ГОСТ Р 51317.1.5-2009 (МЭК 61000-1-5:2004) Совместимость технических средств электромагнитная. Воздействия электромагнитные большой мощности на системы гражданского назначения. Основные положения (Переиздание)

     6.2 Примеры электромагнитных воздействий большой мощности на электронные системы и компоненты

Хотя использование топологической модели при проведении анализа системы помогает понять, как электромагнитное поле, представляющее собой электромагнитное воздействие большой мощности, может проникнуть в систему и оказать влияние на ее внутренние электронные компоненты, применение данного подхода для предсказания повреждений или нарушений функционирования системы затруднено. Это обусловлено не только значительной неопределенностью характеристик связи, проникновения и распространения, но и значительной неопределенностью сведений о возможных реакциях электрических компонентов при электрических воздействиях. Преимущество использования топологической модели заключается также и в том, что с ее помощью можно подготовить и провести адекватные эксперименты для оценки влияния электромагнитных воздействий большой мощности на системы.

Естественно, что результаты многих испытательных программ, связанных с электромагнитными воздействиями большой мощности на системы, носят закрытый характер и не известны широкому кругу специалистов. Вместе с тем, результаты нескольких испытаний известны. Так, в [31] приведены результаты расчетов методом конечных разностей и измерений при анализе проникновения электромагнитного поля в корпус типового персонального компьютера (ПК). Исследования проводились применительно к различным конфигурациям ПК и включали облучение материнской платы при наличии кожуха и при снятом кожухе. Целью данных исследований было понимание механизмов связи при электромагнитных воздействиях большой мощности на ПК.

Основные экспериментальные результаты, как указано в [31], заключались в следующем:

- нарушение функций ПК происходило только при конкретных частотах повторения;

- вместе с тем нарушение функций ПК происходило только при конкретной поляризации воздействующего электромагнитного поля;

- нарушение функций ПК всегда было связано с возникновением неисправности того или иного технического средства и для восстановления функционирования ПК была необходима его повторная загрузка.

Эксперименты с электромагнитными воздействиями большой мощности на ПК проводились в безэховой камере, где для облучения ПК применялась рупорная антенна при расстоянии облучения 1 м. Значение напряженности поля было приблизительно равно 100 В/м. Были испытаны три ПК. При испытаниях проводились изменения несущей частоты, напряженности поля и модуляции сигнала. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Результаты испытаний, приведенные в таблице 1, показывают, что вид модуляции (непрерывные колебания, амплитудная модуляция глубиной 80%, частотой 1 кГц, импульсные сигналы частотой повторения 217 Гц при рабочем цикле 50%) также является критическим параметром в отношении вызываемых эффектов. Неблагоприятный результат электромагнитного воздействия на ПК наблюдался при всех видах модуляции. Результаты воздействия изменялись от потери данных, самостоятельного перезапуска системы и ошибок записи на диск до отключения электропитания, когда требовалось вновь включить компьютер.

Таблица 1 - Испытуемые ПК, параметры электромагнитных воздействий и наблюдаемые результаты (см. [31])

Наименьшая напряженность электрического поля, при которой происходили неблагоприятные эффекты, равнялась 30 В/м. Данные сведения об эффективности электромагнитных воздействий весьма полезны для понимания явлений электромагнитной связи в электронных системах. Важно отметить, что новые конструкции ПК, как правило, лучше сконструированы с точки зрения технологий ЭМС, что проявляется в том, что типичные значения напряженности поля, при которых происходят отказы функционирования компьютера, составляют десятки и сотни В/м. Это обусловлено более высокой тактовой частотой процессора и соответствием нового оборудования требованиям распространяющихся на него стандартов ЭМС, что приводит к более эффективному экранированию оборудования.

Результаты испытаний компьютеров и неэкранированного военного оборудования, устанавливаемых на автомобилях при электромагнитных воздействиях большой мощности, приведены в [32]. В качестве источника электромагнитных воздействий большой мощности были использованы импульсные РЛС с несущей частотой 1-3 ГГц, длительностью импульсов 1-3 мкс и частотой повторения около 1 кГц. Нарушения функционирования, требующие перезагрузки или перезапуска автомобильного компьютера, имели место при пиковом значении среднеквадратической напряженности поля, равном нескольким сотням В/м. Физические повреждения возникали при напряженности поля, повышенной еще на 20-30 дБ.

Результаты данных испытаний позволяют сделать следующие выводы.

При использовании источника микроволн большой мощности, размещенного в автомобильном фургоне, нарушения функционирования незащищенных электронных систем могут быть инициированы с максимальных расстояний около 500 м. При использовании источника микроволн большой мощности меньших размеров, размещаемого в небольшом чемодане, расстояние, на котором может быть обеспечено нарушение функционирования незащищенных электронных систем, уменьшается до 50 м.

Могут быть также сделаны выводы о том, что максимальное расстояние, на котором может быть вызвано постоянное физическое повреждение электронных систем, должно быть приблизительно равно 15 м для источника микроволн большой мощности, размещенного в автомобильном фургоне. Источник микроволн большой мощности, размещенный в небольшом чемодане, будет способен вызвать постоянное физическое повреждение электронных систем лишь при его размещении в непосредственной близости к системе или даже при непосредственном контакте с системой. Обобщенные результаты данных испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты электромагнитных воздействий большой мощности на автомобили в зависимости от расстояния и мощности источника (см. [32])

Результаты влияния электромагнитных воздействий большой мощности при испытаниях многих электронных устройств облучением их электромагнитным полем, вызванным непрерывными колебаниями, на частоте микроволновых печей 2,4 ГГц, приведены в [10].

При проведении данных испытаний для излучения энергии коммерческой микроволновой печи использовался стандартный пирамидальный рупор. Облучению подвергались образцы различных электронных устройств. Испытуемые устройства размещались на расстоянии 6 м от источника излучения. Напряженность внешнего электромагнитного поля составляла около 250 В/м. Данные испытания демонстрируют реальные условия создания электромагнитных воздействий большой мощности с использованием имеющегося в наличии коммерческого оборудования.

Воздействию электромагнитных полей подвергались следующие устройства:

- радиоприемные устройства AM и ФМ;

- электронные часы в пластмассовых корпусах;

- небольшие электрозвзрывные устройства;

- портативные калькуляторы;