автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Экспериментальные исследования радиотехнических устройств на воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости

На правах рукописи

003055918

Тяпин Михаил Серафимович .

Экспериментальные исследования радиотехнических устройств на воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и

устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

003055918

щих плетеные и витые экраны, что приводит к ложным срабатываниям или катастрофическим отказам аппаратуры. Кроме того, при экспериментальных исследованиях воздействия СПШ ЭМИ на элементы РТУ выявлен ряд новых, до конца не исследованных эффектов, которые могут привести к выходу из строя РТУ.

С учетом изложенного следует, что СШП ЭМИ являются новой серьезной угрозой для РТУ. Это 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 достоверная оценка стойкости в условиях воздействия СШП ЭМИ в настоящее врем может быть получена только экспериментальным путем с использованием излучателей СШП ЭМИ.

Проблеме исследования воздействия СШП ЭМИ на радиоэлектронные системы и разработке мер для решения задач функционального поражения радиоэлектронных средств посвящены работы целого ряда известных отечественных и зарубежных ученых. Благодаря им достигнуты значительные успехи в решении задач анализа стойкости РЭА, создании методов измерений и экспериментальных исследований. Но наряду с большими достижениями в области обеспечения стойкости РЭА, существующие методы не позволяют проводить достоверную оценку воздействия СШП ЭМИ на РТУ. Это обусловлено тем, что до сих еще отсутствуют доступные и достоверные методы априорной оценки стойкости элементов РТУ и системы в целом. Экспериментальные методы и метрологическое обеспечение тоже требуют совершенствования и развития в силу своих особенностей.

С учетом изложенного актуальность поставленной задачи определяется: необходимостью создания и совершенствования РТУ, соответствующих современным требованиям по стойкости к мощным ЭМИ; слабой теоретической и экспериментальной изученностью воздействия СШП ЭМИ на радиоэлектронные и радиотехнические изделия; отсутствием экспериментальных данных по стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ; отсутствием соответствующих методов и средств защиты РТУ от воздействия СШП ЭМИ и данных по эффективности применения существующих или возможных перспективных средств защиты.

Цель работы - исследование, разработка и совершенствование методов экспериментальной оценки воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ с учетом их особенностей, а также разработка и обоснование методов и средств обеспечения их стойкости к действию СШП ЭМИ на основе современных технологий и схемотехники.

Направления исследований

I. Исследование тактико-технических характеристик РТУ как объектов, подверженных воздействию ЭМИ большой мощности; выбор и обоснование перечня ти-

повых элементов РТУ для проведения исследований по оценке их уязвимости к действию СШП ЭМИ.

2. Экспериментальные исследования стойкости выбранных объектов на основе разработанных методик и программ испытаний РТУ на воздействие СШП ЭМИ.

3. Обобщение существующих методов оценки воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии и АФУ и обоснование новых моделей расчета с учетом особенностей характеристик СШП ЭМИ.

4. Разработка научно-обоснованных требований к средствам защиты от перенапряжений и токов, генерируемых СШП ЭМИ и разработка средств защиты элементов РТУ от СШП ЭМИ на основе современных технологий.

5. Разработка алгоритма обеспечения стойкости радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ и рекомендаций по обеспечению стойкости исследуемых элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ.

Методы исследований, достоверность и обоснованность результатов. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследования. Решения задач базируются на экспериментальных данных и известных теоретических положениях математического моделирования и электродинамики, теории цепей и методах экспериментальных исследований. Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью постановки задач, обоснованностью принятых допущений, адекватностью принятых математических моделей исследуемых процессов, большим объемом статистических данных по экспериментальным исследованиям. На защиту выносятся:

1. Алгоритм обеспечения стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ.

2. Программы, методики и результаты экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на полевой кабель, радиостанции, радиоприемное устройство и ИМС.

3. Уточненные математические модели воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ с учетом особенностей полевых кабелей.

4. Технические требования к средствам защиты элементов РТУ от поражающего действия СШП ЭМИ.

5. Научно обоснованные рекомендации для обеспечения требуемого уровня стойкости элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ на основе новых технологий.

Научная новизна работы заключается:

- в результатах исследования поражающего действия СШП ЭМИ па элементы РТУ и разработке научно-обоснованных требований к средствам их защиты;

- в разработке математических моделей воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии и АФУ;

- в новых экспериментальных данных по стойкости элементов РТУ ( приемные устройства, радиостанции, ИМС, полевые кабели) к воздействию СШП ЭМИ;

- в результатах исследования возможных путей дальнейшего совершенствования

инженерных решений по защите элементов РТУ от поражающего действия СШП ЭМИ.

Практическая значимость результатов работы состоит:

- в разработке экспериментальных методик и программ, позволяющих проводить исследования элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ;

- в новых результатах экспериментальных исследований устойчивости элементов РТУ

к воздействию СШП ЭМИ, на основе которых определены уровни воздействия СШП ЭМИ, при которых наступают сбои и отказы устройств и элементов. Это позволяет создать базу данных по пороговым уровням поражения исследуемой аппаратуры;

- в разработке технических требований к средствам защиты от СШП ЭМИ, что позволит разработать методы и средства защиты современных и перспективных РТУ.

Применение разработанных расчетных моделей, стратегии, программ и методик испытаний РТУ, предоставляют возможности проектирования РТУ устойчивых к воздействию новых мощных и опасных видов СШП ЭМИ на самых ранних этапах их проектирования.

Реализация результатов. 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», ВИТУ). Результаты также внедрены в учебный процесс МИЭМ на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы».

