Автор: Рикетс Л.У. Бриджес Дж.Э. Майлетта Дж.
Теги: физика энергетика теплоэнергетика радиоэлектронные аппараты электроэнергетика атомиздат
Год: 1979
Текст
EMP Radiation and
Protective Techniques
L. W. RICKETTS
Senior Staff Scientist
The Magnavox Company
Fort Wayne, Indiana
J. E. BRIDGES
Senior Engineering Advisor
1Г1 Research Institute
( hicago, Illinois
J. Ml LETTA
Harry Diamond Laboratory»
Washington D.C.
A W|[ rY INTFRSCIFNCF PUBLICATION
JOHN WILEY & SONS, New York - London Sydney .Toronto
Электромагнитный
импульс
и методы защиты
Л.У. РИКЕТС
Дж.Э. БРИДЖЕС
Дж. МАЙЛЕТТА
Перевод с английского
В. Л. ЛИТВИНОВА
и Ю. И. ЧУРАКОВА
Под редакцией
доктора технических наук
Н. А. УХИНА
1 ' \
МОСКВААТОМИЗДАТ1979
УДК 538
Рикетс Л. У.» Бриджес Дж. Э., Майлетта Дж. Электромагнит-
ны» импульс и методы защиты: Пер. с англ. / Под ред. Н. Л. Ухп-
на. — М.: Атомиздат, 1979. — 328 с. США, 1976.
Посвящена вопросам воздействия импульсного электромагнитного
излучения (ЭМИ) на радиоэлектронную аппаратуру (РЭА), электри-
ческие цепи, системы автоматики и методам защиты от него. Рас-
сматриваются природа и особенности мощного ЭМИ, влияние его
на отдельные элементы и компоненты РЭА, а также методы инже-
нерных оценок и расчетов наблюдаемых эффектов. Описана техника
экспериментального моделирования и зашиты от воздействия ЭМИ
Даны практические рекомендации.
Развиваемый в книге подход является общим для понимания,
прогнозирования и защиты от влияния электромагнитного импульс-
ного излучения различной природы.
Для разработчиков, конструкторов и изготовителей радиоэлект-
ронной аппаратуры, автоматических и электрических систем, а также
для специалистов, занимающихся эксплуатацией соответствующего
оборудования.
Рис. 172. Табл. 38. Список литературы 226 наименований.
.. КРАСНОЯРСКА; i 1
КРАЕВАЯ
MiSBHOTEKA J
20402—014
Р ----------- 14-79-1704040000
034(01)—79
© John Wiley and Sons, Inc., 1976.
All rights reserwed.
© Авторизованный перевод на
русский язык с сокращениями.
Атомиздат, 1979.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому изданию................................... 7
Благодарности .................................................. 10
Часть 1. ЭМИ-ОБСТАНОВКА И НАВОДКА................................12
Глава 1. ЭМИ-обстановка..........................................12
1.1. Что такое ЭМИ?..........................................12
1.2. Общие комментарии........................................12
1.3. Основная ЭМ И- обета нов к а............................15
1.4. Сопоставление с другими эффектами........................32
Список литературы.......................................35
Дополнительная литература...............................35
Глава 2. Наводка, созданная ЭМИ..................................36
2.1. Введение в проблему.....................................36
2.2. Квазистатическая паводка................................38
2.3. Поток энергии и соотношения для площадей антенны .... 43
2.4. Строгий анализ..........................................45
2.5. Расчеты наводки, созданной ЭМИ...........................51
2.6. Электросеть и другие приемники наводки псрезопансного типа 54
2.7. Переходные процессы в экранированных подземных кабелях . 56
Список литературы.......................................62
Дополнительная литература...............................62
Часть II. ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ПОДСИСТЕМ.......................64
Глава 3. Влияние ЭМИ на элементы ’............64
3.1. Повреждение полупроводниковых приборов д 65
3.2. Повреждение обычных резисторов . 92
3.3. Повреждение конденсаторов.............................. 96
3.4. Повреждение различных элементов .•> ч*. .......... ...» 98
3.5. Выводы..................................................98
Список литературы.......................................98
Глава 4. Методы защиты..........................................100
4.1. Экраны и защитные устройства...........................100
4.2. Кабели и их экраны.....................................116
4.3. Фильтры, трансформаторы и дроссели.....................133
4.4. Защитные разрядники....................................145
4.5. Защитные разрядники и гибридные фильтры................162
4.6. Беспроводные ограничители............................ 169
4.7. Разъединители..........................................173
Список литературы......................................173
Дополнительная литература..............................175
Глава 5. Методы лабораторных испытаний.................... ... 177
5.1. Введение. Общие требования к оборудованию............177
5.2, Экраны................................................181
5.3. Кабели, разъемы и кабелепроводы......................185
5.4. Фильтры..............................................188
5.5. Защитные разрядники..................................191
5.6. Трансформаторы и симметрирующие трансформаторы .... 193
Список литературы.....................................195
Часть III. ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМ....................................196
Глава 6. Методы увеличения стойкости систем...................196
6.1. Введение.............................................196
6.2. Системные аспекты распределения по стойкости.........204
Список литературы.....................................222
Глава 7. Распределение по стойкости...........................223
7.1. Методы распределения.................................223
7.2. Применение методов распределения.................. . . 223
7.3. Распределение в подземных сооружениях................226
7.4. Распределение в подвижных экранированных вагонах .... 231
7.5. Распределение по стойкости в самолете................239
7.6. Заключение...........................................242
Список литературы.....................................242
Приложение А. Словарь терминов................................244
Приложение В. Таблицы чувствительности........................261
Приложение С. Имитационные установки..........................309
Список литературы.............................................318
Предметный указатель....... \.................................319
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Предлагаемая советскому читателю книга Рикетса, Бриджеса и
Майлетты «Электромагнитный импульс и методы защиты» посвящена
широкому кругу вопросов, связанных с воздействием электромагнит-
ного импульса (ЭМИ) атомных и термоядерных взрывов на электротех-
нические системы и электронную аппаратуру.
Этот импульс, составляющие которого охватывают широкую полосу
частот, является по существу мощной помехой, проникновение кото-
рой в различные цепи аппаратуры неизбежно вызовет определенные
нарушения ее работы вплоть до повреждения и полного отказа отдель-
ных электронных компонент. Такие последствия обусловлены тем, что
импульсы напряжения и тока во внутренних цепях аппаратуры, вы-
званные ЭМИ, могут либо превысить предельно допустимые для ком-
понент уровни, либо привести к локальному импульсному выделению
большого количества тепла и, в конечном итоге, к проплавлению и вы-
горанию самих элементов или отдельных их частей.
Чтобы оценить вероятность такого исхода, нужно располагать ин-
струментом определения действующих ЭДС и токов, достоверной ин-
формацией об уровнях перегрузки компонент, соответствующих их
необратимому повреждению.
Приведенные в первой части книги соотношения позволяют вы-
полнить необходимые оценки возможных перегрузок в терминах эк-
вивалентных схем с сосредоточенными параметрами и эффективных
площадей антенн, что близко и понятно большинству разработчиков
аппаратуры, обладающих необходимыми знаниями в области электро-
техники и радиотехники. Что касается предельных возможностей от-
дельных компонент аппаратуры, то предлагаемая книга хотя и не
является справочником, но дает необходимую информацию о методах
расчета повреждающих уровней перегрузок, о фактически известных
значениях этих уровней, приведенных в таблицах приложения к кни-
ге и полученных по результатам испытаний широкой номенклатуры
электротехнических и электронных компонент на имитаторах ЭМИ.
При разработке различных электротехнических и электронных
систем и их эксплуатаций очень важно не только оценить вероятность
их повреждения в результате воздействия ЭМИ, но, главное, найти
пути и способы борьбы с последствиями такого воздействия или за-
щиты от повреждающего эффекта проникновения импульсов электро-
магнитной энергии во внутренние цепи аппаратуры. Значительная
7
часть книги посвящена различным методам защиты электронной аппа-
ратуры и крупных разветвленных электротехнических систем. Среди
этих метсдов мы встречаем экранировку, оптимальное пространствен-
ное размещение и заземление отдельных частей, применение устройств,
препятствующих перенапряжению в наиболее критических местах,
и другие способы. Ценно то, что в каждом конкретном случае пред-
ставленный в книге материал позволяет оптимальным образом подойти
к расчету и конструированию защитных устройств и приспособлений
на основе либо оценок, либо, если это требуется, точных расчетов уров-
ней воздействующей импульсной электромагнитной энергии и необ-
ходимой степени ее ослабления и подавления.
Достоинством предлагаемой книги является и то, что наряду с тех-
ническими аспектами обеспечения надежности работы аппаратуры в
условиях действия Э^ЧИ в ней уделяется внимание организационным
и экономическим вопросам, поскольку любые дополнительные меры
защиты от проникновения и повреждающего эффекта ЭМИ неизбежно
влекут за собой удорожание разрабатываемых и эксплуатируемых уста-
новок и аппаратуры.
Представленный в книге материал не является, конечно, ориги-
нальным в том плане, что в нем развиты какие-либо новые теоретиче-
ские представления или приводятся ранее неизвестные явления и про-
цессы в электронной аппаратуре и ее компонентах. Практически все
отдельные вопросы, затрагиваемые в книге, включая распространение
электромагнитной энергии, ее преобразование в токи и напряжения
в цепях аппаратуры, физические причины отказа элементов при пере-
грузках, действие защитных фильтров и многие другие, в той или иной
степени освещены в советской научной печати: в учебниках, моногра-
фиях или периодических изданиях. Тем не менее предлагаемая книга
представляет интерес и потому, что работы, в которой подобный мате-
риал был бы обобщен и систематизирован так, как это сделано в книге
Рикетса и др., в Советском Союзе издано пока пе было. Это обстоятель-
ство явилось определяющим в решении о ее переводе и издании в СССР.
Дело в том, что с достаточно мощными электромагнитными импуль-
сами мы встречаемся часто, и источником их, к счастью, не являются
взрывы ядерного оружия. Ежедневно на земном шаре происходят де-
сятки тысяч гроз, сопровождающихся очень мощными электрическими
разрядами. Импульсные электромагнитные поля, вызываемые грозо-
выми разрядами, распространяются на сотни километров от мест их
возникновения, вызывая помехи в радиосвязи, сбои и различные на-
рушения в работе электронной аппаратуры. Известны также и более
серьезные повреждения, вызываемые разрядами в электрических се-
тях и системах, несмотря на принимаемые меры защиты в виде гро-
моотводов.
Кроме того, возможны и случаи воздействия мощных излучений
радарных установок на слаботочную радиоэлектронную аппаратуру.
И хотя в предлагаемой книге очень подробно и в доступной для спе-
циалистов электротехников и радиотехников форме рассмотрены пути
проникновения ЭМИ именно ядерных' взрывов во внутренние цепи
аппаратуры и на основе этого развиты всесторонние методы защиты
8
• .i возможных повреждений, материал, помещенный в этой книге, по
поему содержанию имеет общий характер и не связан однозначно
iiuii.KO с ЭМИ ядерного оружия. Методы и техника защиты от повреж-
'leiinii, вызываемых ЭМИ указанной природы, с успехом могут исполь-
ишаться для обеспечения высокой надежности работы электротехниче-
। к их- систем и радиоэлектронной аппаратуры, расположенных и ра-
|нлающих в зоне распространения ЭМИ грозовых разрядов и в непо-
। родственной близости от мощных радарных установок.
Сейчас, когда действуют международные соглашения о запрещении
испытаний ядерного оружия в трех средах и ведутся переговоры о рас-
пространении моратория и па подземные испытательные взрывы, со-
ве гский народ твердо верит, что активная борьба людей доброй воли
но всем мире приведет, в конечном итоге, к всеобщему и полному за-
прещению ядерного оружия. Именно поэтому при переводе книги
1’пкетса и др. на русский язык мы не считали нужным акцентировать
внимание советского читателя на различных поражающих факторах
ядерного оружия. Этот материал книги там, где это возможно было,
е согласия авторов и издательства John Wiley Sons опущен ври
переводе.
