автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Средства измерений и методы испытаний телекоммуникационных систем в условиях воздействия электромагнитных импульсов с субнаносекундной длительностью фронта

На правах рукописи

Михеев Олег Викторович

Средства измерений и методы испытаний телекоммуникационных систем в условиях воздействия электромагнитных импульсов с субнаносекундной длительностью фронта

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

А

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

Научный руководитель - к. т. н. Сахаров Константин Юрьевич. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бапюк Николай Васильевич, кандидат технических наук, с.н.с. Новиков Николай Юрьевич.

Ведущая организация: ФГУП Московский научно-исиледовательскв» радиотехнический институт.

Защита состоится "20" июня 2006 г. в 18 часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.06 Московского государственного института электроники и математики по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12, зал Ученого Совета. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан 11 мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к. т. н., профессор

Н. Н. Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Широкое распространение микроэлектроники в современных информационных системах учета, планирования и регулирования приводит к возрастанию вероятности отказов ответственных систем телекоммуникаций 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).

Особенностью ЭМИ высотного ядерного взрыва является высокие уровни напряженности поля и большой радиус действия на поверхности земли. Например, при взрыве на Н=400 км радиус зоны 11=2200 км, т.е. площадь воздействия ЭМИ высотного ядерного взрыва огромна и захватывает объекты гражданского назначения. В связи с этим Международная электротехническая комиссия (МЭК) разработала с 2001 г по 2005 г серию стандартов по параметрам ЭМИ высотного ядерного взрыва, методам испытаний, средствам измерений и защиты. В качестве базового утвержден испытательный импульс с амплитудой 50 кВ/м, фронтом 2,5 не и длительностью 25 не. На эти требования были построены имитаторы и разработаны средства измерений.

К началу 1995 года в связи с появлением узкополосных излучателей возникла настоятельная необходимость генерирования в имитаторах испытательного импульса с фронтом менее 1 не и амплитудой не менее 100 кВ/м. Очевидно, что для обеспечения испытаний, наряду с сооружением имитаторов, необходима разработка средств измерений параметров испытательного сигнала. Таким образом, эта новая проблема фактически относится к технологиям субнаносекундного диапазона и сверхкоротким электромагнитным импульсам (СК ЭМИ)

Современные передвижные излучатели СК ЭМИ при площади антенны в несколько квадратных метров обеспечивают на расстоянии 500 м максимальное значение напряженности воздействующего поля порядка 2 кВ/м. Именно это значение является пороговым для нарушения работы компьютеров. Очевидно также, что испытаниям должны в первую очередь подвергаться оборонные комплексы, центры управления энергетикой, связью и телекоммуникационные системы.

Так как работа информационных структур на время работы излучателей блокируется, то возникает задачи немедленного обнаружения факта излучения, оценки его уровня и определения критериев стойкости технических средств. Далее важными

являются задачи определения направления на излучатель и, наконец, обнаружение источника излучения с целью его подавления. Специфика заключается в том, что радиус действия излучателя не превышает I км, и скорее он будет размещаться в автомобильном фургоне для обеспечения скрытности и внезапности.

Поэтому актуальными в этих условиях становятся задачи разработки средств измерений как для целей обнаружения излучателей, так для испытаний систем на устойчивость к воздействию СК ЭМИ и решения проблем защиты информационных ресурсов, обеспечения функциональной безопасности информационных систем.

В вашей стране и за рубежом ведется целенаправленная работа по решению этих проблем. Завершается работа над комплексом российских стандартов по ЭМС и соответствующего Технического регламента.

В работе проведен детальный анализ развития телекоммуникационных систем (ТКС), переживающих в настоящий момент период коренной реконструкции. Основным ее направлением является повсеместное внедрение информационно-вычислительных систем повышенного быстродействия, компьютерных технологий, внедрение локальных и глобальных вычислительных сетей и построение систем телекоммуникаций на их основе, внедрение новых идентификационных документов.

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. В первую очередь, это относится к задачам электромагнитной совместимости и информационной безопасности, поскольку устаревшее оборудование было относительно невосприимчиво к большинству типов непреднамеренных и намеренных помех, которые присутствуют в производственном помещении.

В России достигнуты значительные успехи в решении задач анализа стойкости систем связи,- создании методов измерений и экспериментальной проверки методик расчета, наведенных токов и напряжений в кабельных линиях, экранах и антеннах. Крупный вклад в эту проблему внесли ученые: Соколов А.А. Подосевов С .А., Сахаров К.Ю., Иванов B.C., Золотаревский Ю.М., Мырова JI.O., Кечиев Л.II., Михайлов А.К., Синий JIJI., Степанов П.В., Фоминич Э.Н., Крохалев Д.И. и цикл исследований, выполненных в ВНИИОФИ, ФГУ 12 ЦНИИ МО, БИТУ, НИИИТ, МНИРТИ, МИЭМ.

Диссертационная работа посвящена разработке средств измерений и методов испытаний оборудования ТКС с учетом его конструктивных особенностей, в условиях

воздействия мощных СК ЭМИ в соответствии с требованиями стандартов МЭК. Актуальность поставленной задачи определяется необходимостью создания ТКС, соответствующих современным требованиям к их надежности и устойчивости в условиях воздействия электромагнитных факторов.

В данной работе впервые сделана попытка провести научные исследования в рамках требований стандартов МЭК по методам испытаний, средствам измерений и оценить на этапе проектирования электромагнитную обстановку и устойчивость элементов телекоммуникационных систем к воздействию СК ЭМИ.

Цель работы

Основной целью диссертационной работы является разработка и совершенствованию методов и средств измерений (СИ), обеспечивающих измерение параметров нагружения и реакции во внутренних объемах объектов испытаний и электрических цепях ТКС в условиях воздействии электромагнитных полей субваносекупдного диапазона.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Обоснование требований к средствам измерений электромагнитных полей на основе проведенного анализа состояния исследований проблемы ЭМС, результатов испытаний ТКС и существующих методов и средств измерений импульсных полей.

2. Совершенствование физико-математического аппарата для расчета характеристик перспективных средств измерений импульсных электромагнитных полей (ЭМП) субнаносекундного диапазона.

3. Проведение экспериментальных исследований воздействия пространственно однородного ЭМИ ступенчатой формы на прямые полосковые лптгии различной длины и с разными сопротивлениями нагрузки на концах с цепью подтверждения основных положений математических моделей, положенных в основу расчета характеристик измерительных преобразователей.

4. Разработка средств измерений на основе полосковых линий и определение их метрологических характеристик.

5. Разработка методов и средств измерений параметров электромагнитных полей при проведении испытаний ТКС на излучателях СК ЭМИ.

6. Разработка методов и средств испытаний ТКС в условиях воздействия СК ЭМИ, позволяющих оценить достоверность расчетных методов и устойчивость ТКС.

6. Разработка методов я средств испытаний ТКС в условиях воздействия СК ЭМИ, позволяющих оценить достоверность расчетных методов и устойчивость ТКС.

7. Проведение испытаний и разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости объектов ТКС к воздействию СК ЭМИ.

Методы исследования

В процессе решения поставленных задач использовались принципы системного подхода, методы математического моделирования, теория. Научная новизна

В работе теоретически обоснованы и доведены до практического применения следующие принципиально новые положения:

■ разработана физико-математическая модель расчета взаимодействия импульсного электромагнитного поля с фронтом 0,1 не с линейными полосковыми измерительными преобразователями;

* экспериментально исследованы физические процессы, определяющие основные метрологические характеристики измерительных преобразователей на основе полосковых линий. С учетом результатов исследований, разработаны методы и средства измерений параметров полей сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения и напряжений субнаносекундного диапазона;

" проведены испытания элементов современных телекоммуникационных систем на имитаторах СК ЭМИ, выявлены нарушения в работе интегральных схем, ЛВС и определены уровни полей, приводящие к сбоям и временным отказам РЭА. Практическая значимость работы.

Практическая значимость работы состоит в создании средств измерений импульсных ЭМП и напряжений субнаносекундного диапазона, а также обосновании конкретных мероприятий и рекомендаций по повышению устойчивости ТКС на основе результатов испытаний ТКС на излучателях СК ЭМИ. На защиту выносятся:

• требования к средствам измерений полей, используемых при испытаниях ТКС на действие СК ЭМИ;

• результаты расчета характеристик средств измерений по предложенной модели взаимодействия линейного полоскового измерительного преобразователя при различных нагрузках с внешним импульсным электромагнитным полем;

• методы и средства измерений импульсных электрических полей и напряжений при проведении испытаний объектов на излучателях СК ЭМИ;

• методики и результаты испытаний современных объектов телекоммуникационных систем в условиях воздействия СК ЭМИ.

Достоверность научных положений и выводов

Степень достоверности результатов проведенных в работе исследований подтверждается удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных данных, а также результатами проведенных исследований характеристик разработанных средств измерений.

Реализация и внедрение результатов работы

Основные результаты работы внедрены и нашли практическое применение на ряде предприятий при создании измерительных комплексов и при испытаниях систем телекоммуникаций: ВНИИОФИ, МИЭМ, РФЯЦ-ВНИИЭФ, ИТЭС ОИВТ РАН, МИТ, МНИРТИ, 32 ГНИИ МО РФ. Результаты также внедрены в учебный процесс МИЭМ на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" по дисциплине "Основы проектирования РЭС". Основные теоретические и практические результаты диссертации внедрены и реализованы в НИР, выполненных ФГУП «ВНИИОФИ» при непосредственном участии автора: «Акгав-3 »(1994г.), «Заря-ОФИ» (1999г.), «Персей-СИ» (2000г.), «Сходня» (2000г.), «МАКОНТ» (2001г.), «Колибри-02» (2004г.), «Импульс-К» (2004г.), «Залив-02» (2005г.), «ЭМИ-157» (2005г.), «Листва-ОФИ» (2005г.), «Изображение-1» (2005г.).

