Экспериментальные исследования радиотехнических устройств на воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Тяпин, Михаил Серафимович

  • Тяпин, Михаил Серафимович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2007, МоскваМосква
  • Специальность ВАК РФ05.12.04
  • Количество страниц 207
Тяпин, Михаил Серафимович. Экспериментальные исследования радиотехнических устройств на воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости: дис. кандидат технических наук: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения. Москва. 2007. 207 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тяпин, Михаил Серафимович

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор состояния проблемы обеспечения стойкости радиотехнических устройств к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов.

1.1. Анализ состояния исследования воздействия СШП ЭМИ на радиотехнические устройства.

1.2. Общая характеристика параметров сверхширокополосных электромагнитных импульсов.

1.3. Анализ радиотехнических устройств как объектов, подверженных воздействию мощных электромагнитных импульсов.

1.4. Анализ существующих методов оценки устойчивости радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ.

1.5. Выводы по главе и постановка задач исследований.

Глава 2. Разработка экспериментальных методов оценки стойкости элементов радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ.

2.1. Анализ существующей экспериментальной базы для оценки стойкости радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ.

2.2. Выбор объектов для проведения экспериментальных исследований.

2.3. Средства для проведения экспериментальных исследований.

2.4. Разработка программ и методик экспериментальных исследований элементов радиотехнических устройств на воздействие СШП ЭМИ.

2.4.1. Программа и методика экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на полевой кабель. 49.

2.4.2. Программа и методика экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на приемных устройства.

2.4.3. Методика экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на интегральные микросхемы и печатные платы.

2.5. Выводы по главе.

Глава 3. Экспериментальные исследования и анализ результатов воздействия сверхширокополосных импульсов на элементы радиотехнических устройств.

3.1. Критерии оценки стойкости элементов радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ.

3.2. Режимы эффективного воздействия СШП ЭМИ на элементы радиотехнических

3.3. Экспериментальные исследования и анализ результатов воздействия СШП ЭМИ 76 на элементы радиотехнических устройств.

3.3.1. Результаты и анализ экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на радиостанции и радиоприемное устройство KB диапазона.

3.3.2. Результаты и анализ экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на полевой кабель.

3.3.3. Результаты и анализ экспериментальный исследований воздействия СШП ЭМИ на интегральные микросхемы.

3.4. Выводы по главе.

Глава 4. Разработка рекомендаций по обеспечению стойкости элементов радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ.

4.1. Анализ существующих методов обеспечения стойкости РЭА к воздействию СШП ЭМИ и разработка алгоритма обеспечения стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ

4.2. Разработка рекомендаций по совершенствованию математических моделей воздействия СШП ЭМ на элементы радиотехнических устройств.

4.2.1. Основные принципы создания математических моделей воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ.

4.2.2. Уточненная математическая модель воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии

4.2.3. Уточненная математическая модель воздействия СШП ЭМИ на антенно-фидерные устройства.

4.3. Разработка рекомендаций по обеспечению стойкости радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ.

4.3.1. Особенности поражающего воздействия СШП ЭМИ на средства защиты РТУ.

4.3.2. Разработка требований к средствам защиты элементов РТУ от воздействия

СШП ЭМИ.

4.3.3. Обоснование рекомендаций по обеспечению стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ.

4.4.Выводы по главе.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальные исследования радиотехнических устройств на воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости»

Современные радиотехнические устройства (РТУ) все в большей степени оснащаются электронными системами управления, микропроцессорными устройствами, чувствительными к электромагнитным воздействиям. Повышение степени интеграции элементной базы электроники, и, как следствие, снижение электрической прочности отдельных компонентов аппаратуры приводит к повышению уязвимости элементов РТУ к воздействию электромагнитных излучений различного происхождения.

В природе источником ЭМИ являются импульсные токи, сопровождающие нестационарные природные явления-геомагнитные бури, удары молнии, электростатические разряды. В технике источниками ЭМИ являются электромагнитные поля радиопередающих и радиолокационных станций, высоковольтные линии электропередачи, импульсные электротехнические устройства [1-4]. Источником наиболее мощного ЭМИ является ядерный взрыв (ЯВ). С началом решения общей проблемы защиты от воздействия ЭМИ ЯВ проводились активные исследования механизмов взаимодействия ЭМИ с РЭА. Исследования стимулировались также широким распространением микроэлектроники в современных информационных системах учета, планирования и регулирования. Воздействие ЭМИ приводит к возрастанию вероятности отказов ответственных систем управления и связи. Кроме того, качественное переоснащение РТУ современной компьютерной техникой, повышение требований по стойкости их к действию различных электромагнитных полей приводит к тому, что в современных условиях проблема воздействия СШП ЭМИ на РТУ становится одной из ключевых.

