автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Методы и средства оценки воздействия электромагнитного импульса большой энергии на телекоммуникационные сети

На правах рукописи

Якушин Сергей Павлович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА БОЛЬШОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ

05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой

Работа выполнена на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" Московского государственного института электроники и математики.

Научный руководитель - д т. н. Геков Владислав Васильевич

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Мырова Людмила Ошеровна,

Ведущее предприятие Военный инженерно-технический Университет г. Санкт-Петербург

Защита состоится "17" июня 2004 г. в 18.30 часов на заседании диссертационного совета Д 133.06 Московского государственного института электроники и математики (технического университета ) по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительски й пер., 3/12, зал Ученного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИЭМ.

Автореферат разослан "/3 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н. Трухин Виктор Федорович

к. т. н., профессор

Н. Н Грачев

гооб-4 но«

гюноъв

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ. В настоящее время вступило в действие новое поколение международных стандартов МЭК 61000, в которых в качестве требований по стойкости гражданских объектов заданы новые параметры внешних воздействующих факторов различного происхождения и представлены новые методы испытаний, существенно отличающиеся от прежних. Для обеспечения требуемого качества технических средств (ТС), а также продукции гражданского назначения, поставляемой рынок, необходимо проводить испытания в соответствии с требованиями новых стандартов.

Дополнительно следует подчеркнуть, что современные телекоммуникационные системы (ТКС) насыщены радиоэлектронной аппаратурой, при разработке которой используются передовые и перспективные технологии с применением микросхем, микропроцессоров и т.п.. функционирующих при малых значениях электрического тока и напряжения. В этом случае воздействие электромагнитного импульса (ЭМИ) большой энергии ( ЭМИ высотного ядерного взрыва (ВЯВ) и электромагнитных факторов природного и техногенного происхождения) может приводить к аварийным или катастрофическим последствиям.

Проблема оценки устойчивости технических средств (ТС ) к воздействию ЭМИ ВЯВ представляет собой сложный многоэтапный процесс.

По данной проблеме в нашей стране и за рубежом можно выделить следующие направления и этапы исследований:

- методы расчета параметров ЭМИ;

- исследование ТКС, подверженных воздействию ЭМИ, на основе анализа условий эксплуатации и с учетом конструктивных особенностей ТКС;

РОС. И4!;Х~ЛЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С. Петербург

«Ю6РК

- разработка методов расчета воздействия ЭМИ на внешних и внутренних ТКС и установление перечня параметров, определяющих поражающее действие ЭМИ;

- разработка методов и средств воспроизведения воздействия ЭМИ с целью определения критических электромагнитных нагрузок на элементы ТКС;

- разработка методов и средств защиты.

Проблема устойчивости технических средств к воздействию ЭМИ решается благодаря усилиям научных коллективов ЦФТИ МО, НИИФ СПбГУ, ВИТУ, ЦНИИ 22. В результате исследований в значительной степени выяснена природа формирования, физические модели и математические методы расчета параметров ЭМИ. Это позволило НИУ, техническому комитету Госстандарта РФ и международной электротехнической комиссии (МЭК) обобщить результаты исследований и сформировать требования по оценке устойчивости к ЭМИ ВЯВ объектов гражданского назначения. Работа в этом направлении завершилась согласованием с 18 государствами - членами МЭК, разработкой и изданием серии стандартов МЭК.

На этой основе, практически параллельно с этой работой, велась разработка механизмов взаимодействия ЭМИ с объектами, которые предполагают установление связей между внешними по отношению к объекту электромагнитными полями и токами, напряжениями внутри объекта. Для этого использовались теоретические и экспериментальные методы.

Важный вклад в этой области внесли ученые России: Замышляев Б.В., Сикарев В.А., Терехин В.А., Красилыгаков В.Н., Михайлов А.К., Фоминич Э.Н.. Федорович Г.Н., Кувшинников В.М., Кондратьев В.М., Балюк Н.В., Парфенов Ю.В., Здухов JI.H., Любомудров A.A., Нечаев М.Н. США: Radasky, Tesche, Barnes, Jones. Швейцарии: Buchler. Keeliu, Janoz.

Были достигнуты определенные успехи в решении задач анализа стойкости систем связи, создании методов измерений и экспериментальной про-

верки методик расчета, наведенных ЭМИ токов и напряжений в кабельных линиях, экранах и антеннах Крупный вклад в эту проблему внесли ученые: Мырова Л.О., Кечиев JI.H., Соколов A.A., Синий JI.JI., Чеков Г.Н., Корольков И.В., Класс В.А., Писарев В.Н., Куприснко В.М., Комягин С.И. и цикл исследований, выполненных в ЦФТИ МО, БИТУ, МНИРТИ, МИЭМ.

Анализ состояния исследований за рубежом свидетельствует, что научные организации США, Франции, Германии, Швейцарии, Китая и др. стран уделяют этому вопросу большое внимание: имеются модели взаимодействия ЭМИ с объектами и методы расчета, доведенные до машинных программ. Применительно к системам связи, электроснабжения и различных систем гражданских объектов.

Учитывая большое разнообразие различных стационарных объектов. Можно констатировать, что методы расчета воздействия ЭМИ ВЯВ на сложные стационарные объекты требуют своего развития и совершенствования. Исследования по данному направлению должны быть расширены и продолжены, поскольку являются мощным инструментом для получения исходных данных при разработке методов воспроизведения воздействия ЭМИ на элементы ТКС и позволяют предложить конкретные технически осуществимые средства испытаний и методы защиты.

Об актуальности данного направления работ свидетельствует также программа перспективных работ МЭК на 2004-2006 г.г. В направлениях дальнейших работ рассматриваются предложения и рабочие проекты, представляющие интерес для решения практических задач: методы и средства расчета воздействия ЭМИ, методы и средства измерений ЭМИ, испытания крупногабаритных объектов,устойчивость ТС к воздействию сверхширокополосного ЭМИ.

Для воспроизведения воздействия ЭМИ в нашей стране и за рубежом были разработаны и использованы прямые и косвенные методы С использованием прямых методов воспроизводят электромагнитные поля, параметры которых соответствуют ЭМИ ВЯВ. Косвенные методы основаны на воспро-

изведен ии расчетных значений токов и напряжений на элементах ТС. Таким образом, в настоящее время получены научные результаты по отдельным направлениям оценки устойчивости ТС.

В то же время оценка устойчивости сложных структурно-разветвленных систем, какими являются, в частности, системы связи, управления и автоматики представляют пока малоисследованную научную задачу. Систематизация и обобщение этих результатов, которые бы определили методологию оценки устойчивости стационарных объектов, расположенных на поверхности земли, с учетом требований международных стандартов, прогноза параметров воздействия, и средств защиты до сих пор не проведено.

В работе на основе результатов современных исследований рассмотрены параметры ЭМИ ВЯВ, международные стандарты по токам и напряжениям, существующие методы расчета, накопленные экспериментальные данные по поражающему действию ЭМИ ВЯВ, методам и средствам обеспечения у с-тойчивости ТС.

С учетом изложеного следует, что в настоящее время электромагнитные помехи большой энергии являются новой серьезной угрозой для ТКС. Тем более, что зависимость общества от компьютерных систем за последнее десятилетие быстро возросла, и восприимчивость этих электронных систем к электромагнитным помехам стремительно растет.

Качественное переоснащение отечественных телекоммуникационных систем и систем связи современной компьютерной техникой, повышение требований по стойкости к действию различных электромагнитных полей радиоэлектронной аппаратуры приводит к тому, что в современных условиях проблема воздействия электромагнитных импульсов на ТКС, средства связи и управления становится одной из ключевых.

Поэтому, особенно актуально, на настоящий момент, стоит вопрос о защите ТКС от воздействия ЭМИ ВЯВ, при котором снижается эффективность применяемых защитных устройств, усиливается проникновение электромагнитных полей через неоднородности в корпусах и увеличиваются ам-

плитуды наведенных токов и напряжений на выходах высокочастотных ан-тенно-фидерных устройств , кабелей и проводов, расположенных вне экранов , что приводит к ложным срабатываниям или катастрофическим отказам аппаратуры

Сегодня ЭМИ ВЯВ является для ТКС гражданских объектов слабо изученным поражающим фактором, способным выводить из строя современные системы связи и управления.

В связи с этим, важным этапом при решении задач, направленных на обеспечение устойчивости телекоммуникационных систем к действию электромагнитных факторов, является проведение исследований с использованием математических моделей взаимодействия ЭМИ с элементами ТКС. Для проведения исследований воздействия ЭМИ на ТКС необходима соответствующая система исходных данных, полученная на основе анализа стандартов и существующих экспериментальных методов оценки воздействия ЭМИ на элементы ТКС.

Наряду со значительными достижениями в области обеспечения стойкости ТС существующие методы оценки воздействия импульсных электромагнитных полей (ЭМП) не позволяют проводить достоверную оценку воздействия ЭМИ на ТКС. Это в значительной мере обусловлено отсутствием совершенных методов расчета воздействия ЭМИ на элементы РЭА. Следовательно, задача разработки и совершенствования методов расчета воздействия ЭМИ ВЯВ на телекоммуникационные сети, а также разработка и уточнение требований к средствам защиты, является в настоящее время особенно актуальной.

