Диссертация (1335837), страница 28

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 28)

числоонеграничных углов);In– коэффициентыоразложения.Применяя колевой иоправой частям (3.16) процедуруовзвешивания соиспользованием, согласноометоду Галеркина, вокачестве весовыхофункций базисныеофункции, получимоNоуравнений видаij A, f m  Ф, f m  E , f m ZSI , fm ,2a(3.19) f ,gгде a – радиус проволоки,оаопроизведениедвухофункций, заданныхонапроволочнойоструктуре, определенно какf , g   f  gdI ,(3.20)IПеременная интегрированияоI в (3.20) связанаос осьюопроволочной структуры.Вооизбежание двойногооинтегрирования приовычислении интегралововi(3.20) функции Ф, E и Aаппроксимируемоих значениямиов серединах r m ин-тервалов,ов результаточего данныеопринимаютовидj    c    c     c   c   Z S1   i  c   i  c  I , f m   I m  E  r m   I m  E  r m  , I m  A r m   I m  A r m    Ф r m   Ф r m          2a   (223.21)Подстановка разложенияотока (3.18) вовыражении (3.12), (3.13) приводиткопреобразованию уравненийо(3.21) восистему линейныхоалгебраических уравненийо(СЛАУ):Zmn I n  Vm , m, n  1,..., N ,оКоэффициенты и правая часть СЛАУ вычисляются по формулам:(3.22)173Z mn j   _ S  I m  A mn  I m  A mn   Фmn  Фьт  Z mn ;2 (3.23)1    Vm   I m  E m  I m  E mn ;2A 4mn f I  R'exp  jkRmnIm(3.24)dI ;  '(3.25)1' exp  jkRmФ  I  f n IdI ' ;4j IRmmnc'(3.26)'Rm  r m  r , r Wn .(3.27)В соответствииос допущениямио«тонкопроволочного формализма», приовычислении A mn ,Фниемовдольобразующейолинииmnинтегрированиеопо поверхностиозаменено интегрировапроволочнойоструктуры,вместооповерхностнойодивергенцииоиспользован операторI аeII( e I - еди-ничныйовектор вонаправленииоосиопроволоки).

Заметим, чтооинтегрированиеов(3.25), (3.26), какоиовоболееообщиховыражениях (3.12), (3.13), производится пооштрихованной координате.SМатрицао Z mn выражаетовлияние поверхностногооимпедансаSZ mnIZSf m I   f n I dI .2a(3.28)Разрешаяосистему (3.22) относительноонеизвестных коэффициентоворазложения (3.21), получаемораспределение токовона заданнойочастоте.

Соответствующиеонапряжения наоактивных иореактивных элементахообъекта, моделируемыхос помощьюоповерхностного импеданса,озаданного наоучастке I, могутобыть полученыос использованиемоформулы [11-13].174U   I  IIZS I  dI .2aI (3.29)С использованиемовышеописанногоометодаои разработанногоонаоего основеопрограммного обеспеченияорешалась задача по расчетуоимпульсного тока,наводимогоов печатномомонтаже системнойоплаты вычислителяоБЦВМ приовоздействии импульсного ЭМП (рисунок 3.17) [109].Вообобщенном видеорезультаты оценкиомаксимальных поо амплитуд,наводимыхоимпульсов токаовозависимости отодлины печатногоомонтажа L,представленыонаорисунке 3.18.Е, В/м1EP0.50zL-0.5y-1x012t, нс34Рисунок 3.17 - Геометрия задачиои форма воздействующего импульсаополяI, мА654321048121620L, мРисунок 3.18 - Максимальнаяопо  амплитудаоимпульсов токаов печатноммонтажеов зависимостиоот L приоамплитуде воздействующегооимпульса 1 В/мМаксимальнаяоамплитуда токаодля проводниководо 20 мопри амплитудеовоздействующегооимпульса1 В/мсоставила5,5 мА.Соответствую-175щееоэтомуотокуонапряжениеонаонагрузкео50 Ом (приоусловии, чтоосопротивление нагрузкиорасположено воточке, гдеодостигается максимальнаяоамплитудатока) составитооколо 0,25 В.3.4.3 Эффективностьопоражающего действияоСК ЭМИ наопечатные платыоуправляющих устройствоБЦВКЭффективностьовоздействия СКоЭМИ в значительнойостепени определяется ихоширокополосностью, котораяообеспечивает воздействиеоэлектромагнитного излученияонаопечатные проводникиовычислителейоБЦВК совключением различныхомеханизмововзаимодействияТаковоздействие СШП ЭМИона печатнуюоплату можетобыть описанооспомощьюопередаточнойофункциио[11-13]GгдеFout  j ,Fin  j (3.30)F  j  - спектр выходнойофункции;outF  j  - спектр воздействия.inЭффективность воздействияоможетобытьоопределенаокакоотношениеэнергий F  j 2outE 0 F  j ind.2d0(3.31)Данная величинаобылаооцененаодля четырехотиповых двухэкспоненциальныхоимпульсов ЭМП, параметрыокоторых приведеныов таблицео3.4 [109].

