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电子系统在电磁脉冲影响下的抗扰性研究研究
文摘:在超短电磁脉冲影响的环境下，研究者对放置其中的电子系统元器件的电气性能进行实验研究。通过实验测试，研究者发现电子元器件的电气性能会在受到电磁脉冲的影响下受到干扰，达不到正常的国际标准，电子元器件所在的系统的工作质量也将下降。
索引项:抗干扰，电子系统，超短波电磁脉冲。
第一章：介绍
生活中随处可见着一些会散发着强电磁脉冲(闪电、静电等)的来源，新的电磁脉冲（EMP）也出现了，它将给人类生活中正常使用着的电子系统的功能造成干扰，这将给人们的生活安全带来了潜在的危险。排除这安全隐患的关键因素在于提高确保电子系统的抗干扰能力，这也体现出电子系统运行的质量、可靠性和效率。随着社会的发展，越来越多的电子技术应用到汽车的各个系统中，汽车电子市场随之急速增长。车辆上增加了许多电子产品，它们在整车成本中的比例增长到30%甚至更高。但机动车上的任何一个电子零部件受到外界电磁干扰后引起的误动作都将引起不可预估的破坏性，甚至危及到用户的财产和生命安全。因此如何保障功能各异的汽车电子产品在整车复杂的电磁环境中持续稳定地正常工作成为了世界各国的关注焦点。发达国家及相关国际组织纷纷采取积极措施，加强汽车电子电磁兼容标准及相关法规制订，甚至将其列入市场准入制度。
电子系统正常运行情况下，当突然受到电磁脉冲的干扰时，其运行质量下降的主要原因在于系统中的数字元件发生损坏，不能正常读数，进行了误报。电磁脉冲的出现，让系统对信息的处理变得迟缓，不够灵敏。
在电磁脉冲的影响类型中，最危险的莫过于超短波电磁脉冲效应，其特征是能够制造出能够产生强大电磁脉冲的小型设备(发电机)，并“充当着”天线。这就造成了在长达几百米的距离内，在没有明显衰减的情况下，放大和传输电磁脉冲，从而产生了那足以降低电子系统和元件功能质量的电场强度。
科学家们分析了超短波电磁脉冲主动暴露问题的现状，确定了采用新方法预测电子系统抗噪声能力的必要性。为了有效地实施这些方法，需要有足够的理论和实验方法及模型。本工作的目的是建立电子系统在超短波电磁脉冲作用下抗噪声逻辑元件的实验平台和研究。
第二章：实验站
本文研究了最大值下持续时间为0.7 ns的超短波EMP双极形式和距离天线3米处电场强度0.2-1.2 kV/m的影响。研究了垂直极化电磁场下超短波电磁脉冲对远区辐射的影响。
实验台方案及图片如图1所示。
- b)
图1所示。实验台(a -结构，b -照片)
测量设备一览表:1 -消声屏蔽室;2 -超短波源电磁脉冲，由电磁脉冲发生器和辐射天线组成;3 -电子系统;4 -实验室桌子(木质);5-数字示波器，带宽为1ghz，采样率为10ghz。
作为研究对象的电子系统包括:系统间耦合路径(鼠标线);设备间耦合路径(扁平电缆PATA接口);组件间的耦合路径(互连PCB)。本部分描述了电气系统部件或被测装置(DUTs)对耦合电瞬态的抗扰性试验方法。这些试验应在 试验室中进行。给定的试验脉冲是典型脉冲，代表了实际可能出现在车辆中的瞬态的大多数特征。如果装置依靠自身的功能或结构而不受车内类似电瞬态（本部分规定的脉冲）的影响，那么试验中 可以不施加这些脉冲。特殊情况下，需要施加额外的试验脉冲。
标准试验条件:试验期间的环境温度应为23 X： 士5;除非另有规定，否则时间、电阻和电容的容差应为士 10%raquo;;除非另有规定，否则电压的允差应为（1°）%。
其中接地平板应是厚度最小为1 mm的金属薄板（例如:铜、黄铜或镀锌钢板）。接地平板的最小尺寸应 为2 mm，然而最终尺寸取决于DUT和试验导线的尺寸。接地平板应与试验设施的地连接。DUT按照要求布置并连接。应使用试验线束或产品线束将 DUT与其正常运行所使用的装置（负载、传感器等）连接。如果DUT实际运行信号源不能用，则可使用模拟信号源。除非DUT外壳与底盘连接并且有自己的接地，否则应使用0. 05 m〜0. 1 m厚的绝缘支撑板将 DUT与接地平板分开。DUT应根据制造商的安装说明连接到接地系统;不允许其他的接地连接。