Кроме того, сокращен словарь терминов, из него исключены тер-
мины, либо не являющиеся существенными для понимания материала
книги, либо известные специалистам, для которых предназначена
эта книга, а также те, которые легко можно найти в общедоступных
справочниках.
В книге дается обширная библиография как по ее основной тема-
тике, так и по отдельным специальным вопросам, что, безусловно,
обогащает ее и будет способствовать расширению круга ее читателей.
Несмотря на то, что книга Рикетса и др. интересна главным обра-
зом своей направленностью на разработку методов конструирования
надежно функционирующей аппаратуры при воздействии мощных
электромагнитных полей самой различной природы, нельзя отрицать
го полезность и в отношении защиты от ЭМИ ядерного оружия в ус-
ловиях, когда определенные круги стремятся к обострению между-
народной обстановки в мире и развязыванию ядерной войны.
Доктор технических наук Н. А. Ухин
БЛАГОДАРНОСТИ
Значительная часть материала первой главы взята из курса ЕМР .'
Awareness Course Notes Управления ядерных боеприпасов Министер-
ства обороны (DNA), в особенности из раздела, написанного докто-
ром К. Лонгмайром (С. Longmire), а ссылки и библиография заимст-
вованы из ЕМР Directory for Shelter Design Дж. Э. Бриджеса
(J. Е. Bridges), Д. А. Миллера (D. A. Miller) и А. Р. Валентино
(A. R. Valentino). Характеристики полей излучения от атмосферных i
взрывов получены на основе работы X. X. Инстона (И. Н. Inston) и
Р. А. Сиддонса (R. A. Siddons). При рассмотрении поведения подзем-
ных кабелей в разделах 2.6 и 4.2.3 использована работа Е. Ф. Вэнса
(Е. F. Vance’s) из Станфордского научно-исследовательского институ-
та. Большая часть гл. IV написана Дж. Майлетта (J. Miletta) из
•Лабораторий Гарри Даймонда. Им также представлены результаты
исследований, которые были использованы в гл. IV и Приложении
В. Существенная часть сведений по экранированию, приведенных
в гл. IV, взята из работ Д. А. Миллера и Дж. Э. Бриджеса. Другие
данные по стойкости в этой же главе и приведенные в гл. V методы
лабораторных испытаний, полученные и развитые Дж. Э. Бриджесом,
У. Эмберсоном (W. Emberson), У. Уэллсом (W. Wells), Г. Асленги
(G. Uslenghi), В. Нада (V. Nada), Л. Таунсендом (L. Townsend),
Л. Пичем (L. Peach), взяты из Preferred ЕМР Test Procedures (DNA).
Дж. Бриджес внес наибольший вклад в дополнения и переработку
многих разделов. Основной использованной работой является курс
ЕМР Awareness Course Notes, созданный в Научно-исследовательском
институте при Иллинойском технологическом институте докторами
К. Лонгмайром, Л. Уотерсом (L. Wouters), Т. Паундом (Т. Pound),
П. П. Тулайзом (Р. Р. Toulious), Д. Дабковским (J. Dabkowski),
г-дами А.р/итсоном (A. Whitson), И. Минделом (I. Mindel) и Дж. Брид-
жесом— ведущим исследователем. Р. Л. Паркер (R. L. Parker) из
Лабораторий «Сандиа» представил некоторые отчеты фирмы «Сандиа»,
а также доступный справочник Electromagnetic Pulse Handbook for
Missiles and Aircraft in Flight (SC-M-71, 0346, сентябрь 1972), подго-
товленный Лабораториями «Сандиа» для Лаборатории вооружения
ВВС.
Кроме того, были использованы некоторые частные источники ин-
формации, упомянутые в тексте. В основном это работы, выполненные
штатными сотрудниками подрядных организаций Управления ядер-
10
пых боеприпасов, Лабораторий Гарри Даймонда, Лаборатории во-
оружения ВВС, Лабораторий «Сандиа», Лабораторий Лоуренса
и Ливерморе, научно-исследовательских лабораторий в Лос-Аламосе,
Ок-Риджской национальной лаборатории, Ракетного командования
армии, Управления гражданской обороны, Ипжепсрно-строительной
лаборатории ВМС, Управления охраны связи.
Некоторые неправительственные организации также известны
своей деятельностью в данной области. Среди них следует упомянуть
«Боинг Эйркрафт», «Рокуэлл Индастриз», «Локхид Эйркрафт», Стэн-
фордский научно-исследовательский институт, «Миши Рисерч Корпо-
рэйшн», «Рэнд Корпорэйшн», «Р. энд Д. Ассошиэйтс», «Дайквуд»,
«Сайенс Эппликэйшн», «Брэддок, Дани энд Макдональд», научно-ис-
следовательский институт при Иллинойском технологическом инсти-
туте, «Макдоннелл Дуглас», «Мартин Мариетта», Лаборатории фирмы
«Сильваниа», «Нортроп Эйркрафт», «Интелком Рад Тек.», «Дженерал
Электрик», университет штата Миссисипи, «ТРВ» и «Рэйтон».
Л. У. Р.
Дж. Э. Б.
Дж. М.
Часть I
ЭМИ-ОБСТАНОВКА И НАВОДКА
Глава 1
ЭМИ-ОБСТАНОВКА
1.1. ЧТО ТАКОЕ ЭМИ?
Ядерный взрыв сопровождается электромагнитным импульсом,
обозначаемым ЭМИ или ЯЭМИ (ядерный электромагнитный импульс).
По природе этот импульс в первом приближении можно сравнить с
электромагнитным полем близкой молнии, создающим помехи для ра-
диоприемников. ЭМИ должен, по всей видимости, оказывать более
сильное действие, например вызывать сгорание радиоприемника, под-
ключенного к длинной антенне. Такой ЭМИ, возможно, более пра-
вильно назвать радиовспышкой. Другими словами, компоненты спек-
тра ЭМИ занимают те же самые радиоканалы, которые используются
широковещательными станциями с амплитудной модуляцией, коротко-
волновыми передатчиками и СВЧ- и УКВ-телевизионными передат-
чиками.
Поэтому ЭМИ можно отличить от другого ядерного коротковол-
нового электромагнитного излучения, связанного с ядерным взрывом,
такого, как видимый свет, рентгеновское и у-излучение. Тем более
ЭМИ нельзя перепутать с другими ядерными излучениями, как, на-
пример, а-, 0- и нейтронное излучения.
1.2. ОБЩИЕ КОММЕНТАРИИ* *
Фундаментальный механизм генерации ЭМИ включает процесс
трансформации энергии [1,2]. Существенно, что небольшая доля ядер-
ной энергии преобразуется в электромагнитную энергию с радиоча-
стотным спектром в нескольких промежуточных процессах. Первым
из них является образование у-излучения во время взрыва. Затем
у-излучение взаимодействует с атмосферным или другим веществом,
производя электроны и положительные ионы. При разделении заря-
дов часть энергии у-излучения переходит в кинетическую энергию
электронов, движение которых вызывает возникновение электро-
магнитных полей. Район, где у-излучение взаимодействует с атмосфе-
рой, называется районом источника**. Поток электронов в районе
* Большая часть материала этой главы в сжатом виде излагает DNA ЕМР
Awareness Course Notes [2], включающий работы д-ра К. Лонгмайра из Mission
Research Corporation, Дж. Е. Бриджеса из IITRI, д-ра Д. А. Миллера, X. X. Ии-
стона, Р. А. Сиддопса и др. '
* ♦ См. приложение Л (см. термин deposition region). —Прим, перев.
12
источника вызывает ток, с которым связано излучение электромаг-
нитной энергии, при условии, что существует некоторая асимметрия
п направлении потока.
Наиболее важные особенности ЭМИ можно понять, рассмотрев
наземный и внеатмосферный (высотный) взрывы (рис. 1.1). В первом
< луцае типичный диаметр района источника, имеющего форму полу-
• форы, составляет несколько километров. Асимметричная форма района
Рис. 1.1. Наземный и внеатмосферный взрывы
источника вызывает появление полей излучения ЭМИ, постепенно
опухающих на протяжении до нескольких десятков километров от
места взрыва. Плотная атмосфера вблизи земной поверхности ограни-
чивает область распространения у-квантов и размеры района источ-
ника, которые примерно совпадают с размерами района, где имеет
место большая часть мгновенных эффектов ядериого взрыва. Таким
образом, во время атмосферного взрыва ЭМИ всегда сопутствуют
другие мгновенные эффекты.
Если же взрыв произошел вне атмосферы, у-кванты могут пройти
многие сотни километров до взаимодействия с молекулами воздуха и
иг.педствне его разреженности проникнуть глубоко в атмосферу. Мощ-
ная бомба в этих условиях способна создать район источника диаме-
тром 1600 км и толщиной около 20 км, нижняя граница которого на-
ходится на высоте около 18 км. Наличие магнитного поля Земли в рай-
13
оне источника вызывает асимметричный направленный поток электро-
нов, который эффективно преобразует электромагнитную энергию в
районе источника в волну ЭМИ, распространяющуюся вниз. В случае
высотного взрыва импульс давления отсутствует. Вблизи поверхности
Земли все другие мгновенные эффекты такого ядерного взрыва почти
исчезают (во всяком случае они невелики).
Большой размер района источника внеатмосферного взрыва по-
рождает интенсивный ЭМИ, направленный вниз, над значительной
частью земной поверхности (рис. 1.2).
Одна особенность ЭМИ заключается именно в том, что очень боль-
шой район находится в условиях сильного воздействия ЭМИ. Другая
особенность — то, что этот ЭМИ не сопровождается заметным влия-
нием других мгновенных эффектов ядерного взрыва. Таким образом,
вероятно, что гражданские и военные системы, которые не являются
прямыми или косвенными целями ядерного нападения, подвергнутся
сильному воздействию ЭМИ при ядерпой атаке далеко отстоящих
целей.
Это воздействие может привести к сгоранию чувствительных элек-
тронных и электрических элементов, связанных с большими антеннами
или открытыми проводами (электросеть), а также к серьезным наруше-
ниям в цифровых и контрольных устройствах, часто без необратимых
эффектов. Следовательно, влияние ЭМИ высотного ядерного взрыва не-
14
обходимо учитывать для всех электрических и электронных систем.
1..1Я наиболее важных устройств надо принять контрмеры или уве-
личить их стойкость.
1.3. ОСНОВНАЯ ЭМИ-ОБСТАНОВКА
. Из предыдущего рассмотрения ясно, что реальный ЭМИ есть функ-
ция положения точки взрыва, расположения испытываемой системы,
расстояния от точки взрыва до системы и конструкции оружия. При
определении степени опасности, знание которой необходимо для рас-
чета ЭМИ-обстановки, сильно влияют условия постановки экспери-
мента. Так как при внеатмосферном взрыве создается очень большая
зона влияния без сопутствующих мгновенных эффектов, детальное
моделирование затруднительно.
При обсуждении ЭМИ-обстановки можно по-разному восприни-
мать это понятие, выделяя те или иные характеристики ядерного ору-
жия, такие, как мощность и другие параметры, а также положение
точки взрыва. Однако специфические особенности вероятных ядер-
пых угроз редко можно воспроизвести, и любой выбор вероятных то-
чек ядерного взрыва, за исключением наиболее общих положений,
трудно обосновать. При увеличении стойкости системы нет необ-
ходимости знать эти особенности, если для нее известны наихудшие
условия. Кроме того, для наиболее вероятных опасных ЭМИ в атмо-
сфере затраты на увеличение стойкости к ЭМИ относительно нечув-
ствительны к типу источника ЭМИ.