Апробация работы. Работа в целом и отдельные ее результаты опубликованы в виде статей в научно-технических журналах по проблеме, докладывались и обсуждались на: 9-ой Российской НТК "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов", С. Петербург, 2006г.; НТК «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий», Сочи, 2006г.; международной конференции «Информационные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах», Катания, май 27 - июнь 03, 2006г., а также на научно-технических семинарах кафедры «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» МИЭМ с 2005г. по 2007г.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в научно-технических журналах по данной проблеме в 11 печатных работах.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введе1шя, 4 глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 147 страниц машинописного текста, в том числе 49 таблиц, а также 113 рисунков на 60 страницах и список литературы из 116 наименований на 9 страницах.

И. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследований по обеспечению устойчивости радиотехнических устройств к воздействию мощных ЭМИ, особенно к новым видам сверхширокополосного электромагнитного излучения (СШП ЭМИ). Определены цель, задачи исследований и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ современного состояния вопроса по обеспечению стойкости РТУ к действию современных и перспективных электромагнитных излучений, таких как СШП ЭМИ. Показана высокая эффективность воздействия С111П ЭМИ на РЭА. Широкополосность и высокая частота повторения СШП ЭМИ делают этот вид электромагнитного воздействия значительно опаснее воздействия электромагнитного импульса ЯВ. Поэтому особенно актуальной является задача защиты современных РТУ от СШП ЭМИ, при воздействии которых снижается эффективность применяемых защитных устройств.

Сегодня СШП ЭМИ является очень слабо изученным поражающим фактором, способным выводить из строя современные системы связи и управления. Проблеме исследования влияния СШП ЭМИ на радиоэлектронные системы и разработке мер защиты радиоэлектронных средств посвящены работы целого ряда отечественных и зарубежных ученых: В.Е. Фортов, У.Е. Радаски, К.И. Баум, Н.В. Балюк, JI.O. Мыро-ва, Э,Н. Фоминич, В.В. Хромов, A.A. Соколов, С.А. Сахаров, JI.H. Кечиев и др.

Слабым звеном работ в России в сравнении с результатами аналогичных работ в США, является не доведение научных разработок до создания действующих образцов техники, устойчивых к СШП ЭМИ. Кроме того, в существующих методах оценки воздействия СШП ЭМИ не отражена специфика воздействия СШП ЭМИ на базовые элементы РТУ (радиостанции, приемные устройства, протяженные полевые кабели и т.д.) и соответственно методов обеспечения их стойкости к данному фактору. Это в значительной мере обусловлено отсутствием совершенных методов оценки воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ, несовершенством методов испытаний и метрологического обеспечения измерений в этих диапазонах.

Анализ состояния данной проблемы показал также, что исследуемые РТУ создавались в разное время разными разработчиками, что в конечном итоге »привело к отсутствию: единого подхода при решении вопросов обеспечения устойчивости РТУ к воздействию СШП ЭМИ; учета достигнутых в настоящее время уровней ЭМИ большой мощности; единых и достоверных методов оценки достигнутых показателей устойчивости РТУ к воздействию ЭМИ большой мощности. Это в свою очередь не позволяет: гарантировать сохранение работоспособности РТУ при воздействии ЭМИ большой мощности; обеспечивать достижение необходимых уровней стойкости при

разработке новых видов средств связи, а также учитывать новые достижения в области генерации ЭМИ большой мощности при задании требований по стойкости на разрабатываемые РТУ.

Все. перечисленные проблемы имеют общегосударственное значение. Оли самым интенсивным образом изучаются за рубежом, и недостаточно - в России. Поэтому исследования устойчивости РТУ к воздействию СШП ЭМИ является чрезвычайно актуальной, требующей своего решения, научной задачей.

В главе рассмотрены особенности построения РТУ с точки зрения поражающего действия СШП ЭМИ. Данные системы имеют в своем составе разветвленные кабельные линии, которые являются основными элементами систем, подверженных воздействию СШП ЭМИ, по которым наводки поступают на вход аппаратуры, устанавливаемой на объектах РТУ. Проведенные отечественные и зарубежные теоретические оценки и экспериментальные исследования воздействия СШП ЭМИ на радиоэлектронные системы показали, что уровни наводимых напряжений в элементах систем и кабельных линиях могут превышать значения их импульсной прочности. Причем, величины наводок и чувствительность аппаратуры к ним в значительной степени зависят от целого ряда факторов. Показано, что необходимость защиты указанных систем особенно возрастает в случае использования микропроцессоров и микросхем, которые особенно чувствительны к полям СШП ЭМИ.

Рассмотрены характеристики и параметры СШП ЭМИ. Анализ параметров СШП ЭМИ показывает, что пространственно - временная структура электромагнитных полей имеет сложный, не всегда поддающийся аналитическому описанию, характер, обусловленный сложностью физических процессов и различием источников, ответственных за образование СШП ЭМИ.

Исследовано современное состояние методов оценки поражающего действия ЭМИ на элементы РЭА. В настоящее время для определения токов и напряжений, наводимых в кабельных и воздушных коммуникациях ЭМИ ЯВ, используются различные методы, основанные на решении уравнений Максвелла как в строгой постановке, так и с различной степенью допущений и упрощений (методы, основанные на теории дифракции, интегральных уравнениях, методы теории цепей с сосредоточенными параметрами). Однако, применение данных методов для расчетов воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии требуют своего обоснования и развития.

