Разработка методов оценки стойкости телекоммуникационных систем к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов

• Автор: Ведмидский, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АВП -амплитудно-временные параметры;

ВВФ - внешние воздействующие факторы;

ВКУ - вводно-кабельное усилительное устройство;

ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи;

ГИН - генератор импульсных напряжений;

ИК — измерительный канал;

ИП — измерительный преобразователь;

ИУЭП - интегральное уравнение электрического поля;

КЛС - кабельная линия связи;

КНД - коэффициент направленного действия;

ЛС — линия связи;
МИ - методика измерений;
МХ - метрологические характеристики;
НРП - необслуживаемый регенерационный пункт;
НУП - необслуживаемый усилительный пункт;
ПИП — первичный измерительный преобразователь;
ПЭМ - преднамеренные электромагнитные помехи;
ПС — полеобразующая система;
ПХ - переходная характеристика;
РЭА — радиоэлектронная аппаратура;
СИ - средства измерений;
СЛАУ - система линейных алгебраических уравнений;
СШП ЭМИ- сверхширокополосный электромагнитный импульс; ТКС - телекоммуникационные системы;
УГП - установка гарантированного питания;
ЭМИ - электромагнитный импульс;
ЭМП - электромагнитное поле;
ЭПФ - электромагнитные поражающие факторы;
ЭСИ - эталонные средства измерений;
ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Общая характеристика телекоммуникационных систем как объектов, подверженных воздействию электромагнитных
излучений
1.2 Эффективность поражающего действия электромагнитных импульсов различных источников
1.3. Анализ параметров существующих генераторов СШП ЭМИ
и перспективных разработок
1.4. Анализ существующих методов оценки воздействия СШП ЭМИ на элементы ТКС
1.5 Анализ существующих методов и средств защиты ТКС
от воздействия СШП ЭМИ
1.6 Выводы по главе и постановка задач исследований
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ СШП
ЭМИ НА ТКС И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
2.1 Характеристика поражающего действия СШП ЭМИ на системы проводников
2.2 Анализ воздействия СШП ЭМИ на антенны и фидерные линии.
2.3 Физические основы взаимодействия СШП ЭМИ с кабельными и проводными соединениями
2.4 Исследование взаимодействия СШП ЭМИ с экранирующими конструкциями
2.5 Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ
ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СШП ЭМИ НА ТКС И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
3.1 Математическая модель и программа расчета воздействия СШП ЭМИ на системы проводников
3.2. Математические модели и программа расчета воздействия СШП ЭМИ на кабельные линии
3.3. Математические модели воздействия СШП ЭМИ на антенны
3.4. Математическая модель экранирования СШП ЭМИ
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ
СТОЙКОСТИ ТКС К СШП ЭМИ
4.1. Обобщенные данные по ожидаемым уровням воздействия СШП ЭМИ на элементы ТКС
4.1.1. Уровни воздействия СШП ЭМИ на системы проводников
4.1.2. Максимальная энергия ЭМИ, проникающая через апертурные антенны ТКС
4.1.3. Наводки во вспомогательных штыревых антеннах
4.1.4. Токи и напряжения, наводимые ЭМИ в кабелях сопряжения
4.1.5. Наводки в межаппаратных кабелях
4.1.6. Ослабление СШП ЭМИ экранами
4.2 Анализ эффективности действия существующих и перспективных средств защиты
4.3 Разработка требований к средствам защиты телекоммуникаций от воздействия СШП ЭМИ
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Все перечисленные выше устройства защиты в общем виде представляют собой комбинацию различных групп активных элементов защиты (разрядников, полупроводниковых ограничителей напряжения, варисторов, малоёмкостных импульсных диодов и т.д.) и пассивных элементов (помехоподавляющих фильтров и конденсаторов), размещённых в едином корпусе. Необходимо отметить, что в настоящее время отсутствуют универсальные элементы защиты, обладающие оптимальными характеристиками для защиты от ЭМИ по всем важнейшим параметрам (например, предельной коммутируемой мощностью более 100 кВт в импульсе, быстродействием менее 10'9с, ёмкостью менее 5 пФ).
Каждая отдельная группа элементов защиты имеет как недостатки, так и преимущества по сравнению друг с другом в части вышеперечисленных параметров. Например, разрядники имеют высокое значение допустимого тока, малые значения междуэлектродных ёмкостей, но имеют большое время запаздывания. Эти недостатки в меньшей степени проявляются у полупроводниковых ограничителей напряжения, варисторов и импульсных диодов. Время срабатывания полупроводниковых элементов защиты составляет наносекунды, что позволяет их использовать для защиты полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, которые чувствительны к воздействию импульсных напряжений. К недостаткам полупроводниковых элементов защиты необходимо отнести невысокие энергетические характеристики (до 30 кВт в импульсе) и большую общую ёмкость (от 100 до 2000 пФ), которая ограничивает возможность их применения для защиты цепей высокой частоты (при частотах свыше 50 Мгц).
Все рассмотренные устройства защиты разрабатывались и испытывались для защиты аппаратуры связи от воздействия грозовых перенапряжений, ЭМИ наземного ЯВ и ЭМИ высотного ЯВ с временными параметрами микросекундной длительности. Вследствие этого разработанные устройства испытывались при скоростях нарастания напряжения до 10ч-20 кВ/мкс. Исследование вольт-секундных характеристик защитных устройств в этом диа-