Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Воскобович, Владимир Викторович

• Воскобович, Владимир Викторович
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Воскобович, Владимир Викторович

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2. АНАЛИЗ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ, ТРОПОСФЕРНЫХ И СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ КАК ОБЪЕКТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭМИ ЯВ.

2.1. Характеристики параметров электромагнитных излучений ядерных взрывов.

2.2. Физические основы воздействия ЭМИ на радиоэлектронные системы

2.2.1. Краткая характеристика процессов, вызываемых ЭМИ в радиоэлектронных системах.

2.2.2. Критерии стойкости радиоэлектронных систем к воздействию ЭМИ

2.2.3. Комплекс параметров систем связи, определяющих их стойкость к воздействию ЭМИ.

2.3. Характеристики современных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи.

2.3.1. Возможная ЭМИ-обстановка для PPC, ТРС, ССС. Требования к ним по стойкости к воздействию ЭМИ ЯВ с параметрами, рекомендованными МЭК.

2.3.2. Особенности построения наземных подвижных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи.

2.3.3. Частотные диапазоны и антенно-фидерные устройства станций.

2.3.4. Кабельные и проводные соединения станций.

2.3.5. Кузова автомашин.

2.3.6. Основные механизмы влияния ЭМИ на аппаратуру наземных подвижных РрС, ТРС, ССС.

2.4. Выводы по разделу.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЭМИ ЯВ НА СОВРЕМЕННЫЕ НАЗЕМНЫЕ СТАНЦИИ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ, ТРОПОСФЕРНОЙ И СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.

3.1. Методы расчета воздействия ЭМИ на антенны наземных РРС, ТРС, ССС.

3.1.1. Оценка проникновения ЭМИ через апертурные антенны УВЧ,

СВЧ-диапазонов.

3.1.2. Воздействие ЭМИ на проводные антенны.

3.1.3. Сопоставление результатов, полученных приближенными аналитическими и численными методами, расчетных и экспериментальных данных по наводкам в исследуемых антеннах.

3.2. Методы расчета токов и напряжений, наводимых ЭМИ в кабельных линиях наземных подвижных РРС, ТРС, ССС.

3.2.1. Модель расчета влияния ЭМИ на кабельные линии.

3.2.2. Численное интегрирование неоднородных телеграфных уравнений методом функции Грина.

3.2.3. Приближенные аналитические методы расчета токов и напряжений, наводимых ЭМИ в кабельных линиях.

3.2.4. Сопоставление результатов, полученных приближенными аналитическими и численными методами, расчетных и экспериментальных данных по наводкам в исследуемых кабельных линиях.

3.3. Методы расчета импульсных электромагнитных полей, проникающих внутрь экранов, и их воздействие на внутренние соединения.

3.3.1. Диффузия ЭМИ через стенки экранов.

3.3.2. Проникновение электромагнитных полей через отверстия.

3.3.3. Поля, заносимые через кабельные вводы.

3.3.4. Концепция среднего поля в экране с отверстиями и вводами кабелей

3.3.5. Влияние проникших в кузова полей на внутрикузовные соединения

3.3.6. Сопоставление точных и приближенных результатов, теоретических и экспериментальных данных по экранированию импульсных электромагнитных полей.

3.4. Методы расчета переходных процессов во входных устройствах, сопряженных с кабельными линиями.119.

3.5. Выводы по разделу.

4. РАЗРАБОТКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОСНОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

СТОЙКОСТИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СТАНЦИЙ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ, ТРОПОСФЕРНОЙ И СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭМИ ЯВ С ПАРАМЕТРАМИ, РЕКОМЕНДОВАННЫМИ МЭК.

4.1. Обобщенные данные по ожидаемым уровням воздействия ЭМИ на исследуемые станции.

4.1.1. Максимальная энергия ЭМИ ВЯВ, проникающая через апертурные антенны станций.

4.1.2. Наводки во вспомогательных штыревых антеннах.

4.1.3. Токи и напряжения, наводимые ЭМИ в кабелях сопряжения.

4.1.4. Наводки в межкузовных кабелях.

4.1.5. Ослабление ЭМИ кузовами автомашин. Наводки во внутрикузов-ных соединениях.

4.2. Разработка методов защиты современных наземных PPC, ТРС, ССС от воздействия ЭМИ ЯВ.

4.2.1. Выбор оптимального варианта построения структурно-функциональной схемы станции.

4.2.2. Конструкционные методы защиты станций от воздействия ЭМИ.

4.2.3. Схемотехнические методы защиты.

4.2.4. Распределение мер защиты по различным цепям станций.