如果负载、传感器等需要接地，所有的负载、传感器等尽可能使用最短的导线连接到接地平板。为了使DUT无关的容性耦合最小化，DUT和所有其他的导电结构，例如屏蔽室的墙壁（试验布置下方的接地 平板除外）的最短距离应大于0. 5 m。如ESA不能通过试验，应调查原因，以保证试验结果不是由非试验场强所造成。电波暗室法应按使用“替代法”建立试验场，在垂直极化下将ESA暴露于天线产生的电 磁辐射场中进行抗扰试验。TEM 小室法应按的规定进行。根据不同的ESA，可选择将最大辐射场耦合到TEM小 室内的ESA或线束上。TEM小室尺寸典型参数，其中上限频率200 MHz 一栏为汽车零 部件试验的典型参数。
大电流注入法应按（道路车辆电气/电子部件对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第4 部分:大电流注入（BCI）法））在试验台架上进行抗扰试验，利用电流注入探头将电流直接感应到连接线 束上，或按道路车辆车辆对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第4部分:大 电流注人法）的规定对已安装在车辆上的ESA进行试验。注入探头应距离ESA连接器150 mm，频率 范围取决于注人探头的规格，应用前向功率计算注人电流。
带状线法将ESA连带的线束放人规定的场强中，按它的规定进行抗扰试验。
(1)800 mm带状线法（适用于最大尺寸小于金属板间距1/3的ESA）
由两块间隔800 mm的平行金属板构成（见图11、图12），受试设备（ESA）置于两金属板的中间位 置。ESA可以是包括传感器、控制器以及执行器和线束护套在内的完整的电子系统。
(2)带状线的位置
带状线应放置在屏蔽室内（以避免向外部辐射），并距离墙壁和任何金属屏蔽壳体至少2 m以避免电磁反射，可用射频吸波材料来减弱反射。带状线应置于地面以上至少0.4 m的绝缘支架上。
(3)带状线的标定
将一个场测试探头放置在两金属平行板之间长、宽、高的中间1/3区域内，标定时ESA不应在带状线内。 相关的试验设备应置于屏蔽室的外面。在每个要求的试验频点，向带状线输入一定等级的功率，以 产生所需要的场强。记录前向功率数值，或记录产生规定场强所需前向功率直接相关的其他参数，标定 结果用于ESA试验。当试验设施或设备变化时，需要重新标定。
(4)ESA 的安装
主要控制单元应置于两金属平行板之间的中心区域，放于绝缘支架上。
(5)主线束和传感器/执行器电缆
主线束和传感器/执行器电缆应从控制单元垂直向上引到接地平板的内表面＜ 以使电磁场的耦合最 大化）。然后电缆沿着接地平板内表面到它的一个自由面，在此处环绕至接地平板的外表面并引伸到连 接带状线的馈电端。然后这些电缆应连接到置于电磁场影响之外的场地上的相关设备。例如，在长度 方向上距离带状线1m以外的屏蔽室地面上的相关设备。
该电子系统在通过耦合路径发送到数字元件的信号中进行连接。数字元件(K561TL1芯片)是一种四反转触发器施密特，其输出采用矩形脉冲，输入任意形状的信号;该电路具有阈值电压，当输出电压大于电源电压的一半时，输出 芯片为“0”，否则为“1”。在这种情况下， 使用触发器施密特的允许您恢复数字信号，这是扭曲的耦合路径。在这个例子中,触发器frac14;1连接系统耦合路径;触发器frac14;2连接到设备间的耦合路径;触发器frac14;3连接组件之间的耦合路径。一种频率为2mhz的信号发生器位于电子系统的金属外壳外，通过连接器类型PS/2通过系统间耦合路径与之连接。一个频率为4兆赫兹的信号发生器安装在电子系统的金属外壳内。发电机通过器件与器件之间的耦合路径连接到施密特触发器。在原型电路板上制作了发电机，并用铝箔进行了全屏蔽。发电机有自动机。任何电子系统都是定义在其组成中包含的元素免疫。电子系统免疫研究分为两部分:
A)耦合路径中的电磁干扰分析。在电子系统中记录了触发器施密特的输入和输出的电磁干扰。
B）电子系统免疫分析
第三章：实验结果
A.电子系统耦合路径中的电磁干扰研究成果
电子系统在超短电磁脉冲作用下的系统耦合路径中的电磁干扰如图3所示。
电磁干扰研究综述结果如图4所示。研究结果表明，系统间耦合路径的电平电压电磁干扰(在触发器输入端)为54，振荡持续时间达到150 ns以上。最大电压电磁干扰在器件间耦合路径达到26.8 V，振荡持续时间在200ns以内。在元件间耦合路径中，最大电压电磁干扰为27.7 V，振荡持续时间超过150ns。
