Методика проектирования устройств на основе линий передачи для испытания радиоэлектронных средств на электромагнитную совместимость
DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-42-54
☷
- О ТУСУРе
- Абитуриентам
-
Студентам
- Первокурсникам
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Групповое проектное обучение
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Клубы по интересам
- Спорт в ТУСУРе
- Профком студентов
- Содействие трудоустройству
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Поддержка студенческих семей
- Поддержка участников СВО и их детей
- Многофункциональный центр
- Аспирантам
-
Сотрудникам
- Телефонный справочник
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Генератор рабочих программ
- Генератор ОПОП
- Генератор ИПРП
- Показатели эффективности труда ППС
- Спорт в ТУСУРе
- Профком сотрудников
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Выпускникам
- Партнёрам
Аннотация: Устройства на основе линий передачи (ЛП) часто используют в качестве альтернативы безэховым и реверберационным камерам при оценке эффективности экранирования материалов и кабелей, а также уровней электромагнитной эмиссии и восприимчивости небольших радиоэлектронных средств (РЭС) в области электромагнитной совместимости (ЭМС). Одними из конструктивно сложных устройств на основе ЛП являются ТЕМ-камеры. Они представляют собой замкнутую систему сложной геометрической формы конструкции из металла, в которой распространяются поперечные электромагнитные волны, создающие электромагнитное поле с параметрами, регламентированными стандартами для проведения испытаний на ЭМС. Создание подобных устройств на основе ЛП с заданными параметрами и характеристиками зачастую вызывает трудности. Разработанная в данной работе методика позволила на этапе проектирования за счёт комбинирования нескольких видов компьютерного моделирования и вычисления учесть технологические процессы изготовления сложной формы конструкции волноводов из металла. Методика детально описана на примере создания классической симметричной ТЕМ-камеры для испытания объектов РЭС на ЭМС размером до 20×100×100 мм при |S11| ≤ –21,2 дБ в диапазоне частот до 2 ГГц. Она апробирована при создании устройств на основе ЛП: полосковая линия, малогабаритная ТЕМ-камера и коаксиальная камера с диапазонами рабочих частот до 3, 5 и 12 ГГц соответственно.
Ключевые слова: методика проектирования, линия передачи, электромагнитная совместимость, ТЕМ-камера, радиоэлектронное средство, компьютерное моделирование, параметрическая оптимизация
Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 23-79-10165, https://rscf.ru/project/23-79-10165/.
Библиография статьи:
Комнатнов М. Е. Методика проектирования устройств на основе линий передачи для испытания радиоэлектронных средств на электромагнитную совместимость / М. Е. Комнатнов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 2. – С. 42–54. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-42-54
Авторы и правообладатели:
- Комнатнов М. Е. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
- 1. Roseberry B.E. A parallel-strip line for testing RF susceptibility / B.E. Roseberry, R.B. Schulz // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 1965. – Vol. 7, No. 2. – P. 142–150.
- 2. Crawford M.L. Generation of standard EM fields using TEM transmission cells // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 1974. – Vol. EMC-16, No. 4. – P. 189–195.
- 3. Wilson P.F. Techniques for measuring the electromagnetic shielding effectiveness of materials: part II – near-field source simulation / P.F. Wilson, M.T. Ma // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 1988. – Vol. 30, No. 3. – P. 251–259.
- 4. Wilson P.F. Techniques for measuring the electromagnetic shielding effectiveness of materials: part I: – far-field source simulation / P.F. Wilson, M.T. Ma, J.W. Adams // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 1988. – Vol. 30, No. 3. – P. 239–250.
- 5. Wilson P. Simulating open area test site emission measurements based on data obtained in a novel broadband TEM cell / P. Wilson, D. Hansen, D. Konigstein // IEEE Nat. symp. on electromagn. compat. – Nagoya, Japan, 1989. – P. 171–177.
- 6. Carbonini L. Theoretical and experimental analysis of a multi-wire rectangularly shielded transmission line for EMC measurements / L. Carbonini // IEEE Int. Symp. on Electromagn. Compat. (EMC). – NJ, USA, 1991. – P. 8–13.