Проведенный анализ современных средств зашиты от ЭМИ показал, что в настоящее время отсутствуют необходимая номенклатура средств защиты элементов РТУ. Комплекс средств защиты, разработанный в 80-е годы, в настоящее время предприятиями промышленности не выпускается. Причем необходимо отметить, что все средства защиты разрабатывались применительно к действовавшим в то время

параметрам ЭМИ наземного и высотного ЯВ. Динамические характеристики (вольт -секундные) устройств защиты оборудования от ЭМИ ЯВ задавались и исследовались только до предразрядных времен 0,4...4 мкс, что не достаточно для импульсных напряжений, наводимых СШП ЭМИ. Из приведённого анализа следует, что существующие методы и средства обеспечения стойкости РТУ в основном ориентированы на решение проблемы от воздействия ЭМИ ЯВ и не затрагивают сложнейший комплекс новых задач по воздействию СШП ЭМИ. Данное обстоятельство требует проведения комплекса исследований по определению амплитудно-временных характеристик токов и напряжений, наводимых в кабельных линиях РТУ при воздействии СШП ЭМИ; исследования стойкости, выбранных объектов исследования и вольт-секундных характеристик средств защиты в наносекундном временном диапазоне и разработке требований к средствам защиты от таких ЭМИ.

На основании изложенного в главе обоснована актуальность диссертационной работы, поставлены цель и направления исследований.

Во второй главе проводится разработка экспериментальных методов оценки стойкости элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ.

Проведен анализ существующей экспериментальной базы для оценки стойкости радиотехнических устройств к воздействию СШП ЭМИ. Показано, что наиболее подходящим инструментом для испытаний элементов РТУ на стойкость к воздействию СШП ЭМИ являются излучатели на базе антенных решеток из ТЕМ рупоров и отечественных полупроводниковых генераторов. По имеющимся отечественным и зарубежным данным проведена оценка эффективности воздействия ЭМИ различных источников с амплитудой 100 кВ/м на системы проводников. Анализ приведенных данных показывает, что СШП импульсы обладают высокой эффективностью воздействия на кабельные линии. Эти обстоятельства имеют принципиальное значение при оценке наведенных токов и напряжений в различных элементах РТУ, так как приводят к необходимости уточнения расчетных моделей и требований к средствам защиты с точки зрения их вольт-секундных характеристик.

Проведен анализ параметров существующих генераторов СШП ЭМИ и перспективных разработок, который показывает, что основные требования к средствам измерений и защиты от СШП ЭМИ должны разрабатываться, исходя из следующих параметров ЭМП:

- напряженность электрического поля в диапазоне от 1 до 100 кВ/м;

- длительность фронта импульса - от 100 до 500 пс;

- длительность импульса - от сотен пикосекунд до единиц наносекунд;

- частота повторения импульсов - до 1000 Гц.

Обоснован выбор объектов для проведения экспериментальных исследований на воздействие С11Ш ЭМИ. Показано, что воздействие ШИП ЭМИ может оказаться сдерживающим фактором при использован я и средств радиосвязи по следующим причинам: высокая подверженность их воздействию СШП ЭМИ и связанное с этим ухудшение условий обеспечения электромагнитной совместимости средств радиосвязи в системе, на узлах связи, а также внутри объектов систем управления; низкая пропускная способность в радиосетях и радионаправлениях; высокая вероятность обнаружения, опознавания и пеленгования как групп радиосредств в составе радиоцентров нолевых узлов связи, так и отдельных радиостанций, что обуславливает недостаточную жмвучекггъ, например, полевого комплекса сети радиосвязи б условиях применения противником высокоточных средств.

С учетом изложенного были выбраны изделия, которые являются наиболее типичными представителями из числа используемых в перспективных системах и средствах радиосвязи специального назначения, приведенные на рис. 1-3.

Рис.!. Полевой кабель Рис.2. Радиоприемное Рис.3. Радиостанция

П-296 устройство Р-397П2-215 Р-159М

Кабель ролевой типа П-296, предназначен для развертывания полевых магистральных линий дальней связи, уплотненных в диапазоне частот до 2048 кГц., длина кабеля при испытаниях составляла 100 м.; портативная ДЦВ радиостанция Р-168-0,5УД, портативная УКВ радиостанция Р-168-0,5 У, предназначенные для обеспечения открытой или крнптозагцизденной бесподстроечной, помехоустойчивой телефонной ЧМ радиосвязи; возимая УКВ радиостанция Р-163-50У, предназначенная ¿(ля обеспечения открытой или криптозащищенной радиосвязи при установке в бронеобъ-скш; носимая УКВ радиостанция Р-159М, предназначенная для обеспечения открытой телефонной и телеграфной радиосвязи; приемник КВ диапазона Р-397П2-215, предназначенный для работы в диапазоне частот от 0,1 до 30 МГц в составе стационарных автоматизированных объектов радиосвязи, а также автономного нсполъзова-

ния с целью обеспечения устойчивого радиоприема и цифровые интегральные микросхемы серий 1564JIH1 и 1554ЛН1, входящие в состав радиоприемного устройства.

Для проведения их экспериментальных исследований определены средства воспроизведения и измерения воздействующих параметров СШП ЭМИ:

Для регистрации сигналов от измерителя параметров воздействия СШП ЭМИ используются цифровой стробоскопический осциллограф Tektronix SA8000 и экранированная кабина из состава Государственного специального эталона ГЭТ 148 - 93. При проведения испытаний объектов использовались также: полеобразующая система ПС-1 из состава государственного специального эталона (ГСЭ) ГЭТ 148-93 единиц максимальных значений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей; полеобразующая система ПС-2 из состава ГСЭ; GTEM-камера из состава ГСЭ и активный пробник Р6209.