Результаты внедрения обеспечили повышение точности измерений параметров импульсных электрических и магнитных полей при испытаниях объектов военной, специальной и гражданской техники к воздействию электромагнитных импульсов.

Апробация результатов работы

Работа в целом и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции «Вопросы обеспечения стойкости РЭС к воздействию ЭМИ естественного и искусственного происхождения» в Харькове в 1991 г., на Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости в Санкт-Петербурге в 1996 г. и 1998 г., на первой научно-технической конференции «Метрологическое обеспечение испытаний вооружения и военной техники» в Московской области, на Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств» в Нижнем Новгороде в 2004 г., а также на международных конференциях: 13й1 International Wroclaw

Symposium EMC 96; 10th International Crimean Conf. "Microwave and Telecommunication Technology" Crimico'2000, Sevastopol, Ukraine; International Conf. in Blanes, Barcelona, Spain, 2004.

Публикации ■

По теме диссертации опубликовано 23 печатных работ, в том числе: 10 статей, 11 тезисов доклада и 2 патента на изобретение.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения и списка литературы, содержащего 122 наименования.

СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, определены цель, задачи исследований и приведены основные положения, выносимые и я защиту.

В первой главе проводится анализ состояния проблемы и выбор направления исследований устойчивости телекоммуникационных-систем к воздействию СК ЭМИ. Объектом исследований являются телекоммуникационные системы.

Под системой телекоммуникаций подразумевается совокупность передающего устройства, преобразующего сигнал для наилучшей его передачи по выбранному каналу связи и приемного устройства, обеспечивающего преобразование сигнала в форму, удобную для получателя. На канал связи, как правило, воздействуют различного вида помехи, которые могут привести к искажениям передаваемого сигнала, а при воздействии мощных помех, к которым относятся СК ЭМИ, к выходу из строя, как канала связи, так и приемного устройства.

Поражающее действие СК ЭМИ на системы телекоммуникаций может быть обусловлено как непосредственным воздействием импульсных электромагнитных полей на электрические и радиотехнические цепи, так и наведенными в соединительных линиях и цепях токами, напряжениями. Чувствительность аппаратуры систем телекоммуникаций к действию СК ЭМИ в значительной степени зависит от положения ее относительно направления векторов электрического и магнитного полей, геометрических размеров электрических цепей и контуров, их конфигурации, взаимных связей, номиналов электрических нагрузок, величин емкостных и индуктивных связей элементов

конструкции системы с окружающей средой, качества экранирования и способа заземления.

Особая опасность СК ЭМИ для систем телекоммуникаций, кроме наличия протяженных проводящих коммуникаций, обусловлена также сравнительно низкой электрической прочностью их элементов и высокой чувствительностью к электрическим помехам.

Проведенные отечественные, зарубежные . оценки и экспериментальные исследования воздействия СК ЭМИ на сети телекоммуникаций показали, что уровни наводимых напряжений в элементах системы и кабельных линиях могут превышать значения их импульсной прочности и напряжения ложного срабатывания. Величины наводок зависят от целого ряда факторов, таких как конструктивные особенности сооружений и материал экранов. Необходимость защиты указанных систем особенно возрастает в случае использования в их составе микропроцессоров и микросхем, которые особенно чувствительны к полям СК ЭМИ. Это обстоятельство требует проведения комплекса исследований по разработке средств измерений для оценки поражающего действия СК ЭМИ на данные системы, разработки мероприятий и специальных средств защиты.

Проведен анализ существующих методов измерений и измерительных преобразователей напряженности импульсных электромагнитных полей. Анализ подтвердил актуальность разработки средств измерений СК ЭМИ субнаносекундного диапазона.

Существуют два метода измерения импульсного электрического поля субнаносекундных и ультракоротких электромагнитных импульсов. Первый метод является косвенным. Соответствующий этому методу датчик на основе малого электрического диполя обозначается в англоязычной литературе термином «D-dot sensor».

Второй метод, основанный на использовании полосковых преобразователей, является прямым - сигнал на выходе преобразователя повторяет по форме измеряемый сигнал поля. Экспериментально было показано, что "по совокупности двух параметров (чувствительности и широкополосности) наилучшим типом ЭМИ-датчиком является так называемая «L-антенна». Она представляет собой отрезок полосковой линии, подключенный к коаксиальному кабелю, при этом сигнал с датчика повторяет сигнал поля без дополнительного интегрирования. Широкополосность датчика обеспечивается малым зазором полосковой линии. Сворачивая полосковый датчик в меандр, удается увеличить длительность переходной характеристики до 200 не.

Самым замечательным свойством полосковых датчиков является возможность компенсации потерь в коаксиальном кабеле, соединяющим датчик с регистратором. Известны два таких способа:

- плавного изменения ширины потенциального электрода вдоль датчика

переменном волновом сопротивлении);

- плавного изменения высоты потенциального электрода вдоль датчика относительно диэлектрического материала между ним и заземленным электродом (при сохранении практически неизменного волнового сопротивления).

При исследованиях на практике были выявлены недостатки первого метода, связанные с ограничением широкополосности полосковой линии из-за значительной начальной ширины и сложностей технологического характера. Во втором случае увеличение высоты потенциального электрода может привести к паразитным колебаниям, связанным с вертикальным размером потенциального электрода.

В настоящее время автором предложен и используется способ «мягкой» коррекции полосковой линии, основанный на использовании диэлектрических накладок на потенциальный электрод (см.рисунок 1). Метод основан на увеличении концентрации силовых линий напряженности электрического поля в объеме диэлектрика вблизи потенциального электрода полосковой линии. Преимущество данного метода основано на возможности проведения прецизионной, как локальной, так и протяженной коррекции переходной характеристики полосковой линии путем экспериментального подбора длины и толщины диэлектрических накладок, расположенных вдоль датчика, что на практике легко реализуемо. Волновое сопротивление датчика при этом практически не изменяется и переходные процессы на фронте выходного сигнала отсутствуют.

относительно диэлектрического материала между ним и заземленным электродом (при

Защитная крышка

Дизлегтрические накладки

Стсклотекстшютовый полосок

Согласующее сопротивление

Металлическая подложка

Сигнальный кабель РК-50-4-22

Выходной разъем

Рисунок 1 — «Мягкая» коррекция полосковой линии

Очевидно, что для конкретных измерений СК ЭМИ в свободном пространстве и рабочих зонах полеобразующих систем необходима разработка специальных полосковых датчиков с заданными метрологическими и геометрическими характеристиками. Измерительный преобразователь должен осуществлять преобразование сигнала электрического поля в сигнал напряжения той же формы с минимальными искажениями. Это означает, что форма переходной характеристики полоскового измерительного преобразователя должна быть близка к ступенчатой, а ее время нарастания должно быть меньше длительности фронта измеряемого электромагнитного импульса.

При проведении испытаний в помещении целесообразно проводить оценку электромагнитной обстановки путем контроля уровней переотраженных сигналов от стен, предметов и металлоконструкций в течение времени, соответствующему прохождению СК ЭМИ в типовом помещении, т.е. порядка 30 не.

Объекты ТКС имеют различные геометрические размеры, поэтому при испытаниях необходимо проводить расчет и учитывать величину изменения напряженности поля в пределах протяженности исследуемых объектов.

При испытаниях необходимо также использовать автономный измеритель амплитуды СК ЭМИ и коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом, в которых в качестве первичного измерительного преобразователя используются полосковые линии.

На основе результатов анализа состояния вопроса по теоретическим и экспериментальным исследованиям воздействия СК ЭМИ на устройства телекоммуникаций и методам оценки их устойчивости поставлены цель и задачи исследований.

Во второй главе обоснованы требования к средствам измерений для обеспечения испытаний ТКС к воздействию СК ЭМИ.

Показано, что при проведении испытаний объектов ТКС на воздействие СК ЭМИ необходимо проводить измерение следующих параметров излучения:

- амплитуда напряженности электрического поля — 0,5-5-200 кВ/м;

— длительность фронта импульса — 0,1-5-1,0 не;

- длительность импульса-0,1-=-3 не;

— частота повторения импульсов до единиц МГц.

Для выполнения поставленных задач наиболее подходит полосковый измерительный преобразователь со ступенчатой переходной характеристикой, позволяющий осуществлять преобразование сигнала электрического поля в сигнал напряжения той же формы с минимальными искажениями.

В процессе проведения испытаний возникает задача исследования электромагнитной обстановки в более длинном диапазоне времени, так как необходимо исследовать отражения сигналов от проводящих конструкций помещения. Применение полоскового измерительного преобразователя для измерений в таком временном интервале невозможно. Необходима разработка новой конструкции измерительного преобразователя (ИП). Для этого, сворачивая полосковый датчик в меандр, можно, увеличить длительность переходной характеристики до сотен наносекунд. Таким образом, для решения задачи исследования электромагнитной обстановки целесообразно использовать первичный измерительный преобразователь в виде меандрической полосковой линии, при этом линия связи ИП будет находиться в измеряемом поле. Для исключения погрешности измерений, связанной с искажением поля кабельной линией связи, ИП должен быть выполнен дифференциальным. Для уменьшения наводки на ИП через линию связи между ними необходимо включить линию задержки, обеспечивающую задержку сигнала помехи на время большее, чем время измерений.

Учитывая, что при решении задач регистрации СК ЭМИ важнейшей числовой характеристикой сигнала является максимальное значение напряженности импульсного поля, то в качестве аппаратуры контроля необходимо использовать индикатор амплитуды СК ЭМИ. В соответствии с решаемой задачей основные требования, которые предъявляются к индикатору амплитуды - малогабарнтность и автономность прибора. Кроме этого, задачей прибора является измерение амплитуды первой полуволны первого импульса, поступающего в точку измерений, то есть показания индикатора амплитуды не должны зависеть от повторных отражений СК ЭМИ от.различных объектов.