Настоящая работа посвящена теоретическому обобщению и решению научной задачи имеющей важное значение, а именно разработке методов и средств оценки оценки устойчивости телекоммуникационных сетей к воздействию электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

Актуальность поставленной задачи определяется:

■ необходимостью создания и совершенствования систем телекоммуникаций, соответствующих современным требованиям, предъявляемым к их надежности и устойчивости в условиях воздействия ЭМИ ВЯВ;

■ слабой теоретической и экспериментальной изученностью воздействия наносекундных электромагнитных полей на ТКС и ее элементы;

■ отсутствием в полном объеме технических средств зашиты оборудования и кабельных сетей ТКС от ЭМИ ВЯВ и требований к средствам воспроизведения параметров токов и напряжений в кабельных линиях.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основной целью диссертационной работы является разработка метода расчета воздействия ЭМИ ВЯВ на кабельные линии с учетом их конструктивных особенностей, а также обоснование методов и средств обеспечения устойчивости ТС в условиях воздействия ЭМИ ВЯВ в соответствии с требованиями стандартов МЭК.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Разработка на основе решения телеграфных уравнений во временной постановке математических моделей расчета токов и напряжений в кабельных линиях сложной конфигурации с учетом конструктивных особенностей.

2. Разработка методики распределенных вычислений для обеспечения доступности проектных процедур для широкого круга специалистов.

3. Проведение экспериментальных исследований с целью подтверждения основных положений математических моделей, положенных в основу методов расчета воздействия ЭМИ на кабельные линии.

4. Разработка рекомендаций по защите ТКС и специализированных помещений от воздействия ЭМИ в системе МГТС.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- Математические модели, описывающие воздействие ЭМИ на кабельные линии и разработанные на их основе алгоритмы расчета и программы с применением пакета МшИетаНссг,

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований воздействия ЭМИ ВЯВ на кабельные линии с учетом их конструктивных особенностей;

- Обоснование требований к средствам воспроизведения параметров токов и напряжений, возникающих в кабельных линиях при воздействии ЭМИ ВЯВ;

- Рекомендации по методам и средствам обеспечения устойчивости телекоммуникаций в условиях воздействия ЭМИ ВЯВ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается:

- в разработке на основе теории длинных линий методов расчета воздействия ЭМИ на системы связи, технические средства стационарных объектов, что позволяет оценивать электромагнитную обстановку вне и внутри реального объекта и прогнозировать характеристики воздействия ЭМИ ВЯВ на элементы технических систем различного назначения;

- в развитии принципов и методов распределенных вычислений при проектировании линий связи, доведенных до конкретных программ расчета с применением пакета МшИетаИса и пользовательских интерфейс систем;

- в обосновании требований к средствам воспроизведения ЭМИ;

- в разработке рекомендаций и предложений по устойчивости элементов ТКС к воздействию ЭМИ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит:

■ в разработке расчетных методик и прикладных программ по оценке поражающего действия ЭМИ ВЯВ на элементы телекоммуникационных систем;

■ в разработке рекомендаций по защите элементов ТКС от токов и напряжений, наводимых ЭМИ;

■ в разработке учебных пособий на базе основных результатов диссертационной работы, предназначенных для инженерной деятельности и учебного процесса в вузах и системе переподготовки кадров, ориентированных на проектирование ТКС в распределенной сети Интернет.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ и выводов обеспечивается:

■ корректностью использования математического аппарата и математической статистики, теории испытаний и измерений; -

■ апробацией и публикациями основных результатов исследований;

■ проверкой соответствия теоретических результатов по исследуемой проблеме экспериментальным да нным;

■ сравнением полученных данных с результатами других исследований.

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

Основные теоретические и практические результаты диссертации реализованы при выполнении НИР при непосредственном участии автора.

Разработанные методики, программы, конкретные технические решения внедрены при разработке стойких к воздействию ЭМИ ряда ТКС и систем связи, а также при разработке технических заданий на создание ТКС и средств связи.

Исследования и практическая реализация результатов диссертационной работы проводилась в Московском институте электроники и математики на

кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" по темам:

• Исследование и разработка теории и методов построения информационно -образовательных сред как составной части информатизации общества (№ г.р. 01990004833, тема №100352);

• Разработка фундаментальных и прикладных основ обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (№ г.р.01990003324);

• Разработка методологии проектирования вычислительных комплексов повышенного быстродействия и их средств отображения информации с учетом эргономической и электромагнитной совместимости (№ г. р. 01200004638, тема 2007гб);

Основные результаты в виде методов, методик, рекомендаций, инженерных методов расчетов, а также в виде разделов информационно-образовательных сред внедрены на следующих предприятиях и в организациях: Московский государственный институт электроники и математики; НТП "Компас-21"; Московский союз научных и инженерных общественных объединений; Институт проблем управления АН РФ; AHO "Инфостандарт"; Московский научно-исследовательский радиотехнический институт; Ковров-ская государственная технологическая академия.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, Москва, 2004г., а также на научно-технических семинарах кафедры "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" МИЭМ.

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертации автором опубликовано 11 научных работ.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 24 рисунка и 3 приложения на 27 листах. Список литературы включает 111 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований воздействия электромагнитных факторов на ТКС в проблеме ЭМС, определена цель работы, задачи исследования и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дана общая характеристика параметров и поражающего действия ЭМИ ВЯВ на телекоммуникационные системы как объектов, подверженных воздействию электромагнитных излучений Показано, что данные системы имеют в своем составе разветвленные кабельные линии от параметров которых зависит степень воздействия ЭМИ. В общем случае воздействующими факторами на элементы указанных систем при воздействии ЭМИ являются:

• электромагнитные поля (ЭМП), проникающие через ограждающие конструкции экранированных сооружений (помещений);

• ЭМП от импульсных токов,проникающих внутрь экранированных сооружений,с внешних кабельных и инженерных коммуникаций;

• импульсные напряжения и токи, наводимые в цепях «жила-экран>> кабелей и воздействующие на входы оборудования и аппаратуры, имеющих гальваническую связь с наружными кабельными коммуникациями;

• импульсные напряжения и токи, наводимые в межстоечных кабелях электромагнитными полями(ЭМП), проникающими через неоднородности экранов.

Проведенные отечественные и зарубежные оценки, экспериментальные исследования воздействия ЭМИ на ТКС показали, что уровни наводимых напряжений в кабельных линиях являются преобладающими среди различных источников помех, могут превышать значения импульсной прочности входов РЭА и приводить к ложным срабатываниям в системах автоматического управления.

Это требует проведения комплекса исследований по оценке поражающего действия ЭМИ ВЯВ на данные системы и разработки мероприятий, специальных средств защиты.

Эти обстоятельства имеют принципиальное значение при оценке наведенных токов и напряжений в различных элементах ТКС, так как приводят к необходимости уточнения расчетных моделей и требований к средствам защиты.

Рассмотрено современное состояние методов оценки поражающего действия ЭМИ на элементы систем телекоммуникаций. В настоящее время для определения токов и напряжений, наводимых в кабельных коммуникациях ЭМИ, используются различные методы, основанные на решении уравнений Максвелла как в строгой постановке, так и с различной степенью допущений и упрощений. Однако применение данных методов для расчетов воздействия ЭМИ на элементы ТКС требует своего обоснования. На основе проведенного анализа показана необходимость разработки новых и развития существующих точных и приближенных методов оценки устойчивости ТКС к воздействию ЭМИ и показаны основные направления развития этих методов с учетом современных требований.

Проведен анализ современных средств защиты оборудования систем ТКС от ЭМИ, который показал, что характеристики устройств защиты не удовлетворяют требованиям для импульсных напряжений, наводимых ЭМИ с

длительностью фронта единицы и десятки наносекунд. Из приведенного анализа следует, что в настоящее время отсутствуют достаточно проверенные и апробированные средства защиты аппаратуры ТКС от ЭМИ ВЯВ. Данное обстоятельство требует проведения комплекса исследований по разработке требований к средствам защиты от таких электромагнитных воздействий.

На основе результатов анализа состояния вопроса по теоретическим и экспериментальным методам воздействия ЭМИ ВЯВ на технические системы и методам оценки их устойчивости сделано два основных обобщающих вывода:

1. Основным математическим аппаратом, применяемым при оценке воздействия ЭМИ на коммуникации и протяженные кабельные линии, являются телеграфные уравнения. Разработанные методы решения пригодны для оценки воздействия на простейшие модельные задачи.

2. Существующие методы и средства обеспечения устойчивости в основном ориентированы на решение проблемы ЭМС и не затрагивают сложнейший комплекс задач по ЭМИ ВЯВ, изложенных в стандартах МЭК.

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

Во второй главе проведена разработка методов расчета воздействия ЭМИ на ТКС и ее элементы.

Рассмотрены физические основы взаимодействия ЭМИ с кабельными линиями ТКС. Исследования показали, что максимальные уровни напряжений, наводимых в кабельных линиях, могут представлять опасность, как для самих кабелей, так и для подключенного к ним оборудования. Без применения специальных мер защиты ТКС могут быть выведены из строя. В результате исследований получены следующие результаты:

Кабельные линии стационарных узлов связи состоят из множества кабельных линий, длиной единицы-десятки километров и расходящихся в разных направлениях На определенных участках кабельной сети в одной связи могут быть несколько кабелей разных типов и разных электрических параметров. Известно, что параллельная прокладка кабельных линий оказывает друг на друга экранирующее действие.

Поэтому одним из способов получения достоверных оценок токов и напряжений, наводимых в кабельных линиях, является метод решения матричной системы телеграфных уравнений, учитывающей реальные характеристики параллельно проложенных кабельных линий.

Токи и напряжения в электрических цепях многожильных параллельно

проложенных кабельных линий при действии ЭМИ описываются системой матричных неоднородных телеграфных уравнений:

дх а

ôx ët

где 0(х, t), J(x, t) - векторные функции напряжений и токов;

R, Г, G, С - матрицы сопротивлений, индуктивностей, проводимостей и емкостей на единицу длины; Е(х, /) - векторная функция распределенного источника ЭДС

Матрицы R, L. G, ё имеют размерность NxN. Диагонали главной матрицы равны соответственно параметрам линии (жилы), а недиагональные члены характеризуют взаимные влияния параллельных кабелей (жил).