С другой стороны, средства электромагнитного поражения радиоэлектронной техники также совершенствуются, создаются поражающие средства воздействия нового типа. В последнее десятилетие в радиотехнике произошла своеобразная революция, связанная с практическим использованием нового типа радиоволн - повторяющихся коротких сверхширокополосных электромагнитных импульсов. Они имеют длительность до Ю"10с, фокусируются антеннами с размером порядка 1 м и достаточно просто генерируются современными полупроводниковыми приборами. Спектральная плотность СШП ЭМИ распределена в интервале от сотен МГц до единиц ГГц, что и дало основание называть их сверхширокополосными.В последние годы появились новые мощные стационарные и мобильные генераторы, излучающие периодические и однократные сверхширокополосные электромагнитные импульсы. Особенностью данного типа излучения является соразмерность длительности воздействующих импульсов с длительностью рабочих импульсов, сопровождающих обработку цифровой информации.

По мере развития теории и технических средств генерирования, излучения и измерения сверхкоротких ЭМИ, имеющих субнаносекундную длительность, стала развиваться концепция об исключительном значении сверхширокополосных электромагнитных импульсов (СШП ЭМИ, английская аббревиатура UWB ЕМР) в прикладной электродинамике. Отечественными и зарубежными специалистами были показаны возможности генерирования остронаправленного излучения повторяющихся СШП ЭМИ субнаносекундной длительности и их эффективной регистрации с помощью устройств, аналогичных стробоскопическому осциллографу. По своей структуре повторяющиеся СШП ЭМИ чрезвычайно удобны для передачи цифровой информации: значения 0 и 1 передаются путем сдвига импульса по времени на ±At от "нормального" положения. При длительности СШП ЭМИ 0,1 не его пространственный размер в направлении распространения составляет 3 см, что позволяет создать радиолокатор с разрешением в несколько сантиметров. И, наконец, при воздействии сверхкоротких ЭМИ на компьютеры и цифровые устройства в их цепях наводятся сигналы, аналогичные рабочим, что приводит к нарушению работы цифровых систем. По мнению отечественных и зарубежных специалистов, особая специфика действия мощных передвижных излучателей СШП ЭМИ позволяет прогнозировать их использование в качестве источников преднамеренных помех для нарушения работы компьютеризованных систем, приемных и передающих средств связи и т.д.

Такие устройства обладают новыми качествами, отсутствующими у традиционных источников преднамеренных помех - сверхширокополосностью и большой амплитудой. Одной из возможных областей применения таких излучателей является дистанционное поражение электронных компонентов элементов РТУ. Кроме того, электронные компоненты и цепи, такие как микропроцессоры, составляющие сегодня основную часть используемых элементов, работают на все более высоких частотах и низких напряжениях и, таким образом, становятся все более восприимчивы к СШП ЭМИ.

Преднамеренная ЭМ помеха опасна еще и тем, что она может создаваться тайно, анонимно и на большом удалении от поражаемого объекта. Она может поразить большое число целей и не оставлять никаких следов.

Проведенные первые экспериментальные исследования и испытания элементов аппаратуры связи с использованием существующих генераторов микроволнового излучения показали, что с уменьшением длительности фронта воздействующего поля снижается эффективность применяемых защитных устройств, усиливается проникновение электромагнитных полей через неоднородности в корпусах и увеличиваются амплитуды наведенных токов и напряжений на выходах антенно-фидерных устройств, кабелей и проводов, расположенных вне экранов или имеющих плетеные и витые экраны, что приводит к ложным срабатываниям или катастрофическим отказам аппаратуры. Кроме того, при экспериментальных исследованиях воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ выявлен ряд новых, до конца не исследованных эффектов, которые могут привести к выходу из строя РТУ.

По общему мнению большинства зарубежных и отечественных военных экспертов, электромагнитное оружие на основе излучателей СШП ЭМИ будет являться одним из главных видов оружия в 21 веке. По их мнению уже в ближайшие 10-20 лет это оружие будет иметь то же стратегическое значение, что и ядерное оружие во второй половине 20 века ввиду того, что электромагнитное оружие высокоэффективно и при этом экологически чистое, относительно гуманное, действует скрытно, направленно и мгновенно. Оно может быть эффективно использовано, как в военных, так и в криминальных целях. Мировая научная общественность активно пытается привлечь внимание политиков и правительств к появлению новой угрозы для современного общества, пронизанного информационными технологиями.

С учетом изложенного следует, что в настоящее время СШП ЭМИ являются новой серьезной угрозой для РТУ. Данные тенденции в развитии генераторов сверхмощных электромагнитных полей обуславливают необходимость проведения широких исследований, направленных на обеспечение стойкости современных РТУ к такого рода электромагнитным воздействиям. Кроме того, учитывая насыщенность РТУ аппаратурой со сложными электрическими цепями, их стойкость в условиях воздействия СШП ЭМИ в настоящее время в основном оценивается экспериментально с использованием установок СШП ЭМИ. Это обусловлено тем, что до сих еще отсутствуют доступные и достоверные методы априорной оценки стойкости элементов РТУ и системы в целом. Экспериментальные методы тоже требуют совершенства и развития в силу своих больших особенностей и несовершенства.

Следовательно, задача разработки и совершенствования методов оценки, в том числе экспериментальных, средств определения характеристик СШП ЭМИ и результатов его воздействия на РТУ, а также разработка и уточнение требований к средствам защиты, является в настоящее время особенно актуальной.