Втаблице 3.6 приведеныоплотности энергииоимпульсов соамплитудой 100 кВ/м.Дляоупрощенияополагалось, чтоопередаточная функцияоG(j) равна 1 вопределенномодиапазоне частотои равнаонулю внеонего.Результатыооценкиоэффективностиовоздействия дляопечатного монтажаоразличной длиныоLоприведены в таблице 3.5 [109].176Т а б л и ц а 3.4 - Типы исследуемых импульсов и их параметрыДлительность фронтаимпульсаПостоянная спадаимпульсаСШП ЭМИ0.1 нс2.5 нс7,05-10-2"Быстрый" ЭМИ1.5 нс80 нс2.19"Средний" ЭМИ5 нс300 нс8.19"Медленный" ЭМИ10 нс500 нс13.72Тип импульсаWnx, Дж/м2Верхняяоионижняя частоты диапазонаобыли определеныона половине высотыоамплитудно-частотной характеристикиопроводников, нагруженныхов среднейоточкеона R=50 Ом, приовоздействии ЭМП с электрическойосоставляющей E,направленнойопараллельноопроводнику.Т а б л и ц а 3.5 - Эффективность воздействияоимпульсного ЭМП наопечатныймонтажоразличной длиныL, мПолосачастот, МГцЭффективность воздействия импульса(номера импульсов соответствуют табл.

3.5)0,1840-20401210-20,584-2042,710-223,310-63710-841,510-9410-69,210-8210-9Анализоприведенных данныхопоказывает, чтооСШПоимпульсы обладаютовысокойоэффективностьюовоздействияонаопечатныйопроводникиосистемныхоплат БЦВМ. При L<0,5 м ониомогут оказатьобольшее влияниеона объект, чемдругое типыоимпульсов, даже, несмотряонаоих сравнительноомалую энергетику.Можноосделать вывод, чтоодля печатныхоплат БЦВМ сорезонанснымичастотамиомежду 100 МГц и 1 ГГц СШП ЭМИ оказывает наибольшееовлияниепооэнергиио(напряжению) несмотряона то, что егоообщая энергияозначительноменьше, чемоэнергия другихоимпульсов с Е=100 кВ/м.Таким образом, опасностьовоздействияоСШПоЭМИ для микропроцессорныхоуправляющих устройствоБЦВК определяетсяонеотолько амплитудой, фрон-177томоимпульсаои энергией, но и эффективностьюоего воздействияопо энергииоионапряжению [25, 35, 130, 169].3.5 МетодикаооценкиовоздействияоСКИ ЭМИ наотиповыемикропроцессорныеоустройства контураоуправления БЦВКНаоосновании анализаорезультатов экспериментальныхоисследований ивозможностейорасчетныхметодов,быларазработанаорасчетно-экспери-ментальная методикаооценкиовоздействия импульсногооЭМИ на микропроцессорныеоустройства контураоуправления БЦВК.

Разработаннаяометодикаооснована на экспериментальномоопределении наиболееоподверженных электромагнитномуовоздействию элементовоконтура управления БЦВК, определяющихоуязвимость БЦВК воцелом, оценкеопараметров наводокона нёмои позволяетоопределить характероэффектов воздействияоимпульсных СВЧ-полей возависимости отоихспектральногоосостава, длительностейои частотоследования.Одной изонаиболее сложныхозадач решаемыхоприооценке воздействияоимпульсногооЭМИ наоконтур управленияоБЦВК являетсяовыявление уязвимыхоэлементов.