- 7. Hansen D. Comparing the field quality of the new EUROTEM to GTEM and fully absorber lined chambers / D. Hansen, J. Funck, D. Ristau, S. Moessler // IEEE Int. Symp. on Electromagn. Compat. – Nagoya, Japan, 1998. – P. 132–136.
- 8. Podgorski A.S. New concept of hybrid TEM-cell and reverberation chamber facility // IEEE Int. Symp. on Electromagn. Compat. (EMC). – PA, USA, 2012. – P. 239–244.
- 9. Komnatnov M.E. Environmental shielded TEM chamber for biomedical testing // IEEE Int. Symp. on Electromagn. Compat. (EMC). – PA, USA, 2012. – P. 1–3.
- 10. Huan W. Compensation method for the coupling error between the EUT and TEM cell in E-field probe isotropic calibration / W. Huan, Z. Chen // IEEE Int. Symp. on Electromagn. Compat. (EMC). – Dresden, Germany, 2015. – P. 1195–1200.
- 11. Yunsheng J. Research on calibration accuracy of D-Dot transient electric field sensor / J. Yunsheng, M. Cui // IEEE Conf. on antenna meas. & applicat. (CAMA). – Tsukuba, Japan, 2017. – P. 69–71.
- 12. Lingling Y. A method for the radiated emission test of IC modules / Y. Lingling, S. Haiyan, S. Ling, W. Shenlong, Z. Boyuan, L. Junwei // IEEE 16th Int. conf. on electronic packaging tech. (ICEPT). – Changsha, China, 2015. – P. 972–974.
- 13. Park H.H. An EMI evaluation method for integrated circuits in mobile devices / H.H. Park, H.-T. Jang, H.-B. Park, C. Choi // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 2013. – Vol. 55, No. 4. – P. 780–787.
- 14. IEC 61967-2:2005. Integrated circuits. Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz. – Part 2: Measurement of radiated emissions – TEM cell and wideband TEM cell method. – First Edit., 2005. – 43 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://webstore.iec.ch/publication/6185, свободный (дата обращения: 13.11.2024).
- 15. IEC 62132-2:2010. Integrated circuits. Measurement of electromagnetic immunity. – Part 2: Measurement of radiated immunity – TEM cell and wideband TEM cell method. – First Edit., 2010. – 49 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://webstore.iec.ch/publication/6508, свободный (дата обращения: 13.11.2024).
- 16. SAE J 1752/3:2017-09-22. Measurement of radiated emissions from integrated circuits. – TEM/wideband TEM (GTEM) cell method; TEM cell (150 kHz to 1 GHz), wideband TEM cell (150 kHz to 8 GHz). – 2017. – 16 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.beuth.de/ en/ standard/ sae-j-1752-3/280447657, свободный (дата обращения: 13.11.2024).
- 17. Lin H.-N. Analysis of EMI effect on flash memory IC / H.-N. Lin, C.-W. Kuo, C.-K. Cheh, J.-S. Chen // Asia-Pacific symp. on electromagn. compat. (APEMC). – Singapore, 2012. – P. 757–760.
- 18. Muccioli J.P. Predicting module level RF emissions from IC emissions measurements using a 1 GHz TEM or GTEM cell – a review of related published technical papers / J.P. Muccioli, T.M. North, K.P. Slattery // IEEE Int. symp. on electromagn. compat. (EMC). – Hamburg, Germany, 2008. – P. 1–7.
- 19. MIL-STD-461G. Department of defense interface standard: Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment. – 2015. – 266 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-0300-0499/MILSTD-461G_53571/ (дата обращения: 13.11.2024).
- 20. Комнатнов М.Е. Модели и методы вычисления и измерения эффективности экранирования материалов с использованием сдвоенных и коаксиальных ТЕМ-камер // Изв. высш. учеб. завед. России. Радиоэлектроника. – 2024. – Т. 27, № 4. – С. 19–37.
- 21. Faraji P. SE measurements with a TEM cell to study gasket reliability / P. Faraji, J.L. Drewniak, D.S. McBain, D. Pommerenke // IEEE Int. symp. on electromagn. compat. (EMC). – Brugge, Belgium, 2013. – P. 1–4.
- 22. Жегов Н.А. Сравнение методов исследования эффективности экранирования бортовых кабелей летательных аппаратов / Н.А. Жегов, В.Ю. Кириллов, А.В. Клыков, М.В. Марченко, М.М. Томилин // Технологии электромагнитной совместимости. – 2015. – Т. 52, № 1. – С. 44–48.
- 23. Park S.-H. Analysis of EMI reduction methods of DCDC buck converter / S.-H. Park, H.-A. Huynh, S.-Y. Kim // Proc. 10th Int. workshop on the electromagn. compat. of integrated circuits (EMC Compo). – Edinburgh: United Kingdom, 2015. – P. 92–96.
- 24. Senic D. Shielding effectiveness measurements in resonant enclosure using mode-tuned and mode-stirred method / D. Senic, A. Sarolic // Proc. 21st Int. conf. on applied electromagn. and communications (ICECom). – Dubrovnik: Croatia, 2013. – P. 1–4.
- 25. Mandic T. Characterizing the TEM cell electric and magnetic field coupling to PCB transmission lines / T. Mandic, R. Gillon, B. Nauwelaers, A. Baric // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 2012. – Vol. 54, No. 5. – P. 976–985.
- 26. Shi C. Using termination effect to characterize electricand magnetic field coupling between TEM cell and microstrip line / C. Shi, W. Fang, C. Chai, Y. Huang, Y. En, Y. Yang, Y. Liu, Y. Chen, X. Liao // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 2015.– Vol. 57, No 6. – P. 1338–1344.
- 27. Kohler S. Experimental microdosimetry techniques for biological cells exposed to nanosecond pulsed electric fields using microfluorimetry / S. Kohler, R.P. O’Connor, T.-D.-T. Vu, P. Leveque, D. Arnaud-Cormos // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. – 2013. – Vol. 61, No. 5. – P. 2015–2022.
- 28. Busygina A.V. Problems of investigations in sphere of electromagnetic fields impact on biological objects / A.V. Busygina, M.E. Komnatnov, O.A. Matveyenko // 17th Int. conf. on biomedical engineering and computational techn. (SIBIRCON). – Novosibirsk, Russia, 2015. – P. 50–54.
- 29. Deng S. An experimental investigation of higher order mode suppression in TEM cells / S. Deng, D. Pommerenke, T. Hubing, D. Shin // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 2008. – Vol. 50, No 2. – P. 416–419.
- 30. Desideri D. Development and commissioning of a test system based on a TEM cell for RF exposure / D. Desideri, A. Macshio // Brazilian journal of biomedical engineering. – 2011. – Vol. 27, No. 1. – P. 25–30.
- 31. Hese J.V. Simulation of the effect of inhomogeneities in TEM transmission cells using the FDTD-method / J.V. Hese, L. Martens, D.D. Zutter et al. // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 1992. – Vol. 34, No. 3. – P. 292–297.
- 32. Fornberg P.E. A comparison of the currents induced on an EUT in a TEM cell to those induced in a free-space environment / P.E. Fornberg, C.L. Holloway // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 2007. – Vol. 49, No. 3. – P. 474–484.
- 33. Pouhe D. Mutual influence between the equipment under test and TEM cells // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 2012. – Vol. 54, No. 4. – P. 726–737.
- 34. Alotto P. Parametric analysis and optimization of the shape of the transitions of a two-port rectangular TEM cell / P. Alotto, D. Desideri, A. Macshio // IEEE Int. symp. on electromagn. compat. (EMC EUROPE). – PA, USA, 2012. – P. 1–6.
- 35. Hilavin S. Design and implementation of a TEM stripline for EMC testing / S. Hilavin, A. Kustepeli // IEEE Transaction on electromagnetic compatibility. – 2014. – Vol. 56, No. 1. – P. 23–27.
- 36. Комнатнов М.Е. ТЕМ-камера для оценки уровней помехоэмиссии и помехоустойчивости радиоэлектронных средств с возможностью исследования биологических объектов в диапазоне частот до 2 ГГц / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов, О.А. Матвеенко // Технологии электромагнитной совместимости. – 2018. – Т. 67, № 4. – С. 46–56.
- 37. Комнатнов М.Е. Оптимизация геометрических параметров ТЕМ-камеры / М.Е. Комнатнов, Т.Т. Газизов // Технологии электромагнитной совместимости. – 2016. – Т. 59, № 4. – С. 7–16.