Элементы матриц К, I, <Э, С могут быть заданы на основе экспериментального определения параметров или получены на основе расчетных соотношений.

На основе решения матричных телеграфных уравнений в пространственно-временной и частотной областях разработан математический аппарат, позволяющий решать новый класс задач по расчету токов и напряжений в коммуникациях при воздействии ЭМИ ВЯВ, с параметрами, заданными в стандартах МЭК.

1. Электродинамическая модель расчета токов на внешних коммуникациях построена с учетом электрических связей между отдельными элементами узлов связи, пространственной неоднородности и нестационарного характера воздействующих полей, а если необходимо, то модель учитывает нелинейные эффекты срабатывания средств защиты.

2. Разработанные модели положены в основу разработки программ и методик расчета токов и напряжений в сети разветвленных многожильных кабельных линий. Они позволяют дополнительно к существующим методам учесть сложную конфигурацию сети кабельных линий, гальванический контакт между собой и наличие заземлителей вдоль трассы прокладки. Решение задачи во временной постановке позволяет учесть в методах расчета нелинейные во времени эффекты.

Третья глава диссертации посвящена разработке программ расчета воздейс1вия ЭМИ ВЯВ на кабельные линии ТКС и разработке алгоритмов (рис. 1) расчета токов в кабельных линиях на основе математического пакета МаЛетапса в распределенной среде проектирования, которая основана на использовании Интернета. Применение этого пакета позволяет реализовать компактные вычислительные процедуры за счет широких возможностей, которые заложены в нем. В работе приведено детальное обоснование применяемых инструментальных средств. Подобный подход обеспечивает доступ к

разработанным программным средствам неограниченному кругу пользователей, что расширяет возможности внедрения этих программных средств в НИУ и промышленности. Подобная технология позволяет использовать разработанный продукт непосредственно на рабочем месте проектировщика или наладчика ТКС. Укрупненный алгоритм проектирования ТКС в распределенной информационной среде представлен на рис. 2.

Для проверки основных положений математических моделей расчета токов в кабельных линиях в работе приведена методика проведения экспериментальных исследований, а также проведен анализ точности различных методов расчета. Полученные экспериментальные результаты полностью подтверждают правомерность теоретических выводов.

Четвертая глава посвящена разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости ТКС к ЭМИ.

Представлены обобщенные данные по ожидаемым уровням воздействия ЭМИ на элементы ТКС. Приведены результаты расчета тока в проводнике длиной возбуждаемым гармоническим сигналом с длиной волны \=Ь/2. Приведены оценки параметров токов и напряжений, наводимых ЭМИ в кабельных линиях ТКС. На основе этих оценок проведен анализ эффективности воздействия энергии ЭМИ от различных источников на проводники различной длины.

Записываем исходные данные для расчетов параметры ЭМИ проводимость грунта, геометрические характеристики кабеля, величины сопротивлений заземления, ме-1аш1омокровов и иьонечны < шгр\ юк, погрешность расчетов

Определяются токи в цепи «металлопокров-эемля» с помощью телеграфные равнений

С помощью комплексного сопротивления связи определяется продольное электрическое поле внгтри экранированного кабеля

Расчет параметров токов и напряжений с уьлим )и-гр\*зок

Построение амплитудно-временных зависимостей токов и вывод их значения в списки

Рис. 1. Блок-схема алгоритма расчета токов и напряжений в линии связи при воздействии ЭМИ

Исходные данные:

• параметры ЭМИ

• электрические и конструктивные параметры ТКС

Расчет электрофизических параметров

1

Идентификация параметров моделей

Расчет токов и напряжений в ТКС

Рис. 2. Процедура проектирования ТКС в распределенной информационной среде

В работе предложен и реализован методический подход к оценке устойчивости телекоммуникационных сетей к воздействию ЭМИ ВЯВ. Он включает:

• разработку математических моделей и комплекса пробами расчета;

• методы и средства экспериментальных исследований;

• разработку требований к средствам нагружения;

• разработку рекомендации по защите ТС.

Для защиты РЭА, подключенной к кабельным линиям предлагается:

• использовать методы, позволяющие ослабить уровень помех в цепях РЭА;

• применять составные части (компоненты) РЭА, имеющие высокую стойкость к действию ЭМИ.

Основным требованием, предъявляемым к защитному элементу, является обеспечение его минимального влияния на работу защищаемой цепи, устройства, аппаратуры при отсутствии ЭМИ.

Рекомендуется использовать следующие методы повышения устойчивости к РЭА к воздействию ЭМИ:

• конструктивные (экранирование, зонирование, группирование, рациональное заземление);

• схемотехнические (ограничение наводок по спектру, амплитуде), использование .элементов ошоэлектроники.

Вместе с тем, исследованиями установлено, что существующие защитные средства в части быстродействия не в полной мере позволяют обеспечить эффективную защиту некоторых видов систем от действия ЭМИ (прежде всего системы, имеющие в своём составе кабели без сплошных металл о-покровов), поэтому необходима либо их доработка, либо разработка целевым назначением принципиально новых защитных устройств.

На основе обобщения и анализа существующих решений по защите кабельных вводов систем от ЭМИ рассмотрены решения, позволяющие на данном этапе обеспечить в определенной мере защиту указанных систем от поражающего действия токов и напряжений наносекундной и микросекундной длительности. Рекомендованы для защиты оборудования АТС устройства 3-х, 4-х и 5-ти точечной зашиты (выпускаемые российскими и зарубежными фирмами), а также модули комплексной защиты оборудования абонентских цифровых систем передачи.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе в целом. В приложениях к диссертационной работе приведен обзор защитных устройств.

Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в практику создания, отладки и эксплуатации ТКС на ряде промышленных предприятий, а также в учебный процесс ГОУВПО МГИЭМ на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы".

Заключение

Основным результатом, определяющим научную и практическую значимость, выполненных в работе исследований, является создание научно-

методических основ расчета воздействия ЭМИ на телекоммуникационные сети, включающие в себя:

• разработку математических моделей, расчета воздействия ЭМИ высотного ядерного взрыва, заданного стандартом МЭК, на коммуникационные линии, учитывающих сложную конфигурацию, сети, параллельность прокладки кабельных линий и средства защиты, установленные в оконечных устройствах;

• обоснование параметров типовых импульсов тока и напряжения, наводимых ЭМИ, в кабельных линиях связи, энергоснабжения;

• разработка комплекса программ-методик, реализованных с помощью пакета МахЬетайса.

Наиболее важные конкретные научные результаты, полученные в ходе исследований, состоят в следующем:

1.На основе анализа состояния'исследований по ЭМИ, как составной части общей проблемы ЭМС, основных характеристик телекоммуникаций установлено, что наиболее подвержена воздействию ЭМИ сеть кабельных линий.

Для математического описания явлений, происходящих при взаимодействии ЭМИ с указанными системами с учетом их геометрии, соотношения характерной длины волны падающего поля и характерных размеров объекта, обоснованы методы расчета: метод телеграфных уравнений и уравнения Кирхгофа на основе теории электрических цепей.

2.На основе решения электродинамической задачи во временной и частотной постановке разработаны математические модели расчета токов

и напряжений в разветвленной сети коммуникаций.

Поставленная задача сведена к решению системы матричных телеграфных уравнений конечно-разностным методом (во временной постановке) и аналитическим методом (в частотной области).

3.Разработанные математические модели реализованы в виде комплекса - программ расчета воздействия ЭМИ на основе пакета МаЛетаИса.

Программы позволяют рассчитывать воздействие ЭМИ на стационарные и подвижные объекты, имеющие разветвле нную сеть коммуникаций

С помощью программ - методик определяются напряжения в инженерных коммуникациях, кабельных линиях связи и энергоснабжения, управления и контроля с учетом реальной структуры сети кабельных линий.

Программы в полной мере использовали возможности разработанной математической модели (учет разветвленности сети, параллельность прокладки кабелей) и позволяют вводить в алгоритмы математической модели ранее не изученные нелинейные процессы, происходящие в цепях коммуникаций.

4 Экспериментально исследовались токи и напряжения, наводимые импульсным электромагнитным полем во внешних и внутренних цепях кабельных линий.

Проведенные измерения показали, что максимальное отличие расчетных данных от экспериментальных составляет 30%. Это свидетельствует об удовлетворительной точности предлагаемых методов расчета токов и напряжений в сети телекоммуникаций.

5.Проведенные массовые расчеты позволили получить типовые параметры токов и напряжений, наводимых во внешних и внутренних цепях кабельных линий энергоснабжения, связи, необходимых для испытания технических систем на устойчивость к действию ЭМИ. Показано, что при воздействии полей ЭМИ ВЯВ, заданных в стандартах МЭК, ток в металлопокрове кабельной линии, расположенной в воздухе, имеет следующие параметры:

/„„=50-700 А;

длительность фронта тф=20-80 не;

длительность импульса т„° 5=300-700 не.

6.В работе показано, что учет реальной структуры кабельной сети узла связи, параллельность прокладки коммуникаций, ее разветвленность

приводит к уменьшению амплитудных значений токов и напряжений, рассчитанных по упрощенным моделям.

Таким образом, является целесообразным проведение расчетов воздействия ЭМИ на телекоммуникации с учетом конкретных проектных решений, свойств грунтов и характеристик системы заземления.