4.3. Требования к устройствам защиты от воздействия ЭМИ ЯВ.

4.4. Некоторые вопросы взаимодействия различных групп разработчиков в процессе проектирования станций, стойких к воздействию ЭМИ.

4.5. Выводы по разделу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех»

Опыт разработки и эксплуатации современных систем телекоммуникаций показывает, что одной из наиболее сложных проблем при их создании является обеспечение устойчивой работы в условиях воздействия мощных электромагнитных помех (излучений) естественного и искусственного происхождения. В отличие от радиопомех и шумов воздействие мощных электромагнитных излучений на системы телекоммуникаций может вызывать нарушение их функционирования в результате наведения во внешних и внутренних цепях больших значений импульсных напряжений и токов.

Основными источниками мощных электромагнитных излучений естественного и искусственного происхождения являются: грозовые разряды; мощные радиопередающие средства и радиолокационные станции; высоковольтные линии электропередачи; контактная сеть железных дорог и т.д. Наиболее мощными искусственными преднамеренными излучениями, с точки зрения поражающего действия, являются электромагнитные излучения (ЭМИ) ядерных взрывов [1-7].

Качественное переоснащение отечественных систем связи современной компьютерной техникой, повышение требований по стойкости к действию различных электромагнитных полей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) приводит к тому, что в современных условиях проблема воздействия электромагнитных импульсов (ЭМИ) на системы и средства связи и управления становится одной из ключевых. Особенно актуально на настоящий момент стоит вопрос о защите средств связи от воздействия ЭМИ высотного ЯВ, при котором наблюдаются высокие уровни воздействующих электромагнитных полей (десятки-сотни киловольт на метр и сотни ампер на метр) на удалениях от центра взрыва, достигающих сотен и даже тысяч километров. Сегодня ЭМИ является практически единственным поражающим фактором, способным выводить из строя современные системы связи и управления на очень больших расстояниях.

Проблеме исследования воздействия ЭМИ на радиоэлектронные системы и разработке мер по их защите посвяшены работы целого ряда известных ученых: Б.В. Замышляева, Н.В. Балюка, А.А.Любомудрова, А.К. Михайлова, Л.О. Мыровой, В.А. Сикарева, Э.Н. Фоминича, А.З. Чепиженко, В.М. Кондратьева, A.A. Шведова и других. В их работах получены основополагающие результаты в области исследования поражающего действия ЭМИ на радиоэлектронные системы: разработаны методы расчета, алгоритмы, программы и нормативные документы по оценке воздействия обычных ЭМИ на радиоэлектронные системы и выбору средств защиты.

В связи с постоянным совершенствованием ядерных боеприпасов меняются и параметры воздействующих факторов, что приводит к необходимости проводить уточнение математических моделей, методов расчета воздействия ЭМИ на радиоэлектронные системы, в том числе и на системы телекоммуникаций, а также совершенствование методов обеспечения стойкости.

В последние годы развернулись исследования по созданию ядерного оружия третьего поколения с повышенным выходом электромагнитных излучений. Поэтому параметры ЭМИ в течение 80-90-х годов неоднократно видоизменялись, и в настоящее время они существенно отличаются в сторону ужесточения от ранее стандартизованных.

В течение долгого времени эта проблема оставалась закрытой, однако, учитывая возможности возникновения локальных вооруженных конфликтов с ограниченным применением ядерного оружия Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) выступила с инициативой по разработке требований к защите важных для каждой страны систем связи, информационных сетей и линий электропередач, обеспечивающих безопасное функционирование промышленности и управления страной. В настоящее время разработан комплекс стандартов МЭК 61000 IEC, в котором определены параметры электромагнитных полей высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ), приведены рекомендации по защите электротехнических систем, рассмотрены методы и средства защиты [8-11,39]. Необходимо отметить, что параметры полей

ЭМИ ЯВ, заданные МЭК, существенно отличаются от параметров, задаваемых предыдущими источниками. Например, ЭМИ высотного ЯВ имеет следующие параметры: Е - 50 кВ/м, 2.5 не, tH- 23нс на уровне 0.5.

В связи с этим проблема исследования поражающего действия ЭМИ ВЯВ и разработка рекомендаций по защите приобрели новую остроту и актуальность. Это обстоятельство, а также то, что исследования воздействия ЭМИ на системы телекоммуникаций с учетом рекомендаций МЭК до настоящего времени практически не проводились или носят разрозненный характер, и привело к необходимости разработки, уточнения и усовершенствования расчетных моделей и методов оценки показателей стойкости телекоммуникационных систем.