Объектом исследования диссертации являются радиотехнические устройства, в частности: полевые кабельные линии, радиостанции различного назначения, а также базовые радиоприемные устройства коротковолнового диапазона, которые сегодня вообще не исследованы и являются наиболее перспективными для использования при решении целого ряда задач народно-хозяйственного назначения.

Похожие диссертационные работы по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Тяпин, Михаил Серафимович

4.4. Выводы по главе

1. Существующие защитные средства не в полной мере позволяют обеспечить эффективную защиту систем РТУ от действия СШП ЭМИ, особенно имеющих в своём составе кабели без сплошных металлопокровов. Поэтому необходима либо их доработка, либо разработка целевым назначением принципиально новых защитных устройств.

2. При воздействии СШП ЭМИ на технические средства в первую очередь следует выделить расширение частотного диапазона до нескольких десятков гигагерц. Это существенным образом изменяет стратегию защиты элементов РТУ. Более высокие частоты определяют повышенную проникающую способность электромагнитной волны через защитные барьеры и апертуры в них.

3. Наличие сверхвысоких частот в спектре воздействующих СШП ЭМИ предъявляют особые требования к фильтрующим и ограничивающим компонентам РТУ. Отличительной чертой этих компонентов является максимальное быстродействие, что будет способствовать минимальной задержке при реакции на возмущение. Требования к индуктивным и емкостным параметрам фильтров определяются исходя из желаемого диапазона подавления кондуктив-ных помех при одновременной минимизации паразитных параметров компонентов. Для ограничителей помех в качестве основного показателя выступает емкость ограничителя, которая для информационных цепей должна находиться на уровне единиц и долей пикофарад. Это требует разработки новой элеменной базы для защиты РТУ при воздействии СШП ЭМИ.

4. Результаты выполненных исследований позволили сформулировать научно-обоснованные требования к аппаратным средствам защиты применительно к воздействию СШП ЭМИ для слаботочных систем РТУ, которые наиболее восприимчивы к действию данных поражающих факторов.

5. Экранирование остается действенным средством защиты РТУ от действия СШП ЭМИ, однако расширенный диапазон частот воздействия требует применения увеличенного числа барьеров защиты и тщательного выполнения апертур в них. В частности, здания, помещения, кузова передвижных технических средств следует рассматривать как первый рубеж защиты.

6. Планирование системы экранирования следует проводить исходя из расширенного частотного диапазона электромагнитного воздействия. Особенное влияние следует обращать на апертуры в защитных барьерах, которые в отличие от традиционных подходов должны обладать повышенными экранирующими свойствами для электромагнитного поля в дальней зоне, что тре-бует новых технических решений, нормы проектирования и материалов для реализации однородности экранирования в сверхшироком диапазоне частот.

7. Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований показали, что наилучшими динамическими характеристиками в заданном временном диапазоне обладают устройства защиты на базе оксидно-цинковых резисторов. Исследования вольт-секундных характеристик перспективных средств защиты ОПНС-0.22-0.4 показали, что остаточные напряжения при скорости нарастания напряжения до 200 кВ/мкс увеличиваются по отношению к статическим остаточным напряжениям не более чем на 30%. При дальнейшем увеличении dU/dt до 1300 кВ/мкс остаточные напряжения увеличиваются до 2-^2,5 раз.

8. На основе обобщения и анализа существующих решений по защите систем РТУ от ЭМИ предложены технические решения, позволяющие обеспечить в определенной мере защиту указанных систем от поражающего действия ЭМИ наносекундной длительности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проблема защиты радиотехнических устройств от воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов является особенно актуальной в связи с разработкой новых источников излучения электромагнитной энергии, которые характеризуются более высокими значениями электромагнитных полей и более короткими временными характеристиками, лежащими в наносекундной области.

2. Анализ устойчивости элементов радиотехнических устройств к перенапряжениям и состояния работ по рассматриваемой проблеме показал, что для обеспечения надежного функционирования РТУ в условиях воздействия СШП ЭМИ необходимо проведение комплекса исследований по оценке воздействия наносекундных ЭМИ на РТУ, разработке новых и уточнения существующих расчетных и экспериментальных моделей оценки воздействия СШП ЭМИ на АФУ и кабельные линии, радиоприемное устройство KB диапазона, определению амлитудно - временных характеристик токов и напряжений, наводимых в них при воздействии полей СШП ЭМИ, и разработке методов и средств их защиты.

3. Проведённый анализ показал, что в настоящее время отсутствуют достаточно проверенные и апробированные средства защиты аппаратуры радиотехнических устройств от наносекундных ЭМИ. В связи с этим особенно актуальным является проведение экспериментальных исследований характеристик средств защиты в наносекундном временном диапазоне и разработке требований к средствам защиты от таких воздействий

4. Полученные результаты анализа состояния проблемы обеспечения стойкости РТУ к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов позволили сформулировать цель и основные задачи работы. Основная цель работы - проведение экспериментальных исследований элементов РТУ на воздействие СШП ЭМИ и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости к данному воздействию.