Оценивать ЭМИ-обстановку следует по наиболее тяжелым услови-
ям, а ее изменение представлять в общем виде как функцию мощности
и положения взрыва. Необходимо выделить главные аспекты обста-
новки, которая может воздействовать на стойкость тех или иных си-
стем.
Существует по крайней мере 12 вариантов возникновения ЭМИ-об-
становки (рис. 1.3). Основной вариант—это образование района
источника наземного взрыва 1. Все районы источника, где у-кванты
взаимодействуют со средой, имеют много общего, например район 5,
связанный со средневысотпым взрывом, и район внеатмосферного
взрыва 10. Районы, где поля излучения образуются средневысотными
и наземными взрывами, обозначены одинаково цифрой 2, так как ха-
рактеризуются общими свойствами. Интересна ЭМИ-обстановка в
грунте ниже района источника 4 или в непосредственной близости от
пего. Подземная ЭМИ-обстановка на некотором расстоянии от взрыва
вблизи поверхности 3 может оказаться важной, например, для длин-
ного кабеля, проложенного в грунте.
ЭМИ от внеатмосферного взрыва 7 имеет место пиже ~ 18 км.
Еше ниже, как правило, он распространяется без заметного влияния
других сопутствующих мгновенных эффектов ядерного взрыва. Обыч-
но бывает известна форма сигнала «свободного поля». Однако в каж-
дой точке необходимо учитывать эффект отражения от грунта. Следо-
вательно, ракета испытывает влияние совершенно отличное от того,
которому подвергается самолет, летящий вблизи поверхности. Отра-
15
жение от земли легко обнаружимо, и его можно точно рассчитать анали-
тическими методами.
ЭМИ-обстановку ниже поверхности земли 8 можно рассматривать
и как влияние «дальнего поля», однако изменения, вносимые толщей
земли, не так легко измерить, поэтому этот район выделяют в особую
категорию. Как показано далее, ЭМИ от внеатмосферного взрыва
вначале направлен вниз. Отразившись от земли, волна после определен-
ных изменений может пройти через ионосферу и создать необычные
условия 9 на орбитах спутников. Возможно неожиданным является
Рис. 1.3. Двенадцать наиболее важных вариантов ЭМИ-обстановки
район 11 вблизи зоны внеатмосферного взрыва, но выше атмосферы
и района источника. Хотя там нет воздуха, у-излучение может взаимо-
действовать с аппаратурой, создавая локальную область электромаг-
нитных полей внутри и вблизи подверженной воздействию системы.
Подземные ядерные взрывы 12 имеют также некоторое значение как ис-
точники ЭМИ.
Наземный взрыв
' Суть явления. Основная причина генерации ЭМИ для наземного
взрыва — влияние комптоновских электронов [1, 2]. Начальное вы-
сокоэнергетическое у-излучение эмиттируется взрывающейся бом-
бой и взаимодействует с молекулами окружающей атмосферы, выби-
вая из них энергетические электроны, названные комптоновскими элек-
тронами отдачи. Они движутся от места взрыва, оставляя за собой
гораздо более медленные и тяжелые положительные ионы (рис. 1.4, а).
16
Это относительное смещение положительных и отрицательных заря-
дов порождает сильное электрическое поле. Среднее расстояние, ко-
торое проходят у-кванты в воздухе на уровне моря до столкновений,
вызывающих комптон-эффект, ~ 200 м,”а некоторые кванты проходят
несколько километров. Комптоновские электроны имеют среднюю
длину свободного пробега в воздухе ~ 1—2 м. Радиальный ток комп-
тоновских электронов очень интенсивен вблизи взрыва и уменьшается
<• увеличением радиуса, становясь пренебрежимо малым па расстоя-
нии несколько километров. Поэтому район источника для наземного
взрыва более зависит от поглощения у-квантов в атмосфере, чем от
Рис. 1.4. Процессы и явления, связанные с ЭгНИ наземного взрыва:
<1 комптоновское рассеяние; б — электроны проводимости; в — генерация магнитного поля;
г - радиальное и вертикальное электрические поля
мощности бомбы. В процессе замедления каждый комптоновский элек-
। рои порождает многие тысячи вторичных электронов. Следовательно,
воздух становится проводящим.
При смещении электронов во внешние области в воздухе возникает
радиальное электрическое поле. Оно порождает ток проводимости,
который стремится компенсировать комптоновский ток и, таким об-
разом, ограничивает напряженность электрического поля (см.
рис. 1.4, б). Земля «закорачивает» образовавшееся вблизи нее
радиальное электрическое поле, поскольку обычно является лучшим,
чем воздух, проводником. Вблизи земли электроны проводимости дви-
жутся наиболее выгодными путями к земле и обратно, в направлении
• очки взрыва, как показано па рис. 1.4, в. В результате образуется
шмкпутый ток, порождающий азимутальное магнитное поле. Верти-
кальная компонента тока проводимости должна быть связана с вер-
| ШНОЯР*^ НАЯ I 17
текальным электрическим полем, которое образуется между компто-
новскими электронами в воздухе и наведенными ими зарядами в земле.
Таким образом, при поверхностном взрыве образуются радиальное,
вертикальное электрические и азимутальное магнитное поля. Кроме
того, несовершенства объемной и поверхностной структур грунта
приводят к появлению других компонент. После этой начальной ста-
дии поля деградируют довольно сложным путем. Тем не менее напря-
женность электрического и магнитного нолей очень высока, а область
пространства около точки взрыва сильно ионизована и потому являет-
ся проводником. Точная картина временного и пространственного из-
менения этой проводящей области чрезвычайно сложна.
Другой усложняющий фактор — это поле ЭЛАИ, созданное у-из-
лучением внутри и вблизи системы. Более подробно оно рассмотрено
в разд. 1.3. На проводимость воздуха влияют локальные поля вблизи
системы, созданные в результате наводок за счет полей падающего
ЭМИ, а также комптоновским током и ЭЛАИ, генерированным в си-
стеме.
Форма сигнала, выход и пространственные соотношения. Форма
сигнала и параметры воздействия ЭМИ в районе источника включают
следующие величины:
1. Ег (/) — радиальное электрическое поле;
2. Е„ (t) — вертикальное электрическое поле;
3. Hz (t) — азимутальное или круговое магнитное поле;
4. Ie (t) — комптоновский ток;
5. а (/) — проводимость воздуха;
6. Г (/) — у-излучение.
Радиальное электрическое поле может возникать за времена, близ-
кие к временам ядерных реакций, т. е. в типичных случаях за 10-8 с
[1]. Значение 105 В/м часто приводят [2] в литературе для напряжен-
ности электрических полей в районе источника. Радиальное и верти-
кальное электрические поля деградируют сложным образом. Как сле-
дует из обсуждения на с. 22, для сигнала ЭЛАИ от наземного взрыва [3J
время сохранения достаточно высокого уровня напряженности вер-
тикального электрического поля составляет несколько десятков микро-
секунд или больше. Плазменные колебания могут продолжаться не-
сколько миллисекунд [1].
Основные характеристики формы сигнала магнитного и электриче-
ского полей сравнимы. Изучение явлений, связанных с ЭМИ, приво-
дит к предположению о существовании очень высоких уровней маг-
нитных полей, не связанных с Ео/г|0, где Ео —вертикальное электри-
ческое поле, а т)о — импеданс свободного пространства.
Значительные поля в районе источника существуют в течение не-
скольких десятков микросекунд или более. Так как ухудшение эффек-
тивности электромагнитных экранов есть функция J Н (t) dt, жела-
тельно рассчитать переходной процесс для магнитного поля в наиме-
нее благоприятном случае.
Из сравнения проводимости воздуха для ядерных взрывов разной
мощности, а именно, маломощного (1 кт) и мощного (> 5 ЛАт), следует,
18
чго пик проводимости составляет, примерно, 1 0 для мощного
взрыва и только 10-'1 от данного значения для маломощного [4, 5].
Мощный взрыв приводит к резкому нарастанию проводимости, кото-
рое достигает более 1010 1/(Ом • м • с).
Проводимость воздуха, электрическое поле и комптоновский ток
имеют одинаковый вид зависимостей от времени (рис. 1.5).
Проводимость воздуха, комптоновский ток и у-излучение, при-
водящее к генерации ЭМИ в системе, оказывают второстепенное влия-
ние на токи и напряжения, наводящиеся в типичных системах вблизи
внешней границы района источника. Однако если есть основания пола-
Рис. 1.5. Зависимость о, Ег, 1С от времени
гать, что живучесть системы удовлетворительна в районе источника,
эти факторы должны быть рассчитаны для наименее благоприятной
ситуации и далее использованы при установлении наихудших для си-
стемы напряжений и токов, которые могут появиться в чувствитель-
ных элементах. Проводимость воздуха, хотя и ослабляет электрическое
поле, усиливает низкочастотные компоненты энергии, полученной си-
стемой. Это может иметь очень важное значение, поскольку характер
перегорания многих элементов есть функция кулоновского заряда
( | idl), так же как джоулевой энергии и пиковой мощности.
Поля излучений наземных взрывов [6, 8]. Феноменология. Рас-
смотрим, как создаются электромагнитные поля на некотором расстоя-
нии от точки наземного взрыва. Напомним, что если два разноименных
заряда внезапно разделены полем, то на ближайшие к ним заряды
действует то же, но несколько ослабленное силовое или электриче-
ское поле, поскольку часть его энергии трансформируется в излучение,
распространяющееся от разделенных зарядов со скоростью света.
.)ю влияет па положение других зарядов на больших расстояниях.
Наиболее протяженные поля названы полями излучений, а эффект
нх появления — электромагнитным излучением. Поля электромаг-
nirinoro излучения могут вызывать поток зарядов в очень длинных
хороших проводниках, таких, как металлические структуры, антенны,
электропроводка.
19
На значительном расстоянии от района источника наземного взры-
ва ЭМИ-обстановка создается электромагнитным излучением этого
района источника. Если взрыв был почти симметричным, что характер-
но для небольшого взрыва в идеальном воздухе* на достаточной вы-
соте над землей, то электромагнитные эффекты будут одинаковы во
всех направлениях. На расстоянии от этого взрыва, район источника
которого почти сферический, компоненты, действующие в противопо-
ложных направлениях за пределами этого района, стремятся ком-
пенсировать друг друга. Если имеет место асимметрия, как в случае
наземного взрыва, на значительных расстояниях от места взрыва
появятся многочисленные компоненты поля. Наличие земной поверх-
ности ограничивает расширение газообразных остатков ядерпого ору-
жия и излучения верхней полусферой. Поэтому эффективный импульс
комптоновских электронов перемещается вертикально (рис. 1.6, 1.7).
Подземные поля излучения от района источника. Волна излучения
от наземного взрыва перемещается почти по касательной к земной по-
верхности, так что электрический вектор вертикален. Из-за наличия
потерь в земле направление распространения волны становится на-
клонным по отношению к поверхности, что приводит к увеличению
тангенциального поверхностного электрического поля, вектор кото-
рого почти параллелен вектору Пойнтинга и поверхности. Значение
этого поверхностного поля, которое часто используется для оценки то-
ков на наземных и подземных кабелях, легко определяется из сле-
дующих соотношений:
Er = HZ, = (EZg)!^ (1.1)
Н — £/'г]о; (1.2)
* Т. с. в воздухе с равномерно распределенными в пространство параметрами
(плотностью, составом и т. п.)— Прим. ред. пер.
20
Ze-=(-------------],/2; (1.3)
Zg (/cop/о)1/2 (1.4)
при /юе о, что типично для низкочастотного ЭМИ.
Здесь Ег — напряженность поля на поверхности; Н — вектор маг-
нитного поля, параллельный поверхности; Е — вектор электрического
ноля, перпендикулярный поверхности; т]0 — 377 Ом для воздуха;
р. — магнитная проницаемость почвы, ц та 4л • 10-7; о — проводи-
мость почвы; е—диэлектрическая проницаемость почвы; Zg— поверх-
ностный импеданс почвы; — угловая частота.
Распределение электрического и магнитного полей внутри района
источника (см. рис. 1.7) подобно распределению, создаваемому токами
широковещательной антенны. За время нарастания и спада напря-
женностей этих полей энергия излучения распространяется па боль-
шие расстояния. На протяжении 10 км и более высокочастотные ком-
поненты уменьшаются гораздо быстрее, чем низкочастотные. Очень
низкочастотные компоненты не излучаются столь эффективно, как бо-
чее высокочастотные.
Амплитуда ЭМИ наземного взрыва уменьшается по мере удаления
ог района источника и может не иметь большого значения, за исклю-
чением случаев, когда требуется обнаружение излучения уже на рас-
< 1ОЯНИП 50—100 км от точки взрыва.
Формы сигналов. Вне проводящего объема источник излучения
можно представить эквивалентным вертикальным излучающим не-
симметричным вибратором. Компоненты полей излучения от очень
мощного наземного взрыва имеют вид [31
Е (t) = (А/r) ехр (— kot) cos соо/, t > 0. (1.5)
Это выражение соответствует затухающим колебаниям ионизован-
ного района источника, но не включает период нарастания пли ха-
риктсристики потерь при распространении (рис. 1.8).
21
Напряженность поверхностного поля Ег для типичных почв —
порядка нескольких процентов напряженности вертикального элек-
трического поля, излученного наземным взрывом. Напряженности
магнитного поля Н как выше, так и пиже поверхности одинаковы.
Поверхностное электрическое поле, кажущееся небольшим по
сравнению с другими упомянутыми величинами, может оказаться су-
щественным для паводок на кабели из-за большой длительности —
порядка десятков микросекунд. Для морской воды Ег составляет при-
мерно несколько десятитысячных напряженности вертикального элек-
трического поля. В почве или морской воде подповерхностные элек-
трические поля иногда могут иметь важное значение, так как на-
пряжение развивается в среде с относительной высокой проводимостью.
Рис. 1.8. Аппроксимация поля излучения на расстоянии несколько
десятков километров от очень мощного наземного взрыва
В среде с потерями поля распространяются так
Е (х) = Ео ехр (—ух), (1.6)
где
у = /<й [ре (1 + (оУ/юе))]1/2. (1.7)
Для более низких частот типичного очень низкочастотного поля
от наземного взрыва имеем:
у = (ро/уш)'/2 = (1 + /)/«; (1.8)
6 = l/(«fjia)V2, (1.9)
где 6 — толщина скин-слоя.
Значение о зависит от типа почвы, влажности, температуры (как,
например, в случае замерзания почвы), а также от частоты. Для типич-
ных почв значение о лежит в диапазоне от 10~4 до 10-1 1/(Ом • м).
Толщина скин-слоя находится в пределах от одной до нескольких
сотен метров для основных компонент спектра ЭМИ наземного взрыва.
Таким образом, для большинства систем, расположенных под поверх-
ностью земли, применимы значения напряженностей поля, рассчитан-
ные для поверхности, а ослабляющее действие почвы пренебрежимо
22
мало. Для морской Роды о & 4 1/(Ом • м); соответствующая толщина
скин-слоя — порядка нескольких метров.
Подземный район источника. Электромагнитные поля проникают
в землю. Глубина проникновения зависит от проводимости земли, ди-
электрической проницаемости и частоты данной компоненты. При бо-
лее высокой проводимости глубина проникновения меньше. Высоко-
частотные компоненты импульса проникают менее глубоко, чем низко-
частотные.
Рассмотрим некоторые аналитические методы расчета подземных
нолей ниже района источника. В любом случае необходимо учитывать
зависимость решения от электромагнитных параметров земли. Про-
водимость ug и диэлектрическая проницаемость es земли являются
Рис, 1.9. Изменение напряженно-
сти подземного поля в функции
характеристик грунта:
/ — влажная почва. <У=1(Н 1/(Ом*м);
2 — очень сухая почва, (F=1(H 1/(Ом-м).
/=Ю кГц
Рис. 1.10. Приближенное изме-
нение коэффициента асиммет-
рии относительно наземного
взрыва как функция высоты
функциями частоты и зависят от степени влажности (рис. 1.9) и тем-
пературы (особенно ниже температуры замерзания). Возможным ос-
ложняющим обстоятельством при расчете полей вблизи поверхности
являются ионизация почвы комптоновскими электронами и нелиней-
ная зависимость о от напряженности поля.
В местах расположения очень прочных подземных систем жела-
тельно проводить расчет полей для установления критерия стойкости
к ЭМИ. Как правило, земля ведет себя как фильтр (фильтр пропуска-
ния) низких частот.
В типичных случаях высокочастотные компоненты ослабляются
почвой в два или более раза на глубине 10 м по сравнению с припо-
верхностным значением. Низкочастотные компоненты могут проникать
па глубину значительно больше нескольких десятков метров. Так как
поля в пределах района источника существуют длительное время
23
10 мкс), можно ожидать проникновения низкочастотных полей,
что требует применения защитных мер (в основном экранирования).
В табл. 1.1 представлены данные по толщине скин-слоя б для мор-
ской воды и двух характерных почв с параметрами, не зависящими от
Таблица 1.1
Глубина проникновения поля в характерные почвы
Частота, МГц Толщина б, м
Морская вода [(J-4 1/(Ом-м); er = 80J Лесистые заболо- ченные, равнин- ные почвы [а=1(Г“21/(Омм); Ю] 1 орцые, сухие песчаные почвы [О—Ю“3 1/(Ом-м) 8Г = 5]
IO"2 2,5 50 159
10-1 о,« 16 51
1 0,25 5 18
10 0,08 2 12
100 0,026 0,7 12
частоты (что не всегда выполняется). Для сухой или горной почвы
на частоте 100 МГц может иметь место существенное проникновение
поля на глубину порядка 12 м.
Средневысотный взрыв [3]
Феноменология. По мере, увеличения высоты взрыва над поверх-
ностью асимметрия, вызванная влиянием земли, уменьшается. Гра-
диент плотности атмосферы вызывает рост асимметрии. По мере уве-
личения высоты взрыва «результирующая асимметрия» уменьшается,
а затем увеличивается.
Поля внутри района источника средневысотного взрыва не пред-
ставляют большого интереса, так как там воздушно-космические ап-
параты будут механически разрушены. Уменьшение асимметрии,
которая появилась из-за наличия сильнопроводящей земли, приведет
к падению напряженностей азимутального магнитного и вертикаль-
ного электрического полей.
Вариации асимметрии будут также воздействовать на поля излу-
чений вне района источника. Был проведен анализ поля излучения как
функции высоты взрыва. Результаты представлены па рис. 1.10 в тер-
минах «коэффициента асимметрии», на который надо умножить напря-
женности полей, произведенных наземным взрывом.
Внеатмосферный взрыв [2]
Феноменология. Геометрия высотного взрыва показана на рис. 1.11.
То, что ЭМИ может охватить огромную площадь, отражает сущест-
венную черту ЭМИ высотного взрыва: поля большой амплитуды могут
воздействовать на большие географические районы (рис. 1.12).
Выходящие у-квапты образуют сферическую оболочку, которая рас-
ширяется со скоростью света. Поскольку большая часть у-квантов
эмиттируется за время ~ 10 нс, толщина оболочки в любой момент
времени составляет несколько метров. Когда «у-оболочка» входит в со-
прикосновение с поглощающим слоем атмосферы, в направлении «впе-
ред» генерируется электромагнитный импульс. Он движется вместе
с остаточными у-квантами.
Распространяющийся
импульс ^-излучения
взрыв —1-ъ У""
Земля
Т» Слой поглощения
। _ ^-излучения
40 км
20 КМ
Рис. 1.11. ЭМИ высотных взрывов на при-
мере конкретной геометрии. Высота взрыва
Н=400 км, расстояние до горизонта S=
=2250 км
Рис. 1.12. Тангенциальный радиус для вы-*
сотного взрыва
На высоте более 40 км атмосфера разрежена и не оказывает за-
метного влияния на распространение высокоэнергетических у-квап-
тов. Ниже 40 км плотность атмосферы достаточна для их поглощения
при комптоновском рассеянии; почти полное поглощение проис-
ходит за время достижения у-квантами высоты 20 км. Таким образом,
район источника для высотного взрыва—между 20 и 40 км.
На высоте района источника длина торможения комптоновских
электронов порядка 100 м. Проходя это расстояние, комптоновские
электроны сильно отклоняются геомагнитным полем с гирорадиусом
~ 100 м. Поэтому вектор тока комптоновских электронов отдачи имеет
значительную составляющую в направлении, перпендикулярном на-
правлению распространения у-кваптов. Этот ток излучает электро-
магнитную волну, распространяющуюся в прямом направлении.
Волна движется вместе с «у-оболочкой» и непрерывно «подпиты-
вается» поперечным комптоновским током, пока все у-кванты не по-
глотятся. Далее она распространяется самостоятельно как свободная
волна или импульс. Вторичные электроны, произведенные комптонов-
скими, делают воздух проводящим, из-за чего электромагнитный им-
пульс ослабляется. Амплитуда ЭМИ определяется балансом двух фак-
25
торов: 1) увеличением амплитуды за счет поперечного комптонов
ского тока; 2) ее ослаблением благодаря проводимости.
Можно дать краткое резюме процесса генерации ЭМИ при высот-
ном взрыве.
у-Кванты рассеиваются на молекулах, производя комптоновские
электроны в направлении вперед с энергией порядка 500 кэВ. Геомаг-
нитное поле видоизменяет траекторию движения комптоновских элек-
тронов. Они закручиваются вокруг магнитных силовых линий до тех
пор, пока не растратят свою энергию в столкновениях с молекулами.
Во время этого процесса ионизуется атмосферный газ, и проводимость
Зеши
Рис. 1.13. Изменение полей ЭМИ по горизонтали для высотного взрыва
растет. Распространение ЭМИ зависит от проводимости области, через
которую он проходит. При этом могут иметь место его рассеяние, ос-
лабление, отражение.
Круговая составляющая движения комптоновских электронов ха-
рактеризует разделение заряженных частиц магнитным полем. И маг-
нитное, и электрическое разделение — процессы, меняющиеся во
времени, и, следовательно, при этом излучается электромагнитная
энергия. Это можно представить также как излучение в поперечном
направлении, создаваемое потоком электронов вдоль направления
поля.
Комптоновские электроны, движущиеся параллельно силовым ли-
ниям геомагнитного поля, не отклоняются. Следовательно, амплитуда
ЭМИ мала в обоих направлениях вдоль силовой линии магнитного
поля, проходящей через точку взрыва, и максимальна в направлениях,
перпендикулярных силовым линиям геомагнитного поля в районе ис-
точника (рис. 1.13). Так как нельзя'предугадать положение точки
неприятельского взрыва относительно системы, необходимо увеличи-
26
вать стойкость систем, рассчитывая на наименее благоприятный слу-
чай воздействия.
Еще раз подчеркнем: необходимо учитывать, что ЭМИ высотного
взрыва может охватывать большой географический район. Зону дей-
ствия как функцию высоты взрыва можно определить, используя зна-
чение тангенциального радиуса (см. рис. 1.12). Тангенциальный ра-
диус равен длине дуги между линией, соединяющей центр Земли
с точкой взрыва, и линией, соединяющей центр Земли и точку касания
поверхности Земли прямой, проведенной из точки взрыва. Для взрыва
па высоте 300 км тангенциальный радиус равен 1920 км. ЭМИ может
охватить поверхность Земли в пределах этого радиуса, изменяясь по
амплитуде с расстоянием.
Качественные примеры изменения полей ЭМИ, генерированных *
высотным взрывом, будут приведены для случая, когда линия, сое-
диняющая центр Земли с точкой взрыва, образует относительно не-
большой угол с направлением геомагнитного поля в районе источника
(см. рис. 1.13). Это относится к взрывам в средних и высоких широтах.
В результате поля в точке нулевой отметки Земли относительно не-
большие по сравнению с полями в точке, где они максимальны (здесь
линия, проведенная из точки взрыва в точку с максимальным полем,
ортогональна линиям геомагнитного поля района источника).
Очевидно, что в пределах области, ограниченной тангенциальным
радиусом, будут происходить некоторые изменения интенсивности
поля. Эти пространственные изменения имеют геометрическую при-
роду, связанную со взаимным расположением точки взрыва, магнит-
ного поля Земли и местонахождением системы. Другие изменения
объясняются конструкцией бомбы. Как правило, очень маломощная
бомба, взорванная на очень большой высоте, выше атмосферы, не может
создать очень большой район источника. Таким образом, можно сде-
лать вывод, что размер района источника для внеатмосферного взрыва
и, следовательно, площадь охваченной ЭМИ земной поверхности про-
порциональны в некоторой степени мощности бомбы и обратно пропор-
циональны в изменяющейся степени высоте взрыва вне атмосферы.
Если волна проникает в землю, применимы характеристики по-
глощения, приведенные в табл. 1.1; для почвы с проводимостью
10~3 (Ом м)-1 или менее может иметь место существенное проникно-
вение на глубину ниже 12 м.
Район внеатмосферного взрыва. Район источника внеатмосферного
взрыва (см. рис. 1.3, вариант 10) довольно большой, поэтому нахожде-
ние там воздушно-космических аппаратов весьма вероятно. Этот район
по своим характеристикам близок к району наземного взрыва, однако
концепции вертикального электрического поля, возвратных потоков
электронов в грунте и результирующего азимутального магнитного
поля здесь неприменимы. Важными характеристиками такого района
являются радиальное электрическое поле, комптоновский ток, про-
водимость воздуха, меняющаяся во времени, и локально генерирован-
ный ЭМИ от системы, подверженной действию у-излучения.
Поле излучений внеатмосферного взрыва. Опубликованы [10]
некоторые формы сигнала поля излучений внеатмосферного взрыва.
27
Как правило, они представлены так, чтобы их было удобно описать
математическими формулами.
Ниже приведены характерные импульсы, использовавшиеся в кур-
сах гражданской обороны и взятые как наиболее вероятные для ЭМИ-
обстановки.
Импульс А: Еа (t) — E^fi (f); импульс В: Еь (/) = Е02 (/); им-
пульс С: Ее (0 = 1,2Е0]/2 (/); импульс D: Ed (/) = 1,2, E0j2 (i);
где £0] = 5,2 • 104 В/м; £02 — 2,3 • 104 В/м; Д (/) = ехр (—au t) —
— ехр (—а21 Z); /2 (f) = ехр (—а12/) — схр (—а22 t); аи = 1,5 X
X 10е 1/с; а21 —2,6 • 108 1/с; а12 - 1,5 • 10’ 1/с; а22 = 2,6 • 10s 1/с.
Функция (/) характерна для длинного импульса, a (t) — для
более короткого и используется в анализе для получения количест-
венного выражения влияния формы импульса па наиболее слабые
места системы.
Рис. 1.14. Электрические поля характерных ЭМИ:
а — малые времена; б — большие времена
Импульс А — это типичный длинный импульс с амплитудой выше
среднего значения. Его можно рассматривать как вероятную гори-
зонтальную компоненту Е в более высоких широтах и как вероятную
вертикальную компоненту И или вертикальную компоненту поля Е,
существенно большую среднего значения. Импульс В — это длинный
импульс, но с меньшей, чем в случае А, амплитудой. Его можно рас-
сматривать как характерную, близкую к средней вертикальную компо-
ненту полей. Импульсы С и D более короткие и их можно использовать
для описания соответствующих полей подобно импульсам А и В.
На рис. 1.14 приведены характерные импульсы. На рис. 1.15, а
дана нормированная спектральная плотность энергии как функция
частоты (/ == <в/2 л). На рис. 1.15, б показана доля накопленной энер-
гии для импульсов как функция частоты.
Рассмотренные поля являются «свободными», не возмущенными
отражающими объектами или ближайшими рассеивателями. Отра-
жение очень существенно во многих случаях при расчетах ЭМИ-
обстановки. Например, самолет, низко летящий над океаном, будет
испытывать влияние двух электромагнитных импульсов от одного вне-
атмосферного взрыва. Первый импульс--это прямая волна излучения,
а второй—волна, отраженная от поверхности океана. Наложение пря-
28
мой и отраженной воли приводит или к усилению, или к подавлению
части спектра ЭМИ.
Если усиление происходит вблизи частоты собственного электро-
магнитного резонанса самолета, то в обшивке самолета будет наво-
диться почти двойной ток или напряжение.
Учитывая все другие неопределенности и то, что большая часть
энергии отражается реальными почвами практически при всех углах
падения, для приближенного описания отраженной волны можно
предположить, что поверхность земли ведет себя как квазиоптическая
поверхность (бесконечно проводящая). Высокопроводящие грунты
характеризуются обращением фазы тангенциальных (горизонтальных)
компонент электрического поля.
Импульсы
Импульсы
CuD
80-
60-
40-
20b
0,05 0,1 02 0,Г1 2 5 10 АМГи
5
Рис. 1.15. Энергетические показатели
характерных ЭМИ. Нормированная
плотность энергетического спектра
для характерных ЭМИ (а), накоплеп-
сгерных ЭМи (б):
О
10
20
50
40
50
60
70-
80*---L_f 1 I ml-l_
0,1 02 0,5 12 5 10 20 50 /,МГи
a
пая энергия как функция частоты для характерных
— — асимптота для средних частот; —•— ----------асимгпоа для высоких частот
В этой «квазиоптической» аппроксимации существует одно исклю-
чение в случае вертикально поляризованной компоненты, падающей
под углом Брюстера. Обсуждение этого случая и более точное описание
проникающих и отраженных волн даны в следующем разделе.
Подземные поля, созданные внеатмосферным взрывом. Для харак-
теристики поля пиже поверхности земли при внеатмосферном взрыве
рассмотрим два случая. В первом волна падает нормально (ф = 90°,
рис. 1.16) к поверхности земли (электрическое и магнитное поля поля-
ризованы горизонтально). Основные результаты рассмотрения этого
случая характерны и для более важных других углов падения, когда
электрический вектор поляризован горизонтально. Во втором случае
ф < 90°, а электрический вектор поляризован вертикально (рис. 1.17).
Для нормального падения (горизонтальная поляризация)
(d) = Е1 (2 Z2/ (Zx + Z2)) exp (—yd); (1.10)
H* (d) = (2 Zx/ (Zx + Z2)) exp (-yd), (1.11)
где Zx 377 Ом; Z2 = [p/e (1 + o/jcoe)] */2;
у = jco{ps [1 + (a//<08)]}1/2 = a + /0;
d — глубина грунта.
29
Для типичных почв ZY > Z2, поэтому напряженность магнитного
поля удваивается на поверхности, в то время как значение напряжен-
ности тангенциального электрического поля составляет от 0,01 до 0,1
напряженности поля в свободном пространстве. Так как (б)-1 — а,
то S в табл. 1.1 можно использовать для оценки волн, прошедших в
землю на различные глубины.
В случае вертикально поляризованного электрического вектора
по мере роста угла ф от 0 отраженная волна быстро затухает и при уг-
ле, известном как псевдобрюстерский (или точно брюстерском), дости-
гает минимума по аналогии со случаем идеального диэлектрика. При
•♦Рис. 1.16. Отраженная и преломлен-
ная волны на границе земля — воздух
Рис. 1.17. Значения коэффициента от-
ражения плоской волны R,, при вер-
тикальной поляризации
Угол скольжения, зрп9
этом угле происходит максимальная передача энергии в грунт, и его
надо учитывать при определении реакции подземных устройств свя-
зи. При углах падения, превышающих такой критический угол, ам-
плитуда снова растет. Для очень высокой частоты и низкой прово-
димости (х < ег) угол Брюстера почти тот же самый, что и для идеаль-
ного диэлектрика:
ctg ф = /2.
Более детальное описание процессов отражения и проникновения мож-
но найти в книге Джордана и Белмана*.
Наличие отражающих конструкций вблизи приемника энергии
ЭМИ может увеличить поле на приемнике из-за усиливающей интер-
ференции. Например, дипольная антенна, расположенная над землей,
будет воспринимать прямой и отраженный от земли сигналы, которые
могут совпасть по фазе, если антенна находится на определенном рас-
стоянии от земли. Несимметричный вибратор на высокой проводящей
мачте будет принимать большую энергию, чем если бы он располагал-
ся на поверхности земли. Несимметричный вибратор и мачтовую кон-
струкцию можно рассматривать как заземленный асимметричный ди-
* Jordan Е. С., Balman К- G. Electromagnetic Waves and Radiating Systems.
Prentice-Hall, Englewood Cliff, N. J., 195Q. Chapter 16.
30
нч '111, мачта которого вносит существенный вклад в ток, наведенный
н устройстве.
Отраженная волна на высотах полета спутников. Спутник на рас*
< 1ОЯННИ около 4000 км (см. рис. 1.3) может подвергнуться воздействию
пн |пы ЭМИ, отраженной от земной поверхности. Эта волна проходит
через ионосферу, где поглощается, отражается и преломляется боль-
шая часть энергии на частотах ниже 10 МГц. На частотах выше 30 МГц
ионосфера становится более «прозрачной», так что временная задержка
хмсньшается с ростом частоты вплоть до диапазона УКВ. Это способ-
. । пуст тому, что через ионосферу проходят в первую очередь высоко-
Рпс. 1.18. Внутренний электромагнитный импульс или ЭМИ, генерирован-
ный в системе
частотные компоненты, а за ними—низкочастотные, ослабленные по
амплитуде. Характеристики ионосферы зависят от времени дня, ак-
тивности солнечных пятен и т. п.
ЭМИ, генерированный в системе. ЭМИ, генерированный в системе,
внутренний ЭМИ, полостный ЭМИ, комптоновская зарядка—вот тер-
мины для различных явлений, связанных с непосредственным облу-
чением системы у-квантами.
Фотоны у- и рентгеновского излучений взаимодействуют с конструк-
цией системы и генерируют электроны внутри самой системы (рис. 1.18).
Разделение зарядов и последующая рекомбинация, связанные с растя-
нутым во времени воздействием излучения и асимметрией конструкции
и аппаратуры, может привести к появлению большого внутреннего
•лектромагнитпого импульса (ВЭМИ).
31
В одном из вариантов ВЭМИ, называемом полостным ЭМИ, послед-
ний порождается комптоновскими электронами, движущимися внутри
замкнутой полости. При этом генерируются электрическое и магнитное
поля. Эти поля могут резонировать на частотах полости и наводить
потенциалы в цепях, содержащихся в ней. Если полость наполнена
воздухом, она может стать проводящей, что, в свою очередь, влияет
на изменение полей во времени.
Другой вариант внутреннего эффекта-—комптоновская зарядка.
Любое тело в поле ^-излучения теряет часть образованных в нем комп-
тоновских электронов и приобретает электроны, выбитые из ближай-
ших тел. Как правило, при этом отсутствует равновесие. Заряды,
введенные таким образом в различных местах проводящей цепи, будут
растекаться по ней, генерируя паразитные сигналы. В изоляторах
заряд может растекаться очень медленно. Вообще чем толще предмет,
тем больший заряд он приобретает.
Внутренние поля Е и Н создают переходные «звенящие»* напряже-
ния и токи, воздействующие на электронные системы. Эти переходные
процессы зависят от геометрии системы, импедансов цепей, типа ма-
териалов, конфигурации связи, чувствительности электронных эле-
ментов, деталей монтажа, электросети, а также от других эффектов
в ближайшем окружении.
ЭМИ, генерированный в системе, может иметь место в любом районе
источника, в том числе и за пределами атмосферы (см. рис. 1.3). По-
добный импульс имеет свои особенности в каждой конкретной системе,
и поэтому его рассчитывают, исходя из характеристик данной системы,
района вероятного местонахождения, плотности воздуха.