7.В работе реализован методический подход к оценке устойчивости РЭА, подключенной к кабельным линиям, включающий разработку и оценку достоверности математических моделей, и получение на их основе требований к средствам нагружения и рекомендаций по защите.

8.Для испытаний РЭА, подключенной к кабельным линиям, рекомендовано использовать импульсные генераторы, выпускаемые НПП «Прорыв».

9.По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по совершенствованию методов средств защиты систем телекоммуникаций от воздействия ЭМИ ВЯВ.

Ю.Анализ показал, что международные стандарты по ЭМИ, в которых регламентируются уровни электромагнитных излучений, устанавливают низкие уровни излучений и наводок оборудования в сети. 11. Узлы связи являются объектом концентрации систем коммуникаций, автоматики и управления, работающих как единый информационный комплекс. Предложенные методы и программные средства являются методической основой для научно-обоснованных решений по защите линий связи ТС и повышению помехозащищенности телекоммуникационной инфраструктуры, отвечающей требованиям стандартов МЭК. Современная методология технических методов и средств снижения уязвимости телекоммуникационных систем базируется на подходах обеспечения ЭМС, в которых выделены основные методы ослабления электромагнитных излучений - экранирование и заземление.

Эти методы и средства обеспечивают решение задач защиты от внешних локальных электромагнитных воздействий, но применительно к воздействию полей ЭМИ, требуют доработки.

Исследованный в работе механизм воздействия показал, что основным каналом проникновения в современные узлы связи мощных импульсных наводок являются кабельные линии. Защита РЭА от воздействия наводок в кабельных линиях является перв оочередной.

Основные положения и полученные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Балюк HB., Воскобович В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П. Чуркин Д.В., Крючков B.JI., Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.1 Параметры ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2003.

2. Балюк Н.В., Геков В.В., Кечиев Л.Н., -Якушин СЛ., Чуркин Д. В., Крючков В Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.2 Воздействие ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2003.

3. Крохалев Д.И., Сидорюк П.А., Фарафонов O.A., Якушин С.П., Ведмид-ский A.A. Требования к средствам измерений импульсных сверхширопо-лосных электромагнитных полей "Технологии ЭМС", № 2, 2003.

4. Балюк Н.В., Геков В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков В.Л. Электромагнитная совместимость Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.З Международные стандарты по ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004.

5. Балюк Н.В., Воскобович В.В., Кечиев Л.Н, Якушин С.П., Чуркин Д. В.. Крючков В.Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.4 Экспериментальная база по ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004.

6. Балюк Н.В., Воскобович В.В., Кечиев JI.H., Комягин С.И., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков B.JI. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.5 Методы и средства испытаний на ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004.

7. Балюк Н.В., Геков В.В., Кечиев JI.H., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков B.JI. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.6 Концепция защиты от ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004.

8. Якушин С.П., Балюк Н.В. Устойчивость технических средств к воздействию импульсных электромагнитных полей. Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. - М.: МИЭМ, 2004.

9. Якушин С.П. Ведмидский A.A. Анализ методов расчета взаимодействия СШП -ЭМИ с элементами ТКС. Сб. научн. трудов/Под ред. JI. Н. Кечиева. - М.: МИЭМ, 2004.

10.Балюк Н.В., Крохалев Д.И, Якушин С.П., Эффективность воздействия электромагнитных импульсов на протяженный проводник Сб. научн. трудов/Под ред. JI. Н. Кечиева. - М.: МИЭМ, 2004.

П.Алешин A.B., Якушин С.П. Разработка алгоритма расчета токов и напряжений в кабельной линии при воздействии ЭМИ с применением пакета Mathematica Сб. научн. трудов/Под ред. JI. Н. Кечиева. - М.: МИЭМ, 2004.

ИД №06117 от 23.10 2001 Подписано в печать 11.04.2004.

Формат 60x84/16. Бумага типографская № 2 Печать - ризография. Уел печ л 1,6Уч-изд л 1,4 Тираж 100 экз Заказ 652

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

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

РНБ Русский фонд

2006-4 1108

Содержание.

Список принятых сокращений.

Введение.

1. Анализ состояния проблемы и выбор направлений исследований устойчивости телекоммуникационных систем (ТКС) к воздействию электромагнитного импульса (ЭМИ).

1.1. Актуальность проблемы и методический подход к ее решению.

1.2. Параметры ЭМИ высотного ядерного взрыва.

1.3. Международный стандарт по наводкам от ЭМИ ВЯВ в длинных линиях.

1.4. Состояние исследований по методам расчета воздействия ЭМИ на кабельные линии.

1.5. Поражающее действие ЭМИ.

1.6. Методы и средства обеспечения устойчивости ТС к ЭМИ ВЯВ.

1.7. Выбор направлений исследований и постановка задач.

2. Разработка физико-математической модели расчета воздействия ЭМИ на кабельные системы.

2.1. Постановка задачи и выбор метода расчета. v 2.2. Решение системы телеграфных уравнений во временном представлении методом характеристик.

2.3. Расчет токов и напряжений в сети параллельно проложенных кабельных линий.

2.4. Метод расчета токов и напряжений с учетом частотных зависимостей параметров линии.;.

Выводы.

3. Разработка методов распределенных вычислений и экспериментальных исследований.

3.1. Математический пакет в проектировании линий связи.

3.2. Разработка алгоритма расчета и программ с применением пакета Mathematica.

3.3. Экспериментальное подтверждение математических моделей расчета воздействия ЭМИ на кабельные линии.

3.4. Сравнительный анализ методов расчета в пространственно-временном и частотном представлениях.

3.5. Типовые параметры токов и напряжений, наводимых во внешних коммуникациях и ТКС. s 4. Научно-методические основы обеспечения устойчивости ТКС к воздействию ЭМИ.

4.1. Методический подход к решению задачи устойчивости ТКС к воздействию ЭМИ.

4.2. Обобщенные характеристики воздействия ЭМИ ВЯВ на телекоммуникационные сети.

4.3. Требования к средствам нагружения, создающими типовые параметры токов и напряжений, наводимых ЭМИ ВЯВ.

4.4. Общие рекомендации по защите телекоммуникационных сетей от воздействия ЭМИ.

4.5. Методы и средства защиты электронных АТС.

Выводы.

Широкое распространение микроэлектроники в современных информационных системах учета, планирования и регулирования приводит к возрастанию вероятности отказов ответственных систем управления и связи при воздействии электромагнитного импульса (ЭМИ) ядерного взрыва и электромагнитных факторов природного и техногенного происхождения (грозовых разрядов, разрядов статического электричества, электромагнитных полей радиопередающих и радиолокационных станций, высоковольтных линий электропередачи).

Поэтому актуальными в этих условиях становятся проблемы защиты информационных ресурсов, оценка устойчивости гражданских объектов, обеспечение функциональной безопасности информационных и телекоммуникационных систем. Решение этих проблем проводится по следующим основным направлениям:

1. Задание в качестве требований в нормативно-технических документах обоснованных, типизированных параметров электромагнитных факторов.

2. Создание и модернизация имитаторов для воспроизведения заданных в стандартах параметров электромагнитных полей.

3. Испытание объектов к действию электромагнитных факторов с использованием имитаторов.

4. Разработка методов и средств защиты.

5. Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) технических систем.

В нашей стране и за рубежом ведется целенаправленная работа по решению этих проблем. Завершается работа над комплексом российских стандартов по ЭМС. Активно работают комитеты МЭК.

Основные направления исследований по проблеме ЭМС представлены на рис. 1.1.

По оценке специалистов проблема ЭМС и устойчивость технических средств выходит на ведущую позицию при разработке электронной и телекоммуникационной аппаратуры и систем на их основе [1-5]. Широкое распространение вычислительных сетей (ВС) ставит новые задачи по обеспечению ЭМС [6-16]. Это объясняется рядом факторов, важнейшими из которых являются:

• распределенная топология сетей, которая может формироваться по всему объему здания или производственного помещения значительной площади, что, в частности, усложняет проблему заземления электронного оборудования;

• постоянно повышающееся быстродействие вычислительных систем, что вызывает все более жесткие требования к стабильности времен распространения сигналов по линиям связи и качеству согласования последних, а также снижает помехозащищенность систем;

• снижение энергетических порогов срабатывания микросхем, что увеличивает их чувствительность к воздействию внешних и внутренних помех различной природы;

• широкое применение искусственных материалов (пластмасс) как в аппаратуре, так и в оборудовании служебных помещений, что усложняет разработку экранов и способствует возникновению электростатических зарядов на аппаратуре и окружающих предметах и оборудовании.

Московская городская телефонная сеть (МГТС) в настоящий момент переживает период коренной реконструкции. Основным ее направлением является повсеместное внедрение информационно-вычислительных систем, компьютерных технологий, внедрение локальных и глобальных вычислительных сетей и построение систем телекоммуникаций на их основе. При решении данной проблемы приходиться сталкиваться с рядом трудностей, которые определяются несовершенством инфраструктуры зданий и помещений, предназначенных для размещения аппаратуры нового поколения, отсутствием ряда стандартов и методик проектирования [17-18]. В первую очередь, это относится к задачам электромагнитной совместимости (ЭМС), поскольку устаревшее оборудование было относительно невосприимчиво к большинству типов помех, которые присутствуют в производственном помещении. Попытки решить проблему ЭМС на этапе отладки установленных телекоммуникационных систем (ТК) приводят к значительным затратам и в ряде случаев требуют коренной реконструкции помещений и переналадки оборудования. Очевидно, что наиболее приемлемым является решение проблемы ЭМС телекоммуникационного оборудования и соответствующих кабельных систем на возможно более ранних этапах их инсталляции, включая строительство зданий, отделку помещения, прокладку коммуникаций и структурированных кабельных систем (СКС), силовых цепей, выполнение заземления и т.п. В публикациях [17-31] рассмотрены основные задачи обеспечения ЭМС ТС, обоснованы методы решения задачи сохранения целостности сигнала и разработаны программные продукты, внедрение которых позволило существенно сократить сроки ввода в строй новых объектов и модернизацию старых, что в конечном итоге привело к значительному техническому эффекту.