Проведен анализ существующей экспериментальной базы для испытаний на стойкость радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ. В виде таблиц приведены параметры отечественных и зарубежных излучателей и имитаторов ЭМИ с фронтом короче 5 не. Показано, что наиболее подходящим инструментом для испытаний на стойкость к воздействию СШП ЭМИ являются излучатели на базе антенных решеток из ТЕМ рупоров и отечественных полупроводниковых генераторов.

5. Выбраны объекты для проведения экспериментальных исследований на воздействие СШП ЭМИ: кабель полевой типа П-296, радиостанции Р-159М; Р-168-0,5У; Р-168

05УД; радиоприемное устройство KB диапазона Р-397П2-215; цифровые интегральные микросхемы серий 1564JIH1 и 1554JIH1, расположенные на печатных проводниках.

6. Выбраны средства для проведения экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на выбранные РТУ:

- излучатель СШП ЭМИ в составе: бездисперсионной 4-х ТЕМ рупорной фазированной антенной системы; фидера-разветвителя для согласования генератора и антенной системы;

- измеритель параметров воздействия СШП ЭМИ на основе полоскового измерительного преобразователя;

- генераторы высоковольтных импульсов напряжения для возбуждения излучателя СШП ЭМИ;

7. Разработаны программы и методики экспериментальных исследований элементов радиотехнических устройств на воздействие СШП ЭМИ.

8. Проведенные исследования показали, что при воздействии СШП ЭМИ с частотой в диапазоне 1-600 кГц на радиостанции типа Р-168-0,5У, Р-159М нарушение уровня приема происходит при напряженности поля порядка 0,1 кВ/м, при этом для восстановления устойчивого уровня приема необходимо увеличить амплитуду тестового сигнала более чем на 20 дБ, что соответствует уменьшению дальности радиосвязи более чем в 10 раз.

9. Достигнут уровень нарушения работоспособности радиостанции Р-168-05УД в реальных условиях радиообмена, при этом длительность сеанса связи не превышала 20 сек. При радиообмене в условиях стабильно устойчивой связи при уровнях импульсов поля порядка 5 кВ/м при воздействии импульсов поля на одну из радиостанций наблюдались значительные звуковые помеховые воздействия. Также были отмечены постоянные, примерно раз в три секунды, кратковременные прерывания связи длительностью порядка 0,3 сек, при этом потери связи не наблюдалось. При радиообмене на грани устойчивости связи при уровнях импульсов поля порядка 5 кВ/м при воздействии импульсов поля на одну из радиостанций наблюдалось полное прерывание связи.

10. Радиоприемное устройство Р-397П2-215 при работе с распредкоробкой Б12-148 и подключенными головными телефонами теряет устойчивый прием при уровнях СШП ЭМИ порядка 0,1 кВ/м и частотой 1 кГц. Для восстановления устойчивого приема необходимо увеличить входной сигнал более чем на 20 дБ. При отсутствии внешней гарнитуры стойкость устройства существенно возрастает.

Для предотвращения сбоев в работе РПУ Р-397П2-215 при воздействии представленных широкополосных сигналов необходимо экранировать переднюю панель РПУ, управление приемником осуществлять дистанционно. Кабель управления должен быть в экранирующей оболочке.

11. Экспериментальные исследования полевого кабеля П-296 показали, что:

- амплитуда помеховых сигналов, наведенных в кабеле П-296, может приводить, к сбоям в работе аппаратуры, подключенной к кабельным линиям или выводить из строя входные элементы устройств, имеющие низкий уровень электрический прочности;

- амплитудно-временные характеристики наведенных помеховых сигналов достаточно сложным образом зависят от амплитудно-временных параметров воздействующих импульсов и ориентации кабелей относительно вектора воздействующего поля;

- частота воздействующей помехи лежит в области высоких частот (от 100 МГц до 1ГГц). В связи с этим для защиты от СШП ЭМИ аппаратуры, подключенной к кабелям, можно рекомендовать использование фильтров низких частот на входе и выходе кабельной линии.

12. В результате проведенных экспериментальных исследований ИМС выявлено, что амплитудные спектры наведенных сигналов дают представление о широкополосности возбуждающего поля и спектре сигналов, воздействующих на микросхемы, наличие входных емкостей микросхем сглаживает фронты наведенных сигналов, сужая тем самым спектральную ширину наводок.

При падении волны вдоль полоска или провода сигнал наводки максимальный; период колебаний во всех случаях соответствует не только длине линии, и определяется как линией, так и входными емкостями микросхем;

Наличие питания во всех случаях приводит к появлению входного сопротивления микросхем и к увеличению входных емкостей микросхем, что приводит к соответствующему увеличению периода колебаний. Для микросхемы типа 1564ЛН1 входное сопротивление близко к волновому сопротивлению линий. Колебания практически прекращаются, и сигнал наводки становится двуполярным и даже униполярным при ступенчатой форме поля.

13. Существующие защитные средства не в полной мере позволяют обеспечить эффективную защиту систем РТУ от действия СШП ЭМИ, особенно имеющих в своём составе кабели без сплошных металлопокровов. Поэтому необходима либо их доработка, либо разработка целевым назначением принципиально новых защитных устройств.

14. При воздействии СШП ЭМИ на технические средства в первую очередь следует выделить расширение частотного диапазона до нескольких десятков гигагерц. Это существенным образом изменяет стратегию защиты элементов РТУ. Более высокие частоты определяют повышенную проникающую способность электромагнитной волны через защитные барьеры и апертуры в них.

15. Наличие сверхвысоких частот в спектре воздействующих СШП ЭМИ предъявляют особые требования к фильтрующим и ограничивающим компонентам РТУ. Отличительной чертой этих компонентов является максимальное быстродействие, что будет способствовать минимальной задержке при реакции на возмущение. Требования к индуктивным и емкостным параметрам фильтров определяются исходя из желаемого диапазона подавления кондуктивных помех при одновременной минимизации паразитных параметров компонентов. Для ограничителей помех в качестве основного показателя выступает емкость ограничителя, которая для информационных цепей должна находиться на уровне единиц и долей пикофарад. Это требует разработки новой элементной базы для защиты РТУ при воздействии СШП ЭМИ.

16. Результаты выполненных исследований позволили сформулировать научно-обоснованные требования к аппаратным средствам защиты применительно к воздействию СШП ЭМИ для слаботочных систем РТУ, которые наиболее восприимчивы к действию данных поражающих факторов.

17. Экранирование остается действенным средством защиты РТУ от действия СШП ЭМИ, однако расширенный диапазон частот воздействия требует применения увеличенного числа барьеров защиты и тщательного выпол-нения апертур в них. В частности, здания, помещения, кузова передвижных технических средств следует рассматривать как первый рубеж защиты.

18. Планирование системы экранирования следует проводить исходя из расширенного частотного частотного диапазона электромагнитного воздействия. Особенное влияние следует обращать на апертуры в защитных барьерах, кото-рые в отличие от традиционных подходов должны обладать повышенными экранирующими свойствами для электромагнитного поля в дальней зоне, что требует новых технических решений, нормы проектирования и материалов для реализации однородности экранирования в сверхшироком диапазоне частот.

19. Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований показали, что наилучшими динамическими характеристиками в заданном временном диапазоне обладают устройства защиты на базе оксидно-цинковых резисторов. Исследования вольт-секундных характеристик перспективных средств защиты ОПНС-0.22-0.4 показали, что остаточные напряжения при скорости нарастания напряжения до 200 кВ/мкс увеличиваются по отношению к статическим остаточным напряжениям не более чем на 30%. При дальнейшем увеличении dU/dt до 1300 кВ/мкс остаточные напряжения увеличиваются до 2-н2,5 раз.

20. На основе обобщения и анализа существующих методов защиты систем РТУ от ЭМИ предложены технические решения, позволяющие обеспечить в определенной мере защиту указанных систем от поражающего действия ЭМИ наносекундной длительности.

21. Основными научными результатами работы являются:

- алгоритм обеспечения стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ;

- программы, методики и результаты экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на полевой кабель П-296, радиостанции и радиоприемное устройство;

- математические модели воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ с учетом особенностей полевых кабелей;

- технические требования к средствам защиты элементов РТУ от поражающего действия СШП ЭМИ;

- научно обоснованные рекомендации для обеспечения требуемого уровня стойкости элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ.

22. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в НИР «Табун», выполненной при непосредственном участии автора. Они нашли практическое применение на ряде предприятий при проектировании перспективных приемных устройств, устойчивых к воздействию мощных ЭМИ (ФГУП МНИРТИ, ОАО «ИРТЫШ»), а также реализованы при разработке мероприятий по защите элементов РТУ и в ТЗ на разработку новых перспективных видов аппаратуры, устойчивой к воздействию СШП ЭМИ (ООО «НИИИСТ», БИТУ). Результаты также внедрены в учебный процесс МГИЭМ на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тяпин, Михаил Серафимович, 2007 год

1. Уильяме Т. ЭМС для разработчиков продукции. - М.: Издательский Дом «Технологии», 2003.

2. Уильяме Т., Армстронг К. ЭМС для систем и установок. М.: Издательский Дом «Технологии», 2004.

3. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. М.: Издательский Дом «Технологии», 2005.

4. Гусева Ю.А., Кармашев B.C., Кечиев Л.Н. Основы технического регулирования в области ЭМС. М.: "Европейский центр по качеству", .2004. - 149с.

5. Skaggs G.A. High Frequency Exposure Chamber for Radiobiological Research, NLR Memo. Rep. 2218, Feb. 1971.

6. Leferink F.B.J., A Triple ТЕМ Cell: Three Polarisations in one Setup, International Symposium on EMC, Zurich, 1999, pp. 573-578.

7. Carbonini L, Comparison of Analysis of a WTEM Cell with standard ТЕМ Cell for Generating EM Fields, IEEE Trans, on EMC, vol. 35, no. 2, May 1993, pp. 255-263.