Актуальность этих исследований определяется:

- необходимостью создания и совершенствования телекоммуникационных систем, соответствующих рекомендациям МЭК по стойкости к ЭМИ ВЯВ;

- слабой теоретической и экспериментальной изученностью воздействия электромагнитных полей с параметрами, рекомендуемыми МЭК, на телекоммуникационные системы;

- необходимостью разработки и уточнения расчетных методов оценки стойкости телекоммуникационных систем в целом и их составных элементов к воздействию ЭМИ;

- отсутствием в достаточном объеме технических средств защиты телекоммуникационных систем от действия ЭМИ ВЯВ и данных по эффективности применения существующих средств защиты.

Целью работы является исследование и разработка эффективных методов оценки стойкости современных и перспективных наземных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных электромагнитных импульсов ядерных взрывов и разработка рекомендаций по повышению защищенности систем телекоммуникаций, отвечающих современным требованиям по стойкости к воздействию ЭМИ ЯВ.

Научная новизна работы заключается:

- в исследовании поражающего действия ЭМИ с параметрами, заданными МЭК, на телекоммуникационные системы;

- в уточнении и развитии модели воздействия ЭМИ на апертурные антенны УВЧ, СВЧ-диапазонов и разработке на этой основе вероятностной методики оценки проникновения ЭМИ через апертурные антенны;

- в развитии физической модели воздействия ЭМИ на проводные антенны, позволяющей рассчитывать наводки в электрически длинных антеннах, с учетом волнового характера формирования наведенного тока;

- в разработке численного метода интегрирования обобщенных телеграфных уравнений при расчете наводок в кабельных линиях;

- в разработке приближенных аналитических методов: расчета влияния ЭМИ на антенны, воздействия на кабельные линии, проникновения ЭМИ в кузова автомашин, влияния проникших полей на внутрикузовные соединения и создании на этой основе инженерных методик для экспресс-оценки воздействия;

- в разработке общих принципов и ряда конкретных технических решений по проектированию защиты наземных подвижных станций радиорелейной тропосферной и спутниковой связи от воздействия ЭМИ ВЯВ с параметрами, определенными МЭК.

Практическая значимость работы заключается:

- в разработке методики оценки стойкости современных наземных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию ЭМИ ЯВ с параметрами, рекомендованными МЭК, позволяющей комплексно учитывать влияние ЭМИ на антенны, кабели, кузова и внутрикузовные цепи станций;

- в разработке инженерных методик оценки влияния ЭМИ на элементы и станции в целом, доведенных до конкретных расчетных алгоритмов, существенно (на два порядка) сокращающих объемы вычислительных работ при проведении оценки стойкости станций к воздействию ЭМИ ЯВ;

- в обосновании требований и конкретных рекомендаций, реализованных в технических решениях, по повышению защищенности существующих и перспективных радиорелейных, тропосферных, спутниковых станций от действия ЭМИ ЯВ.

Реализация результатов работы. Основные теоретические положения и результаты исследований приведены в диссертации, опубликованы в виде научных статей и докладов на научно-технических конференциях; реализованы при разработке мероприятий по защите от ЭМИ ЯВ технических средств ряда телекоммуникационных систем, а также при разработке технических заданий на создание средств связи специального назначения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 6-ой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" (Санкт-Петербург, 2001 г.); на научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость" (Санкт-Петербург, 2002 г); на международном симпозиуме "Надежность и качество -2002" (Пенза, ПГТУ, 2002 г); на международном симпозиуме "Инновационные технологии в проектировании" (Пенза, ПГТУ, 2002 г), а также обсуждены и одобрены на научно-техническом совете МНИРТИ.

Публикация. Результаты работы опубликованы в 10 научных трудах [13 - 16,20,31,32,36,37,78], в том числе в ряде тематических научно-технических журналов.

Диссертация состоит из четырех глав и заключения.

В первой главе рассмотрено современное состояние и перспективы развития проблемы обеспечения стойкости систем телекоммуникаций к воздействию ЭМИ с параметрами, рекомендованными МЭК. Особое внимание уделено анализу существующих точных и приближенных методов оценки стойкости телекоммуникационных систем к воздействию ЭМИ ЯВ и показаны основные направления развития этих методов с учетом современных требований МЭК.