Поля ЭМИ, произведенного подземным взрывом, по всей видимости,
имеют аналогичный механизм происхождения. Считается, что для элек-
тромагнитных сигналов от подземных взрывов справедлива также мо-
дель «поля смещений».
1.4. СОПОСТАВЛЕНИЕ С ДРУГИМИ ЭФФЕКТАМИ
Комбинированные эффекты — «парадокс малой мощности»
Часто живучесть системы рассматривается в первую очередь с уче-
том характеристик взрыва и воздействия ударной волны. На данном
расстоянии от точки взрыва наибольшую опасность в этом смысле
представляет сверхмощный наземный взрыв. После оптимизации и ана-
лиза эксплуатационных характеристик часто выбирают критерий
стойкости к взрыву, равный, например, 3 кг/см2 в максимуме избыточ-
ного давления. При этом закон изменения во времени избыточного дав-
ления известен или задается. Что касается воздействия ЭМИ, то
самая большая опасность при данном критерии устойчивости к взры-
ву — это бомба малой мощности.
Интенсивность ЭМИ наземного взрыва очень быстро спадает при
увеличении расстояния от точки взрыва. Для всех очень небольших
* Т. е. напряжение и ток в виде затухающих колебаний ударного контура. —
Прим. пер.
32
ядерных бомб (несколько килотонн) ЭМИ-обстановка на ФР°
лением, например, 0,35 кг/см2 менее опасна, чем в случае -
взрыва, для которого эффекты пазеМн°й взрывной волны P Р
жимо малы. При высоком избыточно*1 Давлении и механич
стойких системах, выдерживающих, навР1шеР» нагрузку » ' ’
наибольшую опасность представляет ЭМИ в районе источи ’
При взрывах па небольшой высоте или наземных взрыва * ’
внутри которой могут быть какие-лИ^0 существенные повре Д
ЭМИ (а повреждения оборудования сТ*Р0^
от взрывной волны отсутствуют), преДставляс1 сооои кольца ?
ним радиусом несколько километров и внешним нескольк
километров общей площадью несколько сотен или тысяч к Др
километров [6—8].
избыточного дан-
Рис. 1.19. Изменение геометрии зон возде''ств|1Я с 5 величепием
лспия. Критерий стойкости к ударной водЧе' , „ппл«типго по.
«--0,35 кг/см2; б-З кг/см2; / — область, где ►1йя>КС-чци!ЯЛй.,^\^):аЛц^1₽арай<>11аР источника;
|мжспия в условиях очень сильного воздейств*<я, ,/ — пчпиус области воз-
Крс-а - радиус контура с избыточным давлением . '<эми Рад*12 _ *
можного влияния ЭМИ; П^ - радиус контура * убыточны.-., давлением 3 КГ/СМ
Сделанные выводы надо пересмотреть в случае устройств УР
стойкости 3 кг/см2. Для надземного Или наземного взрыва и -
размеры кольца, в котором ЭМИ производит повреждения, Р
пая волна — нет. Особенно сильно, примерно в четыре ра > У
шается внутренний радиус, так что Поля ЭМИ района ис1??
но представить в границах, показаН,1Ь1Х на Рпс- 1 Об а\.<тл RHP.
районе источника в этом случае более тяжелая, чем для '
атмосферного взрыва. Эго означает, что наиболее опасная У
по ЭМИ имеет место при взрыве бом^ с наименьшей мощное ,
более подробно будет сказано ниже- „ впПппм-
Как следствие проведенного обсУжления возникают дв ₽ '
I) есть ли необходимость выводить систему из района исто »
обеспечения ее выживания? 2) может ли система находиться р
источника и выжить?
33
Зак. 867
Здесь представлены данные по Глесстону [1] вместе с логарифми-
ческими номограммами, которые можно использовать для ответа на
поставленные вопросы. Максимальный район источника можно опре-
делить границей области, в которой ядерное излучение взаимодействует
с атмосферой. Эта граница в первом приближении совпадает с погра-
ничной областью значительного биологического поражения. Биоло-
гическое поражение определяется в бэрах (биологический эквивалент
рентгена) следующим образом:
25— 100 бэр — нет заболевания;
100— 200 бэр — слабое заболевание;
200— 600 бэр — выживаемость 100—20%;
600—1000 бэр — выживаемость 20—0%;
1000—5000 бэр — выживаемость 5—0%;
5000 бэр — выживаемость 0%.
Доза в бэрах равна дозе в радах, умноженной па коэффициент относи
тельной биологической эффективности.
Рис. 1.20. Расстояние от места взры-
ва как функция мощности при посто-
янном уровне максимума избыточно-
го давления или дозы в бэрах в сво-
бодном пространстве:
---------постоянное избыточное давление:
-------- постоянная доза, бэр
На рис. 1.20 приведено расстояние от точки взрыва как функция
мощности бомбы при постоянном значении дозы в бэрах или постоянном
значении избыточного давления. Эти данные были получены, используя
счетные таблицы, представленные в работе [1]. Почти независимо от
предположений, касающихся контура постоянной дозы в бэрах, ко-
торым ограничивается район источника (это может быть контур с по-
стоянным значением дозы 1 или 1000 бэр), устройство с уровнем стой-
кости 3 кг/см2 разрушается внутри района источника для всех сверх-
мощных взрывов.
Таким образом, наиболее существенного влияния следует ожидать от
ЭМИ района источника. Кроме того,'устройство может быть облучено
34
, • и iii ими, если оно расположено над землей. Высокоэнергетическое
, н • ц чгпие может генерировать дополнительный ток, снижение ко-
.. ...юстигается размещением устройства под землей, но вэтомслу-
• h i систему могут воздействовать обратные токи Земли.
I IIIICOK ЛИТЕРАТУРЫ
I Цикшие ядерного оружия. М. Воениздат, 1963.
I MP Awareness Course Notes. DNA, 2772T, Headquarters, Defense Nuclear
\p.fiicy, Washington, D. C. 20305, August 1973.
' hi-.ton H. H., Siddons R. A. Electromagnetic Pulse Research. ITT Research*
Iи.Iilute Project T1029, Chicago, Illinois 60616, Final Report, September
I' Hi!».
i lohnson M. H., Lippmann B. A. —«Phys. Rev.», 1960, v. 119, №3, p. 827.
• Karzas W. J., Latter R. — «Phys. Rev.», 1962, v. 126, p. 1919.
* * I MP Threat and Protective Measures, Office of Civil Defense (DCPA), TR-61,
\ugust 1970.
I MP Protection for Emergency Operating Centers. Office of Civil Defense,
IR-61-A, May 1971.
н EMP Protective System. Office of Civil Defense, TR-61-B, November 1§71.
'• Effects of Electromagnetic Pulse on a Power System. Oak Ridge National
Laboratory, Final Report ORNL-4836, December 1972.
И» I he Effects of Nuclear EMP on AM Radio Broadcast Stations in the Emergency
Broadcast System. Oak Ridge National Laboratory, TM-2830.
'1 EMP Protection for AM Radio Broadcast Stations, Office of Civil Defense,
l’R-61-С, May 1972.
i * I'he Effects of Electromagnetic Pulse on State and Local Radio Communica-
tions. Oak Ridge National Laboratory, Final Report ORNL-4873, October
1973.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
I. Gilinsky V. — «Phys. Rev. A.», 1965, v. 137, N 1, p. 50
”. Glasstone S. Radio and Radar Effects. Chapter X. - In: The Effects of Nuclear
Weapons. Ed. by S. Glasstone. United States Atomic Energy Commission,
l ebruary 1964, p. 502 (reprint of 1962 revised addition).
I. Hays J. B. —«IEEE Spectrum», 1964, v. 1, №5, p. 115.
•I Jean A. G., Wait J. R. — «J. Geophys. Res», 1965, v. 70, N 5, p. 1258.
Johnson M. H., Lippman B. A. —«Phys. Rev.», 1960, v. 119, N 3, p. 827.
h Karzas W. J., Latter R. — «Phys. Rev.», 1962, v. 126, N 6, p. 1919.-
/ Karzas W. J., Latter R. — «J. Geophys. Res.», 1962, v. 67, N 12, p. 4635.
H Karzas W. J., Latter R. — «Phys. Rev. В», 1965, v. 137, N 5, p. 1369.
•I. Компанеец A. C. — «Журн. экспсрим. и теор. физ.», 1958, т. 35, N 6, с. 1538.
10. Latter R., Herbst R. F., Watson К. —«Ann. Rev. Nucl. Sci.», 1961, v. 11,
p. 371.
II. Maddock E. —«J. Brit. IRE», 1962, p. 145.
12. Mark J. C. — «Nucleonics», 1959, v. 17, N 8, p. 64.
I I Odencrantz F. K. — «J. Geophys. Res.», 1963, v. 68, N 7, p. 2057.
I I. Павлов M. Космос ... на земле и под землей.— «Красная звезда», 9 января
1964 г.
I >. Pearse С. А. — «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1965, v 10, N 1, p. 236.
10. Samson C. A. — «J. Res. NBS», 1960, v. 64D, № 1, p. 37.
I A Samson C. A. — «J. Geophys. Res.», 1963, \r. 68, N 9, p. 2719.
In. Santirocco R. A., Parker D. G. — «Nature», 1963, v. 199, p. 1273.
I•>. Santirocco R. A., Parker D. G. — «Proc. Indian Acad. Sci. А», 1964, v. 59, p. 77
2* 35
Г л а в а 2
НАВОДКА, СОЗДАННАЯ ЭМИ
2.1. ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ
Эквивалентные схемы с сосредоточенными параметрами
В гл. 1 опасность ЭМИ представлена как результат изменения во
времени электрического и магнитного полей. Основная трудность ана-
лиза—их конверсия в токп и напряжения, возникающие в аппаратуре
или элементах ! 1—171. Хотя для очень простых геометрий коллекто-
ров эту проблему можно решить с помощью точных методов, однако
большинство инженеров-практиков незнакомы с этими методами.
Кроме того, процессы в цепях, как правило, нелинейны, что еще бо-
лее усложняет анализ.
Для упрощения задачи особо важное значение имеет метод экви-
валентной схемы Тевенина. Модель наводки описывается в терминах
эквивалентного генератора напряжения или импеданса источника.
Используя этот метод, можно связать наводку на коллекторе (прием-
нике излучения) или виртуальной антенне с приложенными полями.
Вообще источник напряжения и импеданс источника являются слож-
ными функциями геометрии коллектора и угла падения излучения.
Однако эти представления легко реализуются в квазистатическом
случае, когда коллектор мал по сравнению с длиной волны. В против-
ном случае, т. е. при размерах коллектора, соизмеримых с длиной
волны, надо применять более сложные методы. Было развито пред-
ставление о сосредоточенных параметрах для различных конфигура-
ций антенн. Используя эти данные, можно составить эквивалентную
схему с сосредоточенными параметрами для коллекторной (приемной)
системы, размеры которой намного превышают длину волны. Это поз-
воляет свести сложную проблему теории поля к анализу, который
выполняется с помощью подходящих программ для анализа схем с со-
средоточенными параметрами, таких, как SCEPTRE или CIRCUS.
К тому же с помощью этих програмлм можно рассчитывать нелинейные
цепи. Если необходимо частотное представление, то используется метод'
схем с сосредоточенными параметрами вместе с ЕСАР или другими
типами программ анализа с варьированием частоты.
Идея описания сложных электрических характеристик элементов
или подсистем с помощью эквивалентной схемы реализована в после-
дующих разделах, где рассмотрены электромагнитные процессы в та-
ких элементах, как экраны, коаксиальные кабели, фильтры. Этот
метод позволит инженеру-разработчику аппаратуры, который более
знаком со схемами, чем с теорией поля, делать более быстрые и, воз-
можно, интуитивные оценки сигнала наводки.
