Автореферат (Методология моделирования сертификационных испытаний радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех)

На правах рукописиЛемешко Николай ВасильевичМЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕРТИФИКАЦИОННЫХИСПЫТАНИЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВПО ЭМИССИИ ИЗЛУЧАЕМЫХ РАДИОПОМЕХСпециальность 05.12.04 — Радиотехника, в т.ч. системыи устройства телевиденияАвторефератдиссертации на соискание ученой степенидоктора технических наукМосква – 2014Работавыполненавфедеральномгосударственномавтономномобразовательном учреждении высшего профессионального образования«Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”».Научный консультант:д. т. н., профессор Кечиев Леонид НиколаевичОфициальные оппоненты:Кириллов Владимир Юрьевич,доктортехническихнаук,профессор,Московскийавиационныйинститут,заведующийкафедройтеоретическойэлектротехникиТухас Вячеслав Анатольевич,доктор технических наук, ООО "Научнопроизводственноепредприятие"Прорыв",г.

Петрозаводск, генеральный директорСмирнов Андрей Павлович,доктор технических наук, ЗАО “НПФ “Диполь”,руководительнаправленияЭМСирадиоизмерений, ФКУ ”Главный научныйметрологический центр Минобороны”, ведущийнаучный сотрудникВедущая организация:ОАО «Радиотехнический институт им. академикаА.Л. Минца»Защита состоится "30" июня 2014 г. в 12:00 на заседаниидиссертационного совета Д 212.048.13 в Национальном исследовательскомуниверситете «Высшая школа экономики» по адресу:109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национальногоисследовательского университета «Высшая школа экономики» по адресу101000, г.

Москва, ул. Мясницкая, д. 20, и на сайте http://www.hse.ru.Автореферат разослан "____" ________ 2014 г.Ученый секретарьдиссертационногосоветак. т. н., профессорНиколайНиколаевичГрачев2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность тематики работыРадиоэлектронные средства (РЭС) функционируют в условияхестественных и искусственных радиопомех, в совокупности определяющихэлектромагнитную обстановку. Наличие свободно распространяющихсяэлектромагнитных волн, а также кондуктивных помех порождает проблемуэлектромагнитной совместимости (ЭМС), являющуюся одной из основных врадиотехнике. Важной особенностью ЭМС как научно-практическогонаправления является ее тесная взаимосвязь с функциональной безопасностьютехногенных объектов и медицинской безопасностью, значимость которых внастоящее время общепризнанна.Воздействие электромагнитных помех на РЭС может приводить к разнымпоследствиям.

Характер сбоев для конкретного электронного устройстваопределяется интенсивностью помехоэмиссии и помехоустойчивостью.Соответственно, методы обеспечения ЭМС развиваются по двум основнымпутям, направленным в сторону снижения помехоэмиссии и повышениястойкости к кондуктивным и излучаемым радиопомехам.В настоящее время разработаны принципы обеспечения ЭМС, состоящиев использовании комплекса специальных конструкторских и схемотехническихметодов. Улучшение показателей ЭМС достигается экранированием,использованием фильтров, снижением площади проводящих контуров и рядомдругих технических решений, закладываемых при разработке РЭС.В целях обеспечения единства используемых критериев соответствияРЭС требованиям по ЭМС для различных классов аппаратуры устанавливаютнормы по помехоэмиссии и стойкости к радиопомехам при нормированныхусловиях испытаний, определяемых стандартами.

Подтверждение соответствияРЭС таким нормам выполняется в ходе сертификационных испытаний. Присертификационных испытаниях анализируются как кондуктивные, так иизлучаемые радиопомехи РЭС.На текущий момент методы защиты от кондуктивных помех,включающие в основном схемотехнические приемы, развиты в степени,достаточной для успешного использования в большинстве разработоксерийного и массового производства, поэтому более важной задачей являетсяобеспечение соответствия РЭС нормам по эмиссии излучаемых радиопомех.Сертификационныеиспытанияпредусматриваютисследованиеизлучаемых радиопомех, формируемых РЭС, на открытых или альтернативныхизмерительных площадках с привлечением специального оборудования.