Во второй главе изложены сведения по параметрам ЭМИ ЯВ, рекомендованным МЭК, проанализированы формы и спектральные характеристики ЭМИ. Рассмотрены физические основы взаимодействия ЭМИ и РЭС: основные пути проникновения ЭМИ в аппаратуру, характеристика процессов в радиоэлектронных системах при взаимодействии ЭМИ, что позволило очертить комплекс параметров и характеристик систем, определяющих их стойкость к воздействию ЭМИ. Исходя из этого, проанализированы системы PPC, ТРС, ССС как объекты подверженные воздействию ЭМИ. Рассмотрена возможная для них ЭМИ - обстановка, требования к ним по стойкости. Проанализировано построение систем, входящих в их состав антенн, кабельных соединений, экранов. Частотные диапазоны работы систем сопоставлены со спектральными характеристиками ЭМИ. Введено понятие о частотной иерархии аппаратуры систем и иерархии соединительных линий. Исходя из проведенного анализа, определены основные механизмы влияния ЭМИ на системы телекоммуникаций в целом и пути проникновения электромагнитной энергии (наводимых токов и / или напряжений) в их аппаратуру.

Третья глава посвящена разработке методов оценки влияния ЭМИ с параметрами, рекомендованными МЭК, на системы телекоммуникаций и основные их элементы. Рассмотрены методы теоретической оценки воздействия ЭМИ на антенны, соединительные кабельные линии, проникновение ЭМИ в экранирующие конструкции и влияние на внутренние соединения, а также методы расчета переходных процессов во входных устройствах. Рассмотренные и предложенные методы расчета включают как методы, основанные на достаточно строгих электродинамических моделях, так и приближенные аналитические методы. Проводится сопоставление результатов, полученных теми или другими методами, а также данных, полученных теоретическим и экспериментальным путем. Исходя из проведенных сопоставлений, сделаны выводы о правомерности использования в пределах применимости приближенных аналитических, то есть инженерно - ориентированных, методов оценки влияния ЭМИ на телекоммуникационные системы.

В четвертой главе работы изложены методы обеспечения стойкости радиорелейных, тропосферных и спутниковых систем связи, стойких к воздействию ЭМИ. Приведены обобщенные данные по уровню наводок в различных соединительных линиях, антеннах, уровню полей в экранирующих конструкциях. Рассмотрены различные методы защиты аппаратуры от воздействий ЭМИ: конструктивные, структурно-функциональные, схемотехнические. Исходя из обобщенных данных по уровню наводок в различных цепях выведено оптимальное распределение мер защиты по этим цепям. Рассмотрены также организационные вопросы, связанные с обеспечением взаимодействия комплексных подразделений, разработчиков отдельных подсистем ТКС и специалистов в области ЭМИ с целью обеспечения требуемого уровня стойкости в целом. Проанализировано оптимальное распределение усилий между этими группами специалистов на различных этапах проектирования. Изложены основные принципы построения радиорелейных, тропосферных и спутниковых систем связи, стойких к воздействию ЭМИ с параметрами, рекомендованными МЭК.

В заключении обобщены результаты выполненных исследований, сформулированы выводы и рекомендации по работе в целом.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Воскобович, Владимир Викторович

Результаты работы опубликованы в Ю научных трудах [13,14,15,16,20,31,32,36,37,78], в том числе в ряде тематических научно-технических журналов.

17. Дальнейшее использование результатов работы предполагается:

- при задании требований на разработку системы;

- при разработке методик оценки стойкости наземных подвижных PC, ТРС, ССС к воздействию ЭМИ ЯВ;

- в качестве теоретического и методологического фундамента при проектировании перспективных наземных подвижных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи, стойких к воздействию ЭМИ ЯВ.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Главным итогом, определяющим научную и практическую значимость проведенных исследований, является разработка методов обеспечения стойкости наземных современных и перспективных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию ЭМИ ЯВ с параметрами, рекомендованными МЭК.

Наиболее важные конкретные результаты работы состоят в следующем:

1.Ha основании результатов исследований механизмов образования электромагнитных импульсов ядерных взрывов проанализированы рекомендованные МЭК параметры, типовые формы и спектральные характеристики ЭМИ наземных и высотных ядерных взрывов применительно к задачам воздействия на наземные подвижные станции радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи. Исходя из рассмотренных физических основ воздействия ЭМИ на радиоэлектронные системы, дана классификация наземных подвижных PPC, ТРС, ССС как объектов, подверженных воздействию ЭМИ ЯВ, и проанализирована возможная ЭМИ - обстановка для этих станций с обоснованием вытекающих требований по стойкости к ЭМИ. На этой основе предложено представление о частотной иерархии аппаратуры с учетом определяющей роли различных кабельных соединений при оценке воздействия ЭМИ ЯВ для станций в целом.

