Диссертация (Методология моделирования сертификационных испытаний радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех), страница 6

Поэтомусфера, которую составляет ЭМС, выходит за рамки только технической проблемы, вданном случае она соприкасается с проблемой технической безопасности. Последствиясбоев в функционировании РЭС, вызванных недостаточным обеспечением ЭМС либоошибочностью решений в этой области зависят, в первую очередь от назначения РЭС. Но,учитывая все более широкое применение РЭС, можно ожидать возрастание опасноститаких последствий [6]. Особенно это относится к электронике медицинского назначения,кардиостимуляторам, средствам контроля на производстве и в энергетике, системамтранспортной безопасности и вооружения и т.п.По этой причине в настоящее время часто ведут речь не об электромагнитнойсовместимости как таковой, а о функциональной безопасности в широком смысле,подчеркивая тем самым основной технический эффект грамотного решения проектныхзадач [11].

Функциональная безопасность охватывает риски, обусловленные ошибками исбоями при функционировании систем, устройств и аппаратов. Очевидно, чтофункциональная безопасность, связанная с теорией рисков и катастроф, определяется нетолько проблемами ЭМС, поэтому здесь выделяют группу вопросов, непосредственносвязанных с электромагнитной совместимостью.С другой стороны, функциональная безопасность, определяемая ЭМС, необеспечивается только ограничением помехоэмиссии, а является многоаспектнойпроблемой. При ее решении дополнительно принимаются во внимание [11]:— оценка электромагнитных возмущений, которым подвергается аппаратура;— возможные результаты таких воздействий;— помеховое взаимодействие узлов внутри одной системы;— функции, которые могут быть нарушены внешними электромагнитнымивоздействиями;— требуемый уровень стойкости к внешним воздействиям.24Из изложенного следует, что проблема расчетной оценки эмиссии излучаемыхрадиопомех, в т.ч.

в условиях, соответствующих сертификационным испытаниям дляпроверки соответствия РЭС нормам помехоэмиссии, решаемая в диссертации, относитсятолько к одной составляющей функциональной безопасности, обусловленной ЭМС. Темне менее, ненадлежащее ее решение вполне способно перечеркнуть все прочие усилияразработчиков в части обеспечения функциональной безопасности, что дополнительноактуализирует тематику научного исследования.В теории электромагнитной совместимости следует рассматривать две тесносвязанные проблемы — обеспечение помехоустойчивости и ограничение помехоэмиссии.Помехоустойчивость РЭС может быть также оценена методами моделирования.

По сути,для этого следует решать задачу, обратную рассматриваемой в диссертации и состоящуюв расчете токов, наводимых в проводниках РЭС, по известным спектральным иэнергетическим характеристикам электромагнитных полей, сформированных стороннимиисточниками.Проблема ЭМС с позиции эмиссии излучаемых радиопомех имеет еще две важныесоставляющие. Первая из них состоит в длительном воздействии электромагнитного фонана биологические объекты, которое может оказывать вредное воздействие [12] спроявлением кумулятивного эффекта. Наличие значительного электромагнитного фонаприводит к повышению утомляемости персонала, а также способно вызыватьобщесистемные нарушения в живых организмах. Ввиду этого, снижение уровняиндустриальныхпомехспособствуетсозданиюблагоприятныхусловийжизнедеятельности с позиции электромагнитной экологии [13].Вторым аспектом является обеспечение конфиденциальности обрабатываемойинформации.

На сегодняшний день информация, как обрабатываемая с помощьювычислительных средств, так и передаваемая в системах связи, может иметь чрезвычайновысокуюценность,включаяобеспечениебезопасностииобороноспособностигосударства. В этой области значительное внимание уделяется пресечение любыхтехнических каналов утечки информации, включая побочные излучения РЭС.

В [10]описывается эксперимент по дистанционному перехвату изображения с экранакомпьютерного монитора путем его восстановления по побочному излучению. Данныйэксперимент весьма часто демонстрируют на выставках оборудования для исследований вобласти ЭМС и средств радиотехнических измерений в целом.Поскольку РЭС, предназначенные для обработки конфиденциальной информации,весьма разнообразны, а исследования по поиску потенциальных излучений сложны,длительны и весьма дороги, то потенциальную утечку информации через эфир25предотвращают путем зашумления эфира с использованием мощных широкополосныхгенераторов радиошума, практическое применение которых оказывает очень серьезноевлияние на работу многих радиослужб.

Поэтому для указанных устройств научнообоснованная оценка эмиссии как излучаемых, так и кондуктивных помех можетспособствовать снижению защитного уровня шумовых полей, что позволит значительноулучшить электромагнитную обстановку в местах использования генераторов радиошума.Таким образом, задача обеспечения ЭМС РЭС на стадии проектирования путемоценки уровня эмиссии излучаемых радиопомех, решению которой посвящена настоящаядиссертационная работа, является актуальной, своевременной и важной в научном иприкладном смысле.1.2. Анализ современных методов обеспечения ЭМСОбеспечение ЭМС как комплексная научно-практическая задача.

