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

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего профессионального образованияНациональный исследовательский университет"Высшая школа экономики"На правах рукописиЛемешко Николай ВасильевичМЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕРТИФИКАЦИОННЫХИСПЫТАНИЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВПО ЭМИССИИ ИЗЛУЧАЕМЫХ РАДИОПОМЕХСпециальность 05.12.04 — Радиотехника, в т.ч. системы и устройствателевиденияДиссертация на соискание ученой степенидоктора технических наукНаучный консультант:д.т.н., проф. Кечиев Л.Н.Москва – 20142СодержаниеПеречень сокращений...............................................................................................................5Введение....................................................................................................................................7Глава 1. Анализ методов и средств обеспечения электромагнитной совместимости исодержания сертификационных испытаний по помехоэмиссии...........................................161.1.

Анализ современного состояния проблемы электромагнитной совместимостирадиоэлектронных средств .................................................................................................161.2. Анализ современных методов обеспечения ЭМС ......................................................251.3. Анализ процедуры сертификационных испытаний, требований к условиям ихпроведения и задействованным измерительным средствам .............................................321.4. Оценка возможности использования современных САПР для решения задач ЭМС, атакже для осуществления виртуальной сертификации РЭС по помехоэмиссии..............451.5.

Анализ современных методов моделирования РЭС ...................................................511.6. Постановка задач диссертационной работы................................................................58Глава 2. Разработка моделей средств измерений, используемых при проведениисертификационных испытаний РЭС по эмиссии излучаемых радиопомех..........................602.1. Разработка параметрических и функционально-интерфейсных моделейрадиоэлектронных средств .................................................................................................602.2. Разработка моделей узлов измерительных приемников и методов идентификации ихпараметров...........................................................................................................................672.3. Разработка моделей измерительных приемников.....................................................1002.4. Повышение вычислительной эффективности моделей ИП и разработка ихупрощенных вариантов.....................................................................................................1072.5.

Результаты виртуальной калибровки моделей измерительных приемников иэкспериментальная оценка их точности...........................................................................1222.6. Разработка моделей дополнительных средств измерений, используемых приисследованиях радиопомех...............................................................................................1402.7. Разработка методики использования моделей измерительных приемников прирешении практических задач............................................................................................1512.8. Выводы .......................................................................................................................154Глава 3. Разработка теоретических основ метода расчета электромагнитных полей,формируемых РЭС................................................................................................................15533.1. Теоретические основы построения электромагнитной модели РЭС для виртуальнойсертификации по эмиссии излучаемых помех.................................................................1553.2.

Разработка методики отбора проводников, определяющих помехоэмиссию начастоте анализа .................................................................................................................1793.3. Расчет компонентов электромагнитного поля типовых излучающих элементовпечатных плат ...................................................................................................................1903.4. Расчет компонентов электромагнитного поля электрически коротких проводников,не являющихся прямолинейными ....................................................................................2063.5. Учет влияния конструкции радиоэлектронных средств на формируемое имиэлектромагнитное поле.....................................................................................................2123.6.

Анализ результатов экспериментальных исследований...........................................2303.7. Выводы .......................................................................................................................236Глава 4. Разработка метода моделирования сертификационных испытаний РЭС поэмиссии излучаемых радиопомех ........................................................................................2384.1. Разработка метода моделирования РЭС как излучающего объекта.........................2384.2. Результаты практической апробации метода моделирования РЭС как излучающегообъекта...............................................................................................................................2514.3.

Разработка модели измерительной площадки, используемой при виртуальнойсертификации РЭС по эмиссии излучаемых радиопомех ...............................................2614.4. Разработка метода моделирования сертификационных испытаний РЭС по эмиссииизлучаемых радиопомех ...................................................................................................2704.5. Оценка неопределенности результатов виртуальной сертификации РЭС по уровнюизлучаемых радиопомех ...................................................................................................2884.6. Апробация метода моделирования сертификационных испытаний РЭС по эмиссииизлучаемых радиопомех ...................................................................................................2934.7. Выводы .......................................................................................................................316Глава 5. Разработка основ построения программного комплекса с функциеймоделирования сертификационных испытаний РЭС по эмиссии излучаемыхрадиопомех............................................................................................................................3185.1.