Концепция джоулевой энергии
Кроме простых моделей наводок используют другой подход —
концепцию джоулевой энергии [II, так как ЭМИ лучше описывать в
терминах его джоулевой энергии, чем усредненного потока энергии,
36
• •H.pi.ni не имеет смысла для одиночного импульса. Использование
-•••и концепции ограничено более основательными расчетами, необ-
" ШМ1.1МП для быстрой оценки значимости проблемы. Быстрый анализ
• I in «м пресс-анализ, заключающийся в сравнении энергий, более
I- i.i н.по рассмотрен в следующем разделе.
'l ol выявления значимости возможной проблемы, желательно
• 1'ы i.i установить, существует ли такая проблема, и если да, то какая
• I" । ц г гея защита. Одним из методов решения этого вопроса является
..... энергетический анализ, выявляющий наихудшие условия и
"Н|н-(гляющий максимальное значение полученной энергии, что поз-
»"• 1'нч затем найти возможный максимум выделяющейся джоулевой
•и» pi ни. Далее этот максимум сравнивают с минимумом, необходимым
• in цс| радации чувствительного к данной энергии элемента. На основе
। । м н о сравнения можно сделать очень грубые оценки возможной опас-
ни* in, и если опа существует, приближенно определить масштабы
।пииты.
Большое значение имеет минимхьм энергии, необходимый для по-
нр» ждения или деградации элемента. Предполагается, что элемент
нм’И1сргается воздействию сигналов разной формы, имеющих различ-
ные пиковые мощности, длительности импульса, и, следовательно,
и нем выделяется различная джоулева энергия. Экспериментально
ипрсделяют минимальную энергию, необходимую для повреждения,
к । радации или иных способов нарушения рабочих функций, и при-
меняют ее для быстрого анализа. Когда значимость проблемы установ-
irii.i этикгметодом, надо рассмотреть другие факторы, приводящие к
h i радации элементов (см. приложение В), такие, как пиковая мощ-
но» ть, кулоновский ток, изменение напряжения.
Метод эффективных площадей
Метод эффективных площадей антенны*, вйдимо, применяется
(шлее широко [2], чем представление антенны с помощью эквивалент-
|||»ii схемы Тевенина, поскольку имеется опыт широкого использования
первого подхода специалистами по антеннам и системам. Он, как пра-
вило, применим к узкополосным системам, когда воспринимаемая
антенной энергия ограничена, вероятно, не более чем октавой частот-
ного диапазона. Метод эффективных площадей при ЭМИ можно исполь-
ювать в ограниченном спектральном диапазоне.
Пояснения к дальнейшему изложению
Далее в этой главе рассмотрены модели квазистатических наводок,
приводящие к эквивалентным схемам Тевенина; дапы простые фор-
1 В оригинале наряду с терминами effective area (эффективная площадь)
и ;неа (площадь) применяют термины effective aperture (эффективный размер
раскрыва) и aperture (раскрыв), характерные для раскрывпых антенн (например,
рупорных). Поскольку излагаемые в книге результаты имеют общий характер,
и 1сксте перевода употребляются только первые два из указанных терминов. —
Прим. пер.
37
мулы для подсчета джоулевой энергии наводки, основанные на этих
моделях; обсуждено использование эквивалентных схем с сосредото-
ченными параметрами и факторов, учитываемых в расчетах; приве-
дены простые соотношения для эффективных площадей коллекторов.
Там же представлены типичные формы наведенных сигналов, основан-
ные на точном анализе; их можно использовать при экспресс-анализе.
Однако предупреждаем читателя, что приводимые формы сигналов
следует рассматривать лишь как пример; настоятельно рекомендуем
для конкретных видов электромагнитных сигналов применять модели
эквивалентных антенн с сосредоточенными параметрами или квази-
статическое эквивалентное представление для данной системы.
Полное рассмотрение разнообразных точных методов, используемых
в расчетах реакций антенн, выходит за рамки данного вводного мате-
риала, но некоторые нужные сведения можно получить из дополнитель-
ной литературы к этой главе.
2.2. КВАЗИСТАТИЧЕСКАЯ НАВОДКА
Часто характерный размер рассматриваемого устройства можно
принять небольшим по сравнению с длиной волны. В этом случае эк-
вивалентную электрическую цепь наводки можно представить неболь-
шими витками или очень малыми диполями. Кроме того, если падающая
плоская волна искажена металлическими конструкциями, то домини-
рует лишь одна составляющая поля—электрическая или магнитная.
Следовательно, концепции потока мощности или эквивалентной пло-
щади антенны вообще неприменимы. Когда взаимодействующее с по-
лем устройство можно считать электрически малым, можно допустить
значительные аналитические упрощения. Для такого представления
составляют простую эквивалентную схему и анализируют ее.
Применение малых квазистатических моделей строго обосновано,
если размер коллектора рассматриваемой конструкции меньше одной
шестой наименьшей длины волны возможного излучения. Другой
критерий можно установить, если использовать понятие времени за-
держки, т. е. времени распространения от измерительных клемм уст-
ройства до его крайней точки, меньшего одной четвертой времени нара-
стания волны ЭМИ.
Малый квазистатический виток
Рассмотрим два случая: в одном индуктивное сопротивление в дан-
ном частотном диапазоне небольшое по сравнению с сопротивлением
нагрузки 7? (рис. 2.1,2.2), в другом индуктивное сопротивление витка
больше 7?. В первом случае напряжение на 7? пропорционально произ-
водной по времени от напряженности магнитного поля, перпендикуляр-
ного плоскости витка. Когда же индуктивное сопротивление витка
больше сопротивления 7?, изменение тока во времени, а следовательно,
и напряжения на 7? отражает изменение магнитного поля, нормаль-
ного к плоскости витка.
38
Соотношение для расчета индуктивности простого витка имеет
нн/1
L — ц0 г [in (8 ria) — 2], г > а. (2.1)
В этом разделе даны следующие обозначения: L — индуктивность
•пики, Гн; R— нагрузочное сопротивление; А — площадь витка,
м\ //маКС — максимальное магнитное поле импульса упрощенной
•||прмы; £мако— максимальное электрическое поле импульса упро-
1Н1ЧШОЙ формы; tr — время нарастания импульса упрощенной формы;
z.
Рис. 2.1. Малый виток
Рис. 2.2. Квазистатический эквива-
лентный контур для коллектора
время спада импульса упрощенной формы; р0 — магнитная про-
нпцаемость вакуума; е0 — диэлектрическая проницаемость вакуума;
(/) — ток витка.
Индуктивное сопротивление витка меньше сопротивления R.
5 равнение (2.2) показывает изменение во времени тока в электрически
малом витке:
iL (i) = Цо Н (О A/R, (2.2)
Джоулеву энергию можно вычислить так:
ь
J=\^oH(t)A\*dt[R-, (2.3)
О
J=^A^H^lRtT. (2.4>
Временная зависимость приложенного магнитного поля дана на
рас. 2.3.
Индуктивное сопротивление больше сопротивления нагрузки. По-
добные соотношения для тепловой энергии можно получить, когда
индуктивное сопротивление больше сопротивления нагрузки. В этом
случае форма изменения во времени тока витка сравнима с формой
приложенного магнитного поля, нормального к плоскости витка:
iL (0 - ро АН (t)/L.
(2.5)
Джоулева энергия, выделившаяся в сопротивлении нагрузки,
вычисляется по формулам:
39
b
0
J = (p0XtfMaBG/L)*(/?/,/3).
(2.6)
(2.7)
В некоторых случаях, однако, полная энергия, выделившаяся в
нагрузке, не равна максимальной, полученной извне энергии. Для
закороченного витка, когда индуктивное сопротивление намного боль-
ше нагрузочного, максимальная полученная энергия равна пику
запасенной энергии витка:
J ~ (l/2)L/?,aKC = (Мо /7Макс)2/2£. (2.8)
В экспресс-анализе лучше применять ограниченный подход с ис-
пользованием запасенной энергии, чем рассматривать рассеянную
энергию, поскольку процесс рассеяния или нелинеен, или нестацио-
нарен. Например, рассмотрим в качестве нагрузки витка транзистор
и предположим, что во время формирования тока от ЭМИ транзистор
находится в полностью проводящем состоянии. Если теперь транзистор
выключается или становится непроводящим, то большая часть энергии
витка может рассеяться в транзисторе за время переключения из про-
водящего состояния в непроводящее.
Диполь
На рис. 2.4 показан условный несимметричный вибратор, находя-
щийся над поверхностью земли. Электрическое поле параллельно его
оси и перпендикулярно сильно проводящей поверхности земли. Чтобы
составить квазистатическую эквивалентную цепь Тевенина для этой
антенны (рис. 2.5), необходимо отключить сопротивление нагрузки и
найти выходной импеданс антенны, измерив Са или определив емкость
антенны в свободном пространстве:
Са0 = 2 h/cZ0, (2.9)
где с = 3 • 10’ м/с; Zo = 60 [2 In (2 h/a) — 2]. Эффективная длина /е
связана с h соотношением
40
le - h/2.
(2.10)
П Id диполя
Co0 = A/cZc; (2.11)
= (2.12)
( известная низкочастотная емкость антеппы.
- I д ли и далее считать, что нагрузочное сопротивление отключено,
I ик'ктрическое поле приложено, выходное напряжение, измеренное
пчльгметром с высокоомным входом, равно произведению напряжен-
ии ги электрического поля па среднюю высоту несимметричного ви-
"paiopa, т. е. несимметричный вибратор находится при среднем потен-
iin.ijie, равном произведению напряженности электрического поля нй
||и'1оиииу высоты стержня антенны.
Рис. 2.4. Несимметричный вибратор,
расположенный над землей
Рис. 2.5. Квазистатическая эквива-
лентная схема для коллектора типа
несимметричного вибратора
Экви валентную схему можно охарактеризовать по аналогии с вит-
ком, в котором емкостное сопротивление или значительно больше, или
шачительпо меньше нагрузочного. Обычно нагрузочные сопротивле-
ния малы по сравнению с емкостным. Уравнение (2.13) описывает
изменение тока во времени при этих условиях:
io(0 = CaO/e£(0. (2.13)
Для формы сигнала, представленной на рис. 2.3 джоулева энергия
и случае низкоомной нагрузки находится по формуле
J = <№ (£сЛ ^макс)3- (2.14)
Если сопротивление нагрузки большое по сравнению с емкостным
<(противлением диполя или несимметричного вибратора, форма вы-
ходного напряжения совпадает с формой напряженности приложенного
|.1сктрического поля. Данный случай аналогичен случаю магнитной
шпюдки, в котором нагрузочное сопротивление невелико по сравне-
нию с выходным сопротивлением витка. Здесь правильнее сказать, что
полученная максимальная энергия равна не энергии, переданной в на-
। рузку, а энергии, запасенной в емкости антенны, т. е.
7^(]/2)Сй(,(/с£макс)2. (2.15)
41
Эта энергия не рассеивается в сопротивлении нагрузки /?, за исклю-
чением случая пробоя нагрузки при перенапряжении, когда в ней
выделяется значительная часть энергии, запасенной в емкости антенны.
Взаимодействие с колебаниями общего вида
В третьем методе, связанном с наводками ЭМИ, используют импе-
дансы в общем виде. В этом случае свободные поля преобразуются в на-
пряжения и токи на поверхности, разделяющей, например, землю и
атмосферный воздух, что вызывает токи в земле. В результате появ-
ляются потенциалы и токи в проводниках, размещенных в земле парал-
лельно направлению токов земли. Уравнение (2.16) определяет соотно-
шение между этими величинами при
условии, что ток течет вдоль оси х:
&V = ZTIkx, (2.16)'
где I — полный земляной ток про-
водимости на 1 м длины —про-
ходное поверхностное сопротивле-
ние земли,
Рис. 2.6. Квазистатпческий эквива- Zr = J/rp,/g(l -f- 6//<ов). (2.17)
лент диполя, помещенного в среду с
потерями У равнение (2.17) определяет им-
педанс земли в широком диапазоне
ее типичных параметров. Эти параметры таковы, что часто в (2.17)
можно положить а/<»8 1 и получить (2.18), т. е. выражение, спра-
ведливое при условии, что среди токов, текущих в земле, доминируют
токи проводимости:
Иг = (1 + /)/л/|*/(т, (2.18)
где f — циклическая частота.
