Методика диагностирования печатных плат аппаратуры связи методом термического и электрического анализа
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-3-104-123Ключевые слова:
электромагнитная совместимость, целостность питания, термический анализ, Altair PollEx, электрический анализ по постоянному току, PdN, altium designer, печатные платы, аппаратура связиАннотация
В современном мире системы связи играют ключевую роль в обеспечении эффективной коммуникации и информационной безопасности. Надежность и исправность печатных плат аппаратуры связи напрямую влияют на стабильность работы всей системы в целом. В связи с этим особое значение приобретает разработка эффективных методов диагностики, позволяющих своевременно выявлять неисправности и предотвращать их развитие. Потребность в обеспечении надежной и безопасной работы сложных систем и комплексов связи с каждым годом только увеличивается. Разработка и совершенствование методик анализа печатных плат является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит повысить надежность, производительность и конкурентоспособность электронных устройств. В данной статье разработаны и описаны методики электрического и термического анализа. Разработана компьютерная модель платы приемовозбудителя с двойным преобразованием частоты с учетом тепловых и электрических параметров. Обоснована возможность и необходимость использования компьютерного моделирования на посттопологическом уровне. При помощи компьютерной модели выполнен тепловой и электрический анализ по постоянному току. Моделирование целостности питания платы выполнено в системе автоматизированного проектирования Altium Designer с использованием расширений PDN Analyzer от CST и Power Analyzer от Keysight. Построены карты распределения плотности тока, падения напряжения и возвратных путей. Выявлены проблемные участки, требующие корректировки топологии. Для моделирования термических режимов использовалась система автоматизированного проектирования Altair Pollex, позволяющая проводить исследования стационарных и нестационарных процессов. Проведено практическое сравнение опытного образца платы приемовозбудителя и компьютерной модели. Показано, что полученные термограммы теплового анализа модели платы, выполненные с учетом полной металлизации структуры слоев, могут привести к погрешности в определении температуры электрорадиоэлементов до 5 %. Это дает возможность правильно принять решение по обеспечению работоспособности изделия.Библиографические ссылки
Максимов А. А., Горгадзе С. Ф. Линеаризация усилителя мощности с раздельным усилением и регулированием режима по питающему напряжению // Радиотехника. 2025. Т. 89, № 1. С. 5-23. DOI: 10.18127/j00338486-202501-01
Листопад Н. И., Жерносеков Р. А., Надольский А. Н. Об одной возможности линеаризации характеристик телевизионных передатчиков // Информационные радиосистемы и радиотехнологии. 2020. С. 54-56.
Satoshi T., Shinsuke H., Kyoya T., Akifumi K., Yoshiki S., Kunio S. (2025) A 300-GHz-Band 36-Gb/s Scalable 2-D Phased-Array CMOS Double Superheterodyne Receiver. IEEE Solid-State Circuits Letters, vol. 8, pp. 133-136, DOI: 10.1109/LSSC.2025.3566726
Довбня В. Г., Азиатцев В. Е., Михайлов С. Н. Помехоустойчивость радиоприемных систем цифровых линий связи: монография. Курск : Юго-Западный государственный университет, 2017. 175 с. ISBN: 978-5-7681-1201-1
Жирнов А. А., Иванова В. В. Модуль гетеродинов приемника с двойным преобразованием частоты // Наука настоящего и будущего. 2023. № 2. С. 162-163.
Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника / под ред. Ю. А. Лурье : справочник. М. : Мир, 1990. 256 с.
Балакирев М. И., Вохмяков Ю. С., Журиков А. В. Радиопередающие устройства / под ред. О. А. Челнокова: справочник. М. : Радио и связь, 1982, 256 с.
Колотов А. С., Копысов А. Н. Моделирование распределения плотности тока и напряжения на печатной плате // Вектор развития. 2024. № 13. С. 41-44.