2. На основе сопоставления спектрально-энергетических характеристик ЭМИЯВ и рабочих частотных диапазонов станций с использованием предложенной частотно-иерархической схемы установлено, что оценку влияния ЭМИ ЯВ на наземные подвижные станции радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи необходимо осуществлять комплексным методом, включая такие направления, как проникновение ЭМИ через антенны, воздействие на кабельные соединения станций, проникновение ЭМИ в кузова автомашин, воздействие наведенных в соединительных линиях перенапряжений на входы-выходы аппаратуры.

3. На базе выполненных теоретических исследований с экспериментальной проверкой основных положений предложена комплексная методика расчета воздействия ЭМИ ЯВ на наземные подвижные станции радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи. Методика позволяет выполнить расчеты с учетом воздействия ЭМИ на антенны, кабельные соединения станций, проникновения ЭМИ в кузова, воздействия наводимых в кабелях токов и напряжений на входные (выходные) устройства аппаратуры.

4. Для апертурных антенн PPC, ТРС, ССС развита модель расчета и предложена вероятностная методика, позволяющая оценить воздействие ЭМИ с учетом селективно-дуплексирующих устройств с широкой полосой пропускания (десятки и сотни МГц) и направленных свойств апертурных антенн.

5. На основании результатов теоретического рассмотрения с использованием теории длинных линий разработан эффективный метод анализа переходных процессов в проволочных антеннах. Метод обеспечивает расчет воздействия ЭМИ с учетом волнового характера процесса и позволяет оценивать наводки в протяженных фидерах, мачтах и т.д.

6. На основе решения неоднородных телеграфных уравнений предложены строгие электродинамические и приближенные аналитические методы оценки воздействия электромагнитного импульса на кабельные соединения и протяженные кабели сопряжения применительно к воздействию ЭМИ высотного и наземного ЯВ. Для строгих методик расчета разработан эффективный алгоритм, позволяющий выполнять однократное численное интегрирование при расчете наводок как во внешней, так и во внутренней цепи. Для инженерных методик, незаменимых на этапах проектирования, предложены приближенные аналитические методы расчета.

7. На базе результатов теоретического рассмотрения задачи о взаимодействии импульсных полей с кузовами станций, выполняющими роль электромагнитных экранов, предложена эффективная методика оценки амплитудно-временных характеристик внутренних полей, создаваемых за счет диффузии через стенки экрана, проникновения через отверстия и за счет токов, заносимых по кабельным вводным устройствам. Применительно к диффундирующим полям разработан аналитический метод, обеспечивающий сокращение вычислительных затрат более чем на порядок. Для расчета полей, проникающих через отверстия и кабельные вводы, обосновано применение дипольного приближения. Получены аналитические выражения для обобщенной характеристики эффективности экрана с неодно-родностями и вводами - величины среднего поля в экране. Разработанные методики доведены до инженерного вида.

8. Обоснована методика оценки токов и напряжений, наводимых на внутрикузовных соединительных линиях. Получены эквивалентные схемы и аналитические соотношения для источников наводок применительно к этой группе соединений.

9. Разработана методика расчета переходных процессов во входных устройствах, подключенных к кабелям сопряжения, межкузовным и внут-рикузовным соединениям при воздействии ЭМИ ЯВ, доведенная до алгоритмов и программ счета на ЭВМ. Установлено, что расчет переходных процессов с использованием этих программ дозволяет существенно скорректировать величину перегрузок на чувствительных полупроводниковых элементах внутрикузовного оборудования.

10. На основе анализа и сопоставления результатов, полученных с помощью разработанных методик для антенн, кабелей и кузовов наземных подвижных станций установлено, что точные и приближенные аналитические результаты по оценке воздействия ЭМИ ЯВ удовлетворительно согласуются между собой и подтверждаются экспериментальными результатами.

11. С использованием разработанных методов расчета воздействия ЭМИ ЯВ на элементы и аппаратуру наземных подвижных станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи проведены количественные оценки воздействия ЭМИ для ряда типичных станций с анализом и обобщением полученных результатов. В части апертурных антенн проведенные оценки показывают, что максимальная энергия ЭМИ, проникающая через антенны сантиметрового диапазона составляет по порядку величины 10"".10~® Дж и не представляет опасности для ППУ. Для больших антенн дециметрового диапазона максимальная энергия может быть выше, поэтому для этих антенн целесообразно проводить более детальный анализ уровня стойкости ППУ и вероятности их повреждения с учетом пространственной избирательности антенн. Установлено, что вспомогательные штыревые антенны воспринимают значительно большую энергию ЭМИ (до 0,1 Дж),поэтому подключенные к ним устройства нуждаются в защите.