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

В Программе определены «Перечень этапов исследований, количественные и качественные характеристику! и последовательность их проведения».

Таблица

Перечень этапов исследований и исследуемые характеристики

№ этапа Наименование исследования Исследуемые характеристики

1 Определение параметров воздействующих СШП ЭМИ Амплитуда импульсов напряженности электрического поля, длительность фронта импульсов между уровнями 0,1-0,9 от амплитуды; длительность импульсов поля на уровне 0,5 от амплитуды; частота следования импульсов

2 Исследование влияния СШП ЭМИ на объект исследований Определение амплитудно-временных параметров наводимых помеховых сигналов

Методика экспериментальных исследований кабеля - исследование амплитудно-временных параметров наводимых помеховых сигналов при воздействии СШП ЭМИ в кабелях предусматривает исследования в соответствии с рис. 4, 5 и 6.

Исследования проводятся в безэховой камере из состава ГСЭ, на открытой площадке, либо в помещении, при соблюдении условия достаточного удаления излучателя СШП ЭМИ и объектов исследований от окружающих конструкций, для исключения влияния переотражённых электромагнитных импульсов поля. Частоту следования импульсов устанавливают не менее 1 кГц. Максимальную амплитуду наведенного помехового сигнала определяют по формуле:

ипом ипом.изм х Клз х КдСЛ, , где: КЛз - коэффициент деления линии запуска осциллографа; Кдел= (<550+50)/50) -

делитель напряжения, образованный эквивалентами нагрузочных сопротивлений и входным сопротивлением осциллографа.

Антенная система

генератор

Измерительный преобразователь

ШТПЛ-Л

/

У

Экранированпая кабила

[ Стробоскопический

осцнллогпгиЬ

Тск<тотх С5А-®000 1

Рис, 4, Схема определения параметров воздействующих СШП ЭМИ

гтпттттттттттттттттттттт

^ зэхоная камери

Излучатель СШП ЭМИ

А

Полевой кабель

Ыккккккккккккккккккккккккккккккккккккк

Экранированная кабина

Стробоскопический

иецнллограф ТеЬ(готх С5Л-8000

(50 Ом) М55°иМ

Нмсокпчзтшый

коррек! орЧ1|ПС1Ч ИТМ1.

I 1

Рис.5. Схема проведения исследования воздействия СШП ЭМИ на полевые кабели

12

Исследования проводят в различных плоскостях намотки кабеля - вдоль или перпендикулярно вектору напряженности электрического поля и перпендикулярно оси У или оси X.

Рис. 6. Схема ориентации кабеля

Программа и методики экспериментальных исследований радиостанций и радиоприемного устройства согласно п.1 табл. предусматривают также определение параметров воздействующих СШП ЭМИ согласно рис. 4. Амплитуда импульсов напряженности электрического поля Ешл определяется как: Етл Сц1П эми = ииШ1Л.л / Кпр, где Кпр - коэффициент преобразования ИППЛ-Л.

При проведении экспериментальных исследований воздействия СШП ЭМИ на радиостанции Р-159М, Р-168-0.5У и Р-168-05УД в качестве возбуждающего генератора дополнительно использовался высокочастотный генератор импульсов ГИВЧ-05/10. При этом на выходе генератора устанавливались следующие частоты импульсов: 2,78 кГц; 4,76 кГц; 13,9 кГц; 69,0 кГц; 118 кГц; 603 кГц; 1,20 МГц; 5,0 МГц и 10,0 МГц - без использования полупроводникового обострителя фронта импульсов и 0,6 кГц; 2,78 кГц; 4,76 кГц; 13,9 кГц; 69,0 кГц; 118 кГц; 603 кГц; 1,20 МГц при использования полупроводникового обострителя фронта импульсов. Напряженность электрического поля СШП ЭМИ составляла Еизл Ги, ~ 0,08; 0,5; 1; 5; 10; 15; 20 и 30 кВ/м.

Рабочая частота радиостанции Р-159М Браб1= Р,„ где Р„ - нижняя граничная частота рабочего диапазона. Требуемый коэффициент усиления сигнала необходимый для восстановления качества связи,(он прямо пропорционален уменьшению дальности уверенной связи) определяется по формуле: Кус-~ (иге„ - 11ш, ) дБ. Исследо-вашы проводились для частот генератора импульсов И) =0,5 и 1 кГц. и для рабочих частот радиостанции: Ррзга=Рн+1'д/4, Рраб3=Р„+2хРд/4, Рр2бг=Рн+ЗхРд/4, Рра65=Р„+4хРд/4, где: Б,, - нижняя граничная частота рабочего диапазона; Рд- полный рабочий диапазон радиостанции.

При исследовании радиоприемника Р-397П2-215 дополнительно используется излучатель длинноволновых СШП ЭМИ с длительностью импульса порядка 1 не и частотой повторения 5 кГц.

Для радиостанций Р-168-0,5У, Р-168-0,5УД и приемного устройства КВ диапазона исследования проводятся аналогично, но при условиях: если диапазон их частот между точками измерений удовлетворяет выражениям 1)=(Рд/4)<6МГц, то допускается проводить исследования для трех точек рабочего диапазона радиостанции. Рраб1~Рн> Рра52=Рн+Рд/2, Ррабз=Рн+2хРд/2.

Методика проведения исследования цифровых интегральных микросхем. Целью испытаний является определение амплитудно-временных уровней наведенных помеховых сигналов на микросхемы и печатные проводники.