Проектирование цепи питания гибкожесткой печатной платы с применением средств моделирования / П. А. Макеев, И. Р. Музафаров, Д. В. Ландышев, И. Р. Галимов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2023. Т. 16, № 6. С. 70-80. DOI: 10.32603/2071-8985-2023-16-6-70-80
Костин А. В., Богданов Д. С., Бобров И. С. Анализ теплового влияния двух внутренних параллельных печатных проводников платы, установленных на металлическое основание и расположенных в одном слое // Надежность и качество сложных систем. 2023. № 3. С. 90-99. DOI: 10.21685/2307-4205-2023-3-11
Оптимизация теплового режима приемо-передающего устройства по результатам моделирования тепловых процессов в среде Solid Works Flow Simulation / Г. А. Пискун, В. Ф. Алексеев, П. С. Романовский, А. А Стануль // Znanstvena misel Journal. 2019. Т. 1, № 35. С. 47-60.
Кушнарёв А. С., Макаров О. Ю. Методика обеспечения тепловых режимов радиоэлектронных устройств с мощными светодиодами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15, № 3. С. 90-95. DOI: 10.25987/VSTU.2019.15.3.013
Колесникова Т. Тепловой анализ печатной платы и ее компонентов в программной среде COMSOL Multiphysics // Электронные компоненты. 2020. № 5. С. 58-66.
Влияние печатных проводников на тепловой режим радиоэлектронных приборов / С. Ю. Сотникова, Н. А. Кононова, Л. Б. Ландер, В. Э. Цветков, С. В. Яловнаров // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 10. С. 712-724. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-10-712-724
Кочетков О. С., Лобачев Н. Ю., Сарычев Е. В. Способы влияния на температурное распределение по объему приемо-передающего модуля // Вестник rонцерна ВКО «Алмаз - Антей». 2023. № 3. С. 77-88. DOI: 10.38013/2542-0542-2023-3-77-88
Talis P., Edemar O.P., Hamiltom C.S., José R.P. (2024) Analytical Electro-Thermal Model and 3-D Thermal Resistance Network for SMD-Based Printed Circuit Board Power Converters. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 12, no. 5, p. 4979-4992. DOI: 10.1109/JESTPE.2024.3424588
Qiuyue W., Yuan X., Na L., Mingwei Z., Qing H. (2024) Electrothermal Transient Co-Simulation with Domain Decomposition Method for 3-D Complex Integrated Systems. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 14, № 8, p. 1374-1383. DOI: 10.1109/TCPMT.2024.3428478
Моделирование цепей питания и анализ их влияния на надежность печатной платы в среде HYPERLYNX / А. С. Ишков, П. А. Максимов, В. С. Маркелов, П. А. Блинков // Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM. 2021. № 12. С. 45-50.
Алексеев В. Ф., Горбач А. П., Хуторная Е. В. Моделирование распределения плотности тока на печатной плате // SCIENCES OF EUROPE. 2020. Т. 1, № 55. С. 37-41.
Huifeng Z., Haoqi S., Dean S., Xiaolong G., Yier J., Xuan Z. (2023) PDN Pulse: Sensing PCB Anomaly with the Intrinsic Power Delivery Network. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 18, pp. 3590-3605. DOI: 10.1109/TIFS.2023.3285490
Wenchang H., Muqi O., Yin S., Jongjoo L., Chulsoon H. (2025) Reinforcement Learning-Based Optimization of Bonding Wires for EMI Mitigation. IEEE Transactions on Signal and Power Integrity, vol. 4, pp. 124-131. DOI: 10.1109/TSIPI.2025.3560229
Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах: монография. М. : Мир, 1979. 318 с.
Smith L.D., Bogatin E. (2017) Principles of Power Integrity for PDN Design: Robust and Cost Effective Design for High Speed Digital Products. Eds. Pearson Education, p. 816, ISBN-13: 978-0132735629
Bogatin E. (2018) Signal and Power Integrity - Simplified. 3rd Edition. Eds. Pearson Education, p. 992, ISBN-13: 978-0134513416
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Антон Сергеевич Колотов, Андрей Николаевич Копысов, Владимир Викторович Хворенков
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