8. ГСИ. ГОСТ 8.256-77. Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерения. -М.: Изд-во Госстандарта СССР, 1977.

9. Prather W.D., Baum C.E. et al. Ultra-Wideband Sources and Antennas: Present Technology, Future Challenges. Ultra-Wideband Short-Pulse Electromagnetics 3. Edited by C.Baum et.al. Plenum Press, New York, 1997.

10. Альбетков C.B., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Генератор мощных электромагнитных импульсов с субнаносекундным фронтом // ПТЭ. -1993. -№6.

11. Crawford M.L., Workman J.L. Using a TEM-cell for EMC measurement of electronic equipment. National Bureau of Standards. Technical Note 1013, April, 1979.

12. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. -М.: Связь, 1971.

13. Ultra Wide-Band Short-Pulse Electromagnetics 2. Edited by Carin L. and Felsen L.B. Plenum Press, NY, 1995.

14. Андреев Ю.А., Буянов Ю.И. и др. Генератор мощных импульсов сверхширокополосного электромагнитного излучения // ПТЭ. -1997. №5.

15. Подосенов С.А., Соколов А.А. Излучение и измерение импульсных электромагнитных полей. М.: Компания Спутник*, 2000.

16. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М.: Советское радио, 1971.

17. Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. М.-Л.: Энергия, 1965.

18. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977.

19. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978.

20. MICROCAP. Electronic Circuit Analysis Program, Version 4.0,1987.

21. Бородай П.Н., Курочкин В.Ф., Сахаров Ю.К. Исследование возможности создания мощного излучателя сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения // Технологии ЭМС. 2005. - № 4(15).

22. Коровкин Н.В., Селина Е.Е. Расчет на ЭВМ электрических цепей с распределенными параметрами, зависящими от частоты // Сложные электромагнитные поля и электрические цепи. УФА. - 1982. -№10.

23. Рамм Г.С. Вычисление тока, возникающего в антеннах под действием распределенной ЭДС // ИЭСТ- №4 -5. С. 243-268. -С. 213.26. .Дифракция электромагнитных волн на некоторых телах вращения: Сб. статей / М.: Советское радио.

24. Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. М.: АН СССР.

25. Senior Т.В. The Scattering of electromagnetic wave ly a Speraid, Can/I/Phys., vol.44,№47,1966,p.I353.30. .Ландау Л. Д.,Лифшиц E.M. Электродинамика сплошных сред.-М: Наука, 1992.- 664 с.

26. Иванов Е.А. Дифракция электромагнитных волн на двух телах. Минск: Наука и техника, 1978.-423 с.

27. Вайнштейн J1.A. Волны тока в тонком цилиндрическом проводнике // Ж.Т.У. -T.XXIX. -Вып.6. -1959. -С.673-688.

28. Дмитриев В.И., Стрижевский ИВ. Теория и расчет влияния электрифицированной железной дороги на подземные металлические сооружения. М.: Транспорт, 1967.- 247 с.

29. Лавров ГА., Князев АС. Приземные и подземные антенны. М.: Сов.радио, 1965.-472 с.

30. Sunde E.Earth conduction effect in transmission system. Toronto New lork, London, 1969.

31. Wedepohl L. H., Wilcox D.I. Transient analysis of underground power rrans-miisions//Proc.IEE.1983.№120(2).P.253-257.

32. Костенко M.B., Гумерова Н.И., Данилин АН. и др. Волновые процессы и перенапряжения в подземных линиях. С-Пб.: Энергоатомзиздат, 1991.-232 с.

33. Арго А. Математика для электро и радиоинженеров. М.: Наука, 1964.

34. Нейман Л.Ф., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Том 2. Л: Энер-гоиздат, 1981.-415 с.

35. Вэнс Э.Ф. Влияние электромагнитных полей на экранированные кабели / Пер. с англ.-М.: Радио и связь, 1982. 120 с.

36. Михайлов М.И. и др. Электромагнитные влияния на сооружения связи / М.И. Михайлов, Л.Д.Разумов, С.А.Соколов. М.: Связь, 1979.-264 с.

37. Разумов Л.Д. Определение напряжений и токов в жилах кабелей связи с щелевыми экранами // Электросвязь. 1985. - №7. - С. 27-35.

38. Пучков Г.Г., Ивакин ИВ. Единая математическая модель электромагнитного поля линейного источника, расположенного в воздухе или земле // Проблемы создания электропередач высокого напряжения. М.: ЭНИН, 1980. - С. 90-104.

39. Костенко М.В. и др. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения / М.В.Костенко., К.П Кадомская., М.Л.Левинштейн. и др. Л.: Наука, 1988.-302 с.

40. Бикфорд Дж.П., Мюлина Н.; Рид Дж.Р . Основы теории перенапряжений в электрических сетях / Пер с анг. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 235 с.

41. Алоллонский С.Н. Расчет электромагнитных экранирующих оболочек. -Л.; Энерго-атомзидат, 1982. -144 с.

42. И.Аполлонский С.Н. Справочник по расчету электромагнитных экранов. -Л.: Энерго-атомзидат, 1988. 224 с.

