Kong, W. Sheng, H. Wang, J. Wu, X. Ma // International Journal of RF and microwave computer‐aided engineering. – 2013. – Vol. 23, No. 5. – P. 586–597.
  • 17. Nayak B.P. Nonorthogonal 2.5-D PEEC for power integrity analysis of package-board geometries / B.P. Nayak, S.R. Vedicherla, D. Gope // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. – 2017. – Vol. 65, No. 4. – P. 1203–1214.
  • 18. Circuit2 modeling for RRAM-based neuromorphic chip crossbar array with and without write-verify scheme / T. Tao, H. Ma, Q. Chen et al. // IEEE Transactions on circuits and systems I: Regular Papers. – 2021. – Vol. 68, No. 5. – P. 1906–1916.
  • 19. Modeling and signal integrity analysis of RRAM-based neuromorphic chip crossbar array using partial equivalent element circuit (PEEC) method / Y. Li, L. Fang, T. Tao et al. // IEEE Transactions on circuits and systems I: Regular Papers. – 2022. – Vol. 69, No. 9. – P. 3490–3500.
  • 20. Conducted EMI analysis of a boost PFC circuit / W. Zhang, M.T. Zhang, F.C. Lee, J. Roudet, E. Clavel // Conf. Proc. applied power electronics conference and exposition. – Atlanta. – 1997. – Vol. 1. – P. 223–229.
  • 21. Characterization and analysis of electromagnetic interference in a high frequency AC distributed power system / M.T. Zhang, R. Watson, F.C. Lee, J. Roudet, J.L. Schanen, E. Clavel // Annual IEEE power electronics specialists Conf. – Baveno, Italy, 1996. – Vol. 2. – P. 1956–1960.
  • 22. Design, simulation and analysis of the low stray inductance bus bar for voltage source inverters / L. Yuan, H. Yu, X. Wang, Z. Zhao // IEEE International conference on electrical machines and systems. – 2011. – P. 1–5.
  • 23. Scholz P. Analysis and numerical modeling of inductively coupled antenna systems. Diss. Technische Universität, 2010. – 213 p.
  • 24. Передовое программное обеспечение для инженерного анализа и численного моделирования [Электронный ресурс]: Engineering Simulation Software. – URL: http://ansys.com/ (дата обращения: 13.08.2023).
  • 25. Система TALGAT – программный комплекс для моделирования задач электромагнитной совместимости [Электронный реcурс]: Официальный сайт системы TALGAT. – URL: https://talgat.org/talgat-software/ (дата обращения: 08.08.2023).
  • 26. Besacier M. Adaptation de la méthode PEEC à la représentation électrique des structures de l'électronique de puissance. Diss. Institut National Polytechnique de Grenoble-INPG, 2001. – 145 p.
  • 27. Impact of partial element accuracy on PEEC model stability / J. Ekman, G. Antonini, A. Orlandi, A.E. Ruehli // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. – 2006. – Vol. 48, No 1. – P. 19–32.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru