Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Задача электромагнитного излучения от электронных средств и их компонентов 8
1.1. Электромагнитное излучение от межсоединений печатных плат электронных средств 8
1.2. Стандартизация в области нежелательного электромагнитного излучения 27
1.3. Постановка задачи 41
Выводы по главе 1 47
Глава 2. Методы прогнозирования электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат электронных средств 48
2.1. Прогнозирование электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат на основе аналитических методов 48
2.2. Прогнозирование электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат методом конечных элементов 63
Выводь: по главе 2 83
Глава 3. Разработка методики прогнозирования электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат 84
3.1. Определение критичного набора сигналов для прогнозирования электромагнитного излучения 84
3.2. Прогнозирование электромагнитного излучения на основе генетического алгоритма 94
3.3. Методика прогнозирования 107
Выводы по главе 3 115
Глава 4. Экспериментальные исследования электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат 116
4.1. Цель и сложность эксперимента 116
4.2. Схема и результаты эксперимента 126
Выводы по главе 4 129
Заключение 130
Библиографический список 131
- Стандартизация в области нежелательного электромагнитного излучения
- Прогнозирование электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат методом конечных элементов
- Прогнозирование электромагнитного излучения на основе генетического алгоритма
- Схема и результаты эксперимента
Введение к работе
Одной из главных тенденций развития современных электронных средств (ЭС) и систем управления является повышение их быстродействия, что достигается увеличением скорости работы применяемой элементной базы. Данное повышение быстродействия вызывает ряд проблем, от успешного решения которых зависит работоспособность ЭС, уменьшение степени негативного их воздействия на обслуживающий персонал, удовлетворение прочих требований, обусловленных спецификой применения ЭС (например, требований по защите информации). В основе многих из этих проблем лежит нарушение требований электромагнитной совместимости (ЭМС).
Проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) стремительно вошла в нашу жизнь. Еще совсем недавно [72] о терминах ЭМС и электромагнитные помехи упоминалось, что «они не получили широкого распространения», а теперь на эту тему проводятся многочисленные Российские и международные симпозиумы и конференции [75, 102, 103].
В проблеме ЭМС ЭС выделяют несколько подпроблем (задержки и искажения сигналов в межсоединениях, воздействие внешних электромагнитных полей на ЭС и др.), среди которых в настоящее время на первое место выходит задача прогнозирования электромагнитного излучения (ЭМИ) от межсоединений печатных плат (ПИ) ЭС. Из материалов международных симпозиумов по ЭМС последних лет [102, 103] видно, что вопросом прогнозирования ЭМИ активно занимаются специалисты из США, Китая, Японии, Германии, Швейцарии, Италии, Кореи, Турции и России.
В решение задач, связанных с изучением прогнозирования ЭМИ от различных объектов внесли большой вклад российские ученые и специалисты: Григорьев Ю.Г. в области изучения негативного воздействия ЭМИ на организм, человека [37]; Коровкин Н.В. и Кочетов СВ. в области изучения ЭМИ от проводных межсоединений [55]; Силин И.В. в области моделирования ЭМИ, создаваемого электротехническими устройствами
[ЗО]; Кечиев Л.Н. в области систематизации и классификации явления ЭМИ []; Петровский В.И. в области исследования побочного ЭМИ с целью защиты информации [73]; Кармашев B.C. в области стандартизации ЭМИ [50]; Дианов В.Н. в применении явления ЭМИ в качестве активной диагностики ЭС и др.
Среди зарубежных авторов необходимо отметить работы Дж. Бариса [21], Э. Хабигера [89], Дж.Уайта [86], Т.Уильямса [104] и А. Шваба [99], в которых дано описание отрицательного влияния ЭМИ на работу ЭС и упрощенные, аналитические подходы для прогнозирования ЭМИ. Для большинства перечисленных работ, касающихся задачи прогнозирования ЭМИ, наиболее характерным является экспериментальный метод решения данной задачи, упрощение решаемой задачи, а также склонность к созданию избыточных запасов по величине создаваемого ЭМИ, что негативно сказывается на стоимости разработки и изготовления ЭС.
Применение упрощенных моделей для прогнозирования ЭМИ на этапе разработки ЭС затруднительно из-за сложной геометрии исследуемого объекта. Применение же экспериментальных исследований и испытание ЭС на создаваемое ими ЭМИ не удовлетворяет требованиям сегодняшнего времени из-за большой стоимости необходимого оборудования. Однако даже если разработчик ЭС желает исследовать свое изделие на побочное ЭМИ, он сталкивается с отсутствием инструмента для данной задачи. Поэтому разработка методики прогнозирования ЭМИ от межсоединений печатных плат ЭС актуальна, и использование данной методики позволит улучшить качество проектных решений, снизить материальные затраты на изготовление ЭС и сократить сроки ввода ЭС в эксплуатацию.
Целью настоящей работы является разработка и исследование методики для прогнозирования ЭМИ от межсоединений печатных плат цифровых ЭС для обеспечения электромагнитной совместимости.
На защиту в диссертационной работе выносятся:
Методика прогнозирования электромагнитного излучения от межсоединений ПП цифровых ЭС.
Модель на основе представления проводника диполями Герца.
Решение уравнения Гельмгольца с идеальным согласованным слоем в качестве граничного условия на бесконечности методом конечных элементов.
Подход существенного снижения размерности задач прогнозирования ЭМИ на основе функционально-логических особенностей схем и межсоединений.
Подход к прогнозированию ЭМИ на основе генетических алгоритмов.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения.
В первой главе рассмотрены явление электромагнитного излучения, его аспекты, а также требования различных норм. В отличие от распространения электромагнитного возмущения по проводам (кондуктивная эмиссия), при котором в основном происходит влияние на работу самой системы, распространение электромагнитных помех через излучение оказывает влияние и на саму систему, и на ее окружение. Являясь одной из составных частей проблемы ЭМС, ЭМИ оказалось наименее изученным из всех остальных. Это обусловлено относительной закрытостью этой темы до последнего времени, а также необходимостью применения для прогнозирования ЭМИ от межсоединений ПП ЭС сложного математического аппарата и специализированных программных средств.
В явлении ЭМИ выделяются три аспекта: биологическая ЭМС, защита информации, конструктивная ЭМС. Показано, что данные аспекты появляются не на всех конструктивных уровнях электронных средств и возникают не одновременно, а постепенно: первым появился аспект ЭМС, затем - биоЭМС, затем - защита информации. Для каждого из этих аспектов характерны свои, определенные нормы. В работе приведены сведения об
6 этих нормах, а также об организациях, занимающихся разработкой норм. -В работе ввтявлена и показана взаимосвязь между аспектом ЭМИ и уровнем конструкции ЭС. Осуществлена постановка задачи прогнозирования ЭМИ от межсоединений ПП цифровых ЭС.
Во второй главе проводится обзор существующих способов решения задачи прогнозирования ЭМИ: аналитические методы, численные методы и экспертные системы. Предлагается модель на основе представления печатных проводников диполями Герца, показаны ограничения существующих способов решения интегралов Фурье-Бесселя. Показано, что аналитические методы годятся для простых конфигураций печатных проводников и отсутствии искажений в слое земли. Показано, что для преодоления этих ограничений необходимо применять численные методы. Проведен сравнительный анализ численных методов, показано, что методом, наиболее пригодным для прогнозирования ЭМИ от межсоединений ПП, является метод конечных элементов с идеальным согласованным слоем в качестве граничного условия на бесконечности. Проведен обзор 23 пакетов электромагнитного моделирования, показана структура типового пакета электромагнитного моделирования. Проведено сравнение полученных результатов с известными экспериментальными и расчетными данными.
Третья глава посвящена разработке и реализации методики прогнозирования ЭМИ от межсоединений ПП цифровых ЭС. С целью снижения размерности задачи прогнозирования ЭМИ предложен подход снижения размерности задач прогнозирования ЭМИ на основе учета функционально-логических особенностей схем, основанный на базе логического программирования и реализованный в среде VisualProlog. Показаны недостатки существующих способов прогнозирования ЭМИ (все они опираются на то обстоятельство, что известны все параметры исследуемого объекта, что зачастую на практике недостижимо). Кроме того, при проведении экспериментальных исследований ЭМИ от ЭС, исследователь ограничен размерами помещения (например, таких как
7 безэховые камеры), а зачастую необходимо знать величину поля на расстоянии, превышающем данные размеры, Для ликвидации подобных недостатков предлагается использовать подход к прогнозированию ЭМИ с применением генетического алгоритма. В работе приводятся зависимости изменения функции пригодности от количества поколений для набора из различного числа эквивалентных диполей для разных начальных приближений.
Предложена методика прогнозирования ЭМИ от межсоединений ПП цифровых ЭС. Применение методики прогнозирования показано на конкретных примерах,
В четвертой главе излагаются результаты проведения экспериментальных исследований ЭМИ от межсоединений ПП. Формулируется цель эксперимента, описывается техника его проведения, и обсуждается достоверность полученных результатов. Для сравнения приводятся результаты, полученные применением разработанной методики. Диссертационная работа содержит 146 страниц, в том числе 26 рисунков, 16 таблиц; библиографический список из 149 наименований.
Стандартизация в области нежелательного электромагнитного излучения
Проведение исследований в области ЭМИ невозможно без рассмотрения и учета действующей нормативной документации, ограничивающей величину ЭМИ, На сегодняшний день в мире существует большое количество организацией, в той или иной мере занимающихся вопросами нормирования электромагнитного излучения и стандартизации измерений ЭМИ от различных источников. Для правильного выбора и применения норм при разработке ЭС с учетом ЭМИ исследователю необходимо четко ориентироваться в задачах и структуре этих организаций. Данные организации различаются по многим параметрам: по возложенным функциям, по принадлежности (национальные, общеевропейские, мировые) и т.д.
Наибольшее значение для проблемы ЭМС в целом и ЭМИ в частности имеют стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК) и Специального Международного Комитета по радиопомехам (СИСПР). МЭК была основана в 1906 году и ее состав в настоящее время включает национальные комитеты из более чем 50 стран, включая все промышленные и все большее число развивающихся стран. Для работы в конкретных областях техники МЭК имеет приблизительно 200 комитетов и подкомитетов, из которых около 50 сталкиваются с проблемой ЭМС в той или иной степени. Эти комитеты и подкомитеты представляют результаты своей работы в форме стандартов или технических докладов [49].
МЭК издает «Публикации» и «Рекомендации», которые публикуются на английском и французском языках и носят статус международных стандартов. На основе этих материалов разрабатываются региональные и национальные стандарты. Публикации МЭК относятся, главным образом, к методам измерения параметров радиосредств и радиокомпонентов. Разработка основополагающих базовых стандартов электромагнитной совместимости, которые охватывают главные и общие для всех видов продукции аспекты (терминология, описание электромагнитной обстановки, техника измерений и испытаний и т.д.) сосредоточена в техническом комитете ТК77 МЭК «Электромагнитная совместимость» и в СИСПР, который входит в состав МЭК. На основе этих документов технические комитеты, специализированные по видам техники, подготавливают так называемые «продуктовые» стандарты на ЭМС по закрепленным за ними направлениям, конкретизирующие требования базовых стандартов с учетом специфики, условий применения и функциональных требований к конкретным видам компонентов, подсистем и систем. ТК77, созданный в 1973 году, является комитетом с горизонтальными функциями и ответственен за базовые (основополагающие) стандарты в области ЭМС, которые имеют всеобщее применение, а также за общие (универсальные) стандарты по ЭМС [50].
Стандарты ЭМС для систем контроля и управления производственными процессами и их составных частей, таких как программируемые контроллеры, создаются в подкомитетах ПК 65А и ПК65В технического комитета ТК 65 МЭК «Измерение и управление в промышленных процессах» [56].
Первая серия стандартов на электромагнитную совместимость оборудования - «IEC 801-1/2/3/4. Electromagnetic compatibility (EMC) for industrial process measurementand control equipmemt/ Электромагнитная совместимость оборудования контроля и управления производственными процессами» была выпущена техническим комитетом ТК65 МЭК еще в 80-ые годы XX века и широко использовалась при испытаниях этого оборудования. В настоящее время все основные требования стандартов серии IEC 801 были включены в стандарты серии IEC 61000, а специфичные требования, связанные с оборудованием контроля и управления - в стандарт IEC61326. Разработанный в последние годы ТК65А стандарт «IEC 61326. ВМС requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use/ Требования ЭМС для электрического оборудования для измерений, управления и лабораторного использования» и дополнение № 1 к нему определяют, в частности, требования к уровню ЭМИ, создаваемого оборудованием.
В настоящее время в ПК65В в соответствии с принятым в МЭК пятилетним циклом проверки стандартов ведется разработка новой редакции стандарта IEC 61131-2. «Programmable controllers. Part 2. Equipment requirements and tests/ Программируемые контроллеры. Часть 2. Требования к аппаратной части и испытания». Сравнение действующей и новой редакций международного стандарта на аппаратуру программируемых контроллеров IEC 1131-2 свидетельствуют о существенном повышении требований к электромагнитной совместимости для систем управления [56].
В большинстве государств - членов МЭК существуют органы, соответствующие ТК77, СИСПР или комитетам о видам продукции, которые решают вопросы ЭМС на национальном уровне [50].
СИСПР, основанный в 1934 году, является также комитетом с горизонтальными функциями и ответственен прежде всего за защиту радио и телевещания от помех. Однако в настоящее время он расширил поле своей деятельности в части разработки стандартов ЭМС на виды продукции, например на оборудование информационной технологии и бытового применения [50],
Результаты работы комиссий СИСПР публикуются в качестве рекомендаций, которые предлагаются соответствующим национальным организациям (например, комитету VDE/DKE 761 (Германия) или комитету ANSI С 63 (США)) для введения в качестве национальных норм. Чаще всего между рекомендациями СИСПР и национальными нормативами нет существенных различий или разработчики рекомендаций стремятся свести эти отличия к минимуму. СИСПР является добровольной организацией и его «Публикации» носят рекомендательный характер, на основе которых разрабатываются документы, имеющие законную силу. Сфера деятельности СИСПР лежит в следующих областях: - защита приемников радиосигналов от воздействия источников помех, таких как электрические приборы всех типов, системы зажигания, электрические генераторы, электрифицированные транспортные системы, промышленная, научная и медицинская аппаратура, радиовещательные телевизионные приемники. - оборудование и методы измерения радиопомех; - предельные нормы на уровни радиопомех от источников, отмеченных выше; - предельные нормы на уровни восприимчивости вещательных и телевизионных приемников, подверженных влиянию радиопомех и развитие методов оценки восприимчивости.
Прогнозирование электромагнитного излучения от межсоединений печатных плат методом конечных элементов
Методы физико-математического моделирования начали интенсивно развиваться с 50 - 60-х годов XX века. Ввиду отсутствия или очень слабых возможностей вычислительной техники в то время преимущественно разрабатывались методы физического и аналогового моделирования. При физическом моделировании соответствующие величины оригинала и модели имеют одинаковую физическую природу. Аналоговые методы базируются на аналогии уравнений, описывающих процессы в оригинале и модели. При этом соответствующие величины, характеризующие оригинал и модель (величины - аналоги), имеют различную физическую природу.
Во многих случаях аналоговые методы имеют преимущества; наглядность получаемых решений, большая универсальность по сравнению с аналитическими методами, возможность моделировать процессы в реальном масштабе времени. К недостаткам аналоговых методов можно отнести следующие: трудоемкость изготовления аналоговых моделей; для обеспечения условий подобия требуются предварительные расчеты, которые плохо поддаются автоматизации и требуют повышенного внимания от исследователя.
С развитием цифровой вычислительной техники все большее распространение стали получать численные методы моделирования электромагнитных полей, основанные на пространственной и пространственно-временной дискретизации. Преимущества численных методов заключаются в том, что они позволяют получить искомый результат с учетом реальных свойств материалов и геометрии всех входящих в расчетную область тел [136].
Численные методы нацелены на непосредственное решение уравнений поля с граничными условиями, обусловленными геометрией задачи и самой задачей. Хотя они требуют большего объема вычислений, чем аналитические методы или экспертные системы, численные методы являются крайне мощным инструментом анализа задач электромагнетизма. Не делая заранее никаких предположений о том, какие полевые взаимодействия наиболее значимы, численные методы осуществляют анализ всей геометрии исследуемой конфигурации полностью. При этом геометрия задачи задается в виде входных данных [19].
Для решения данных уравнений необходимо правильно выбрать и задать граничные условия. Однако, при моделировании электромагнитного излучения возникают трудности, связанные с постановкой условий в открытой области, где напряженность поля неизвестна. Моделирование электромагнитного поля на бесконечности, в том числе, связано с поиском таких методик постановки граничных условий, которые будут обеспечивать высокую точность решения уравнений поля, даже если граничные условия ставятся на достаточно близком расстоянии от исследуемого объекта.
Непосредственное применение численных методов к открытой (или, другими словами, бесконечной) области, вмещающей бесконечное число узлов, приводит к бесконечной системе алгебраических уравнений, решение которой не может храниться в конечной памяти вычислительной машины. Поэтому необходимо осуществлять редукцию этой системы, исходя из общих, достаточно универсальных соображений, например, искусственно ограничивая открытую область либо идеальной, либо поглощающей границей. Идеальную границу целесообразно использовать в тех случаях, когда заранее известно, что решение краевой задачи в открытой области достаточно быстро убывает на бесконечности. В частности, для уравнений Лапласа и Пуассона метод ограничения открытых областей идеальными границами был рассмотрен в [45].
При рассмотрении в открытых областях краевых задач для уравнения Гельмгольца быстрого убывания поля на бесконечности, как правило, не наблюдается. Поэтому оказывается, что вместо идеальных границ в этом случае необходимо использовать поглощающие границы. К тому же известно, что существует принципиальная разница в постановке краевой задачи для уравнения Гельмгольца в открытой области (при условии, что на бесконечности выполняется принцип предельного поглощения) и краевой задачи в замкнутой области с идеальной границей. В последнем случае для уравнения Гельмгольца возникает альтернатива, заключающаяся в том, что 1) либо задача с неоднородным краевым условием на границе области имеет единственное решение, а однородная задача имеет только нулевое решение, 2) либо неоднородная задача не имеет решения, а однородная имеет решение, совпадающее с собственной функцией внутренней краевой задачи. Это происходит тогда, когда величина параметра к равна собственному значению однородной краевой задачи. Поэтому искусственное ограничение открытой области идеальной границей приводит к совершенно иной задаче, решение которой либо вообще не существует, либо сильно отличается от искомого решения в открытой области.
С другой стороны, необходимость использовать поглощающие границы вытекает из известного требования, чтобы на бесконечности поле представляло суперпозицию уходящих волн (если все источники находятся на конечном расстоянии) и вдали выполнялось условие излучения Зоммерфельда или более общее условие предельного поглощения. Эти условия являются математическим описанием определенного свойства бесконечно удаленной границы открытой области, которое состоит в том, что она является как бы абсолютно черным экраном, поглощающем все приходящие волны и не излучающим никаких других волн. Поэтому метод ограничения открытой области поглощающей границей (или поглощающим слоем) состоит в приближенном рассмотрении уходящих на бесконечность волн вследствие создания условий для их частичного (или полного) поглощения на конечном расстоянии.
Прогнозирование электромагнитного излучения на основе генетического алгоритма
Как уже было сказано выше, на сегодняшний день как в отечественной, так и зарубежной литературе не предлагается методик прогнозирования ЭМИ, достаточно полно учитывающих все особенности компонентов ЭС; а существуют лишь приближенные формулы для оценки уровня ЭМИ [19]. К тому же существующие методики прогнозирования ЭМИ от электронных средств и их компонентов опираются на то, что известны все параметры исследуемого объекта, что зачастую на практике не достижимо. Кроме того, при проведении эксперименталвных исследований ЭМИ от ЭС, исследователь ограничен размерами помещения (например, таких как безэховые камеры), а зачастую необходимо знать величину электромагнитного поля на расстоянии, превышающем данные размеры.
Среди работ, посвященных прогнозированию ЭМИ от различного рода излучателей, следует выделить работы Шередько Е.Ю., Сподобаева Ю.М. и др., в которых были предложены и обоснованы основные подходы к расчетному прогнозированию электромагнитной обстановки вблизи широкого класса излучателей (таких как передающие антенны) [8]. Согласно данным работам, расчетное прогнозирование электромагнитной обстановки вблизи мест размещения излучателей в диапазоне до 300 МГц, согласно действующим документам, предполагает расчет напряженности электрического поля по известной (или рассчитанной в тонкопроволочном приближении) диаграмме направленности антенны. Пересчет напряженности электрического поля в плотность потока энергии для технических средств СВЧ диапазона осуществляется через волновое сопротивление свободного пространства. Однако такой подход оправдан и дает адекватную информацию о распределении уровней электромагнитного поля лишь в том случае, когда точка наблюдения находится в дальней зоне. Как показали практические исследования, проведенные многими специалистами, указанная методика дает ощутимую погрешность при перемещении точки наблюдения в ближнюю зону [8].
В [111, 128, 138] описаны различные подходы, относительно проблемы определения дальнего поля из измерений ближнего поля. В [138] дальнее поле выведено из измерений ближнего поля, проведенных по произвольной поверхности. Измеренные поля должны иметь информацию о фазе и полностью описывать тангенциальные поля по поверхности измерения. Из измерений, используя принцип эквивалентности, находится эквивалентный ток по измеренной поверхности, откуда, используя метод моментов, находится поле дальней зоны. В [128] информация о поле дальней зоны рассчитывается на основании данных только об амплитуде поля ближней зоны, используя алгоритмы коррекции фазы. Подобный подход используется в [111], где поле дальней зоны, излучаемое печатной платой, получается из тангенциального магнитного ближнего поля с известной амплитудой, измеренное по сфере, охватывающей тестируемое устройство. Распространение сферической волны используется для вычисления поля снаружи сферы.
Указанных выше недостатков лишены алгоритмы, основанные на принципах естественной генетики - генетические алгоритмы (ГА). Они предназначены для поиска предпочтительных решений и основаны на поиске лучших решений с помощью наследования и усиления полезных свойств множества объектов определенного приложения в процессе имитации их эволюции. В отличие от точных методов математического программирования ГА позволяют находить решения, близкие к оптимальным, за приемлемое время, а в отличие от известных эвристических методов оптимизации характеризуются существенно меньшей зависимостью от особенностей приложения (т.е. более универсальны) и в большинстве случаев обеспечивают лучшую степень приближения к оптимальному решению. Универсальность ГА определяется также применимостью к задачам с неметризуемым пространством управляемых переменных (т.е. среди управляемых переменных могут быть и лингвистические) [68].
В более строгой формулировке, ГА [44] - это методы нулевого порядка, стратегия поиска в которых построена только на вычислении значений критерий оптимальности и не требует дополнительной информации о производных, константе Липшица и т.д., что характерно для градиентных и квазиньютоновских методов. ГА являются робастными методами по отношению к виду минимизируемой функции, так как при их применении не требуется, чтобы критерий оптимальности был непрерывным, дифференцируемым, унимодальным. Они осуществляют поиск оптимального решения по одной и той же стратегии как для унимодальных, так и для многоэкстремальных функций.
Впервые ГА были применены к таким научным проблемам, как распознавание образов и оптимизация. Основой для возникновения ГА послужили модель биологической эволюции и методы случайного поиска. В [44] отмечено, что случайный поиск возник как реализация простейшей модели эволюции, когда случайные мутации моделировались случайными шагами поиска оптимального решения, а отбор - «устранением» неудачных вариантов. Однако ГА - это не просто случайный поиск. Они эффективно используют информацию, накопленную в процессе эволюции.
Схема и результаты эксперимента
Плата выполнялась в двух вариантах: с вырезом в возвратном слое и без данного выреза. Производилось измерение создаваемого поля для данных вариантов плат (Ежспер_шрК; и ЕЭКСПер-идеал)- Затем, посредством применения методики, осуществлялось прогнозирование ЭМИ для аналогичных тестовых плат (ЕмодепНр.пнрез и Емодашр.вдеал).
Таким образом, экспериментально подтверждена справедливость разработанных автором математических моделей для прогнозирования ЭМИ, а также адекватность методики прогнозирования ЭМИ.
1. Ряд специальных конструктивно-измерительных мероприятий, осуществляемых для придания необходимой чистоты измерений в эксперименте позволяет заключить, что в опытах наблюдались именно ЭМИ, обсуловленные геометрией объекта исследования.
2. Проведенный эксперимент подтвердил возможность возникновения ЭМИ в межсоединениях реальных печатных плат, представляющего серьезную опасность в обеспечении ЭМС быстродействующих ЭС.
3. Экспериментально подтверждена справедливость разработанных автором математических моделей для прогнозирования ЭМИ, а также адекватность методики прогнозирования ЭМИ. Относительная погрешность для большинства частот измерения не превысила 24%.
В диссертационной работе разработана методика прогнозирования ЭМИ от межсоединений печатных плат ЭС, позволяющая на этапе проектирования цифровых ЭС оценить ЭМИ, создаваемое межсоединениями печатными платами цифровых ЭС, и на основании рекомендаций принять возможные меры по уменьшению данного излучения.. При разработке методики получены следующие основные результаты.
1. В случае простых конфигураций проводников печатной платы рекомендуется использовать метод на основе диполей Герца. Точность (по сравнению с известными экспериментальными данными) составила 1.0%.
2. В случае сложных конфигураций печатных проводников, слоев земли и питания, в случае многослойных печатных плат необходимо использовать метод конечных элементов. Погрешность (по сравнению с известными экспериментальными данными и другими численными методами) - не превышает 14%.
3. Для прогнозирования ЭМИ в случае неполных данных об объекте исследования предложено применять модель эквивалентных излучателей с использованием ГА.
4. Разработан подход в поиске наиболее неблагоприятных сочетаний входных сигналов фрагментов печатных плат, приводящих к ЭМИ наибольшей величины на основе методов логического программирования и с использованием системы VisualProlog.
5. Результаты работы внедрены в инженерную практику проектирования ЭС и в учебный процесс, что подтверждается актами внедрения.