У;

Рис. 1.1. Основные направления исследований по проблеме ЭМС

Топологически ЛВС могут быть реализованы в виде шины, звезды, кольца или их комбинации. В любом варианте физическая протяженность СКС может достигать сотен метров. Для прокладки коммуникаций в строительных конструкциях предусматриваются или вновь создаются каналы, в которых укладываются не только линии связи для передачи данных, но и телефонные линии, телевизионные кабели и другие коммуникации. В большинстве случаев в непосредственной близости располагаются и линии первичного электропитания. Все это создает весьма сложную электромагнитную обстановку в сетевых каналах, что требует повышенного внимания к проблеме обеспечения ЭМС.

Кроме электромагнитных полей от сторонних источников, возрастает напряженность полей от аппаратуры, которая входит в состав ЛВС: компьютеры, принтеры, копиры и др., поскольку насыщенность этой аппаратурой и её плотность на единицу площади возрастает, а применение пластмассовых корпусов снижает эффективность экранирования рецепторов и источников помех.

Непосредственно к проблеме обеспечения ЭМС примыкает проблема защиты информации, а именно, ее задачи обеспечения целостности и доступности информации, которая рассмотрена в [13].

В большинстве случаев ослабление внешних электромагнитных полей за счет строительных конструкций является недостаточным. Для этих целей применяются специальные методы экранирования помещений. Наиболее ответственные компоненты (серверы, компьютеры и т.п.) ЛВС, к которым предъявляются повышенные требования по обеспечению ЭМС и защите информации, могут располагаться в специальных вьщеленных помещениях. Эти помещения должны отличаться повышенной эффективностью и целостностью экранирования.

Распределенная сеть подвода электрической энергии является мощным и одним из основных источников индустриальных помех в вычислительных сетях. Значительные протяженности этих сетей определяют значительные антенные эффекты. Кроме этого, малые расстояния между проводами питающей сети и информационными шинами, которые определяются условиями прокладки коммуникаций в технологических каналах здания, способствуют увеличению уровня индуцированных помех в информационных шинах [10,32].

Грозозащита зданий является важным фактором сохранения работоспособности ЛВС при грозовых разрядах. Грозозащита ТС осуществляется общепринятыми мерами [10, 33] при выполнении основных требований: разделение на силовую, рабочую, защитную землю; минимизации общих путей для токов заземления указанных систем земель; минимизация сопротивления систем заземления, включая сопротивление заземлителей [10].

Качество функционирования ТС во многом определяется наличием помех в информационных шинах. Эти помехи можно разделить на два основных вида: помехи отражения и индуцированные помехи. Помехи отражения вызываются рассогласованием линий связи. При этом уровень помех, приводящих к значительным искажениям формы сигнала, может бьггь достаточно велик. Это может привести к ложным срабатываниям системы, а в худшем случае - выходу аппаратуры из строя за счет перегрузки входных каскадов. Индуцированные помехи вызываются близко расположенными линиями (информационными или энергопитания), из которых за счет взаимных емкостных и индуктивных параметров линий электромагнитная энергия переносится на линию-рецептор. Детально эти процессы рассмотрены в работах автора [22-30].

Борьба с индуцированными помехами в основном сводится к выбору рационального способа экранирования и применению фильтров [19,20.25,26, 34 - 38].

Эффективным методом снижения уровня помех является применение балансного включения линий с дополнительным экранированием или применение витых пар в балансном включении. В настоящее время предпочтительной средой распространения сигнала в СКС является витая пара, теория которой недостаточно хорошо проработана. »

Для снижения уровня индуцированных помех в плоских кабелях применяется рациональная организация линий связи в виде "тройки проводов". В этом случае сигнальный провод располагается между двумя проводами, несущими возвратный ток и выполняющих роль экрана. Такая организация позволяет стабилизировать волновое сопротивление линии связи, снизить уровень индуцированных помех от соседних проводов и от внешних источников электромагнитных полей.

Фильтрация является мощным средством подавления помех в информационных цепях. Среди перспективных технических решений следует отметить применение фильтров-контактов, которые позволяют снизить объемы и массу оборудования, а также -ферритовых помехоподавляющих элементов.

Фильтры могут бьггь установлены в аппаратуре, но больший интерес представляет установка фильтров на информационные линии связи и линии электропитания в процессе интегрирования ТС на объекте. Наиболее пригодны для этих целей ферритовые помехоподавляющие элементы. К сожалению, номенклатура подобных отечественных изделий весьма ограничена.

Технические средства обеспечения ЭМС телекоммуникационных средств в условиях производственных помещений базируются на следующих важнейших направлениях: заземление, экранирование, фильтрация и обеспечение качества электроэнергии.

Проблема обеспечения ЭМС при создании современных вычислительных комплексов представляет весьма сложную задачу. В тех случаях, когда системы распределены на значительных площадях в специальных зданиях и помещениях, что имеет место при монтаже локальных вычислительных сетей, в комплекс задач включаются и задачи оценки электромагнитных свойств строительных конструкций, распределения энергии и заземления и ряд других специальных вопросов. Актуальность этих вопросов подтверждает следующее.

По данным [8] на частотах между 1 МГц и 100 МГц среднее ослабление электрического поля при его проникновение в здание составляет от 20 до 25 дБ. При этом перегородки здания играют роль полосно-пропускающих фильтров. На низкой частоте (около 100 кГц) ослабление магнитного поля сравнительно невелико и составляет 10. 15 дБ. Уменьшение эффективности экранирования на частотах около 60 МГц наблюдается в местах нарушения электрической непрерывности бетонных конструкций, например в местах стыков перегородок и стен.

На частотах свыше нескольких сот МГц проникающая через оконные проемы и другие отверстия в стенах здания энергия становится соизмеримой по амплитуде с энергией, проникающей через стены. На частотах около 10 ГГц преобладающую роль играют окна, которые необходимо защищать экранирующими стеклами или другими приемами.

В целом задача обеспечения ЭМС для снижения стоимости проекта должна решаться на максимально ранних этапах проектирования систем. Если в проект входят этапы строительства и подготовки производственных помещений, помещений вычислительных центров и т.п., то эти этапы должны выполняться с обязательным участием специалистов по обеспечению ЭМС. Это позволит минимизировать затраты при проведении мероприятий по обеспечению ЭМС на последующих этапах строительства зданий, оборудования помещений, монтажа и эксплуатации оборудования.

К основным задачам, требующим комплексного решения, можно отнести:

• экранирование зданий и помещений;

• экранирование оборудования;

• обеспечение качества электроэнергии;

• снижение уровня индустриальных помех и разработка методов защиты от них;

• защита оборудования от воздействия электростатических разрядов;

• рациональная прокладка цепей питания и коммуникаций, которая обеспечивает минимальный уровень помех в них и от них;

• организация заземления.

Решение этих задач должно увязываться с обеспечением целостности сигнала, который распространяется в информационных цепях.

Проблема обеспечения ЭМС телекоммуникационных средств становиться одной из самых актуальных. Информационные сигналы в ТС представляют собой дискретные уровни напряжения или тока в форме импульсов. Полезное с точки зрения ЭМС радиоэлектронных средств (РЭС) электромагнитное излучение (работа радиостанций, систем навигации и телекоммуникаций и пр.) рассматривается в этом случае как помеха. Задача обеспечения ЭМС ТС возникла по следующим причинам:

• возрастание общего числа РЭС и ТС,

• возрастание общего уровня помех, главным образом от индустриальных источников,

• усложнение функций, состава и пространственной протяженности ТС,

• сосредоточение различных видов РЭС и ТС в ограниченном пространстве (например, в одном помещении), с одной стороны, и распределенный характер компьютерных сетей - с другой,

• несовершенство технических характеристик ТС, от которых зависит ЭМС,

• снижение энергии полезных сигналов и уменьшению отношения сигнал/помеха.

В местах размещения технических средств МЭК установлены следующие категории и виды электромагнитных помех: низкочастотные и высокочастотные (кондуктивные и излучаемые), электростатические разряды и электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ).

Понятия "излучение помех" в проблеме ЭМС обычно применяется в более широком смысле: это не только излучение электромагнитных волн в качестве помех, но и образование любых видов помех другим ТС и РЭС. Основными путями проникновения и излучения помех в устройстве (ТС) являются:

• кондуктивные пути: линия питания, внешняя линия связи, цепь заземления;

• пространственные пути: корпус, разъемы, отверстия в корпусе.

Источники помех чрезвычайно разнообразны. По сути дела, каждое изменение напряжения или тока в любой электрической цепи и сопутствующее ему изменение напряженности электрического и магнитного полей могут рассматриваться как потенциальный источник помех.

По характеру протекания процесса во времени различают помехи гармонические, импульсные и шумы. По месту расположения источника помех различают помехи внутренние и внешние. Внутренней является помеха, источник которой является частью рассматриваемого ТС, а внешней - помеха, источник которой не является частью рассматриваемого ТС.