Объектом воздействия являлись печатные платы с расположенными на них двумя однотипными интегральными микросхемами 1564ЛН1 или 1554ЛН1 (инверторы), где одна выполняла функцию источника, а вторая — приемника. Микросхемы соединялись печатными проводниками - соединительными линиями. Исследованы различные типы соединительных линий: полосковая (ширина 0,5 мм) и проводная (диаметр провода 0,5 мм); конфигурация линий: прямая; пилообразная (с прямым углом в местах излома). Длина линий/период пилообразного колебания составляли: - 1 см/1 см; - 6 см/2 см; - 20 см/4 см.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям воздействия СШП ЭМИ на выбранные объекты и анализу полученных результатов. Предварительно определены три критерия оценки стойкости и режимы эффективного воздействия СШП ЭМИ на выбранные изделия РТУ.

Эффективность воздействия на элементы РТУ в случае, если рассматривать распространение СШП ЭМИ в свободном пространстве, зависит от многих параметров излучателя, в том числе: амплитуда; длительность фронта; длительность импульса; частота следования импульсов; поляризация сигнала; диаграмма направленности; возможность оперативного поворота максимума диаграммы направленности. Для определения влияния этих факторов были обоснованы необходимые характеристики воздействующих ЭМИ - плотность потока энергии, энергия в импульсе и импульсная мощность ЭМИ в плоскости мишени.

Для СШП ЭМИ, представляющего собой прямоугольный видеоимпульс с длительностью 1„ и амплитудой Е, при Ти>1„. получим:

К" Дж; Ро=,гМ,Вт;

¿в ¿в ^я

необходимая импульсная и средняя мощность источника равны: Р.- 10,М,Вт; Рср~~1оЖ±,Вг.

¿в £ в 1и

Проведен анализ полученных результатов, который показал:

- при воздействии СШП ЭМИ с частотой в диапазоне 1- 600 кГц на радиостанции Р-168-0,5У и Р-159М нарушение уровня приема происходит при напряженности поля 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 > Юраз (рис.7, 8);

й Расстояние от получателя до обьеггга У=4м

Частота генератора ГИПЧ-Ю/05 (без обосгрктеля) Расстояние от излучателя до объеагга V—4м

Г аб. част Р/ст ; аб. част Р/ст МТУ - г аб. част Р/ст МГц - фб. част Р/ст

1200

Частота генеркгора ГРШЧ-10/05 (используется обостритель)

Рис. 7. Графики зависимостей требуемого коэффициента усиления сигнала, необходимого для восстановления качества связи, от рабочей частоты радиостанции Р-159М. Используется возбуждающий генератор ГИВЧ-0,5/10 без полупроводникового обострите-ля фронта импульсов и с обострителем

- достигнут уровень нарушения работоспособности радиостанции Р-168-05УД в реальных условиях радиообмена, при этом длительность сеанса связи не превышает 20сек;

- радиоприемник 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; экранировать переднюю панель РПУ, управление радиоприемным устройством осуществлять дистанционно; кабель управления должен быть в экранирующей оболочке. При отсутствии внешней гарнитуры стойкость устройства существенно возрастает.

Таким образом, амплитудные значения напряженности СШП ЭМИ, приводящие к нарушениям работоспособности радиостанций и радиоприемника, составляют порядка 0,5-5 кВ/м для длительностей воздействующих импульсов порядка 0,2 не и не превышают 2 кВ/м для длительностей воздействующих импульсов до 1 не.

Расстояние от излучателя до объекта Y=4m

1

1

/ 1 Г/ L

7.« Л / jf У jh

1 и-(

0,6 2,78 4,76 13.9 69 118 603 1200 5000 10000 кГц ЧастотагенерагораГИВЧ-10/05 (используется обосгретгель)

1 © -30,5 МГц-раб. частР/сг

2 в - 42,5 МГц - раб. част Р/ст

3 -46,6 МГц-раб. част Р/ст

Расстояние от излучателя до объекта Y=4m

i

/ \

/ к

—i >------- / >

2 ( 3 1 4

4,76 13,9 69 118 603 1200 5000

Частота генератора ГИВЧ-10/05 (без обострителя)

10000 кГц

Рис.8. Графики зависимости требуемого коэффициента усиления сигнала, необходимого для восстановления качества связи, от рабочей частоты радиостанции Р-168-05У. Используется возбуждающий генератор ГИВЧ-0,5/10 с полупроводниковым обострителем фронта импульсов и без обострителя

Анализ результатов экспериментальных исследований кабеля П-296 показывает, что амплитуда помеховых сигналов, наведенных в кабеле, даже при сравнительно невысоких уровнях воздействия СШП ЭМИ достигает значений порядка 1В, следовательно, они могут приводить, как минимум, к сбоям в работе аппаратуры, подключенной к кабельным линиям или выводить из строя входные элементы устройств, имеющие более 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. Это говорит о том, что механизм возбуждения помехи в кабеле также достаточно сложен и не определяется каким-то одним процессом. Для анализа этих процессов необходима разработка математических моделей воздействия СШП ЭМИ на кабели, приведенная в 4 главе. Это позволит в дальнейшем при проведения целенаправленных экспериментальных исследований создать методы оценки уровней помеховых сигналов, наводимых в кабеле под воздействием СШП ЭМИ.

Па рис.9,10 приведены типичные осциллограммы воздействующего импульса и наведенного помехового сигнала.