43. Rickets L. W. Fundamentals of Nuclear Hardening of Electronik Equipment.-Johg.-1972.-P.548.

44. Антонов А.Д. Требования к средствам защиты аппаратуры от высокочастотных электромагнитных излучении // Сборник докладов 6 Российской НТК "Электромагнитная совместимость технических средств и биологические объектов". С-Пб: 2000. -С.203-207.

45. Л.У. Риккетс, Дж. Э. Бриджес, Дж. Майлетта Электромагнитный импульс и методы защиты / Перевод с английского. М.: Атомиздат, 1979. - 327 с.

46. Podosenov S.A., Svekis Y.G., and Sokolov A.A. "Transient radiation of traveling waves by wire antennas", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 37, pp.367-383, Aug. 1995.

47. Подосенов C.A., Соколов A.A. Нестационарное излучение V-образной антенны и линейного вибратора // Метрология. -1994. № 1. - С.26-34.

48. Mikheev O.V., Podosenov S.A., Sakharov K.Y., Sokolov A.A and Turkin V.A. "Approximate Calculation methods for pulse radiation of a TEM-horn array", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 43, pp.67-74, Feb. 2001.

49. Михеев O.B., Сахаров К.Ю., Соколов А.А., Туркин В.А. Устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в ТЕМ-рупорную антенну.

50. Farr E.G., Baum С.Е. et al. Multifunction impulse radiating antennas: theory and experiment, pp. 131-144, in Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnatics 4. Ed. by Heyman et al., Kluwer Academic / Plenum Publishers, N.Y., 1999.

51. Mikheev O.V., Podosenov S.A., Sakharov K.Yu., Svekis Y.G., Sokolov A.A., and Turkin V.A. "New method of calculating pulse radiation from an antenna with a reflector", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol.39, no.l, pp. 48-54, Feb. 1997.

52. Mikheev O.V., Podosenov S.A., Sakharov K.Yu., Svekis Y.G., Sokolov A.A., Svekis Ya.G., Turkin V.A. Pulse Radiation of an Antenna with a Reflector. Thirteenth Internat. Wroclaw Symposium on EMC, June 25-28,1996, pp. 102-105.

53. О влиянии условий ядерного взрыва на работу электронных систем военного назначения//Радиоэлектроника за рубежом.- 1985-Вып. 9 (1033). С. 10-13.

54. Miller P. R. Engineering to counter the EMP threat.//Radio and Electron, Eng. — 1983. — Vol. 53, N 11, N 12.—P. 387—392.

55. Мырова JI.O., Чепиженко А.З. Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. — М.: Радио и связь, 1988. —294 с.

56. Wik М. W. Hardening of Telecommunication Networks against Electromag netic Pulses//Ericsson Review. — 1984.—Vol. 61, NT.

57. Коленский Л. Л., Медведев Ю. А. Проникновение импульсных электромагнитных волн в полость проводящего цилиндра//Изв. вузов. Сер. Радиофизика.-1969.-Т.ХП. № 4. -С. 588—592.

58. Васильев В. В. Проводящие оболочки в импульсном электромагнитном поле. — М.: Энергоатомиздат, 1982. 231 с.

59. Волков Н. Н. Защита от опасных напряжений транзисторных усилителей в многоканальных системах связи. -М.:Связь, 1976. -107с.

60. Кондратьев Б. В.,Попов Б. В. Ограничители для защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений ЗЭТ, 2(260) М.: ЦНИИ «Электроника», 1983. - 94 с.

61. Baum С.Е. Simulator Types and Facilities, Miscellaneous Simulator Memos, Memo 7, February 1976.

62. Baum C.E. EMP Simulators for Various Types of Nuclear EMP Environments: An Interim Characterization (Invited Paper). IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, February 1978, pp.35-53.

63. Baum C.E. Prolog to From the Electromagnetic Pulse to High-Power Electromagnetics, Proceedings of the IEEE, vol. 80, no. 6, June 1992.

64. Prather W.D., Baum C.E., Torres R.J., Sabath F., Nitsch D. Survey of worldwide high-power wideband capabilities. IEEE Trans, on EMC, vol. 46, no. 3, pp. 335-344, Aug. 2004.

65. Leferink F.B.J. High field strength in a large volume: the balanced stripline ТЕМ antenna. 1998 IEEE EMC Symposium, Denver, 1998. Symposium Record, vol. 1, pp. 350-354.

66. Gubanov V.P., Korovin S.D., Pegel I.V. et. Al., "Compact 1000 pps high-voltage nanosecond pulse generator", IEEE Trans, on Plasma Science, vol. 25, no. 2, pp. 258-265.

67. Shlager K.L., Smith G.S., and Maloney Y.G.,. "Accurate analisis of ТЕМ horn antennas for pulse radiation", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 38, pp.414-423, Aug. 1996.

68. Yang F.C. and Lee K.S.H., "Impedance of a two-conical-plate transmission line", Sensor Simulation Notes, Nov. 1976.

69. Подосенов C.A., Соколов A.A. Расчет нестационарных проволочных излучателей в задачах электромагнитной совместимости // Метрология. 1994. - №1. - С. 17-25.