图2所示。电子系统布置图(a -草图，b -照片)
图3所示。系统间耦合路径(a -时域;b - a功率谱密度，电场强度1kv /m)
图4所示。电压对电磁干扰的依赖性电场强度是由超短波电磁脉冲产生的。
B.电子系统免疫研究成果
研究了耦合路径中的电磁干扰，分析了电子系统的抗扰性。两种信号发生器都包括在内，触发器在切换模式下工作。耦合路径中的信号(在时间轴上的不同投影)如图5所示。
图5所示。信号的失真的触发器frac14;1。
根据监管文件[10]在免疫领域的选择标准电子系统免疫:A -免疫未破;B -暂时免疫失调;C -豁免违反在失败和需要重新启动;D -电路元件的理破坏。
第四章：讨论的结果
研究结果表明，故意超短波电磁脉冲是一种破坏电子系统正常运行的有效手段。电子系统耦合路径是良好的接收机和发射机对电子电路敏感元件的电磁干扰。
本研究对断开系统间链路的电子系统进行免疫测试。结果表明，电磁干扰减小，振荡频率增大。在没有系统间耦合路径的情况下，即使在最大EMP值下，电子系统的免疫功能也没有被破坏。因此，在电子系统中，定义为整个[11]的电子系统免疫的外部端口较少。
为提高电子系统的抗噪性，在超短电磁脉冲的作用下，可提供以下建议:
- 将低通滤波器置于接口频率大于接口频率的外部耦合路径端口[12,13]。
- 确保降低耦合路径中的电磁干扰水平，如采用构造方法提高抗干扰能力。
第五章：结论
根据工作的结果可以得出以下结论:
-
- 该试验台是由电子系统元件在超短波电磁脉冲作用下的免疫实验评价试验台研制而成，该试验台易于升级，可用于数字元件免疫评价。也可以改变任何电子系统的支架配置。
- 电磁干扰在电子系统耦合路径中达到足够高的值(54 V)，导致电子系统运行质量下降。在没有系统间耦合的情况下，EMP不影响电子系统的运行质量。
- 通信线路中电磁干扰的振荡频率为100 MHz，振荡持续时间为200纳秒。
- 对电子系统的抗噪性分析表明，在电场强度为800v /m时为信号损耗，在大于1400v /m时为故障，需要重新启动元件。
在复杂电磁环境下，导弹武器系统的电磁防护不容忽视。世界各国都针对导弹本身以及导弹发射阵地的电磁防护及相关安全问题建立了较为综合全面的防护观。
1、采取综合屏蔽措施
这是最简单同时也是最有效的防护方法。为了保证各种电子设备及武器系统的安全和正常运行，电磁兼容技术应运而生，并在军事上取得了快速发展。系统的电磁兼容设计和研究应着眼于未来复杂电磁环境下的作战与安全特点，综合采取各种电磁兼容措施，增强导弹武器系统的可靠性、安全性。一是避免与己方、民用电子设备发生相互干扰。二是采取电磁屏蔽措施，切断电磁脉冲耦合进入内部的媒介，保证电子设备不受自然因素和电磁脉冲武器的干扰。三是研制、开发、生产抗电磁干扰和抗电磁辐射的元器件和设备，提高电子设备和元器件在复杂电磁环境下工作的可靠性、稳定性。
2、强化电子对抗措施
这种方法注重采用综合伪装隐蔽手段和电子对抗措施。一是积极研究利用电磁手段进行对抗的主动防护技术，研究先进的干扰技术。
参考文献
- GOST R 52863-2007信息安全。自动系统在保护设计。测试对有意的电磁力影响的抵抗力。一般规定。- - - - - - M。:Standartinform,2008年。- 34页。
- Gaynutdinov R.R.技术预测计算机辅助设备的磁化率由于有意的短电磁脉冲的影响//电磁兼容性技术。- 2014。- 1号。- p 53 - 63。(俄罗斯)。
- 巴喷嘴速度,Kechiev L.N.强大的电磁脉冲:暴露于电子介质和IU-Toda保护。- - - - - - M。:《技术》出版社，2007年。- 478页(俄语)。
- 加济佐夫电磁兼容性和安全电子:教科书。- Tomsk:“TML-Press”，2007年。- 256p .(俄语)。
- Voskobovich V.V.高功率//技术电磁兼容的超宽带脉冲防护的紧迫性和技术水平。- 2004。——frac14;3。- S. 17 - 14。(俄罗斯)。
- 某些电子设备对高压电子显微镜威胁的敏感性
/ D. Nitsch, M. Camp, F. Sabath,
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