Е^ООтУ

^ :

/

—--

¡к ;

3.800тУ ; то.орз«'/

5.3СЮтУ (Щ М'и ■

Чм щ г 1

: 7

4.700тУ Ю.ООСпзМУ

Рис. 9. Осциллограмма воздействующе- Рис.10. Осциллограмма наведенного по-

го импульса напряженности ЭМП на мехового сигнала при воздействии СШП

выходе излучателя СШП ЭМИ при ис- ЭМИ па полевой кабель П-296 в положе-

пользовании возбуждающего генерато- нии «Б». Используется возбуждающий

ра импульсов Г5-84. Координата У=1м. генератор импульсов Г5-84. Координата

Кр=100пс/дел У=1 м. Кр = 10 нс/дел

Анализ результатов экспериментальных исследований ИМС показывает, что полосковые структуры являются основным рецептором энергии внешнего электромагнитного излучения в печатных платах, где расположены ИМС. При падении волны вдоль полоска или провода сигнал наводки максимальный; разницы между линейной и зигзагообразной линиями нет, играет роль только общая длина линии,

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 ступенчатом сигнале поля. Двухпроводная линия существенно не отличается от однопроводной, поэтому можно исследовать только одну из них. 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.

Четвертая глава посвящена разработке рекомендаций по обеспечению стойкости элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ. Для этого проведен анализ существующих методов обеспечения стойкости РЭА к воздействию ЭМИ БМ, на основе которого разработан алгоритм обеспечению стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ, приведенный на рис. 11.

Предложены основные принципы создания математических моделей воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ, в частности кабельные линии и АФУ.

При создании защитных устройств от поражающего действия СШП ЭМИ для элементов радиотехнических устройств необходимо иметь математические модели, описывающие воздействие СШП ЭМИ на элементы аппаратуры и позволяющие оценить величины токов и напряжений, наводимых во внешних элементах систем. К таким элементам в нашем случае в первую очередь относятся, прежде всего, кабели и антенно-фидерные устройства. Взаимодействие электромагнитных полей с этими элементами описывается уравнениями электродинамики. Получить решение в общем виде не представляется возможным в силу нестационарности полей СШП ЭМИ, протяженности и сложной геометрии взаимодействия.

Анализ литературных данных по данной проблеме показывает, что в настоящее время нет достаточно универсальных методов расчета, которые позволили бы решить поставленную задачу с учетом частотных спектров и других влияющих факторов. Система уравнений Максвелла в частотной области решается значительно проще, чем во временной области для импульсных полей, какими являются поля СШП ЭМИ.

Вследствие этого решать данную задачу целесообразно, используя прямое и обратное преобразование Фурье, т.е. получить решение для спектральной плотности тока 1{х, со) при воздействии спектральной плотности радиального электрического поля Е(х, со). Применяя к полученному уравнению спектральной плотности тока

Рис. 11. Алгоритм обеспечения стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ

обратное преобразование Фурье, получим решение для тока во временной области в виде интегро- дифференциального уравнения в общем виде:

Ш°х=-ад (1)

При принятых допущениях из уравнения (1) получаем обычное неоднородное дифференциальное уравнение для тока в проводнике:

Л г

"о--^ Ул) - > (2)

где: ~-г—-—- комплексная величина, характеризующая поперечное Апаср £

сопротивление проводника;

2 = ¿п + 2вн - продольное сопротивление проводника;

гу 10// Г^О/СПЛ

¿вн — л \А (Ь)ат - комплексное сопротивление, характеризующее влияние

источника и потери в окружающей среде.

Общее решение уравнения (2) имеет вид:

/(х)=Ёх(х)/г0[е-^х\к1+Р(х))+^х(к2+д(х))\, (3)

Iх г£ \ х2 _ур

где: Р(х,а) = —- \Ех{х,к,ю)е' с1х и <Э(х,а>) = —— | Ех(х,к,а)е 1 сЬс-

22ех1 е х

- интегральные функции от воздействующего поля Е (х);

¿о = У - волновое сопротивление проводника; х!, х2 - координаты начала и конца проводника;

К], К-2 - постоянные, определяемые из граничных условий на концах проводника. Применив к выражению (3) обратное преобразование Фурье получим распределение тока по длине проводника во временной области:

1{х,г)=±- ™/(х,со)еШ^о . (4)

¿71 —оо

При принятых допущениях возможно математическое моделирование взаимодействия полей СШП ЭМИ с протяженными проводниками уравнениями длинной линии. Решение уравнений в электродинамической постановке получено в частотной области, вследствие этого необходимо учитывать, что первичные параметры длинной линии должны быть тоже частотно-зависимыми. Решение уравнений длинной линии может быть получено и во временной области, что имеет в ряде случаев определенные преимущества, особенно при рассмотрении нелинейных процессов и сложных электрических цепей. В этом случае накладываются дополнительные условия на возможность применения данного метода вследствие принятия параметров линии частотно-независимыми.

На основе сформулированных принципов создания математических моделей воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ разработаны уточненные математические модели воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии и АФУ.

Для кабельной линии с защитным экраном в виде оплетки получены уравнения в виде:

1/и(х) = е~Г«Х{Ки + Р£(х)) + еГ«Х(К21 + (Цх)), (5)

У*) = е ?еХ{Ки +Ре(х))еГ«Х(К2е + йе{х)) ^во1-

где: К у и К2р - постоянные интегрирования;

(6)

где: уе и 2во - постоянная распространения и волновое сопротивление цепи "жила -экран" кабеля.

Математическая модель воздействия СШП ЭМИ на АФУ.

Специфика рассматриваемых АФУ, заключающаяся в применении неоднородных по длине кабелей, не позволяет использовать впрямую приведенные выше математические модели.