Импульсные возбуждающие генераторы полеобразующих систем из состава излучателей СК ЭМИ, как правило, имеют выходное напряжение до 50 кВ и длительность фронта импульсов ЮСН-300 пс. Для контроля напряжения используется коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом, выполненный на основе отрезка 50-омной коаксиальной линии, и имеющий на входе и выходе согласованные высоковольтные 50-омные разъемы.

Проведенный анализ источников погрешностей измерений полей, с помощью уточненной методики оценки погрешностей измерений, позволил определить требования к метрологическим, конструктивным и эксплуатационным характеристикам СИ полей при испытаниях ТКС на действие СК ЭМИ.

Конструкция средств измерений полей выбирается из условий минимизации габаритов и веса, обеспечения механической прочности и на^шоети, возможности

быстрой сборки, подключения, настройки и поверки СИ, возможности дистанционного управления режимами работы.

Эксплуатационные характеристики СИ должны обеспечивать возможность проводить измерения в любой точке исследуемого объема, безопасную работу обслуживающего персонала, нормальную работу в заданных климатических условиях, малое потребление энергии активными элементами СИ, достаточно долгий срок автономной работы ИП от внутренних источников питания.

В третьей главе рассмотрены расчетные методы и результаты экспериментальных исследований полосковых линий и измерительных преобразователей.

Разработаны методы определения метрологических характеристик СИ и определены средства проведения экспериментальных исследований для следующих типов измерительных преобразователей:

- линейного измерительного преобразователя полоскового типа ИППЛ-Л;

меандрического дифференциального измерительного преобразователя полоскового типа ИППЛ-М;

- автономного измерителя амплитуды СК ЭМИ;

- коаксиального делителя высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом.

Для каждого типа измерительных преобразователей измерялись: время нарастания переходной характеристики (ПХ), длительность переходной характеристики, коэффициент преобразования.

Рассмотрена физико-математическая модель для расчета возбуждения внешним электромагнитным полем полосковых измерительных преобразователей с субнаносекундным разрешением, последнее связано с их малыми поперечными размерами. Модель линейного полоскового преобразователя показана на рисунке 2. Вектор напряженности электрического поля Е перпендикулярен подложке, а вектор Пойтинга Р параллелен ей. Предполагается, что ширина металлической ленты Ь меньше ширины диэлектрического слоя а, равного ширине металлической подложки и соизмерима с толщиной слоя Л, а длина полосковой линии I значительно больше Ь. Использованы известные выражения для расчета токов в нагрузках линейного полоскового преобразователя, помещенного на проводящую плоскость, вдоль которой распространяется плоская ТЕМ волна и рассмотрены различные варианты реализации линейных полосковых измерительных преобразователей.

Рисунок 2 - Физическая модель линейного полоскового преобразователя

Вариант реализации линейного полоскового измерительного преобразователя при условиях = — Ру — /?2 = О-

В этом случае формулы для токов в нагрузках Ъ\ и 7,ц имеют вид:

v ' ж

\ > 21У

.[/{¿УЯ-ЧЩ-^ЫФ^Хей ' С1 >

. [/И СОЗ ф / V(е)}-/И / v(0)) (2)

е, ^е^+соэф

€е (l^ge/g,•)cos ф е1 ^-соэф

Проанализируем формулы (1) и (2) для случая, когда диэлектрический слой отсутствует, т.е. ееу =Е. = £е=1, /"(*)— ^ )> где ■ ступенчатая функция. В этом случае

2"0

/(/,,)=JMП(^COS?^/CO;^/CO)>

2Ж,

(3)

(4)

где введены следующие обозначения:

П (сг,Ь)=ф-а)-ф-Ь\ (5)

С^ - скорость света в вакууме, - волновое сопротивление линии без диэлектрического

слоя. График функции П в зависимости от времени I имеет вид символа, т.е.

прямоугольного единичного импульса длительностью (р—ОРазные знаки перед токами в формулах (3), (4) означают, что токи в нагрузках текут в направлении внешнего поля

Е', ч, но один из этих токов через сопротивление 2. течет против часовой стрелки, а И ' 1

другой через по часовой.

Проведены экспериментальные исследования воздействия пространственно однородного СК ЭМИ ступенчатой формы на полосковые линий прямой формы, имеющих разные длины и с разными сопротивлениями нагрузки на концах. Во всех случаях напряжение на концах линий измерялось стробоскопическим осциллографом с полосой 20 ГГц, обеспечивающим неискаженную регистрацию формы импульсов.

Сравнение расчетов с экспериментами показало следующее:

- использованная модель телеграфных уравнений с распределенным источником в достаточной степени отражает существо физических процессов, происходящих в полосковых измерительных преобразователях;

- наличие диэлектрического слоя обуславливает появление в уравнении линии передачи распределенного вдоль длины линии магнитного источника. Это приводит к новым эффектам, которые принципиально невозможны при возбуждении линий передач в однородных средах;

- показана принципиальная возможность измерять с помощью полосковой линии как суммарные напряжения, обусловленные взаимодействием с линией электромагнитных импульсов, так и отдельные вклады в ток от электрического и магнитного поля;

- полосковый измерительный преобразователь пилообразной формы позволяет существенно увеличить длительность переходной характеристики, сохраняя компактность преобразователя;

- найденные решения просты и допускают наглядное физическое толкование, что делает их удобными при использовании в инженерных расчетах.

Эксперименты полностью подтвердили правильность расчетов, что позволяет использовать их для оценки воздействия СК ЭМИ на двухпроводные линии. Полученные результаты подтвердили также возможность использования отрезков полосковых линий в качестве датчиков СК ЭМИ.

Проведена оценка погрешности измерений при определении параметров СК ЭМИ с помощью линейного полоскового преобразователя, являющегося распределенной системой и находящегося в неоднородном поле, которое изменяется вдоль датчика по амплитуде.

По результатам проведенных теоретических расчетов и экспериментальных исследований были изготовлены средства измерений параметров СК ЭМИ и импульсного напряжения на основе полосковых линий. Коррекция переходной характеристики средс:о

измерений проводилась экспериментальным путем для каждого типа полосковой линии по разработанной автором методике (см. рисунок 1). Определение метрологических характеристик СИ осуществлялось в соответствии с разработанными методами определения метрологических характеристик СИ.

Измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля типа ИЮТЛ-Л показан на рисунке 3. Типовая осциллограмма фронтовой части импульса напряжения на выходе ИППЛ-Л при исследовании времени нарастания ПХ приведена на рисунке 4а, а при исследовании длительности ПХ на рисунке 46. ИППЛ-Л имеет следующие метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 45 пс, длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения 4,4нс, коэффициент преобразования 5,43х10~1 (В/(В/м), погрешность коэффициента преобразования 3,4%, Линия связи имеет длину 6 м.

Рисунок 3 — Измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля типа ИППЛ-Л

. : :- ; I 11 : тмя*»^

а) Время нарастания ПХ. Кр оСц = 20 пс/дел

б) Длительность ПХ. Кр

осц = 1 нс/дел

Рисунок 4 - Типовые осциллограммы импульсов напряжения на выходе ИППЛ-Л

Дифференциальный измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля на основе меандрической полосковой линии типа ИППЛ-М показан

на рисунке 5. Типовая осциллограмма фронтовой части импульса напряжения на выходе ИППЛ-М при исследовании времени нарастания ПХ приведена на рисунке 6а, а при исследовании длительности ПХ на рисунке 66. ИППЛ-М имеет следующие метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 120 пс, длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения 144нс, коэффициент преобразования 1,1x10"® (В/(В/м), погрешность коэффициента преобразования 7,3%.

Рисунок 5 - Дифференциальный измерительный преобразователь

напряженности импульсного электрического поля на основе меандрической полосковой линии типа ИППЛ-М

HuEi

и

а) Время нарастания ПХ. Кр осц = 200 пс/дел б) Длительность ПХ.Кросц = 20 нс/дел Рисунок б - Типовые осциллограммы импульсов напряжения на выходе ИППЛ-М

Автономный измеритель амплитуды СК ЭМИ показан на рисунке 7. Он имеет следующие метрологические характеристики: диапазон измерения амплитуды СК ЭМИ 0,5-5-50 кВ/м; длительность измеряемых импульсов 150 •+■ 500 пс при частоте следования 010000 Гц; погрешность измерения амплитуды не более 10 %.

Рисунок 7 - Внешний вид автономного измерителя амплитуды СК ЭМИ

Коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом показан на рисунке 8. Типовая осциллограмма фронтовой части импульса напряжения на выходе делителя при исследовании времени нарастания ПХ приведена па рисунке 9а, а при исследовании длительности ПХ, совмещенной для наглядности с входным калибровочным импульсом, на рисунке 96. Делитель имеет следующие метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 40 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения Знс; коэффициент деления 1/И 80; погрешность коэффициента деления — 5,2 %.

Рисунок 8 — Коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения с субнаносекундной длительностью фронта

Рисунок 9 - Типовые осциллограммы фронтовой части импульса напряжения на выходе коаксиального делителя

Для созданных средств измерений разработана конструкторская и техническая документация необходимая для их изготовления и надлежащей эксплуатации.

Результаты измерений показали, что созданные СИ полностью соответствуют требованиям к средствам измерений, используемых при проведении испытаний ТКС на воздействие СК ЭМИ.

В четвертой главе рассмотрены методы и средства испытаний ТКС в условиях воздействия СКЭМИ.

Рассмотрены результаты воздействия СК ЭМИ на элементы телекоммуникационных систем в зависимости от амплитуды, длительности фронта, длительности импульса, частоты следования импульсов, поляризации сигнала.