70. Подосенов С.А., Соколов А.А. О нестационарном излучении проволочной антенны бегущей волны // Зарубежная радиоэлектроника. 1995. -№4 - С.12-18.

71. Podosenov S.A., Svekis Y.G., and Sokolov A.A. "Transient radiation of traveling waves by wire antennas", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 37, pp.367-383, Aug. 1995.

72. Содин JI.Г. Импульсное излучение антенны // Радиотехника и электроника. 1998. -Т.43. - №2- С. 166-174.

73. Ерохин Г.А. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн / Ерохин Г.А., Чернышев О.В., Козырев Н.Д., Кочержевский В.Г. М.: Радио и связь, 1996.-352с.

74. Baum С.Е. "Radiation of Impuls-Like Transient Fields", Sensor and Simulation Note 321, November 1989.

75. Сливков И.Н. Процессы при высоком напряжении в вакууме. М.: Энергоатомиздат, 1986.

76. Champney P.D'S et al., "The development and testing of subnanosecond-rise kilohertz oil switches", in Proc. 8th IEEE Pulse Power Conf., June 1991.

77. Ефанов E.H. Частное сообщение, август 2005г.

78. Андреев Ю.А., Буянов Ю.И., Визирь В.А. и др. Генератор гигаваттных импульсов сверхширокополосного излучения // ПТЭ. 2000. - № 2. - С.82-88.

79. Беличенко В.П., Буянов Ю.И., Кошелев В.И., Плиско В.В. О возможности расширения полосы пропускания малогабаритных излучателей // Радиоэлектроника. 1999. Т.44. - № 2. - С. 178-184.

80. Барсуков B.C. Комплексная защита от электромагнитного терроризма // Системы безопасности связи и телекоммуникаций. 2000. - №32.

81. Лобарев В., Парфенов Ю., Фортов В. Электромагнитный терроризм угроза XXI века //Известия.-20.01.1999.

82. IEC 60050 (161): International Electrotechnical. Vocabulary-Chapter 161: Electromagnetic compatibility.

83. EN 61000-4-3: 1996, EMC. Part 4: Testing and measurement techniques. Section 3: Radiated, Radio-frequency electromagnetic field immunity test (IEC 1000-4-3)

84. Бернас С., Цек 3. Математические модели элементов электроэнергетических систем. -М.: Энергоиздат, 1982.-312 с.

85. Agrawul А., N. Price, S. Gurbaxani. Transient Resnonce of Multiordactor Transmissio linesn Exuter a nonniform Elektromagnetic Feld. IEEE Trans on Elektromagnetic Compatibility, vol. EMC-22, NO 2 mag 1980

86. Мессерман Д.Г., Перельман Л.С. Парамет ры распространения волн вдоль длинного провода над землей. Известия АН СССР // Энергетика и транспорт. 1986. - №1. -С.65-74.

87. Рамм Г.С. Вычисление тока, возникающего в антеннах под действием распределенной ЭДС // ГОСТ.- 1970.-№4-5.-С.243-268.

88. Лавров Г.А., Князев А.С. Приземные и подземные антенны. М.: Сов.радио, 1965. -472 с.

89. Воскобович В.В. Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех: Диссертация кандидата технических наук. М., 2002.

90. Воскобович В.В., Мырова Л.О. Некоторые вопросы создания систем связи, устойчивых к воздействию МЭМП // Технологии ЭМС. -2002. №2.

91. Антонов А.Д. Разработка требований к средствам защиты кабельных сетей электросвязи от действия наносекундных электромагнитных импульсов искусственного происхождения: Диссертация кандидата технических наук. М., 2001

92. Мырова Л.О.,Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений. М.: Радио и связь, 1993. - 268 с.

93. Тяпин М.С., Мырова Л.О., Сахаров К.Ю. Средства обеспечения стойкости информационных систем к воздействию излучений СШП ЭМИ // Технологии ЭМС. -2006.- №2.-С. 59- 70.

94. Мырова Л.О., Тяпин М.С. Стойкость информационных систем к воздействию излучений большой мощности // Информационные и телекоммуникационные технологии. 2006. - №2. - С. 3 -17.

95. Тяпин М.С. Экспериментальные исследования СШП ЭМИ на радиостанции и радиоприемное устройство КВ диапазона // Технологии ЭМС.-2007 № 1- С. 17-24.

96. Тяпин М.С. Помехоустойчивость микропроцессорных систем к электромагнитным воздействиям и помехам // Сб. научных трудов «Проектирование телекоммуникационных и информационных средств и систем» / Под ред. Л.Н.Кечиева- М.: МГИЭМ, 2007.- С.22-28.

97. Михеев О.В. Средства измерений и методы испытаний телекоммуникационных систем в условиях воздействия электромагнитных импульсов с субнаносекундной длительностью фронта: Диссертация кандидата технических наук. М., 2006. - 153 с.

98. Туркин В.А. Разработка излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов для испытаний радиотехнической аппаратуры: Диссертация кандидата технических наук.-М., 2006.- 163 с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.