<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">procyber</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник кибернетики</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings in Cybernetics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">1999-7604</issn><publisher><publisher-name>Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.35266/1999-7604-2025-2-6</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">procyber-679</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Engeneering</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Анализ обеспечения целостности сигнала на печатной плате при проектировании высокопроизводительных вычислительных устройств</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Signal integrity control analysis on printed circuit board in design of high-performance computing devices</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-5105-0505</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Пирогов</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pirogov</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>кандидат технических наук, доцент</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Candidate of Sciences (Engineering), Docent</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-9167-9538</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Хорошайлова</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Khoroshailova</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>кандидат технических наук, доцент</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Candidate of Sciences (Engineering), Docent</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Назаренко</surname><given-names>Н. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Nazarenko</surname><given-names>N. G.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>старший преподаватель</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Senior Lecturer</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0194-6979</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Сёмка</surname><given-names>Э. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Syomka</surname><given-names>E. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>кандидат физико-математических наук, доцент</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent</p></bio><email xlink:type="simple">semka_elya@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Воронежский государственный технический университет, Воронеж</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Voronezh State Technical University, Voronezh</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», Воронеж</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Military Educational and Scientific Centre of the Air Force N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin Air Force Academy, Voronezh</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>18</day><month>06</month><year>2025</year></pub-date><volume>24</volume><issue>2</issue><fpage>47</fpage><lpage>57</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Пирогов А.А., Хорошайлова М.В., Назаренко Н.Г., Сёмка Э.В., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Пирогов А.А., Хорошайлова М.В., Назаренко Н.Г., Сёмка Э.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Pirogov A.A., Khoroshailova M.V., Nazarenko N.G., Syomka E.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/679">https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/679</self-uri><abstract><p>Проведен всесторонний анализ перекрестных помех между различными микрополосковыми структурами на печатных платах. В качестве метода анализа использовался метод конечных разностей во временной области, обеспечивающий точное моделирование распространения электромагнитных волн и, как следствие, перекрестных помех. Диапазон частот, охваченный моделированием, составлял до 10 ГГц. Этот широкий диапазон критически важен для оценки влияния перекрестных помех на высокоскоростные цифровые и аналоговые схемы, где паразитные эффекты могут существенно влиять на производительность. Моделирование показало, что микрополосковые линии с двойным выступом снижают перекрестные помехи на дальнем конце более чем на 35 % по сравнению с параллельными линиями, но при этом увеличивают перекрестные помехи на ближнем конце более чем на 12 %. Линии с чередующимися выступами показали хорошие результаты в снижении на дальнем конце. Параллельные змеевидные микрополосковые линии уменьшили на дальнем конце более чем на 10 дБ и на ближнем конце примерно на 2 дБ, чем другие структуры. На основе параметров индуктивности и емкости проанализированы вносимые потери (100 МГц – 20 ГГц), на ближнем конце, собственное сопротивление в частотной и передача во временной области, с последующим сравнением трассировок с выступами и без них. Разработан метод моделирования эквивалентной схемы трассировки с трапециевидными отрезками, основанный на сегментации. Предложенная модель верифицирована посредством 3D-электромагнитного моделирования и измерений в частотной области.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Crosstalk between different microstrip structures on printed circuit boards has been comprehensively analyzed. The finite difference time domain (FDTD) was used as the analysis method, providing an accurate simulation of electromagnetic wave propagation and, consequently, crosstalk. The frequency range covered by the modelling was up to 10 GHz. This wide range is critical for assessing the impact of crosstalk on high-speed digital and analogue circuits, where parasitic effects can significantly affect performance. Simulations revealed that microstrip lines with double protrusions reduce far end crosstalk (FEXT) by more than 35% compared to parallel lines, but increase near end crosstalk (NEXT) by more than 12%. Lines with alternating protrusions showed good results in reducing FEXT. Parallel serpentine microstrip lines reduced FEXT by more than 10 dB and NEXT by about 2 dB than other structures. The insertion loss (100 MHz – 20 GHz), FEXT, intrinsic resistance in the frequency domain and transmission in the time domain were analyzed based on inductance and capacity parameters, followed by a comparison of traces with and without protrusions. Segmentation-based method for modelling an equivalent trace pattern with trapezoid segments is developed. The proposed model is validated by means of 3D electromagnetic modelling and measurements in the frequency domain.