Экспериментально исследовалось воздействие СК ЭМИ на объекты ТКС, и, в частности, на полосковые структуры, являющиеся основным рецептором энергии электромагнитного излучения в печатных платах, а также на локальные вычислительные сети (ЛВС) на базе современных персональных компьютеров (ПК).

Разработаны экспериментальные методики и проведены испытания современных объектов телекоммуникационных систем в условиях воздействия СК ЭМИ:

- объект №1 - цифровые интегральные микросхемы серий 1564ЛН1 и 1554ЛН1, расположенные на печатных проводниках, при этом целью испытаний являлось определение амплитудно-временных уровней наведенных помеховых сигналов на микросхемы и полосковые линии печатных проводников.

- объект №2 - локальная вычислительная сеть на базе двух персональных компьютеров (на основе процессоров уровня Репйит 4). Целью испытаний являлось определение уровней воздействия СК ЭМИ, при которых происходило нарушение работоспособности локальной вычислительной сети (ЛВС).

В результате проведенных экспериментальных исследований воздействия СК ЭМИ на объекты ТКС №1 сделаны следующие выводы:

- при падении волны вдоль полоска или провода сигнал наводки максимальный и может достигать 1В и более;

- разницы между линейной и зигзагообразной линиями нет, играет роль только общая длина линии;

- период колебаний во всех случаях соответствует не только длине линии, но и определяется как линией, так и входными емкостями микросхем;

- наличие питания во всех случаях приводит к увеличению входных емкостей микросхем, что приводит к соответствующему увеличению периода колебаний;

- двухпроводная линия существенно не отличается от однопроводной;

- амплитудные спектры наведенных сигналов дают представление о широкополосное™ возбуждающего поля и спектре сигналов, воздействующих на микросхемы, наличие входных емкостей микросхем сглаживает фронты наведенных сигналов, сужая тем самым спектральную ширину наводок.

При воздействии СК ЭМИ на объекты ТКС №2 различных конфигураций наблюдались следующие нарушения работоспособности, как ПК, так и ЛВС:

- временный отказ мыши и клавиатуры, при котором их работа невозможна или происходит искажение вводимых в ПК данных (Е=0,5 кВ/м, Тфр=0,2 не, Р=100-1000 Гц);

- сбой видеосистемы ПК, при этом наблюдаются существенные искажения изображения на мониторе во время воздействия ЭМИ (Е=1 кВ/м);

- зависание ПК, который потребовал перезагрузки для восстановления работоспособности (Е=2-4 кВ/м);

- самопроизвольная перезагрузка (Е=2-4 кВ/м);

сбои в работе локальной вычислительной сети, сопровождаемые разрывом соединения, искажением передаваемых данных, снижением скорости передачи информации во время воздействия (Е=0,5-1 кВ/м).

В результате проведенных экспериментальных исследований воздействия СК ЭМИ на ЛВС сделаны следующие выводы:

- при воздействиях СК ЭМИ эффектом нарушения работы локальной вычислительной сети, соответствующего минимальным уровням воздействия, является снижение пропускной способности, вплоть до полной остановки работы сети;

- определена взаимосвязь между частотой воздействующих импульсов и скоростью передачи данных, установлено, что высокоскоростные системы более подвержены сбоям и потере передаваемой информации.

На основе полученных результатов исследований разработаны рекомендации по увеличению помехоустойчивости и защищенности телекоммуникационных систем. Наиболее простым и наиболее эффективным способом защиты ТКС признана экранировка всех подверженных воздействию объектов. В качестве эффективных экранов для защиты от СК ЭМИ могут быть использованы металлические сетки, сплошные металлические тонкостенные экраны, напыляемые пленки, металлизированные ткани.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом диссертационной работы, определяющим ее научную и практическую значимость, являются разработанные методы, средства измерений параметров импульсных ЭМП субианосекундного диапазона и результаты испытаний ТКС на излучателях СКЭМИ.

В процессе решения задач, поставленных в диссертации, получены следующие основные научные результаты:

1. Показано, что для измерения полей при воздействии СК ЭМИ полосковый измерительный преобразователь является наиболее точным средством измерений, так как в течение некоторого интервала временя имеет ступенчатую переходную характеристику, позволяющую осуществлять преобразование сигнала электрического поля в сигнал напряжения той же формы с минимальными искажениями.

2. Обоснован выбор дифференциального измерительного преобразователя напряженности импульсного электрического поля на основе меандрической полосковой линии для исследования электромагнитной обстановки в процессе проведения испытаний в условиях отражения сигналов от проводящих конструкций помещений.

Для оперативного определения максимальной напряженности поля в зоне исследуемых объектов разработан автономный измеритель амплитуды СК ЭМИ, у которого в качестве первичного преобразователя используется линейный полосок.

Для определения амплитудно-временных параметров импульсов генераторов излучателей СК ЭМИ, используется коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом. Делитель выполнен на основе отрезка 50-омной коаксиальной линии.

3. На основе анализа источников погрешностей измерений полей с помощью уточненной методики оценки погрешностей измерений определены требования к метрологическим характеристикам СИ полей и напряжений при испытаниях ТКС на воздействие СКЭМИ.

Установлено, что время нарастания ПХ основных средств измерений полей типа ИППЛ-Л и ИППЛ-М должно быть не более 70 пс для линейной полосковой линии и 200 пс для меандрической полосковой линии. Погрешность коэффициента преобразования ИППЛ-Л и ИППЛ-М не должна превышать ±10% при доверительной вероятности 0,95 соответственно. Длительность ПХ должна быть не менее 4 нс для линейной полосковой линии и 30 не для меандрической полосковой линии.

4. Определены требования к конструктивным и эксплуатационным характеристикам СИ полей. Конструкция средств измерений выбирается из условий минимизации габаритов и веса, обеспечения механической прочности и надежности, возможности быстрой сборки, подключения, настройки и поверки СИ, возможности дистанционного управления режимами работы. Эксплуатационные характеристики СИ должны обеспечивать возможность проводить измерения в любой точке исследуемого объема, безопасную работу обслуживающего персонала, нормальную работу в заданных климатических условиях, малое потребление энергии активными элементами опгоэлектронных СИ, достаточно долгий срок автономной работы ИП от внутренних источников питания.

5. Усовершенствован физико-математический аппарат для расчета возбуждения внешним импульсным электромагнитным полем линейного полоскового несимметричного измерительного преобразователя при различных нагрузках. Использованная модель телеграфных уравнений с распределенным источником в достаточной степени отражает существо физических процессов, происходящих в полосковых измерительных преобразователях.

6. Проведены экспериментальные исследования воздействия пространственно однородного ЭМИ ступенчатой формы на макеты полосковых линий прямой, меандрической и пилообразной формы, имеющих разные длины и с разными сопротивлениями нагрузки на концах. Эксперименты полностью подтвердили правильность расчетов, что позволяет использовать их для оценки воздействия ЭМИ на двухпроводные линии, а также возможность использования отрезков полосковых линий в качестве датчиков СК ЭМИ.

7. По результатам проведенных теоретических расчетов н экспериментальных исследований были изготовлены средства измерений параметров СК ЭМИ и импульсного напряжения на основе полосковых линий. Коррекция переходной характеристики изготовленных средств проводилась индивидуально для каждого типа полосковой линии по методике, разработанной автором диссертации.

Разработанные СИ имеют следующие характеристики:

• Измерительный_преобразователь_напряженности импульсного

электрического поля типа ИШ1Л-Л. Метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 45 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения 4,4 не; коэффициент преобразования измерительного преобразователя 5,43x10^* (В/(В/м); погрешность коэффициента преобразования измерительного преобразователя 3,4%; длина линии связи -8,2 м.

• Дифференциальный измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля на основе меандрической полосковой линии типа ИШ1Л-М. Метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 120 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения 144 не; коэффициент преобразования измерительного преобразователя — 1,1хЮ"5 (В/(В/м); погрешность коэффициента преобразования измерительного преобразователя 7,3%; длина линии связи - 25 м.

• Автономный переносной измеритель амплитуды СК ЭМИ. Метрологические характеристики: диапазон измерения амплитуду СК ЭМИ 0,5+50 кВ/м; длительность измеряемых импульсов: 150 500 пс; частота следования импульсов: 0-10000 Гц; погрешность измерения амплитуды не более 10%.

• Коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом. Метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 40 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения Знс; коэффициент деления: П80 (В/(В); погрешность коэффициента деления - 5,2 %.

Полученные значения метрологических характеристик разработанных средств измерений соответствуют требованиям к средствам измерений, используемых при проведении испытаний ТКС на воздействие СК ЭМИ. Разработанные средства измерений прошли поверку и калибровку.

Созданные средства измерений напряженности импульсного электрического поля ИППЛ-Л' и ИППЛ-М прошли процедуру утверждение типа средств измерений в Госстандарте РФ и занесены в Госреестр средств измерений РФ.

Результаты исследований реализованы при разработке типовых методик выполнения измерений параметров электромагнитных полей и напряжений при

испытаниях техники на излучателях CK ЭМИ, а также рабочих методик выполнения измерений внутренних ЭМП при испытаниях ряда ТКС.

8. Разработаны экспериментальные методики и проведены испытания объектов современных телекоммуникационных систем на стойкость к воздействию CK ЭМИ:

- цифровых интегральных микросхем серий 1564ЛН1 и 1554ЛН1, расположенных ва печатных проводниках;

- локальной вычислительной сети на базе двух персональных компьютеров.

Определены амплитудно-временные параметры сигналов, наводимых под

действием сверхкоротких электромагнитных импульсов в типичных линиях связи на поверхности печатных плат (несимметричные полосковые линии, однопроводные линии, витые пары).

Выявлены нарушения работоспособности ЛВС, ПК и определены параметры воздействующих CK ЭМИ, приводящих к сбоям и временным отказам.