На основании анализа воздействия СШП ЭМИ на кабели с защитными экранами и на кабели без экранов, разработана математическая модель воздействия СШП ЭМИ на элементы АФУ. Учитывая существенную зависимость электрофизических характеристик (ЭФК) кабелей от частоты, математическая модель разработана в частотной постановке. Кроме того, для кабельных линий с экранами обратным влиянием токов в жилах на ток в экране можно пренебречь вследствие существенного проявления скин - эффекта. При данных допущениях общие решения системы уравнений взаимодействия СШП ЭМИ с элементами АФУ имеют вид:

йп{х) = г0п(сп1+Рп{х)У^х+(сп2+оп(х)У^х,

(8)

« = 1, 2, 3,

где: ап = ^¿п¥п - постоянные распространения соответствующе!! цепи (1 - «экран-

земля»; 2 - «жила-экран»; 3 - «жила-земля»); [¿~

2оп = - волновое сопротивление соответствующей цепи.

V

Все приведенные выше уравнения и соотношения описывают спектральные плотности токов и напряжений, возникающих в различных вариантах одиночных кабельных линий в антенне. Для получения их временной зависимости применяется обратное преобразование Фурье.

На основании полученных результатов в работе проведена разработка рекомендаций по обеспечению стойкости исследуемых элементов РТУ к воздействию СШП ЭМИ. Для этого вначале проведен анализ особенностей поражающего воздействия СШП ЭМИ на средства защиты РЭА от ЭМИ, на основе которого разработаны требования к аппаратным средствам защиты элементов РТУ.

Анализ амплитудно-временных параметров токов и напряжений, наводимых СШП ЭМИ, во внешних и внутренних кабельных линиях РТУ, и прогнозирование показателей их стойкости позволили сформулировать основные требования к средствам защиты; которые состоят в следующем: защитные устройства должны сохранять высокую надежность и эффективность при нормальных режимах работы; иметь высокое быстродействие (время срабатывания - несколько наносекунд); обеспечивать такие уровни остающихся напряжений, при которых не происходит выходов из строя защищаемого оборудования и систем; иметь такие пропускные способности, которые обеспечивали бы протекание токов требуемой амплитуды и длительности без разрушений элементов защитных устройств.

Исходя из сформулированных требований, предъявляемых к средствам защиты, автором предлагается следующий комплекс дополнительных мер, направленных на повышение эффективности существуюхцих решений по защите:

а) принудительное затягивание форм импульсов токов и напряжений, наводимых

СШП ЭМИ на вводах защитных устройств, за счет установки на входных цепях ин-дуктивностей устройства защитных проходов из ферромагнитных экранов;

б) применение для систем РТУ кабельных линий со сплошными проводящими-оболочками, оптоволоконных линий и исключению из этого арсенала кабелей без защитных экранов и кабелей с сетчатыми экранами (по возможности), прокладка кабельных линий в стальных коробах, кожухах и кабелепроводах;

в) обязательное заземление защитных экранов кабельных линий в двух и более точках с электромагнитными экранами (ограждающими конструкциями);

г) примените в слаботочных системах многоступенчатых принципов защиты и установка по трассам кабельных линий (соединительных муфтах) дополнительных защитных устройств;

ж) предварительное шунтирование входных цепей защитных устройств на период воздействия СШП ЭМИ.

При обосновании путей создания перспективных систем РТУ необходимо учитывать, что радиоцентры полевых УС являются наиболее уязвимым звеном в системе связи. Для повышения живучести радиоцентров полевых УС целесообразна разработка и комплексное применение следующих организационных и технических решений, направленных на снижение ожидаемого ущерба:

- повышение разведзащищенности радиосвязи за счет реализации в радиосредствах ДКМВ режима адаптивной ППРЧ, при скорости перестройки по частоте до 1020 скачков/с, с одновременным уменьшением времени вхождения в радиосвязь, а также реализации в радиостанциях метровых и дециметровых диапазонов сверхбыстрой ППРЧ, со скоростью до 1000 скачков/с, а в дециметровых радиостанциях - за счет использования расширения спектра путем использования для передачи информации сверхкоротких импульсов СШП ЭМИ;

- повышение помехозащищенности радиосвязи от воздействия ЭМИ за счет использования новых, более эффективных способов избыточного кодирования; внедрения средств адаптивной компенсации помех; режимов пространственного сложения мощностей нескольких передатчиков и частотно-разнесенной передачи;

- использования специальных способов обработки сигналов при передаче данных по цифровым радиоканалам с реализацией функций повышения достоверности в радиосредствах; расширения объема используемых частот на основе взаимной синхронизации радиосетей и совместного ортогонального использования выделенного частотного ресурса между радиосетями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведены исследования РТУ, как объектов, подверженных воздействию СШП ЭМИ, и показано, что проблема защиты РТУ от СШП ЭМИ стала актуальной в связи с созданием новых типов источников электромагнитной энергии, которые характеризуется более высокими значениями электромагнитных полей и более короткими временными характеристиками, лежащими в наносекундной области.

2. Установлено, что для обеспечения надежного функционирования РТУ в условиях воздействия СШП ЭМИ необходимо проведение комплекса исследований, разработка новых и уточнение существующих расчетных и экспериментальных методов оценки воздействия СШП ЭМИ на кабели, АФУ, радиоприемные устройства, и разработка методов и средств их защиты.

3. Обоснован выбор объектов для проведения экспериментальных исследований на воздействие СШП ЭМИ: кабель полевой П-296, радиостанции Р-159М; Р-168-0,5У; Р-168-05УД; радиоприемное устройство КВ диапазона Р-397П2-215; цифровые интегральные микросхемы серий 1564ЛН1и 1554ЛН1.