12. Показано, что наводки в неэкранированных кабелях могут достигать величин в десятки и сотни киловольт при большой крутизне, что значительно превышает импульсную электрическую прочность этих линий. Рекомендовано использование для межкузовных соединений и линий сопряжения экранированных марок кабелей. Наводки от ЭМИ высотного ЯВ в экранированных кабелях сопряжения могут достигать величины в несколько киловольт, а в межкузовных кабелях - одной.двух сотен вольт. Исходя из этого, необходимо защищать входы кабелей сопряжения каскадными схемами защиты, в ряде случаев необходима защита и межкузовных цепей.

13.Результаты теоретических оценок уровня полей, проникающих в кузова станций, свидетельствуют, что внутренние поля ЭМИ, обусловленные диффузией через стенки, могут составлять около 10"?А/м, поля, проникающие через окна, могут достигать единиц и десятков А/м, в то время как поля за счет заносимых по вводным кабельным устройствам токов могут доходить до сотен А/м. Таким образом, опасность представляют поля, проникающие через окна, и еще более - заносимые через вводные устройства. Разработаны конкретные рекомендации по улучшению экранировки кузовов.

14. С учетом результатов комплексного анализа воздействия ЭМИ на станции обоснованы и предложены мероприятия по повышению защищенности аппаратуры наземных подвижных PPC, ТРС, ССС от воздействия ЭМИ, учитывающие выбор наилучшего варианта построения станции, оптимизацию ее структурно-функциональной схемы, выбор конструкционных мер защиты и т.д. Рассмотрены принципы защиты от входных (выходных) цепей аппаратуры станций, приведены конкретные схемные решения по защите устройств, подключенных к различным группам кабелей, а также требования к разрабатываемым средствам защиты.

Мероприятия доведены до конкретных рекомендаций.

15. Результаты исследований реализованы:

- при оценке стойкости к воздействию ЭМИ ЯВ ряда станций радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи: "Центавр-Н", "Буссоль-44", "Кадмий-3";

- при разработке мер по повышению стойкости к воздействию ЭМИ ряда разработанных и разрабатываемых станций: "Центавр-Н", "Буссоль-44", "Кадмий-З".

16. Основные положения диссертационной работы докладывались на 6-ой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" (Санкт-Петербург, 2001 г.); на научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость" (Санкт-Петербург, 2002 г); на международном симпозиуме "Надежность и качество -2002" (Пенза, ПГТУ, 2002 г); на международном симпозиуме "Инновационные технологии в проектировании" (Пенза, ПГТУ, 2002 г), а также обсуждены и одобрены на научно-техническом совещании МНИРТИ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Воскобович, Владимир Викторович, 2002 год

1. Действие ядерного оружия. - М.: Воениздат МО СССР, 1963 г.

2. Рикетс Л.У. и др. Электромагнитный импульс и методы защиты. М.: Атомиздат, 1979 г.

3. Нетрадиционное оружие. М.: Военная техника, №46, 1994 г.

4. Тейлор Т.Ядерное оружие третьего поколения. -М.: В мире науки, №6, 1987 г.

5. Мырова Л.О., Чепиженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. М.: Радио и связь, 1988 г.

6. Ядерный взрыв в космосе, на земле и под землей (ЭМИ ЯВ). М.: Воениздат МО СССР, 1974 г.

7. В.И. Кравченко. Грозозащита радиоэлектронных средств. -М.: Радио и связь, 1991 г.

8. Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва. Описание ЭМИ-обстановки, Излученные помехи. МЭК 61000-2-9.1995.

9. Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва. Описание ЭМИ обстановки. Наведенные помехи. МЭК 61000-2-10. 1998.

10. Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва. Общие технические требования к средствам защиты. Излученные помехи. МЭК 61000-5-4. 1995.

11. Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва. Общие технические требования к средствам защиты. Наведенные помехи. МЭК 61000-5-5. 1995.

12. Мырова Л.О., Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений. М.: Радио и связь, 1993 г.

13. М.Воскобович В.В., Мырова Л.О. Обеспечение стойкости радиоэлектронной аппаратуры к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех с учетом рекомендаций МЭК. -СПб.: Сборник трудов академии инженерных наук Российской Федерации, 2002 г.

14. Воскобович В.В., Мырова Л.О. Методы оценки воздействия мощных импульсных электромагнитных помех на телекоммуникационные системы. М.: Радио и связь. Электросвязь №7, 2002 г.

15. Marin L. External Interaction Problems Made Simple with the Syngularity Expansion Method. Proc. Of 4 th Symphoseum and Technical Exhibition on EMC. Zurich,March 1981, p.p 227.231.