9. На основе результатов испытаний разработаны рекомендации по увеличению помехоустойчивости и защищенности телекоммуникационных систем. Показано, что наиболее простым и эффективным способом защиты ТКС является экранировка' всех подверженных воздействию объектов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Михеев О-В., Подосенов CA., Сахаров К.Ю., Свекис Я.Г., Соколов А А. Широкополосный измерительный преобразователь электромагнитного поля на основе системы полосковых линий//М.: Метрология, № 8,1994, с. 29-37.

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

3. Михеев O.B., Подосенов C.A., Сахаров К.Ю., Свекис Я J., Соколов АЛ., Туркин В.А. New Method for Calculating Pulse Radiation from an Antenna with a Reflector // ШЕБ Trans, on EMC, vol.39, no.l, February 1997, pp. 48-54.

4. Михеев O.B., Подосенов СЛ., Сахаров К.Ю., Свекис Я.Г., Соколов A.A., Туркин В.А Скрещенные двухпроводные линии передачи Ч Труды научно-техн. конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов ЭМС-98», г.Санкг-Петербург, 23-25 сентября 1998г., с. 284-291.

5. Михеев О.В., Подосенов СЛ., Сахаров К.Ю., Свекис Я.Г., Соколов A.A., Туркин В.А Двухпроводная линия передачи в поле V-образной биконической антенны // Труды научно-технической конференции. «Электромагнитная совместимость технических

средств в биологических объектов ЭМС-98», г.Санкт-Петербург, 23-25 сентября 1998г., с. 291-297.

6. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А., Кокин E.H., Радченко В.М. Излучатели коротких сверхширокополосных электромагнитных импульсов // 10й1 Internat. Crimean Conf. «Microwave and Telecommunication Technology» Crimico'2000, 11-15 Sept, Sevastopol, Ukraine, pp. 469-470.

7. Михеев O.B., Подосенов CA., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Approximate calculation methods for pulse radiation of a TEM-horn array // ŒEE Trans, on EMC, vol.43, no.l, February 2001, pp. 67-74.

8. Михеев ОЗ., Подосенов C.A., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Генераторы сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения и средства измерений их параметров // Материалы первой научно-технической конференции "Метрологическое обеспечение испытаний вооружения и военной техники", Моск.обл., 16-17 января 2002г., с. 38-41.

9. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Импульсный коаксиальный трансформатор на неоднородной линии // Патент на изобретение РФ №2149485 7H01P5/I2,20.05.00 г.

10. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в ТЕМ-рупорную антенну // Патент на изобретение РФ №2185012 7H01Q13/04,26.04.01 г.

11. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Antennas for beaming and receiving short ultra wideband electromagnetic impulses // Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems. Proc. of Internat. Conf. in Blanes / Barcelona, Spain, May 22-29,2004, pp. 37-39.

12. Алешко А.И., Михеев O.B., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Полупроводниковые излучатели сверхкоротких электромагнитных импульсов // Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств» (Измерение ЭМС - 2004), 15-16 декабря 2004г., г.НЛовгород, с. 53-54.

13. Алешко А.И., Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В .А. Полосковые датчики ВНИИОФИ // Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств» (Измерение ЭМС — 2004), 15-16 декабря 2004г., г.Н.Новгород, с. 51-52.

14 Алешко А.И.,. Михеев ОЗ., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом // Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств» (Измерение ЭМС - 2004), 15-16 декабря 2004г., г.Н.Новгород, с. 55-56.

15. Алешко А.И., Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В А. Развитие эталонного комплекса для средств измерений напряженности импульсных электрического и магнитного полей // Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств» (Измерение ЭМС-2004), 15-16 декабря 2004г., г.Н.Новгород, с.14-15.

16. Алешко А.И., Добротворский М.И., Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Туркин В. А Малогабаритный автономный измеритель максимальных значений напряженности электрического поля сверхкоротких электромагнитных импульсов // Материалы докладов Всероссийской научно-техн. конф. «Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств» (Измерение ЭМС — 2004), 15-16 декабря 2004 г., г.Н.Новгород, с. 49-50.

17. Михеев О.В. Средства измерений параметров сверхкоротких электромагнитных импульсов // Сборник статей. Оптико-электронные измерения. М., Университетская книга. 2005 г., с.625-633.

18. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Перспективы новой области радиотехники, использующей сверхширокополосные электромагнитные импульсы// Сборник статей. Оптико-электронные измерения. М., Университетская книга. 2005 г., с.643-670.

19. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В .А. Эталонные и испытательные источники электромагнитных импульсов // М.: Измерительная техника, К» 11,2005г., с. 55-57.

20. Акбашев Б.Б., Алешко А.И., Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Семин В.В., Соколов A.A., Туркин В.А. Экспериментальные исследования воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на систему контроля доступа в помещения // Технологии электромагнитной совместимости №1(16). М., Издательский Дом «Технологии», 2006г., с. 3-6.

21 Алешко А.И.,. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов A.A., Туркин В.А. Экспериментальные результаты по генерированию эталонных импульсов электромагнитного поля с длительностью фронта в десятки пшсосекунд // Технологии электромагнитной совместимости №1(16). М., Издательский Дом «Технологии», 2006г., с. 7-8.

22. Михеев О.В. Средства измерений для испытаний телекоммуникационной и радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов. Сборник научных трудов «Проектирование телекоммуникационных и информационных средств и систем» // Под ред. J1 Н. Кечиева. -М.: МИЭМ, 2006.-с. 44-51.

23. Акбашев В.Б., Михеев О.В., Ольшевский А.Н., Степанов П.В. Основные направления исследований по проблеме ЭМС устройств телекоммуникаций. Сборник научных трудов «Проектирование телекоммуникационных и информационных средств и систем» // Под ред. JL Н. Кечиева. - М.: МИЭМ, 2006. - с.18-21.

ИД Na 06117 от 23.10.2001

Подписано в печать 05.05.2006. Формат 60x84/16. Бумага типографская № 2. Печать - риаография. Усл. печ. л. 1,6 Тираж 100 экз. Заказ 85V .

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

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

*

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ К

ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ с СУБНАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ФРОНТА.

1.1 Анализ телекоммуникационных систем, как объектов, подверженных воздействию электромагнитных импульсов.

1.2 Анализ существующих методов измерений и измерительных преобразователей напряженностей импульсных электрического и магнитного полей.:.

1.3 Измерительные генераторы ЭМИ для исследования средств измерений параметров СК ЭМИ.

1.4 Анализ методов оценки устойчивости телекоммуникационных систем

1.5 Выбор направлений исследований и постановка задач.

2 ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ

ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ СК ЭМИ.

2.1 Обоснование требований к средствам измерений.

2.2 Требования к метрологическим характеристикам средств измерений.

2.3 Требования к конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств измерений.

2.4 Выводы по разделу.

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

3.1 Теоретические исследования измерительных преобразователей на основе полосковых линий.

3.1.1 Расчет линейного полоскового измерительного преобразователя

3.1.2 Расчет полоскового преобразователя пилообразной формы.

3.1.3 Расчет полоскового преобразователя меандрической формы.

3.1.4 Расчет линейного полоскового преобразователя в неоднородном поле.

3.2 Экспериментальные исследования измерительных преобразователей на основе полосковых линий.

3.2.1 Методы и средства экспериментальных исследований.

3.2.2 Результаты экспериментальных исследований и сравнение их с расчетными данными.

3.3 Разработка средств измерений на основе полосковых линий.

3.3.1 Измерительные преобразователи напряженности импульсного электрического поля типа ИППЛ-Л и ИППЛ-М.

3.3.2 Автономный измеритель амплитуды СК ЭМИ.

3.3.3 Коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом.

3.4 Выводы по разделу.

4 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЕРХКОРОТКИХ

ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.

4.1 Критерии оценки работоспособности телекоммуникационных систем.

4.2 Режимы эффективного воздействия СК ЭМИ на телекоммуникационные системы.

4.3 Экспериментальные исследования воздействия СК ЭМИ на объекты телекоммуникационных систем.

4.3.1 Выбор объектов ТКС для проведения испытаний.

4.3.2 Методы и средства экспериментальных исследований.

4.3.3 Экспериментальные исследования и результаты испытаний воздействия СК ЭМИ на интегральные микросхемы.

4.3.4 Экспериментальные исследования и результаты испытаний воздействия СК ЭМИ на сетевое соединение персональных компьютеров.

4.4 Разработка рекомендаций по обеспечению помехоустойчивости и защищенности телекоммуникационных систем.

4.5 Выводы по разделу.

В настоящее время наблюдается стремительное развитие телекоммуникационных систем (ТКС) и радиоэлектронной аппаратуры, результатом которого становится появление нового типа устройств, использующих цифровые технологии на основе как проводных, так и беспроводных линий связи. Достигаемое быстродействие подобных систем осуществляется за счет их миниатюризации и снижения уровня энергетического потребления, которое приводит к значительному уменьшению степени помехозащищенности к внешним электромагнитным полям, в особенности к сверхширокополосным электромагнитным импульсам [1-7].

Особенностью данного типа излучения является соразмерность длительности воздействующих импульсов с длительностью рабочих импульсов, сопровождающих обработку цифровой информации [8-12]. В соответствии с этим для своевременной разработки методов защиты и оценки уровней восприимчивости аппаратуры, с учетом вступающих в действие международных стандартов МЭК 61000, необходимо проводить испытания как вновь разрабатываемых, так и ранее созданных ТКС на стойкость к воздействию сверхкоротких (СК) электромагнитных импульсов (ЭМИ) [13-20].

Проведение подобных испытаний требует наличия излучателей СК ЭМИ. Большой цикл работ по разработке и исследованию подобных излучателей проведен во ВНИИОФИ. - . •

Характеристики излучаемых СК ЭМИ находятся в следующих амплитудно-временных диапазонах: амплитуда импульсов напряженности электрического поля Е = 0,1-5-100 кВ/м; длительность фронта импульса =100^-300 пс; длительность импульсов на полувысоте 130-г300 пс; частота повторения Г = 0-10 кГц [19].