- 38. Weil С.M. The characteristic impedance of rectangular transmission lines with thin center conductor and air dielectric // IEEE Trans. on microwave theory and techniques. – 1978. – Vol. 26, No. 4. – P. 238–242.
- 39. Crawford M.L. Expanding the bandwidth of TEM cells for EMC measurements / M.L. Crawford, J.L. Workman, C.G. Thomas // IEEE Trans. on Electromagn. Compat. – 1978. – Vol. 20, No 3. – P. 368–375.
- 40. Malaric K. Design of a TEM-cell with increased usable test area / K. Malaric, J. Bartolic // Turkish journal of electrical engineering and computer sciences – 2003. – Vol. 11, No. 2. – P. 143–154.
- 41. Cohn S.B. Characteristic impedance of the shieldedstrip transmission line // IEEE Trans. of the IRE professional group on microwave theory and techniques. – 1954. – Vol. 2, No. 2. – P. 52–57.
- 42. Св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2014661616. Quasi-static simulation of TEM/GTEM-cells / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов. – Заявка № 2014619247. Дата поступления 15 сентября 2014 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 10 ноября 2014 г.
- 43. Система TUSUR.EMC – программный комплекс для моделирования задач электромагнитной совместимости [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://emc.tusur.ru/talgat-software/ (дата обращения: 30.12.2024).
- 44. Yuan Y.-X. A review of trust region algorithms for optimization // Proc. of the fourth int. congress on industrial and applied mathematics (ICM). – Edinburgh: Oxford University Press, 1999. – P. 1–11.
- 45. Св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2017610414. Quasi-static modeling of GTEM-cells / А.В. Демаков, М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов. – Заявка № 2016619498. Дата поступления 08 сентября 2016 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 10 января 2017 г.
- 46. Св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023681061. Вычисление методом конечных элементов электрических параметров поперечного сечения ТЕМ/GTEMкамеры / М.Е. Комнатнов. – Заявка № 2023616403. Дата поступления 05 апреля 2023 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 18 апреля 2023 г.
- 47. Komnatnov M. Optimization of the TEM-cell for a new type of climatic chamber / M. Komnatnov, T. Gazizov, A. Melkozerov // Proc. of IEEE Int. conf. on numerical electromagnetic modeling and optimization for RF, microwave, and terahertz applications. – Ottawa, Canada, 2015. – P. 1–4.
- 48. Пат. 2 606 173 РФ. ТЕМ-камера / М.Е. Комнатнов (РФ), Т.Р. Газизов (РФ). – № 2015156668; заявл. 28.12.2015; опубл.: 10.01.2017, Бюл. № 1. – 15 с.
- 49. IEEE 1597.1 IEEE Electromagnetic compatibility society – Standard for validation of computational electromagnetics computer modeling and simulations. – 2022. – 52 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.bsbedge.com/standard/ieee-standard-for-validation-of-computational-electromagnetics-computer-modelingand-simulations/IEEE1597.1, свободный (дата обращения: 11.11.2024).
- 50. Пат. 2 727 075 РФ. ТЕМ-камера для оценки помехоэмиссии и помехоустойчивости интегральных схем / А.В. Демаков, Т.Р. Газизов, М.Е. Комнатнов. – № 2019140183; заявл. 09.12.2019; опубл.: 17.07.2020, Бюл. №20. – 12 с.
- 51. Пат. 2 759 079 РФ. Коаксиальная камера для измерения эффективности электромагнитного экранирования радиопоглощающих материалов / А.В. Демаков, М.Е. Комнатнов, А.А. Иванов, И.И. Николаев, Т.Р. Газизов. – № 2020131978; заявл. 29.09.2020; опубл.: 09.11.2021, Бюл. № 31. – 10 с.
- 52. Комнатнов М.Е. Полосковая линия для оценки устойчивости радиоэлектронных средств к воздействию электромагнитного излучения в диапазоне частот до 3 ГГц / М.Е. Комнатнов, С.А. Тернов // Технологии ЭМС. – 2017. – Т. 62, №3. – С. 44–53.
-2026-1_%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F.jpg)
Адрес редакции
Подписка на обновления