К внутренним помехам можно отнести шумы, индуцированные помехи и помехи от рассогласования линий связи, определяющие целостность информационных сигналов. Шум - флуктуационный процесс, обусловленный дискретной природой электрического тока и представляющий собой последовательность очень коротких импульсов, появляющихся хаотически в большом количестве. Индуцированная помеха - помеха, возникающая вследствие непредусмотренной схемой и конструкцией рассматриваемого объекта передачи по паразитным связям напряжения, тока, заряда или магнитного потока из источника помехи в рассматриваемую часть объекта. Под паразитной связью при этом следует понимать связь по электрическим и (или) магнитным полям, появляющуюся независимо от желания конструктора или интегратора систем при монтаже на объекте. В зависимости от физической природы элементов паразитных электрических цепей различают паразитную связь через общее полное сопротивление, емкостную паразитную связь и индуктивную паразитную связь.

Помеха от рассогласования [22] представляет собой нежелательный переходный процесс в рассматриваемой электрической цепи объекта, содержащей участки с распределенными и сосредоточенными параметрами, возникающий вследствие рассогласования между неоднородными участками линий связи. В локальных сетях подобные неоднородности могут возникать при неправильном подборе коаксиальных кабелей или витых пар, соединителей и входных сопротивлений сетевых портов. При применении стандартных СКС необходимо обосновано определять режимы их работы, а научно обоснованные выводы должны лежать в основе разработки новых стандартов и рекомендаций.

К внешним помехам можно отнести промышленные (индустриальные), от радиопередающих средств, атмосферные (в т.ч. разряды молний) и космические. Внешние помехи ТС безотносительно к первоисточнику их возникновения подразделяют на внешние индуцированные помехи, помехи из сети питания, из внешних линий связи и помехи от разрядов электростатических зарядов.

Под помехами из внешних линий связи подразумеваются помехи, попадающие в аппаратуру рассматриваемого объекта из линий связи с устройствами, не являющимися частями объекта. Наиболее характерными помехами из внешних линий связи являются симметричные и несимметричные импульсные . помехи и помехи от неэквипотенциальности точек заземления, что весьма типично для протяженных ЛВС [10].

Напряжение симметричной импульсной помехи из однофазной линии связи приложено между входными зажимами прямого и обратного проводов связи, из парафазной линии - между дифференциальными входными зажимами. Напряжение несимметричной импульсной помехи по линии связи приложено между проводом линии связи и землей. Напряжение помехи от неэквипотенциальности точек заземления приложено между точками заземления отдельных устройств. Если связи между двумя устройствами являются гальваническими, а обратные провода связей соединены с корпусами устройств, то напряжение от неэквипотенциальности оказывается приложенным к обратному проводу связи.

К внешним помехам, наиболее часто приводящим к сбоям и отказам в работе ТС, относятся: импульсные и длительные возмущения в сети питания переменного тока, неэквипотенциальность точек заземления, разряды электростатических зарядов, помехи от импульсных электрических и магнитных полей, помехи от напряжения промышленной частоты, помехи от ВЧ электромагнитных излучений, которые рассмотрены в [2,17,29].

Импульсные помехи в ЛВС между ТС появляются из-за внешних наводок и неэквипотенциальности точек заземления корпусов ТС. Наибольшие значения амплитуд импульсов помех в системных линиях связи наводятся при грозовых разрядах. Другая причина наводимых в линиях связи помех - наличие в окружающем пространстве импульсных полей, создаваемых различного рода источниками искусственного происхождения: электрическими аппаратами, высоковольтными установками и ЛЭП, радиопередающими устройствами. В этом случае амплитуды напряжения помех в линиях связи не столь велики, как при грозах, но зато частота следования таких помех выше.

К основным мерам, направленным на обеспечения ЭМС, относятся экранирование, фильтрация и заземление. В принципе, следует отдавать предпочтение пассивным средствам обеспечения ЭМС (например, использование пассивных фильтров), рассчитанным на весь срок службы устройств, перед активными (например, использование активных фильтров). Применяют фильтры в сигнальных и питающих линиях. Устанавливают источник бесперебойного питания для улучшения качества электроэнергии. Для экранирования применяют экранирующие корпуса, в том числе из металлизированных пластмасс, экранированные разъемы, экранированные сигнальные и питающие линии. Экранируют помещения, где расположена аппаратура, путем облицовки экранирующими материалами, нанесением токопроводящей краски. Используют определенную топологию цепей заземления для устранения неэквипотенциальности точек заземления устройств, входящих в комплекс или систему. В работах [19, 20, 26] рассмотрены основные методы и средства экранирования и заземления применительно к электронному оборудованию.

Основные источники электромагнитных помех естественного происхождения: грозовые разряды, электростатические разряды, мощный электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва.

Настоящая работа посвящена теоретическому обобщению и решению научной задачи имеющей важное значение, а именно разработке научно-методических основ оценки устойчивости телекоммуникационных систем (ТКС) к воздействию электромагнитного импульса (ЭМИ) высотного ядерного взрыва (ВЯВ).

Научная новизна работы заключается:

• в разработке на основе теории длинных линий методов расчета воздействия ЭМИ на системы связи, цифровые технические средства стационарных объектов, что позволяет оценивать электромагнитную обстановку вне и внутри реального объекта и прогнозировать характеристики воздействия ЭМИ ВЯВ на элементы технических систем гражданского назначения;

• в развитии принципов и методов распределенных вычислений при проектировании линий связи, доведенных до конкретных пользовательских интерфейс систем;

• в обосновании требований на защиту.

На защиту выносится:

• результаты теоретических и экспериментальных исследований воздействия ЭМИ ВЯВ на кабельные линии с учетом их конструктивных особенностей;

• рекомендации по методам и средствам защиты телекоммуникаций от воздействия ЭМИ ВЯВ.

• математические модели, описывающие воздействие ЭМИ на кабельные линии и разработанные на их основе алгоритмы расчета и программы с применением пакета Mathematica;

• обоснование требований к средствам воспроизведения параметров токов и напряжений, возникающих в кабельных линиях при воздействии ЭМИ ВЯВ.

Результаты работы могут быть использованы:

• в НИУ, занимающимися проектированием и испытанием стационарных узлов связи на действие ЭМИ;

• для получения типовых параметров воздействия ЭМИ ВЯВ на телекоммуникации офисов, интеллектуальных зданий;

• при разработке методик нагружения при испытании оборудования и систем и обосновании требований на средства защиты;

• для использования при разработке рабочих проектов международных стандартов по методам расчета воздействия ЭМИ на кабельные линии в воздухе и грунте.

Дальнейшее исследование по данному направлению целесообразно сосредоточить решении следующих вопросов:

1. Расширение возможностей применения пакета Mathematica:

• в плане уточнения физико-математической модели, описывающей нелинейные эффекты срабатывания средств защиты;

• во введении в разработанные модели уточненных характеристик устройств, подключенных к кабельной линии.

2. Разработка стандартных программ для расчета экранов, антенно-фидерных устройств, применительно к проблеме ЭМИ ВЯВ. Такая работа запланирована также подкомитетом 77с МЭК на 2004-2006 гг., чтобы сделать единые программы на международном уровне.

3. Разработка методов обеспечения устойчивости телекоммуникационных систем к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов.

Заключение

Основным результатом, определяющим научную и практическую значимость, выполненных в работе исследований, является создание научно-методических основ расчета и воспроизведения воздействия ЭМИ на телекоммуникации, включающие в себя:

• разработку математических моделей расчета воздействия ЭМИ высотного ядерного взрыва, заданного стандартом МЭК, на коммуникационные линии, учитывающих сложную конфигурацию, сети, параллельность прокладки кабельных линий, эффекты срабатывания средств защиты, установленных в оконечных устройствах;

• обоснование параметров типовых импульсов, создающих ЭМИ в кабельных линиях связи, энергоснабжения;

• разработка комплекса программ-методик, реализованных с помощью пакета Mathematica.

Наиболее важные конкретные научные результаты, полученные в ходе исследований, состоят в следующем:

1. На основе анализа состояния исследований по ЭМИ, как составной части общей проблемы ЭМС, основных характеристик телекоммуникаций установлено, что наиболее подвержена воздействию ЭМИ сеть кабельных линий.

Для математического описания явлений, происходящих при взаимодействии ЭМИ с указанными системами с учетом их геометрии, соотношения характерной длины волны падающего поля и характерных размеров объекта, обоснованы методы расчета: метод телеграфных уравнений и уравнения Кирхгофа на основе теории электрических цепей.

2. На основе решения электродинамической задачи во временной и частотной постановке разработаны математические модели расчета токов и напряжений в разветвленной сети коммуникаций.

Поставленная задача сведена к решению системы матричных телеграфных уравнений конечно-разностным методом (во временной постановке) и аналитическим методом (в частотной области).

3. Разработанные математические модели реализованы в виде комплекса -программ расчета воздействия ЭМИ на основе пакета Mathematica.

Программы позволяют рассчитывать воздействие ЭМИ на стационарные объекты, имеющие разветвленную сеть коммуникаций.

С помощью программ - методик определяются напряжения в инженерных коммуникациях, кабельных линиях связи и энергоснабжения, управления и контроля с учетом реальной структуры сети кабельных линий.

Программы в полной мере использовали возможности разработанной математической модели (учет разветвленности сети, параллельность прокладки кабелей) и позволяют вводить в алгоритмы математической модели ранее не изученные нелнейные процессы, происходящие в цепях коммуникаций.

4. Экспериментально исследовались токи и напряжения, наводимые импульсным электромагнитным полем во внешних и внутренних цепях кабельных линий.

Проведенные измерения показали, что максимальное отличие расчетных данных от экспериментальных составляет 30%. Это свидетельствует об удовлетворительной точности предлагаемых методов расчета токов и напряжений в сети телекоммуникаций.