Цель работпо электромагнитной совместимости при проектировании, изготовлении и использованииРЭС состоит в устранении проблем, обусловленных потенциально возможнымипоследствиями электромагнитной несовместимости. Критериями обеспечения ЭМС, какотмечалось выше, является, с одной стороны, соответствие РЭС нормам помехоэмиссии, ас другой — наличие определённого уровня помехоустойчивости, гарантирующегонормальное функционирование РЭС в условиях наихудшей ожидаемой электромагнитнойобстановки.Этодостигаетсяспециальнымитехническимирешениями,включаяцеленаправленное применение помехоподавляющих средств.

С учетом проблемынеопределенности в области ЭМС [14] вводят запасы по помехоустойчивости ипомехоэмиссии, зависящие от назначения РЭС.Исходными данными для проведения инженерных работ по ЭМС являются [15]:— электромагнитная обстановка, характеризующаяся амплитудными значенияминапряжений и токов источника помех, напряженностью поля, частотными спектрами,крутизной фронтов;— информацияомеханизмахсвязи,характеризующихсянекоторымматематическим описанием, например, коэффициентами затухания, передаточнымифункциями и другими параметрами;— восприимчивость, или чувствительность приемника (рецептора) радиопомех,характеризующаяся пороговыми значениями помех в частотной и временной областях.Источники и рецепторы радиопомех сравнительно легко могут быть описаныпосредствомизмеренийилимоделированияихизлучений.Сиспользованиеманалогичных методов могут быть найдены и пороговые значения восприимчивости РЭС крадиопомехам.

Однако идентификация механизмов связи куда более сложна и требует26приложения теории электромагнитного поля, знаний в области радиотехники, а такжебольшого опыта в практической схемотехнике и в проектировании в целом. Практикаформирования решений в области ЭМС показала, что обычно речь идет о паразитныхпутях передачи, например, через емкости и индуктивности, которые обусловленыконструкцией РЭС и часто проявляются лишь в виде вызванных ими электрическихвлияний.Принципиальными мероприятиями по обеспечению ЭМС являются:— подавление помех путем воздействия на их источник;— подавление или ослабление помех в среде распространения;— повышение помехозащищенности и устойчивости наиболее чувствительныхузлов РЭС;— разделение во времени режимов действия радиопомех и функционированиячувствительных элементов в пределах единого радиоэлектронного средства или системы.Методы обеспечения ЭМС РЭС не могут рассматриваться в отрыве от основныхаспектов данной научно-технической проблемы, являющихся её основой.

Ниже краткорассмотрено содержание основных аспектов ЭМС [15].1. Радиочастотный ресурс. Данный аспект включает в себя исследование условийиспользованиярадиоканаловразличнымирадиослужбами,разработкупринциповуправления радиочастотным ресурсом и установление закономерностей его дальнейшегоиспользования, а также совершенствование международной и национальной нормативнотехнической документации в области использования радиочастотного ресурса. Этотаспект в наибольшей степени относится к радиосистемам, использующим свободнораспространяющиеся электромагнитные волны для передачи информации [16].2.

Непреднамеренные электромагнитные помехи. Данный аспект включает в себявыявление источников таких помех и определение их энергетических, частотных ивременных характеристик, статистический анализ, моделирование и изучение влияниясреды на распространение радиопомех.

К этому направлению относят также исследованияпо влиянию разных рецепторов на результаты действия помеховых сигналов,совершенствование методов и средств измерений помех, разработку норм на предельнодопустимые показатели помехоэмиссии и методов их обеспечения.3.

Характеристики ЭМС. Аспект включает выявление характеристик ЭМС любыхсредств, функционирование которых обеспечивается преобразованием электрическойэнергии, включая устройства её генерации и каналирования к потребителям, а такжеопределение численных значений этих характеристик и статистических показателей, ихклассификацию и разработку соответствующей нормативно-технической документации.27ПринятовсехарактеристикиРЭСподразделятьнафункциональные,определяющие способность РЭС отвечать заданным требованиям, и параметры,влияющиенаЭМС.Кпервым,например,можноотнестичувствительностьрадиоприемника, его динамический диапазон, к последним — мощность излучениярадиопередатчика на гармониках несущей. Эволюционное развитие ЭМС как отдельнойветвирадиоэлектроникипривелоксозданиюнаучнообоснованныхметодовсовершенствования РЭС по характеристикам ЭМС.

Значение каждой из характеристикзависит от того, на каком уровне рассматривается и решается задача обеспечения ЭМС.Обычно рассматривают три уровня ЭМС:— межсистемную,состоящуювобеспеченииЭМСмеждуотдельнымиавтономными системами;— внутрисистемную, заключающуюся в обеспечении ЭМС между узламисложного радиоэлектронного комплекса;— внутриаппаратурную — обеспечение ЭМС между блоками, узлами иотдельными компонентами одного РЭС.Характеристики ЭМС наряду с функциональностью и надежностью оборудованиясоставляют основу, на которой базируется представление о качестве РЭС [17]. Тематикадиссертационной работы посвящена развитию методов обеспечения межсистемной ивнутрисистемной ЭМС.4.