Сложность измерений параметров СК ЭМИ заключается в жестких требованиях к широкополосности и помехоустойчивости измерительных каналов, при этом их переходная характеристика должна быть близка к ступенчатой.

Диссертация посвящена исследованиям по разработке и совершенствованию методов и средств измерений (СИ) импульсных электромагнитных полей (ЭМП), при воздействии электромагнитных импульсов субнаносекундного диапазона на объекты ТКС.

В современных нормативных документах по метрологическому обеспечению испытаний методом измерения называется прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений, то есть физическим явлением или совокупностью физических явлений, положенных в основу измерений. 4

Актуальность работы обусловлена тем, что современные технические средства (ТС) насыщены радиоэлектронной аппаратурой, изготовленной с использованием микросхем, микропроцессоров, чипов и т.п., функционирующих при малых уровнях тока и напряжения.

Поэтому воздействие на технические средства электромагнитных полей источников природного и техногенного происхождения может привести к сбоям или отказам в работе аппаратуры. В результате таких сбоев или отказов аппаратуры нарушается ее функционирование.

Учитывая насыщенность ТКС аппаратурой со сложными электрическими цепями, их стойкость в условиях воздействия ЭМП обычно оценивается экспериментально с использованием установок-имитаторов ЭМП и генераторов СК ЭМИ.

Для обеспечения испытаний и оценки стойкости аппаратуры ТКС в условиях воздействия СК ЭМИ с использованием имитаторов в соответствии с современными требованиями необходима разработка соответствующих методов и средств измерений внешних полей и электромагнитных наводок во внутренних объемах объектов испытаний.

Основной целью диссертационной работы является разработка и совершенствование методов н средств измерений, обеспечивающих- измерение параметров гнагружения и реакции во внутренних объемах объектов испытаний и < электрических цепях ТКС в условиях воздействия электромагнитных полей субнаносекундного диапазона.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Обоснование требований к средствам измерений электромагнитных полей на основе проведенного анализа состояния исследований проблемы ЭМС, результатов испытаний ТКС и существующих методов и средств измерений импульсных полей.

2. Совершенствование физико-математического аппарата для расчета характеристик перспективных средств измерений импульсных электромагнитных полей (ЭМП) субнаносекундного диапазона.

3. Проведение экспериментальных исследований воздействия пространственно однородного ЭМИ ступенчатой формы на прямые полосковые линии различной длины и с разными сопротивлениями нагрузки на концах с целью подтверждения основных положений математических моделей, положенных в основу расчета характеристик измерительных преобразователей;

4. Разработка средств измерений на основе полосковых линий и определение их метрологических характеристик.

5. Разработка методов и средств измерений параметров электромагнитных полей при проведении испытаний ТКС на излучателях СК ЭМИ.

6. Разработка методов и средств испытаний ТКС в условиях воздействия СК ЭМИ, позволяющих оценить достоверность расчетных методов и устойчивость ТКС.

7. Проведение испытаний и разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости объектов ТКС к воздействию СК ЭМИ.

Научная новизна работы определяется:

• результатами теоретических и экспериментальных исследований физических процессов, определяющих метрологические характеристики линейных полосковых измерительных преобразователей импульсного электромагнитного поля;

• разработанными методами и средствами измерений параметров сверхкоротких электромагнитных импульсов субнаносекундного диапазона;

• результатами испытаний объектов современных телекоммуникационных систем на имитаторах СК ЭМИ

На защиту выносятся:

• требования к средствам измерений полей, используемых при испытаниях ТКС на действие СК ЭМИ;

• результаты расчета характеристик средств измерений по предложенной модели взаимодействия линейного полоскового измерительного преобразователя при различных нагрузках с внешним импульсным электромагнитным полем и результаты экспериментальных исследований измерительных преобразователей на основе полосковых линий;

• методы и средства измерений импульсных электрических полей и напряжений при проведении испытаний объектов ТКС на излучателях СК ЭМИ;

• методики и результаты испытаний современных объектов телекоммуникационных систем в условиях воздействия СК ЭМИ.

Основные результаты работы внедрены и нашли практическое применение на ряде предприятий при создании измерительных комплексов и при испытаниях систем телекоммуникаций: ВНИИОФИ, МИЭМ, РФЯЦ-ВНИИЭФ, ИТЭС ОИВТ РАН, МИТ, МНИРТИ, 32 ГНИИ МО РФ. Результаты также внедрены в учебный процесс МИЭМ на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" по дисциплине "Основы проектирования РЭС".

Результаты внедрения обеспечили повышение точности измерений параметров импульсных электрических и магнитных полей при испытаниях объектов -военной, специальной и гражданской техники к воздействию электромагнитных импульсов.

Основные теоретические и практические результаты диссертации внедрены и реализованы в НИР, выполненных ФГУП «ВНИИОФИ» при непосредственном участии автора: «Актив-3»( 1994г.), «Заря-ОФИ» (1999г.), «Персей-СИ» (2000г.), «Сходня» (2000г.), «МАКОНТ» (2001г.), «Колибри-02» (2004г.), «Импульс-К» (2004г.), «Залив-02» (2005г.), «ЭМИ-157» (2005г.), «Листва-ОФИ» (2005г.), «Изображение-1» (2005г.).

Полученные в диссертационной работе результаты рекомендуется использовать при разработке методов и средств измерений параметров электромагнитных полей субнаносекундного диапазона, для измерения параметров нагружения и реакции объектов испытаний в условиях воздействия СК ЭМИ и проектировании радиотехнических систем в защищенном от сверхкоротких ЭМИ исполнении.

Дальнейшие исследования по данному направлению целесообразно направить на создание средств измерений СК ЭМИ нового поколения с использованием перспективных технологий и элементной базы. * *

Лично автором проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния физических процессов на характеристики средств измерений, а также геометрических размеров и конструктивных особенностей средств измерений на погрешность измерения. ,

В соавторстве с Соколовым A.A., Сахаровым К.Ю и Подосеновым С.Н. разработаны предложения по созданию средств измерений и методик исследований их характеристик, методик испытаний, методики выполнения измерений.

Совместно с Туркиным В.А. разработана и проведена экспериментальная отработка методических вопросов. * *

Значительные успехи в решении задач анализа стойкости систем связи, создании методов измерений и экспериментальной проверки методик расчета, наведенных токов и напряжений в кабельных линиях, экранах и антеннах в России достигнуты благодаря вкладу в эту проблему ученых: Соколова A.A., Подосенова С.А., Сахарова К.Ю., Иванова B.C., Золотаревского Ю.М., Мыровой Л.О., Кечиева Л.Н., Балюк Н.В., Михайлова А.К., Синий Л.Л., Степанова П.В., Фоминича Э.Н., Крохалева Д.И., а также циклу исследований, выполненных во ВНИИОФИ, ФГУ 12 ЦНИИ МО, БИТУ, НИИИТ, МНИРТИ, МИЭМ. * *

В заключение хочу выразить искреннюю признательность за внимательное руководство и всестороннюю помощь научному руководителю, кандидату технических наук, Сахарову Константину Юрьевичу.

Выражаю глубокую благодарность доктору технических наук, профессору Соколову A.A., кандидату физико-математических наук Подосенову С.А., доктору технических наук, профессору Балюку Н.В., директору ФГУП «ВНИИОФИ» Иванову B.C., доктору технических наук, профессору Золотаревскому Ю.М. за помощь при проведении теоретических исследований, плодотворное обсуждение работы и ценные советы.

Считаю своим долгом выразить благодарность сотрудникам Туркину В.А., Денисову М.Ю., Уголеву В.Л., Корневу А., Певневу А. за помощь при подготовке и проведении экспериментальных исследований, а также за содействие и полезные советы при обсуждении результатов работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом диссертационной работы, определяющим ее. научную и практическую значимость, являются разработанные методы, средства измерений параметров импульсных ЭМП субнаносекундного диапазона и результаты испытаний ТКС на излучателях СК ЭМИ.

В процессе решения задач, поставленных в диссертации, получены следующие основные научные результаты:

1. Показано, что для измерения полей при воздействии СК ЭМИ полосковьш измерительный преобразователь является наиболее точным средством измерений, так как в течение некоторого интервала времени имеет ступенчатую переходную характеристику, позволяющую осуществлять преобразование сигнала электрического поля в сигнал напряжения той же формы с минимальными искажениями.

2. Обоснован выбор дифференциального измерительного преобразователя напряженности импульсного электрического поля на основе меандрической полосковой линии для исследования электромагнитной обстановки в процессе проведения испытаний в условиях отражения сигналов от проводящих конструкций помещений.

Для оперативного определения максимальной напряженности поля' в зоне исследуемых объектов разработан автономный измеритель амплитуды СК ЭМИ, у которого в качестве первичного преобразователя используется линейный полосок.

Для определения амплитудно-временных параметров импульсов генераторов излучателей СК ЭМИ используется коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом. Делитель выполнен на основе отрезка 50-омной коаксиальной линии.

3. На основе анализа источников погрешностей измерений полей с помощью уточненной методики оценки погрешностей измерений определены требования к метрологическим характеристикам СИ полей и напряжений при испытаниях ТКС на воздействие СКЭМИ.

Установлено, что время нарастания ПХ основных средств измерений полей типа ИППЛ-Л и ИППЛ-М должно быть не более 70 пс для линейной полосковой линии и 200 пс для меандрической полосковой линии. Погрешность коэффициента преобразования ИППЛ-Л и ИППЛ-М не должна превышать ±10% при доверительной вероятности 0,95 соответственно. Длительность ПХ должна быть не менее 4 не для линейной полосковой линии и 30 не для меандрической полосковой линии.