5. Проведенные массовые расчеты позволили получить типовые параметры токов и напряжений, наводимых во внешних и внутренних цепях кабельных линий энергоснабжения связи, необходимых для испытания технических систем на устойчивость к действию ЭМИ.

Показано, что при воздействии полей ЭМИ ВЯВ, заданных в стандартах МЭК, ток в металлопокрове имеет следующие параметры: /„„=30-700 А; длительность фронта Тф=20-80 не; длительность импульса т„° 5=3 00-800 не.

6. В работе показано, что учет реальной структуры кабельной сети узла связи, параллельность прокладки коммуникаций, ее разветвленность приводит к уменьшению амплитудных значений токов и напряжений, рассчитанных по упрощенным моделям.

Таким образом, является целесообразным проведение расчетов воздействия ЭМИ на телекоммуникации с учетом конкретных проектных решений, свойств грунтов и характеристик системы заземления.

7. В работе реализован методический подход к оценке устойчивости РЭА, подключенной к кабельным линиям, включающий разработку и оценку достоверности математических моделей, и получение на их основе требований к средствам нагружения и рекомендаций по защите.

8. Для испытаний РЭА, подключенной к кабельным линиям, рекомендовано использовать импульсные генераторы, выпускаемые НПП «Прорыв».

9. По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по совершенствованию методов средств защиты систем телекоммуникаций от воздействия ЭМИ ВЯВ.

10. Анализ показал, что международные стандарты по ЭМИ, в которых регламентируются уровни электромагнитных излучений, устанавливают низкие уровни излучений и наводок оборудования в сети.

11. Узлы связи являются объектом концентрации систем коммуникаций, автоматики и управления, работающих как единый информационный комплекс.

Предложенные методы и программные средства являются методической основой для научно-обоснованных решений по снижению уязвимости линий связи ТС и повышению помехозащищенности телекоммуникационной инфраструктуры, отвечающей требованиям стандартов МЭК.

Современная методология технических методов и средств снижения уязвимости телекоммуникационных систем базируется на подходах обеспечения ЭМС, в которых выделены основные методы ослабления электромагнитных излучений — экранирование и заземление.

Эти методы и средства обеспечивают решение задач защиты от внешних локальных электромагнитных воздействий, но применительно к воздействию полей ЭМИ, требуют доработки.

Исследованный в работе механизм воздействия показал, что основным каналом проникновения в современные узлы связи мощных импульсных наводок являются кабельные линии. Защита РЭА от воздействия наводок в кабельных линиях является первоочередной.

1. Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах: Пер. с. англ. М.: Мир, 1979.-320 с.

2. Князев А.Д., Кечиев Л.Н., Петров Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. -М.: Радио и связь, 1989. 224 с.

3. Варне Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990.-228 с.

4. Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 224 с.

5. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. В 3-х вып. Вып. 2. Внутрисистемные помехи и методы их уменьшения: Сокр. пер. с англ. Под. ред. А.И. Сапгира. М.: Сов. радио, 1978. - 272 с.

6. Кузьмин В. И. Задачи обеспечения электромагнитной совместимости при интегрировании локальных вычислительных сетей на объектах. Радиоэлектроника, телекоммуникации и информатика. Сб науч. трудов кафедры РТУиС МГИЭМ. Выпуск 1.-М.: МГИЭМ, 1997. с. 50 - 52.

7. Кузьмин В. И. Обеспечения электромагнитной совместимости при монтаже локальных вычислительных сетей. НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов. Москва. МГИЭМ, 1997, с. 3.

8. Буга Н.Н., Контрович В.Я., Носов В.И. "Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" Москва, Радио и связь, 1993.

9. Владимиров В.И., Докторов А.А., Елизаров Ф.В. Под редакцией Царькова Н.М. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем. М.: Радио и связь, 1985.

10. Джексон Дж.Э. Международное сотрудничество по ЭМ совместимости: прошлое, настоящее, будущее, AES Magazine, 1987,88/32233.

11. П.Князев А. Д. Элементы теории и практики лбеспечения ЭМС радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984. - 336 с.

12. Heddebant М., Degangye P., Demoulin В. Approche experimentale de l'efficacite de blindage des batiments de telecommunications. Annfles de telecommunications, v. 39, 1 9 -10, 1984, p. 457-464.

13. Степанов П. В., Шевчук А. А. Риск и функциональная безопасность. В сб. "Интернет и автоматизация проектирования'ТПод ред. С. Р. Тумковского. М.: МГИЭМ, 2001. с. 53 -65.

14. Семенов А. Б., Стрижаков С. К., Сунчелей И. Р. Структурированные кабельные системы. 4-е изд., перераб. И доп. - М.: ДМК Пресс, 2002. — 640 с.

15. Смирнов И. Г., Структурированные кабельные системы. М.: Эко-Трендз, 1998. - 178 с.

16. Advanced Connectivity System. Product Catalog, IBM, Release 2.3, September 1997, 118 p.

17. Кечиев Л. Н., Тумковский С. Р., Путилов Г. П., Шевчук А. А. Интеллектуальное здание- новое направление в подготовке специалистов. "Наука и технологии в промышленности", № 3(6), 2001 г., с. 77.

18. Степанов П. В., Шевчук А. А. Экранирующие прокладки как средство обеспечения целостности экрана. В сб. "Интернет и автоматизация проектирования'ТПод ред. С. Р. Тумковского. М.: МГИЭМ, 2001. с. 116 - 127.

19. Кечиев Л. Н., Степанов П. В., Шевчук А. А. Экранирующие прокладки как средство обеспечения целостности экрана. IV Межд. симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии ЭМС 2001.19-22 июня 2001. Сборник научных докладов. С.-Пб, 2001. - с. 121 -125.

20. Кечиев Л. Н., Степанов П. В. Шевчук А. А. Заземление электронного оборудования в системах телекоммуникаций. М.: МИЭМ, 2001. 82 с.

21. Алешин А. В., Кечиев Л. Н., Тумковский С. Р., Шевчук А. А. Расчет помех отражения в линиях связи быстродействующих цифровых устройств/Учебное пособие. М.: МИЭМ, 2002. 86 с.

22. Кечиев Л. Н., Тумковский С. Р., Шевцов М. А., Шевчук А. А. Расчет электрофизических параметров линий связи в среде Mathematica/Учебное пособие. М.: МИЭМ, 2002. 84 с.

23. Гердлер О. С., Кечиев Л. Н., Шевчук А. А. Задачи обеспечения ЭМС при проектировании печатных плат. Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2002с. 17-32.

24. Кечиев Л. Н., Тумковский С. Р., Путилов С. Р., Алешин А. В., Гердлер И. Н., Шевцов М. А., Шевчук А. А. Проектирование электронных средств в распределенной информационной среде. Сборник научных трудов сотрудников МИЭМ. МИЭМ, 2002.-с. 114-121.

25. Алешин А. В., Кечиев Л. Н., Шевчук А. А. Расчет помех отражения в линиях связи быстродействующих цифровых устройств с применением пакета Mathematica. Сборник докладов VII Российской НТК по ЭМС. Изд. БИТУ, С-Пб, 2002. - 271 -275.

26. Гердлер О. С., Кечиев Л. Н., Шевчук А. А. Задачи обеспечения ЭМС при проектировании печатных плат. Технологии ЭМС, № 2,2002. — с. 32 40.

27. Гердлер О. С., Кечиев Л. Н., Шевчук А. А. Анализ влияния конструкции сетчатых экранов на волновое сопротивление линий связи в многослойных печатных платах. "Технологии ЭМС", № 2,2002. с. 41 - 43.

28. Степанов П. В., Шевчук А. А. Экранирующие прокладки как средство обеспечения целостности экрана. "Технологии ЭМС", № 2,2002. -е. 62-71.

29. ГОСТ 12.1.030-81. "Электробезопасность. Защитное заземление, зануление".

30. Кравченко В.И. Грозозащита радиоэлектронных средств: Справочник. М.: Радио и связь, 1991.-264 с.

31. Воробьев Е. М. Система «Математика» как инструмент решения инженерных задач. Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ. Москва 2001. с. 166-173.

32. Воротилин П. С., Гердлер И. Н., Тумковский С. Р. Использование системы Математика для обучения через Интернет. Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ. Москва 2001. с. 6-8.

33. Веб-серверы: http://rtuis.miem.edu.ru/library/math sb art3/index.htm и http://rtuis.miem.edu.ru/alex/math.

34. Дьяконов В. Mathematica 4: учебный курс. СПб., Питер, 2001. - 656с.

35. Грэхэм Р., Кнут Д., Поташник О. Конкретная математика. Основание информатики/ пер. с англ.; под ред. А. В. Ходулева. М.: Мир, 1998.

36. Вэнс Э.Ф. «Влияние электромагнитных полей на экранированные кабели», М, "Радио и связь",1987 г.

37. Харрингтон Р.Ф. «Расчет полей методом моментов», репринтное издание автора, Сиракузский университет, г. Сиракуза, шт. Нью Йорк, 1968 г.

38. Янош М., Никора Б., Радаски В. « Моделирование наводок ЭМИ», «Труды Института инженеров по электротехнике и электронике по ЭМС», стр. 400-413, № 3, т.38, авг. 1996 г.

39. МЭК 61000-2-9. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯ В). Описание ЭМИ-обстановки. Излученные помехи" 1995.

40. МЭК 61000-2-10. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Описание ЭМИ-обстановки. Наведенные помехи" 1998.

41. МЭК 61000-2-11- Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Классификация ЭМИ-обстановки и условий воздействия ЭМИ" 1999

42. МЭК 61000-5-4- Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Общие технические требования к средствам защиты. Излученные помехи" 1995.