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>целостность сигнала</kwd><kwd>электромагнитные помехи</kwd><kwd>микрополосковые линии</kwd><kwd>перекрестные помехи</kwd><kwd>печатная плата</kwd><kwd>усеченные трапециевидные отрезки</kwd><kwd>метод конечных разностей во временной области</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>signal integrity</kwd><kwd>electromagnetic interference</kwd><kwd>microstrip lines</kwd><kwd>crosstalk</kwd><kwd>printed circuit board</kwd><kwd>truncated trapezoid segments</kwd><kwd>finite difference time domain method</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания «Молодежная лаборатория» № FZGM-2024-0003</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">the work is supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the state assignment “Youth laboratory” No. FZGM-2024-0003</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Li L., Wu Z., Yang K. et al. A novel miniature singlelayer eighthmode siw filter with improved outofband rejection // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2018. Vol. 28, no. 5. P. 407–409. https://10.1109/lmwc.2018.2813883.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Li L., Wu Z., Yang K. et al. A novel miniature singlelayer eighthmode siw filter with improved outofband rejection // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2018. Vol. 28, no. 5. P. 407–409. https://10.1109/lmwc.2018.2813883.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Packianathan R., Srinivasan R. Comparative study of crosstalk reduction techniques in RF printed circuit board using FDTD method // International Journal of Antennas and Propagation. 2015. 9 p. https://doi.org/10.1155/2015/294590.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Packianathan R., Srinivasan R. Comparative study of crosstalk reduction techniques in RF printed circuit board using FDTD method // International Journal of Antennas and Propagation. 2015. 9 p. https://doi.org/10.1155/2015/294590.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Турецкий А. В. Хорошайлова М. В., Шамсуддин Н. Х. Обеспечение целостности сигнала в высокоскоростном вычислительном устройстве // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем : сб. науч. тр. Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2023. С. 199–205.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Турецкий А. В. Хорошайлова М. В., Шамсуддин Н. Х. Обеспечение целостности сигнала в высокоскоростном вычислительном устройстве // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем : сб. науч. тр. Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2023. С. 199–205.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хорошайлова М. В. Архитектура канального кодирования на основе ПЛИС для 5G беспроводной сети с использованием высокоуровневого синтеза // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2018. Т. 14, № 2. С. 99–105.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Хорошайлова М. В. Архитектура канального кодирования на основе ПЛИС для 5G беспроводной сети с использованием высокоуровневого синтеза // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2018. Т. 14, № 2. С. 99–105.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Al-Araji Z. H., Swaikat N. A., Muratov A. et al. Modeling and Experimental Research of Vibration n Properties of A Multi-Layer Printed Circuit Board // Proceedings of 4th Scientific International Conference Najaf (SICN), 2019. IEEE, 2019. P. 43–47.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Al-Araji Z. H., Swaikat N. A., Muratov A. et al. Modeling and Experimental Research of Vibration n Properties of A Multi-Layer Printed Circuit Board // Proceedings of 4th Scientific International Conference Najaf (SICN), 2019. IEEE, 2019. P. 43–47.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Release 2022 R1 Highlights. Ansys Sherlock &amp; Electronics Reliability. URL: https://www.econengineering.com/wp-content/uploads/2022/01/sherlockandelectronics_2022_ansys_econ_engineering.pdf (дата обращения: 05.04.2025).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Release 2022 R1 Highlights. Ansys Sherlock &amp; Electronics Reliability. URL: https://www.econengineering.com/wp-content/uploads/2022/01/sherlockandelectronics_2022_ansys_econ_engineering.pdf (дата обращения: 05.04.2025).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ling B., Wei K., Wang Z. et al. Experimentally Program Large Magnitude of Poisson’s Ratio in Additively Manufactured Mechanical Metamaterials // International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Vol. 173. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105466.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ling B., Wei K., Wang Z. et al. Experimentally Program Large Magnitude of Poisson’s Ratio in Additively Manufactured Mechanical Metamaterials // International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Vol. 173. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105466.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wang C., Gu X., Zhu J. et al. Concurrent Design of Hierarchical Structures with Three-Dimensional Parameterized Lattice Microstructures for Additive Manufacturing // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2020. Vol. 61. P. 869–894.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wang C., Gu X., Zhu J. et al. Concurrent Design of Hierarchical Structures with Three-Dimensional Parameterized Lattice Microstructures for Additive Manufacturing // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2020. Vol. 61. P. 869–894.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