Онипроводятся в аккредитованных лабораториях, занимают до нескольких недель и3имеют значительную стоимость. Достоинством сертификационных испытанийв условиях специализированной лаборатории является их объективность исравнительно небольшая погрешность результатов, определяемая свойствамиизмерительной площадки и используемого оборудования.Вместе с тем, на момент проведения сертификационных испытаний попомехоэмиссии разработчик не имеет гарантий их успешного завершения.Неудача на сертификационных испытаниях приводит к явным временным ифинансовым потерям, что недопустимо в условиях жесткой рыночнойконкуренции.

Кроме того, при обнаружении превышения норм испытанияобычно прекращают с формированием соответствующего заключения.Следовательно, разработчики, получив информацию о недопустимом уровнепомехоэмиссии на некоторой частоте, не имеют представления о её уровне намногих других частотах. Поэтому последующая доработка РЭС можетоказаться неудовлетворительной и вместе с повторными испытаниямиприобрести циклический характер.Исследования показали, что на практике может быть примененусовершенствованный подход к обеспечению соответствия РЭС нормампомехоэмиссии, который снимает остроту указанных недостатковлабораторных испытаний.

В состав стадии технического проектированиявводится новый этап, на котором на основе информации о схемотехнике иконструкции проектируемого РЭС выполняется его схемотехническое иэлектродинамическое моделирование, а также моделирование условийпроведения сертификационных испытаний и средств измерений, предписанныхк использованию при лабораторном анализе помехоэмиссии. В ходе расчетаоценивается помехоэмиссия на каждой интересующей разработчика частоте ввыбранной точке наблюдения. Реализация такого подхода требует созданиясоответствующих методов и методик.В России развитию методов моделирования РЭС как источниковизлучаемых и кондуктивных радиопомех, а также средств измерений,используемых при исследованиях в области ЭМС, посвящены работы КнязеваА.Д., Воронина А.Я., Кечиева Л.Н., Чермошенцева С.Ф., Юркевича Л.В.

Изисследований в этой области в других странах следует выделить труды Poly K.,Thihani L., Senior T., Hristopulos H., Braxton T., Tasker S.В работах этих авторов обоснована необходимость оценкипомехоэмиссии на стадии проектирования РЭС, намечены первичные пути ихчисленного исследования как излучающих объектов, изложен рядконцептуальных идей по моделированию средств измерений, используемых влабораторных исследованиях помехоэмиссии.4Применяемые на сегодняшний день методы обеспечения ЭМСхарактеризуются ориентированностью на экспериментальные оценки и опытразработчиков. Вместе с тем, отечественные и зарубежные специалистыпризнают, что такой подход к решению связанных с ЭМС вопросов далеко невсегда состоятелен, поскольку часто не оперирует с количественнымиоценками помехоэмиссии.

Избыточность закладываемых мер по ЭМС такженегативно сказывается на конечном изделии, т.к. ведет к увеличению стоимостиРЭС. Таким образом, формирование и развитие методологии моделированиясертификационных испытаний РЭС по эмиссии излучаемых радиопомехпозволяет существенно расширить спектр средств, применяемых приобеспечении ЭМС, и качественно улучшить уже используемые методы.Из изложенного следует, что решаемая в диссертации проблемарасчетной оценки уровня излучаемых радиопомех для радиоэлектронныхсредств на стадии их проектирования, в т.ч. в условиях, соответствующихсертификационным испытаниям по помехоэмиссии, является актуальной иважной в научном и прикладном смысле.Цель и задачи диссертационной работыЦелью работы является повышение эффективности используемыхпроектных решений РЭС путем разработки и практического использованияновых методов, предназначенных для оценки уровня излучаемых радиопомехна стадии проектирования в условиях, соответствующих сертификационнымиспытаниям по помехоэмиссии.

Для достижения поставленной цели в работесформулированы и решены следующие задачи.1. Проведен анализ современного состояния проблемы электромагнитнойсовместимости и методов ее обеспечения, проанализирована процедуралабораторных испытаний РЭС по эмиссии излучаемых радиопомех и оцененавозможность их перевода в плоскость моделирования, сформулированы цель изадачи диссертационной работы.2. Разработанаконцепцияновыхтиповсхемныхмоделейрадиоэлектронныхсредств,допускающихизменениепараметровнепосредственно в процессе моделирования и являющихся обобщениемклассических моделей с жесткой структурой.3. На основе представления о параметрических и функциональноинтерфейсных моделях РЭС разработаны модели средств измерений,используемых при выполнении сертификационных испытаний по эмиссииизлучаемых радиопомех, и методика их использования при решениипрактических задач в области ЭМС.4.