43. МЭК 61000-5-5. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Общие технические требования к средствам защиты. Наведенные помехи" 1995.

44. МЭК 61000-4-25. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Технические требования и методы испытаний для аппаратуры и систем"2001.

45. МЭК 61000-4-23. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Методы испытаний средств защиты. Излученные помехи"2000.

46. МЭК 61000-4-24. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Методы испытаний средств защиты. Наведенные помехи" 1997.

47. МЭК 61000-5-3. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Концепция (классы) защиты оборудования" 1999.

48. МЭК 61000-5-6. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Смягчение уровней внешних электромагнитных воздействий." 2002.

49. Тэш Ф. «Обсуждение статьи М. Рабиновича по ЭМИ», «Труды института электрорадиоинженеров по проблемам передачи элетроэнергии», 1987 г., том 2, стр. 1213.

50. Лоборев В.М. «Современные проблемы в области ЭМИ ЯВ и направления дальнейших исследований», Материалы Международного Европейского симпозиума по электромагнетизму EUROEM 94, июль 1994г., стр. 15. 21.

51. Глэстоун С., Долан П. «Поражающее действие ядерного оружия», Министерство обороны и Министерство энергетики США, 1977 г.

52. МЭК 61000-5-7- Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Степени защиты от электромагнитных помех. Методы расчета защищенности", 1997 г.

53. Грицай В.Н.и др. «Реакция длинных линий на электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ)», «Труды института инженеров по электротехнике и электронике по электромагнитной совместимости», том 40, № 4, ноябрь 1998 г., стр. 348.354.

54. Эллис В. «Испытания серийных электронных устройств на действие быстронарастающего ЭМИ (Разработка имитатора ВЭМПС-2), лаборатории Гарри Диамонда, HDL-TR-2149, июнь 1989 г.

55. Бэрнс П. «Воздействие электромагнитного импульса на государственные и местные радиосети», Ок-Риджская государственная лаборатория, ORNL-4873, февраль 1974 г.

56. Хансен Д Шаэр X. Кенигсен Д. И др. Реакция воздушного провода вблизи имитатора ЭМИ ЯВ. «Труды института инженеров по электротехнике и электронике по электромагнитной совместимости», том 32, № 1, февраль 1990 г., стр. 18.27.

57. МЭК 61000-1-3. Электромагнитная совместимость ( ЭМС).Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ Воздействие ЭМИ на оборудование и системы гражданского назначения.2002

58. Парфенов Ю.В. «Реальность воздействия ЭМИ», меморандум, 19 октября 1998 г.

59. Слюсар В.И. Генераторы супермощных электромагнитных импульсов в информационных войнах. Обзор. Электроника: наука, технология, бизнес, N5,2002.

60. Газизов Т.Р. Электромагнитный терроризм на рубеже тысячилетий. Томск, 2002.

61. Кармашев B.C. Электромагнитная совместимость технических средств. Справочник, 2001.

62. Никифоров. Н.В. Антитеррористиччческие технологии обеспечения электромагнитной безопасности. Технологии ЭМС, N3,2002.

63. Кармашев. B.C. Проблемы обеспечения ЭМС технических средств в условиях членства РФ во Всемирной торговой организации. Технологии ЭМС, N 1,2002

64. Лоборев В.М., Замышляев Б.В., Маслин Е.П., Шилобреев Б.А. Физика ядерного взрыва, Т.1, Развитие взрыва, М.Физматлит, 1997, стр.6-8.

65. Кувшинников В.М., Паньков В.И, . Шведов А.А., Физика ЯВ, Т.1, ЭМИ наземного ЯВ, стр. 85, 1997.

66. Кондратьев В.М,. Бурлаков К.Ю.,. Грицай В.Н.,. Козловский А.Г,. Кондратьева А.И,. Сидорюк Н.Г, Черньппов И.Г., Физика ЯВ, Т.1 ЭМИ высотного ЯВ, стр.414,1997.

67. Рикетс Л.У., Бриджес Дж. Э., Майлетта Дж. Электромагнитный импульс и методы защиты: Пер. с англ. /Под ред. Н.А. Ухина. М.г Атомиздат, 1979.-328 с.

68. Ядерный взрыв в космосе, на земле и под землей. (ЭМИ ядерного взрыва). Сб. статей. Пер. с англ. О. Петренко под редакцией С. Давыдова. М.: Воениздат, 1974.

69. Технические методы и средства в области ЭМИ. Принципы разработки. Отчет лаборатории БЭЛЛА, 1975.

70. Тухас В.А., Пожидаев С.В. Комплекс оборудования для испытаний на электромагнитную совместимость. Технологии 3MC,N1 2002, стр. 41.

71. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Латунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М., радио и связь, 1987

72. Грачев Н.Н., Аврамов Ю.С., Шляпин А.Д., «Защита человека от электромагнитных излучений», М., 2002.

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

74. Мырова JI.O., Чепиженко А.З., «Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям», М.: «Радио и связь»,

75. Воскобович В.В., «Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех», кандидатская диссертация, ФГУП, 2002.

76. Воскобович В.В., Мырова JI.O., «Некоторые вопросы создания систем связи, устойчивых к воздействию МЭМП», Технологии ЭМС №2, статья,2002.

77. Антонов А.Д., «Разработка требований к средствам защиты кабельных сетей электросвязи от действия наносекундных электромагнитных импульсов искусственного происхождения», кандидатская диссертация ФГУП МНИРТИ, 2001.

78. МЭК 61000-4-32. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Методы и средства измерений. Имитаторы ЭМИ, 2002.

79. Кравченко В.И., «Грозозащита радиоэлектронных средств», Справочник. М.:»Радио и связь», 1991.-264 с.

80. Фадеева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры, М-Х Гостехиздат, 1950

81. Степанов П.В. Методология предупреждения угроз информационной безопасности техническими средствами в телекоммуникационной структуре интеллектуального здания, докторская диссертация, МИЭМ, 2001

82. Кузьмин В.И. Разработка и исследование методов и средств обеспечения электромагнитной совместимости технических средств в условиях производственного помещения , кандидатская диссертация, МИЭМ ,1998

83. Соколов А.А.,Подосеев С.А. Излучение и измерение импульсных электромагнитных полей, М. 2000.

84. Балюк Н.В., Воскобович В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П. Чуркин Д.В., Крючков В.Л., Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.1 Параметры ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2003

85. Балюк Н.В., Геков В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков В.Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.2 Воздействие ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2003

86. Балюк Н.В., Геков В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков В.Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.З Международные стандарты по ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004

87. Балюк Н.В., Воскобович В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков В Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.4 Экспериментальная база по ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004

88. Балюк Н.В., Воскобович В.В., Кечиев Л.Н., Комягин С.И., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков В.Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.5 Методы и средства испытаний на ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2004

89. Балюк Н.В., Геков В.В., Кечиев Л.Н., Якушин С.П., Чуркин Д. В., Крючков В.Л. Электромагнитная совместимость. Устойчивость к ЭМИ высотного ядерного взрыва. Кн.6 Концепция защиты от ЭМИ. Учебное пособие, МИЭМ, 2000

90. Шевчук А.А. Методы анализа целостности сигнала в структурированных кабельных системах. Кандидатская диссертация, МИЭМ, М.2003

91. William A. Radasky Manuel W. Wik. Стандартизация в рамках МЭК в части устойчивости к воздействию переходных электромагнитных явлений большой энергии. Доклад на ТК 77С, 2002.

92. Балюк Н.В. Устойчивость к электромагнитному импульсу (ЭМИ) высотного ядерного взрыва. Сборник научных трудов Всероссийского симпозиума. М. 2002

93. Балюк Н.В. ЭМС. Устойчивость к воздействию импульсных электромагнитных полей большой энергии. Технологии ЭМС, N2,2003

94. Комягин С.И. Методы экспериментальной оценки и подтверждения электромагнитной стойкости оружия. Сборник докладов 7 Российской научно-технической конференции по ЭМС, С-Пб,2002.

95. Якушин С.П., Балюк Н.В. Устойчивость технических средств к воздействию импульсных электромагнитных полей. Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2004.

96. Ю2.Якушин С.П., Ведмидский А.А. Анализ методов расчета взаимодействвия СШП -ЭМИ с элементами ТКС. Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2004.

97. Якушин С.П., Ведмидский А.А., Крохалев Д.И., Эффективность воздействия электромагнитных импульсов на протяженный проводник Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2004.

98. Ведмидский А.А. Разработка методов решения и программ расчета токов и напряжений в кабельных линиях Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2003.

99. Алешин А.В., ^Якушин С.П.Разработка алгоритма расчета токов и напряжений в кабельной линии при воздействии ЭМИ с применением пакета Mathematica Сб. научн. трудов/Под ред. JI. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2004с.

100. Юб.Ведмидский А.А. Разработка методов оценки стойкости телекоммукационных систем к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов. Кандидатская диссертация, ФГУП МНИРТИ, М. 2003

101. Комягин С. И. Методические принципы задания вероятностных и параметрических показателей электромагнитной стойкости оружия. Сборник докладов 7 Российской научно-технической конференции по ЭМС, С-Пб,2002.

102. Комягин С. И., Черзаров А.Ф. Основные понятия электромагнитной стойкости оружия. Сборник докладов 7 Российской научно-технической конференции по ЭМС, С-Пб,2002.

103. ПО.Крохалев Д.И., Сидорюк П.А., Фарафонов О.А., Якушин С.П., Ведмидский А.А. Требования к средствам измерений импульсных сверхширокополосных электромагнитных полей. Технологии ЭМС, N2,статья, 2003111 .Комягин С.И. Кандидатская диссертация. МО, 1981/