4. Определены требования к конструктивным и эксплуатационным характеристикам СИ полей. Конструкция средств измерений выбирается из условий минимизации габаритов и веса, обеспечения механической прочности и надежности, возможности быстрой сборки, подключения, настройки и поверки СИ, возможности дистанционного управления режимами работы. Эксплуатационные характеристики СИ должны обеспечивать возможность проводить измерения в любой точке исследуемого объема, безопасную работу обслуживающего персонала, нормальную работу в заданных климатических условиях, малое потребление энерпш активными элементами оптоэлектронных СИ, достаточно долгий срок автономной работы ИП от внутренних источников питания.

5. Усовершенствован физико-математический аппарат для расчета возбуждения внешним импульсным электромагнитным полем линейного полоскового несимметричного измерительного преобразователя при различных нагрузках. Использованная модель телеграфных уравнений с распределенным источником в достаточной степени отражает существо физических процессов, . происходящих в полосковых измерительных преобразователях.

6. Проведены экспериментальные исследования воздействия пространственно однородного ЭМИ ступенчатой формы на макеты полосковых линий прямой, меандрической и пилообразной формы, имеющих разные длины и с разными сопротивлениями нагрузки на концах. Эксперименты полностью подтвердили правильность расчетов, что позволяет использовать их для оценки воздействия ЭМИ на двухпроводные линии, а также возможность использования отрезков полосковых линий в качестве датчиков СК ЭМИ.

7. По результатам проведенных теоретических расчетов и экспериментальных исследований были изготовлены средства измерений параметров СК ЭМИ и импульсного напряжения на основе полосковых линий. Коррекция переходной характеристики проводилась индивидуально для каждого типа полосковой линии изготовленных средств по разработанной автором диссертации методике.

Разработанные СИ имеют следующие характеристики.

• Измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля типа ИППЛ-Л. Метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 45 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения 4,4 не; коэффициент преобразования измерительного преобразователя 5,43x10"4 (В/(В/м); погрешность коэффициента преобразования измерительного преобразователя 3,4%; длина линии связи -8,2 м.

• Дифференциальный измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля на основе меандрической полосковой линии типа ИППЛ-М. Метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 120 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения 144 не; коэффициент преобразования измерительного преобразователя - 1,1х10"5 (В/(В/м); погрешность коэффициента преобразования измерительного преобразователя 7,3%; длина линии связи - 25 м.

• Автономный переносной измеритель амплитуды СК ЭМИ. Метрологические характеристики: диапазон измерения амплитуды СК ЭМИ 0,5-^50 кВ/м; длительность измеряемых импульсов: 150 + 500 пс; частота следования импульсов: 0 - 10000 Гц; погрешность измерения амплитуды не более 10 %.

• Коаксиальный делитель высоковольтных импульсов напряжения со сверхкоротким фронтом. Метрологические характеристики: время нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1-0,9 от установившегося значения 40 пс; длительность переходной характеристики по уровню 0,5 от установившегося значения Знс; коэффициент деления: 1180 (В/(В); погрешность коэффициента деления - 5,2 %.

Полученные значения метрологических характеристик разработанных - средств измерений соответствуют требованиям к средствам измерений, используемым при проведении испытаний ТКС на воздействие СК ЭМИ. Разработанные средства измерений прошли поверку и калибровку.

Созданные средства измерений напряженности импульсного электрического поля ИППЛ-Л и ИППЛ-М прошли процедуру утверждения типа средств измерений в Госстандарте РФ и занесены в Госреестр средств измерений РФ.

Результаты исследований реализованы при разработке типовых методик выполнения измерений параметров электромагнитных полей и напряжений при испытаниях техники на излучателях СК ЭМИ, а также рабочих методик выполнения измерений внутренних ЭМП при испытаниях ряда ТКС.

8. Разработаны экспериментальные методики и проведены испытания объектов современных телекоммуникационных систем на стойкость к воздействию СК ЭМИ:

- цифровых интегральных микросхем серий 1564ЛН1 и 1554ЛН1, расположенных на печатных проводниках;

- локальной вычислительной сети на базе двух персональных компьютеров.

Определены амплитудно-временные параметры сигналов, наводимых под действием сверхкоротких электромагнитных импульсов в типичных линиях связи на поверхности печатных плат (несимметричные полосковые линии, однопроводные линии, витые пары).

Выявлены нарушения работоспособности ЛВС, ПК и определены параметры воздействующих СК ЭМИ, приводящих к сбоям и временным отказам.

9. На основе результатов испытаний разработаны рекомендации по увеличению помехоустойчивости и защищенности телекоммуникационных систем. Показано, что наиболее простым и эффективных! способом защиты ТКС является экранировка всех подверженных воздействию объектов. * *

1. Подосенов С.А., Потапов A.A., Соколов A.A. Импульсная электродинамика широкополосных радиосистем и поля связанных структур // Москва, 2003.

2. Уильяме Т. ЭМС для разработчиков продукции // М., Издательский Дом «Технологии», 2003.

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

4. Кечиев JI.H., Пожидаев Е.Д., Защита электронных средств от воздействия статического электричества // М., Издательский Дом «Технологии», 2005.

5. Гусева Ю.А., Кармашев B.C., Кечиев J1.H. Основы технического регулирования в области ЭМС // —М.: "Европейский центр по качеству", 2004. 149 с.

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

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

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

9. 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.

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

11. МЭК 61000-1-3. Электромагнитная совместимость ( ЭМС).Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ Воздействие ЭМИ на оборудование и системы гражданского назначения.2000.

12. МЭК 61000-2-13. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Устойчивость к СШП-ЭМИ, 2004.

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

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

15. Никифоров Н.В. Антитеррористиччческие технологии обеспечения электромагнитной безопасности // Технологии ЭМС, №3,2002.

16. Тухас В.А., Пожидаев C.B. Комплекс оборудования для испытаний на электромагнитную совместимость // Технологии ЭМС,№1 2002, стр. 41.

17. Мырова JI.O. ,Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений // М.: "Радио и связь", 1993.-268 с.

18. Воскобович В.В., Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех // Кандидатская диссертация, ФГУП, 2002.

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

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

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

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

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

24. Ведмидский A.A. Разработка методов оценки стойкости телекоммукационных систем к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов // Кандидатская диссертация, ФГУП МНИРТИ, М. 2003

25. Крохалев Д.И., Сидорюк П.А., Фарафонов O.A., Якушин С.П., Ведмидский A.A. Требования к средствам измерений импульсных сверхширокополосных электромагнитных полей // Технологии ЭМС, N2,статья, 2003

26. Акбашев Б.Б.Теоретические и экспериментальные методы оценки устойчивости терминалов к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов // Кандидатская диссертация, МИЭМ ,2005

27. Кечиев JI.H., Степанов П.В., Арчаков О.Н. Предотвращение катастроф электромагнитного характера в информационных системах // Технологии ЭМС, № 4(15), 2005.

28. Курочкин В.Ф., Мырова Л.О. Прогнозирование тактики применения современных

29. СШП источников ЭМИ, определение перечня возможных угроз и методов защиты от них средств связи, автоматизации и управления // Технологий ЭМС, № 4(15), 2005.

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

31. Акбашев Б.Б. Степанов П.В. ЭМС и обеспечение информационной безопасности в системах телекоммуникаций // Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. С.-Пб, БИТУ, 2004. - с. 382 - 386.

32. Балюк Н.В., Якушин С.П. Устойчивость технических средств к воздействию импульсных электромагнитных полей // Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. -М.: МИЭМ, 2003с. 17 32.

33. Якушин С.П., Ведмидский A.A. Анализ методов расчета взаимодействия СШП ЭМИ с элементами ТКС // Сб. научн. трудов/Под ред. .Кечиева Л. Н. М.: МИЭМ, 2003с.

34. Мырова Л.О., Воскобович В.В. Воздействие сверхширокополосного импульсногоэлектромагнитного излучения на технические средства // Технологии 30.ЭМС, № 3(10), 2004, с. 25

35. Воскобович В.В. Актуальность и современное состояние проблемы защиты технических средств от сверхширокополосных импульсов большой мощности // Технологии ЭМС № 3,2004, с. 17

36. Baum С.Е., Breen E.L., Giles J.C. et al. Sensors for Electromagnetic Pulse Measurements Both Inside and Away from Nuclear Source Regions // IEEE Trans, on EMC, v. EMC-20, no. 1, February 1978, pp/. 22-35.

37. Baum C.E. Electromagnetic Sensors and Measurement Techniques // pp. 73-144, in J.E.Thompson and L.H.Luessen (eds.), Fast Electrical and Optical Measurements, vol. 1, Martinus Nijhoff (Kluwer), 1986.

38. Исследование нестационарных магнитных полей Сб. статей. М., Атомиздат, 1977, с.112.

39. Вопросы излучения и измерения нестационарных магнитных полей. Сб. статей. М., Научные труды ВНИИФТРИ, 1980, с. 82.

40. Miner L.M. and Voss D.E. Multi-GHz Bandpass, High-Repetition Rate Single Channel Mobile Diagnostic System for Ultra-Wideband Applications // Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetics, pp. 107-111, in H.Bertoni et al. (eds.),, Plenum Press, 19,93,

41. J.Zh.Bao, J.C.Lee et al. Error Correction in Transient Electromagnetic Field Measurements Using Deconvolution Techniques // Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetics, pp. 373380, in C.E.Baum et al. (eds.), 3, Plenum Press, 1997.

42. Месяц Г.А., Насибов A.C., Кремнев B.B. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения // М.: Энергия, 1970.

43. Hao-Ming Shen. Experimental study of electromagnetic missiles // SPIE, vol. 873 Microwave and Particle Beam Sources and Propagation, 1988, pp. 338-346.

44. Fletcher R.C. Production and measurement of ultra high spead impulses // Rev.Sci.Instrum., 1949, vol. 20, no. 12,pp. 861-866.