16. Михаилов М.И., Разумов Л.Д., Соколов C.A. Электромагнитные влияния на сооружения связи. М.: Связь, 1979 г.

17. Agrawal А.К. et al. Experimental Characterization of Multiconductor Transmission Lines in the Freguency Domain. IEEE Trans., v.EMC-21, №1, 1979, pp. 20. .27.

18. Воскобович B.B. Анализ характеристик составляющих компонентов радиорелейных станций с точки зрения влияния на них электромагнитных излучений.- СПб.: Сборник трудов Российской НТК "Электромагнитная совместимость 2002 г.

19. Физика ядерного взрыва: В 2 т. -М.: Наука. Физматлит, 1997 г.

20. Casey F.K., Vance E.F. EMP Coupling Trough Cable Shields. IEEE Trans., v. EMC-20, №1, 1978, pp. 100.106

21. Вэнс Э.Ф. Влияние электромагнитных полей на экранированные кабели. М.: Радио и связь, 1982 г.

22. Aguet М. Et al. Transient Electromagnetic Field Coupling to Long Shielded Cables. IEEE Trans.,v. EMC-22, №4, 1980, pp. 276.280.

23. Agrawal A.K. et al. Transient Response of Multiconductor Transmission Lines Excited by a Nonuniform Electromagnetic Field.IEEE Trans., V. EMC-22, №2, 1980, pp. И9. Л29.

24. Tesche F.M. Recent Developments in Electromagnetic Field Coupling to Transmission Lines. Proc. of 4 th Symphosium and Technical Exhibition on EMC. Zurich,March 1981, p.p 249.254.

25. Зубков А.П. К вопросу об импульсных электрических наводках в протяженных кабельных линиях. М.: Техника средств связи, сер. ТРС, вып. 1, 1981 г.

26. Мырова Л.О. Оценка электромагнитных наводок в коротких кабельных соединениях аппаратуры средств связи. М.: Техника средств связи, сер.ТРС, вып.1, 1983 г.

27. Sunde E.D. Earth Conduction Effects in Transmission Systems. Van Nostrand. №4. 1994.

28. Воскобович В.В. Повышение надежности систем связи с помощью защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений. Пенза.: ПГТУ. Труды международного симпозиума "Надежность и качество-2002", 2002 г.

29. Васильев В.В., Медведев Ю.А., Коленский Л .Я. Проводящие оболочки в импульсном электромагнитном поле. -М.: Энергоатомиздат, 1982 г.

30. Шапиро Д.Н. Основы теории электромагнитного экранирования. Л.: Энергия, 1975 г.

31. Gut J.Einfuring in die Grundladen Des NEMP Phanomans. Zivilverteidigung, Nr.3. 1983, pp. 12.21.

32. Воскобович B.B. Методы расчета электромагнитных полей, приникающих внутрь экранирующих конструкций СПб.: Сборник трудов Российской НТК "Электромагнитная совместимость", 2002 г.

33. Воскобович В.В. Методы расчета воздействия электромагнитных излучений на апертурные антенны наземных подвижных PPC, ТРС, ССС. -СПб: Сборник трудов Российской НТК "Электромагнитная совместимость", 2002 г.

34. Костенко М.В., Кадомская К.П., Левинштейн М.Л. и др. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения. -Л.: Наука. 1988 г.

35. Балюк Н. В., Бобалев C.B., Иванов Л.Н., Парфенов Ю.В. Стандарты МЭК на устойчивость к электромагнитному импульсу.- СПб.: Тезисы докладов V Российской НТК "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов", 1998 г.

36. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике. -М.: Энергоатомиздат, 1995 г.

37. Волков H.H. Защита от опасных напряжений транзисторных усилителей. М.: Связь, 1976 г.

38. Справочник по радиорелейной связи. Под редакцией С.В.Бородича. -М.: Радиосвязь, 1981 г.

39. Немировский A.C., Рыжков Е.В. Системы связи и радиорелейные линии. М.: Связь, 1980 г.

40. Яковлев Л.И. и др. Тропосферная связь. М.: Воениздат, 1984 г.

41. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. -М.: Радио и связь, 1987 г.

42. Щелкунов С.А., Фриис У.Т. Антенны. -М.: Советское радио, 1955 г.

43. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. -М.:, Связь, 1977 г.

44. Кондратьев В.В., Попов Б.В. Ограничители для защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений. М.: Зарубежная электронная техника, вып №2, 1983 г.

45. Васильев В.В. Проводящие оболочки в импульсном электромагнитном поле. -М.: Энергоатомиздат. 1982 г.