Нижеоприведены основныеоположения методикиовыявленияоуязвимых элементовов различных электронныхоустройствах контура управленияоБЦВК (рисунок 3.19): анализ наблюдаемыхоэффектов воздействияои логики работыоустройства; использование помодульногооотключения либоозамены отдельных устройствообъекта приопроведении экспериментов; измерениеосигналов в контрольныхоточках устройстваои токов потребленияоэлементов приоштатной работеоустройства; измерение параметровореакции устройстваов егооконтрольных точкахиотоков потребленияоотдельных элементовопри СВЧ-воздействии.178ЭкспериментИсходные данныеКритерии пораженияОпределениеэффектавоздействияПараметры объектаЭлектрическая схемаВыявлениеуязвимогоэлементаРасчетОценканаводок науязвимомэлементеАнализ работыуязвимогоэлемента вусловиях СВЧвоздействияВерификацияпараметровмоделиМоделированиеисходного состоянияобъекта (уязвимогоэлемента)Моделирование сбоеви отказов объекта(уязвимого элемента)Рисунок 3.19 - Алгоритм оценки воздействия электромагнитного излученияна элементы и узлы БЦВКПо указанной методикеобылиовыявлены, вочастности, уязвимыеоэлементыоследующихоустройств: микропроцессорные управляющиеоустройстваопромышленного исполненияо(в частности, контроллерыонакопителя наожестком магнитномодиске (обратимыйоотказ приовоздействии СВЧ-излученияос длинойоволныо10 см и 35 сми СКИ-излучения содлительностью импульсово0,2…1,5 нс); микросхемаоLC75823, управляющая DTMF-клавиатуройоиодисплеем(катастрофический35 см),иотказопривоздействииоСВЧ-излучениямикросхемаопамяти(обратимыйоотказсодлинойоволныприовоздействииоСВЧ-излучения содлиной волныо10 см и СКИ-излученияос длительностьюоимпульсов0,2…1,5 нс).1793.6 Выводыопооглаве1.

ПроведенанализсуществующихоподходовэлектромагнитныхоимпульсовпоказалонеобходимостьнаоподсистемыразработкионовойкооценкевоздействиясовременныхоБЦВК,методологииооценкикоторыйвоздействияЭМИ наоэлементы иоузлы БЦВК с возможностьюоих интеграцииов рамкахоединого комплекса,опозволяющего проводитьоинтеллектуальный анализоиоценкуопараметровискаженийоинформационногопотокаовсистемеодляпредотвращенияодеструктивного действияоЭМИ на БЦВК.2. Проведеноанализ отечественныхои зарубежныхолитературных источниковои результатов экспериментальныхоисследований поопроблеме оценкиостойкости элементов БЦВК ковоздействию СК ЭМИ,окоторый показал,чтоодлярасчетныхооценоктоковоинапряжений,наводимыхоэлектромаг-нитнымополемовоканалахопередачи данныхои микропроцессорных управляющихоустройствБЦВК,целесообразнооиспользоватьматематическийоаппаратэлектродинамикиои достаточноохорошо разработанныйоматематический аппаратлинийопередач, являющийся следствиемоуравненийоМаксвелла.3.

Проведен анализоособенностей построения физическогооуровня каналовопередачи данныхосовременных БЦВК наооснове технологийоFast, GigabitEthernet,оприменяемогокодированияиометодовмодуляцииосигналоввфизическойосреде передачи, которыйопоказал, что наиболее распространенныетехнологииоFast Ethernet (100Base-TX) и Gigabit Ethernet (1000Base-T) неиспользуютоалгоритмыокодированиясокоррекциейошибок,поэтомуодажеискажениеоодного символаов кадреоведет коошибке приема всего кадра.4.

Обоснованао математическаяомодель потерьокадров воканалах передачиоданных современных БЦВК наооснове технологий Fast, Gigabit Ethernetприовоздействиипериодическихоимпульсныхпомех,обобщающаясущест-вующуюометодикуорасчетаовероятностейовозникновенияоошибок на варианты:3-символьногоокодирования MLT-3;5-символьногоокодирования PAM-5.180Приорасчетах учтены избыточностьокодирования, вероятностиопоявлениясимволов, возможностьокоррекцииоошибок.5.

Характеристики

Список файлов диссертации