45. Razevig D.V., Rosenfeld, Calculation of an Electrostatic Component of Induced Overvoltages // Electrichestvo, no. 12,1949 (in Russia).

46. Разевиг Д.В. Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи // M.-JL: Госэнергоиздат, 1959.

47. Taylor C.D., Satterwhite R.S., and Harrisson C.W. The Response of a Terminated Two-Wire Transmission Line Exited by Nonuniform Electromagnetic Field // ШЕЕ Trans. Antennas Propagat., vol. AP-13, pp. 987-989, Nov. 1965.

48. Bechtold G.W. and Kozakoff D.J. Transmission Line Mode Response of a Multiconductor Cable in a Transient Electromagnetic Field // ШЕЕ Trans. Electromagn. Compat., vol. EMC-12, pp. 5-9, Feb. 1970.

49. Paul C.R. Frequency Response of Multiconductor Transmission Lines Illuminated by an Electromagnetic Field // ШЕЕ Trans. Electromagn. Compat., vol. EMC-18, Nov. 1976.

50. Scharfman W.E., Vance E.F., and Graf K.A. EMP Coupling to Power Lines // IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. EMC-20, pp. 129-135, Feb. 1978.

51. Vance E.F. Coupling Shielded Cables // New York: Wiley, 1978.

52. Kami Y., Sato R. Circuit-Concept Approach to Externally Excited Transmission Lines // IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. EMC-27, no.4, pp. 177-183, Nov. 1985.

53. Kami Y., Sato R. Transient Response of Transmission Line Excited by Electromagnetic Pulse // ШЕЕ Trans. Electromagn. Compat., vol. 30, no.4, pp. 457-462, Nov. 1988.

54. Ari N. and Blumer W., "Analytic Formulation of the Response of a Two-Wire Transmission Line Excited by a Plane Wave", ШЕЕ Trans. Electromagn. Compat., vol. 30, no.4, pp. 437448, Nov. 1988.

55. Rubinstein M., Tzeng A. Y., Uman M. A., Medelins PJ. An Experimental Test of a Theory of Lighting-Induced Voltages on an Overhead Wire // ŒEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 31,no.4, pp. 376-383, Nov. 1989.

56. Подосенов С.А., Свекис Я.Г., Соколов A.A. Сверхширокополосная полосковая измерительная антенна // Тезисы докладов 5-й Всесоюзной конф. «Метрологическое обеспечение антенных измерений». Ереван: ВНИИРИ, 1990, с. 180-181.

57. Подосенов С.А., Свекис Я.Г., Соколов A.A. Компактная полосковая измерительная антенна // Тезисы докладов 5-й Всесоюзной конф. «Метрологическое обеспечение антенных измерений». Ереван: ВНИИРИ, 1990, с. 182-183.

58. Свекис Я.Г., Соколов A.A., Сахаров К.Ю. Устройство для измерения параметров электромагнитного импульса // Патент РФ № 2013780, KH.5G01R 29/08,1994.

59. Свекис Я.Г., Соколов A.A., Сахаров К.Ю. Устройство для измерения параметров электромагнитного импульса // Патент РФ № 2013781, iai.5G01R 29/08, 1994.

60. Подосенов С.А., Соколов A.A. Теория взаимодействия электромагнитного поля с двухпроводными линиями передачи в неоднородных средах // Измерительная техника, №9, 1993г., с.44-47.

61. Подосенов С.А., Соколов А.А. Аналитический расчет взаимодействия импульсного электромагнитного поля с двухпроводными линиями передачи в неоднородных средах // Измерительная техника, №9,1993г., с. 47-49.

62. Подосенов С.А., Соколов А.А. Измерение напряженности импульсного электромагнитного поля с помощью полосковой линии передачи // Измерительная техника, № 11, 1993, с. 56-60.

63. Подосенов С.А., Свекис Я.Г., Соколов А.А. Компактный полосковый измерительный преобразователь импульсного электромагнитного поля // Измерительная техника, №4,1994, с. 45-46.

64. Михеев О.В., Подосенов С.А., Сахаров К.Ю., Свекис Я.Г., Соколов А.А. Широкополосный измерительный преобразователь электромагнитного поля на основе системы полосковых линий // Метрология, № 8, 1994, с. 29-37.

65. Подосенов С.А., Соколов А.А. Теория взаимодействия импульсного электромагнитного поля с двухэлектродной рупорной антенной // Измерительная техника, №1,1994,с.26-28.

66. Альбетков С.В., Подосенов С.А., Соколов А.А. Экспериментальные исследования измерительных преобразователей на основе ТЕМ-рупора // Измерительная техника, № 2,1994, с. 48-51.

67. Подосенов С.А., Соколов А.А. Аналитический расчет взаимодействия импульсного электромагнитного поля с двухэлектродной рупорной антенной // Измерительная техника,№3,1994,с.48-51.

68. Farr E.G., Baum С.Е., Prather W.D. Multifunction Impulse Radiating Antennas: Theory and Experiment // SSN, Note 413, November 1997.

69. Bowen L.H., Farr E.G. E-Field Measurements for a 1 meter Diameter Half IRA // SSN, Note 419, April 1998.

70. Baum C.E., Breen E.L., Giles J.C. et al. Sensors for Electromagnetic Pulse Measurements Both Inside and Away from Nuclear Source Regions // IEEE Trans, on EMC, v. EMC-20, no. 1, February 1978, pp/. 22-35.

71. Бачериков В.В., Сачков В.Н., Степанов Б.М. Перспективы развития метрологического обеспечения измерений параметров быстропротекающих процессов // Измерительная техника, № 3,1979, с. 70.

72. Соколов A.A. О метрологическом обеспечении измерений напряженности импульсов электрических и магнитных полей // В сб. «Вопросы излучения и измерения нестационарных электромагнитных полей», М.: ВНИИФТРИ, 1980, с. 31-47.

73. Соколов A.A. Устройство для калибровки датчиков электрического поля // Авт. свид. № 951187. Бюлл. изобрет., 1982, № 30.

74. Сахаров К.Ю., Соколов A.A. О выборе параметров меры импульсного магнитного поля // Тезисы докладов III Всесоюзной конф. «Методы и средства измерений параметров магнитного поля», 17-19 сент. 1985, Ленинград, с. 70.

75. Скляров С.Н., Соколов A.A. Исследование свойств перестраиваемой ТЕМ-ячейки // Тезисы докладов II Всесоюзн. конф. «Высокоскоростная фотография и метрология быстропротекающих процессов», М.: ВНИИОФИ, 1983, с. 176.

76. Богданов В.В., Соколов A.A. Отчет о НИР Создание поверочной установки для средств измерений импульсных электрического и магнитного полей // (промежуточный). М.: ВНИИОФИ, 1982, инв. № 3085-К.

77. Сахаров К.Ю., Скляров С.Н., Соколов A.A. Отчет о НИР Создание поверочной установки для средств измерений напряженности импульсных электрического и магнитного полей (итоговый) // М.: ВНИИОФИ, 1984, инв. № 3394-К.

78. Соколов A.A., Сахаров К.Ю. и др. Отчет о НИОКР Создание государственного специального эталона единиц напряженности импульсных электрического и магнитного полей (заключительный) // М.: ВНИИОФИ, 1985, инв. № 3701-К.

79. ГОСТ 8.540-85. Государственный специальный эталон единиц напряженности импульсных электрического и магнитного полей. Госстандарт СССР. М., 1985.

80. ГОСТ 8.540-93. Государственная поверочная схема для средств измерений максимальных значений напряженностей импульсных электрического и магнитного полей. М.: Госстандарт России, 1993.

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

82. Crawford M.L., Generation of Standard EM Fields Using ТЕМ Transmission Cells // IEEE Transactions on EMC, vol. 16, no. 4, November 1974, pp. 189- 195.

83. Crawford M.L., Workman J.L., Thomas C.L., Expanding the Bandwidth of ТЕМ Cells for EMC Measurements // IEEE Trans, on EMC,vol. 20, no. 3, August 1978, pp. 368-375.

84. Braun C. Aufbau eines Breitbondigen Wellenleiter fur NEMP Model Simalation // INT interner bericht 6184, Euskirchen, 1984.

85. Konigstein D., Hansen D., A. New Family of ТЕМ Cells with Enlarged Bandwidth and Optimised Working Volume // 7th International Symposium on EMC, Zurich, 1987.

86. 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.

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

88. Mikheev O.V., Podosenov S.A., Sakharov K.Y., Sokolov А.А 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.

89. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов А.А., Туркин В.А. Импульсный коаксиальный трансформатор на неоднородной линии // Патент на изобретение РФ №2149485 7Н01Р5/12,20.05.00 г.

90. Михеев О.В.,. Сахаров К.Ю., Соколов А.А., Туркин В.А. Устройство для ввода высоковольтных импульсов напряжения в ТЕМ-рупорную антенну // Патент на изобретение РФ №2185012 7H01Q13/04,26.04.01 г.

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

92. 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.

93. 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.

94. ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения». Основополагающие стандарты в области метрологии. -М., 1986 г.

95. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов А.А., Туркин В.А. Эталонные и испытательные источники электромагнитных импульсов // М.: Измерительная техника, № 11,2005г., с. 55-57.

96. Михеев О.В., Сахаров К.Ю., Соколов А.А., Туркин В.А. Перспективы новой области радиотехники, использующей сверхширокополосные электромагнитные импульсы // Сборник статей. Оптико-электронные измерения. М., Университетская книга. 2005 г., с.643-670.

97. Михеев О.В. Средства измерений параметров сверхкоротких электромагнитных импульсов // Сборник статей. Оптико-электронные измерения. М., Университетская книга. 2005 г., с.625-633.

98. Михеев О.В., Средства измерений для испытаний телекоммуникационной и радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию коротких сверхширокополосных электромагнитных импульсов // Сб. научн. трудов. М.: МИЭМ, 2006 г.