46. Любомудров A.A. Методы расчета электромагнитного импульса ядерного взрыва внутри экранированных сооружений. ВИА им. Ф.Э.Дзержинского, 1970 г.

47. Miller D.A., Bridges I.E. IEEE Trans., v.EMC-10, №1, 1968.

48. Кокшаров A.M., Белинский И.Л. Методика расчета магнитной составляющей электромагнитного импульса внутри немагнитных экранов. -М.: Радиоэлектроника, 1980 г.

49. Кокшаров A.M., Белинский И.Л. Методика расчета параметров ЭМИ ядерного взрыва внутри экранов. -М.: Радиоэлектроника, №9, 1981 г.

50. Гринберг Я.Р. Проникновение электромагнитного импульса специального высотного ядерного взрыва в полость плоского экрана. -М.: Вопросы радиоэлектроники, сер. РЛТ, вып. 13, 1973 г.

51. Греков В.Н. и др. Импульсная характеристика цилиндрического экрана. -М.: Вопросы радиоэлектроники, сер. ТСУ, вып.1, 1978 г.

52. Lee K.S.H., Bedrosian G. Diffusive Electromagnetic Penetration into Metallic Enclosures. IEEE Trans., v. AP-27, №2, 1979.

53. Зубков А.П., Мырова Л.О. О проникновении магнитного поля ЭМИ ядерного взрыва в сплошные проводящие экраны. -М.: Техника средств связи, сер. ТРС, вып.1, 1982 г.

54. Bouwkamp C.J. Theoretical and Numerical Treatment of Diffraction through a Circular Aperture. IEEE Trans., v. AP-18, 1970.

55. Rahmat-Samii Y., Mittra R. Electromagnetic Coupling trough Small Apertures in a Conducting Screen. IEEE Trans., v. AP-25, №2, 1977.

56. Butler C.M. et al. Electromagnetic Penetration through Apertures in Conducting Surfaces. IEEE Trans., v. EMC 20, №1, 1978.

57. Сикарев B.A., Класс B.A., Сапунов A.A. Импульсные электромагнитные поля, возбуждаемые отверстиями в замкнутых экранированных объемах. М.: Техника средств связи, сер. ТРС, вып. 1, 1984 г.

58. Vance E.F. Electromagnetic Interference Control. IEEE Trans., v. EMC-22, №4, 1980r.

59. Butler C.M., Umashankar K.R. Electromagnetic Excitation of a Wire through an Aperture Perforated Conducting Screen. IEEE Trans., v. AP-24, №4, 1976 r.

60. Davis W.A. Bounding EMP Interaction and Coupling. IEEE Trans., v. AP-29, №6, 1981r.

61. Пупов А.Д., Данилов Д.Н., Болотов Е.А. Влияние ЭМИ ЯВ на работу бортовых приемных устройств. М.: Радиоэлектроника, вып. 6, 1982 г.

62. Мэзон С., Циммерман Г. Электронные цепи, сигналы и системы. М.: ПМЛ, 1963 г.

63. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем. М.: Соврадио, 1976 г.

64. Чуа Л.О., Лин П.М. Машинный анализ электронных схем. М.: Энергия, 1980 г.

65. Лекции по гражданской обороне. М.: 1979 г.71.3амышляев Б.В., Сикарев В.А. Состояние, основные результаты и перспективы развития исследований по проблеме ЭМИ ядерных взрывов. -М.: Радиоэлектроника, вып. 1-2, 1978 г.

66. Марков В.В. Радиорелейная связь. М.: Связь, 1979 г.

67. Ицхоки Я.С. Приближенный метод анализа переходных процессов в сложных линейных цепях. М.: Сов. радио, 1969 г.

68. Harrisson C.W. Transient Electromagnetic Field Propagation through Infinite Sheets into Spherical Shells and into Hollow Cylinders. IEEE Trans., v. AP-12, №3,1964.

69. Lee K.S.H. Two Parallel Terminated Conductors in External Fields. IEEE Trans, v. EMC-20, 1978, №2, pp. 288-295.

70. Lee K.S.H. On the Forsing Function for Externally Exited Transmission lines. IEEE Trans, v. EMC-23, 1981, №1, pp. 44-45.

71. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1978

72. Воскобович В.В. Некоторые вопросы создания радиорелейных систем связи, устойчивых к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех. М.: Технология ЭМС, вып. 2, 2002 г.

73. Кондратьев В.Н. Воздействие ЭМИ высотного ядерного взрыва на линии связи.- СПб.: Сборник докладов. Международный симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии, 1995 г.