4. Разработаны программы и методики экспериментальных исследований выбранных элементов РТУ на воздействие СШП ЭМИ, а также обоснован выбор средств для проведения этих экспериментальных исследований.

5. Проведены экспериментальные исследования, результаты которых показали:

- при воздействии СШП ЭМИ с частотой в диапазоне 1- 600 кГц на радиостанции типа Р-168-0,5У, Р-159М, Р-163-50У нарушение уровня приема происходит при напряженности поля порядка 0,1 кВ/м, при этом, для восстановления устойчивого уровня приема необходимо увеличить амплитуду сигнала более чем на 20 дБ, что соответствует уменьшению дальности радиосвязи более чем в 10 раз. Для РПУ Р-397П2-215 дополнительно экранировать его переднюю панель и управление осуществлять дистанционно. Кабель управления должен быть в экранирующей оболочке;

- сигналы, наведенные в кабеле П-296 при воздействии СШП ЭМИ, могут приводить к сбоям в работе аппаратуры, подключенной к кабельным линиям или выводить из строя входные элементы устройств, имеющие низкий уровень электрический прочности; частота воздействующей помехи лежит в области высоких частот 100 МГц - 1ГГц. Для защиты от СШП ЭМИ аппаратуры, подключенной к кабелям, целесообразно использование фильтров низких частот на входе и выходе кабелей;

- полосковые структуры в ИМС являются основным рецептором энергии внешнего ЭМИ в печатных платах. При падении волны вдоль полоска сигнал наводки максимальный, а наличие входных емкостей микросхем сглаживает фронты наведенных сигналов, сужая тем самым спектральную ширину наводок.

6. Сформулированы принципы создаши математических моделей воздействия СШП ЭМИ на элементы РТУ и на их основе разработаны математические модели воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии и АФУ.

7. Установлено, что наиболее существенным фактором при воздействии СШП ЭМИ на технические средства является расширение частотного диапазона до нескольких десятков ГГц. Это существенным образом изменяет стратегию защиты РТУ. Более высокие частоты определяют повышенную проникающую способность электромагнитной волны через защитные барьеры и апертуры в них. При этом существующие защитные средства не в полной мере позволяют обеспечить эффективную защиту РТУ от действия СШП ЭМИ. Наличие сверхвысоких частот в спектре воздействующих СШП ЭМИ предъявляет требования максимального быстродействия к фильтрующим и ограничивающим компонентам РТУ. При этом в качестве основного показателя выступает емкость ограничителя, которая для информационных цепей должна быть на уровне единиц и долей пикофарад. Сегодня это требует разработки новой элементной базы для защиты РТУ от воздействия СШП ЭМИ.

8. Сформулированы научно-обоснованные требования к аппаратным средствам защиты от воздействия СШП ЭМИ для слаботочных систем РТУ, которые наиболее восприимчивы к действию данных поражающих факторов.

9. Разработан алгоритм обеспечения стойкости РТУ к воздействию СШП ЭМИ и предложены конкретные технические решения, позволяющие обеспечить соответствующую защиту выбранных элементов РТУ.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тяпин М.С. Оценка воздействия сверхширокополосных импульсов электромагнитного поля на протяженные проводники // Сборник докладов 9-й Российской НТК но электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности / Под ред. Фоминича Э.Н. - С-П.: БИТУ, 2006. - С. 277-281.

2. Михеев О.В., Мырова Л.О., Тяпин М.С Методы оценки стойкости информационных систем к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов II Сборник докладов 9-й Российской НТК по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности / Под ред. Фоминича Э.Н. - С-П.: БИТУ, 2006.-С. 294-299.

3. Мырова Л.О., Тяпин М.С. Критерии эффективного воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на информационные системы // Сборник докладов 9-й Российской НТК по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности / Под ред. Фоминича Э.Н.- С-П.: БИТУ, 2006 - С. 299 - 303.

4. Мырова Л.О., Тяпин М.С. Методы измерений параметров электромагнитных импульсов в сверхкоротком диапазоне // Сборник докладов 9-й Российской НТК по

электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности / Под ред. Фоминича Э.Н. - С-П.: БИТУ, 2006. - С. 419 - 424.

5. 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.

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

7. Тяпин М.С., Курочкин В.Ф Обеспечение стойкости информационных систем к воздействию излучений СШП ЭМИ // Труды международной конференции «Информационные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах». Катания, Италия, май 27 - июнь 03,2006. - С. 9 - 23.

8. Мырова Л.О., Тяпин М.С. Обобщенные показатели стойкости и безопасности радиотехнических устройств при условии воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов // Сб. трудов НТК «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий». Сочи, 2005.

9. Тяпин М.С. Экспериментальные исследования сверхширокополосных электромагнитных импульсов на полевые кабели // Сб. научных трудов «Проектирование телекоммуникационных и информационных средств и систем» / Под ред. Л.Н. Кечиева-М.: МИЭМ, 2007. - С. 18-21

Ю.Тяпин М.С. Экспериментальные исследования СШП ЭМИ на радиостанции и радиоприемное устройство КВ диапазона // Технологии ЭМС. - 2007. -№ 1. - С. 17-24. 11 .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.: МИЭМ,

2007.- С.22-28

Подписано в печать 14.03.2007. Формат 60x84/16. Бумага типографская № 2. Печать - ризография. Усл. печ. п. 1 Тираж 90 экз. Заказ $¿2

Московский государственный институт электроники и математики 109028, Москва, Б.Трехсвятительский пер., 3/12.

Центр оперативной полиграфии (095) 916-88-04, 916-89-25

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.

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.

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».

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.