Разработка общих требований к программному комплексу с функциеймоделирования сертификационных испытаний РЭС по эмиссии излучаемых радиопомехи принципов его построения ............................................................................................3185.2. Разработка структуры программного комплекса......................................................3285.3. Использование ПК ВС при проектировании РЭС.....................................................3435.4. Методы тестирования ПК ВС ....................................................................................34745.5. Аспекты промышленного внедрения ПК ВС............................................................3525.6.

Выводы .......................................................................................................................357Заключение............................................................................................................................358Литература ............................................................................................................................361Приложение 1. Примеры описаний моделей на входном языке WinSPICE 1.03.02 ..........376Приложение 2.

Протоколы измерений.................................................................................392Приложение 3. Калибровочные таблицы для измерительной антенны, использовавшейсяпри экспериментальных исследованиях ..............................................................................474Приложение 4. Спектрограммы радиоизлучения ТРЭС (к протоколу №8 приложения 2)...............................................................................................................................................4755Перечень сокращенийАКРП — анализатор кратковременных радиопомехДМ — диапазонная модельДН — диаграмма направленностиИИП — инерционный индикаторный приборИЛИН — источник линейно изменяющегося напряженияИМС — интегральная микросхемаИНС — идеальный низкочастотный сигналИНУН — источник напряжения, управляемый напряжениемИНУТ — источник напряжения, управляемый токомИО — испытуемый объектИП — измерительный приемникИП КД — измерительный приемник с квазипиковым детекторомИП СКЗ — измерительный приемник с детектором среднеквадратичных значенийИП СЗ — измерительный приемник с детектором средних значенийИП ПД — измерительный приемник с пиковым детекторомИПС — идеальный полосовой сигналИТУН — источник тока, управляемый напряжениемКД — квазипиковый детекторКЛ — копланарная линияКМОП — комплементарная логика на транзисторах «металл-оксид-полупроводник»КРП — кратковременная радиопомехаЛЗ — линия задержкиНИНУН — нелинейный источник напряжения, управляемый напряжениемНИТУН — нелинейный источник тока, управляемый напряжениемОИТ — оборудование информационных технологийРЭС — радиоэлектронное средствоСАПР — система автоматизированного проектированияПК ВС — программный комплекс с функцией моделирования сертификационныхиспытанийПКМ — полностью конфигурируемая модельПМ — параметрическая модельПЧ — промежуточная частотаСВЧ — сверхвысокие частоты6СИСПР — специальный международный комитет по радиопомехамТЗ — техническое заданиеТИЭ — типовой излучающий элементУИТ — управляемый источник токаУИН — управляемый источник напряженияУМ — упрощенная модельТРЭС — тестовое радиоэлектронное средствоФИМ — функционально-интерфейсная модельФНЧ — фильтр низкой частотыФПЧ — фильтр промежуточных частотФРА — функция распределения амплитудФСС — формирователь специальных сигналовЦФУВ — цепь формирования управляющих воздействийЭМО — электромагнитная обстановкаЭМС — электромагнитная совместимостьЭС — экспертная система7ВведениеРадиоэлектронные средства (РЭС) функционируют в условиях естественных иискусственныхрадиопомех,всовокупностиопределяющихэлектромагнитнуюобстановку в местах их эксплуатации.

Наличие свободно распространяющихсяэлектромагнитныхволн,атакжеэлектромагнитнойсовместимостикондуктивных(ЭМС),помехявляющуюсяпорождаетоднойизпроблемуосновныхврадиотехнике. Важной особенностью электромагнитной совместимости как научнопрактическогонаправленияявляетсяее теснаявзаимосвязьсфункциональнойбезопасностью техногенных объектов и медицинской безопасностью, значимость которыхв настоящее время общепризнанна.Воздействие электромагнитных помех на РЭС может приводить к разнымпоследствиям. Характер сбоев для конкретного образца в условиях совместногофункционирования с другими РЭС определяется двумя основными аспектами —интенсивностью помехоэмиссии и помехоустойчивостью.