Для диполя, помещенного в среду с потерями, линии наведенных
токов смещения и проводимости подобны аналогичным линиям в сво-
бодном пространстве. Этот факт можно использовать для того, чтобы
показать, что омическую часть импеданса источника этого диполя
можно легко выразить через емкость антенны, как это следует из урав-
нения (2.20), где Са0— емкость дипольной антенны в свободном про-
странстве; е0 — диэлектрическая проницаемость свободного про-
странства; 0g* — проводимость земли.
Емкость эквивалентного генератора Тевенина определяет формула
(2.21). На рис. 2.6 показан эквивалент Тевенина в терминах напря-
женности электрического поля, определенной уравнением
Es = ZTI.
(2.19)
* Индекс Т — начальная буква слова transfer. — Прим. пер.
42
Рис. 2.7. Характеристики плоской
волны
Выражения для параметров:
Rag = b/CaoVg, (2.20)
Cag CaO eg" (2.21)
. 2.3. ПОТОК ЭНЕРГИИ И СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ПЛОЩАДЕЙ АНТЕННЫ
Для однородной плоской волны векторы Е и Н перпендикулярны
трут другу» однородны и находятся в фазе в любой плоскости, пер-
пендикулярной направлению распространения волны (рис. 2.7). Между
«обой они связаны волновым сопротивлением свободного пространства.
«|а|. Для монохрохматической однородной плоской волны в любой мо-
мент времени Е и Н могут менять-
> 'I непосредственно с изменением
рнсстояния и периода колебаний.
। Скорость распространения волны
равна скорости света в свободнохм
пространстве. Среднюю (average)
плотность мощности плоской вол-
ны па определенной частоте нахо-
дят из выражения
^£^/27]в = Д§рг)о/2. (2.22)
Обозначения, введенные в дан-
ном разделе: / (ю)—спектральная
плотность энергии, Дж/(м2 • Гц);
/ плотность энергии излучения,
.Цж/м2; J — джоулева энергия, выделенная в нагрузке; w — плотность
мощности энергии излучения, Вт/м2; IT — мощность, выделенная в
щн рузке, Вт; т]0—волновое сопротивление свободного пространства,
.177 Ом; fop и HQl) в уравнении (2.22) есть максимальные значения
I- и Н.
Плотность энергии можно пайти из уравнения
j J_ f £2 (/) dt - -2L [ я2 (/) dt. (2.23)
Чо J 2 J
Для антенны, помещенной в поле линейно поляризованной электро-
магнитной волны, полезная мощность на выходе в условиях согласо-
вания находится из следующего уравнения:
W - Аеы> (2.24)
। де Ае — эффективная площадь антенны.
Аналогично полная энергия, выделенная в нагрузке, связана с
плотностью энергии уравнением
J = 4/- (2.25)
* Индекс g — начальная буква слова ground. — Прим. пер.
43
Таблица 2.1
Антенна Ае Антенна 4
Очень короткий вибра- тор Полуволновый вибра- тор 1,5 X- 4 л. 1,64 %- 4 л Антенна с большой площадью Логопериодическая с усилением Q □0% физи- ческой площади СХ2/4л
Эффективная площадь аптенны, имеющей усиление, определяется
уравнением
Ле(Л) = Л2О/4л, . (2.26)
где G — усиление мощности антенны в условиях изотропности излу-
чения.
В табл. 2.1 дана краткая сводка эффективных площадей типичных
антенн. Вся полезная энергия, полученная эффективной площадью,
может быть переведена в нагрузку, если импедапсы нагрузки и аптенны
согласованы во всем необходимом частотном диапазоне. Такое широко-
полосное согласование вообще физически нереализиуемо для большин-
ства тонкопроволочных антенн. Однако существуют некоторые классы
нерезонансных антенн, таких, как ромбические и логопериодические,
для которых это применимо и которые можно с успехом использовать.
В некоторых случаях, например для узкополосной антенны с пас-
сивным фильтром, пропускающим только одну частоту вблизи резо-
нанса антенны (это не всегда правильно), концепцию эффективной
площади можно применить в пределах ограниченной полосы частот
энергии падающего излучения. В этом случае
со —Z>
J = -^-
2
Здесь действует допущение, что эффективная площадь антенны постоян-
на во всем диапазоне, представляющем интерес, а блок настройки ра-
ботает только в частотном диапазоне от со — а до о — Ь. Можно рас-
смотреть другие весовые множители, от которых зависит реакция
блока настройки.
Метод эффективной площади пригоден, в частности, когда антенна
или коллектор намного больше длины волны и их можно считать по
существу нерезонапспыми. В эту категорию включают логопериоди-
ческие, ромбические и многие из параболических и рупорных антенн.
Для элементов, ближайших к основанию аптенны, в число которых
могут входить настроечные конденсаторы или фильтры, не обяза-
тельно, чтобы переданная в нагрузку мощность была наиболее важным
44
(2.27)
। 1>и 1срием. Более скромным
। ।ш горнем может быть полная
энергия, перехваченная и перс-
p. определенная антенной.
Парис. 2.8 показано изме-
нение эффективной площади Ае,
Рассеивающей площади и
принимающей площади Аг как
ф\пкции относительного око-
нечного сопротивления для не-
польшой антенны. Для согла-<
• пванной антенны с заданным
• конечным сопротивлением,
равным сопротивлению излуче-
ния антенны Ra, полное коли-
чество перехваченной и перера-
i нределенпой энергии в два pa-
in превышает энергию, погло-
Относительное оконечное сопро-
тивление Rl/Rq
Рис. 2 8. Характерные площади как
функции отношения сопротивлений
при равенстве пулю потерь п реактив-
ного сопротивления антенны
щепную в нагрузке.
Когда сопротивление нагрузки уменьшается до нуля, рассеиваю-
щая площадь примерно в четыре раза превышает аналогичный парахметр
при условии согласования с нагрузкой. Это важно для антенн с сим-
метрирующими трансформаторами (для перехода от симметричной
системы к несимметричной) и другими приборами, чувствительными к
напряжению, так как на них может частично влиять перехваченная
энергия.
2.4. СТРОГИЙ АНАЛИЗ
Выше были развиты два приближения, применимые, когда харак-
терный размер устройства очень мал или очень велик по сравнению
с длиной волны. В этом разделе будут рассмотрены некоторые подходы
для расчета токов и напряжений в типичном коллекторе, который боль-
ше или меньше длины волны. Далее будет рассмотрен характер про-
никновения излучения в экраны и кабели. Анализируя поля, прони-
кающие в экраны, в первую очередь рассчитывают распределения внеш-
них токов. При этом для математического упрощения граничных усло-
вии, предполагают, что поля или условия внутри экранированной об-
ласти существенно не влияют на распределения внешних токов. По-
добным образом начинают расчеты проникновения в кабели. Затем на
основе временных и пространствеппыхсоотпошенпйдлявпешпихтоков
находят проникающее поле на данном участке и его вклад суммируют
с вкладами других участков в конкретной точке, принимая во внимание
задержки распространения между точкой проникновения и точкой или
участком, представляющим интерес.
Получили распространение, в основном два математических подхо-
да. Первый— гармонический анализ с использованием преобразования
Лапласа или Фурье. Второй —временной анализ, для которого типично
применение сверток при нахождении отклика объекта па произвольное
45
^действие. Как альтернатива могут быть использованы непосред-
Ст®енные решения дифференциальных уравнений.
В дополнение к математическим методам существуют некоторые
'•ащиппые программы. Они включают процедуры численного интегри-
рования и обращения матриц. Наиболее показательные—программы,
Ориентированные на пользователей, такие, как NET 1, ЕСАР,
^EPTRE, CIRCUS. С помощью этих программ можно решать в частот-
ой или временной областях все проблемы, которые сформулированы
И Терминах сосредоточенных электрических параметров, т. е. источ-
ников напряжения и тока, соединенных последовательно или парал-
лельно с конденсаторами, рези-
сторами, катушками индуктивно-
сти, трансформаторами.
Фурье-анализ широко приме-
няют для решения вопросов, свя-
занных с переходной реакцией ан-
тенны в широкополосной области.
Это связано с тем, что большая
часть основной теории антенн раз-
вита в терминах комплексных им-
педансов и других соотношений,
представляемых паилучшим обра-
Рис. 2.9. Эквивалентная схема Тсвспи-
*а для широкополосной переходной
Реакции антенны
в виде однозначных функций частоты.
На рис. 2.9 выход антеппы моделируется как двухполюсник, име-
Н>1ций эквивалентное напряжение и импеданс источника схемы Теве-
НИна. Импеданс источника антенны можно рассчитать теоретически,
а Для реальной антенны—измерить экспериментально. Эквивалентное
Напряжение Тевенипа—это произведение эффективной длины антенны
И Напряженности поля. В предельном случае, когда размер антенны мал
По сравнению с длиной волны, эффективная длина равна примерно
Половине полной длины дипольной антенны, что отражено в эквива-
лентной схеме Тевенина для несимметричного вибратора или диполь-
Ной антенны (см. рис. 2.5). Эффективная длина на данной частоте
Получена с помощью методов теории антенн и теории поля.
Форму сигнала падающей волны преобразуют в фурье-спектр с по-
мощью уравнения
£.(/“) = f £г(0ехр(—
(2.28)
^атем для каждого приращения частоты подсчитывают эквивалентное
Напряжение Тевенипа как произведение эффективной длины и спект-
ральной составляющей поля падающего излучения. На основе простого
НЦализа схемы, который учитывает импеданс нагрузки, находят вы-
годное напряжение п численным интегрированием соотношений, таких
Пак уравнение
= f V2(/(»)exp (/®?) da>, (2.29)
выполняют обратное преобразование, чтобы получить выражение для
выходного напряжения в функции времени. Примеры результатов та-
кого расчета приведены в разд. 2.5.
Другие системы, представляющие интерес, — это горизонтальные
кабели, находящиеся в непосредственной близости от земли; приме-
рами могут служить кабели между трейлерами или электросеть. В
этом случае используют как точные, так и приближенные решения.
Установлено, что приближенное решение, названное приближением
линии передачи, хорошо согласуется с результатами точных расчетов.
Кабельная система (рис. 2.10) моделируется рядом дискретных источ-
У чисток цепи, состоящий из последователь-
ности повторяющихся элементов
Рис. 2.10. Наводка на линию передачи
(кабель над землей)
I
Рис. 2.11. Дискретная эквива-
лентная схема для.модели ка-
бельной линии передачи, нахо-
дящейся над землей с потерями
ников наводки (рис. 2.11). Как и следовало ожидать, наводка есть
следствие суммарного воздействия электрического и магнитного полей
падающей волны и тангенциального электрического поля, появляю-
щегося на поверхности земли. Вклад от меняющихся во времени маг-
нитного и электрического полей в действительности пропорционален
производной по времени от напряженностей падающих полей, в то
время как напряжение, наводимое в земле, прямо пропорционально
токам в земле и соответствующим им напряженностям магнитных полей,
в большей степени связанным с формой сигнала падающего поля.
Обратимся к случаю, в котором на упомянутую линию передачи
падает волна, как показано на рис. 2.10. Когда падение происходит поч-
ти по касательной, а земля считается бесконечно проводящей, ближай-
шая к дифференциальному генератору справа нагрузка Zb подвер-
гается воздействию в первую очередь, а затем, по мере того как волна
перемещается справа налево, возбуждаются последовательно остальные
генераторы [1]. В этом случае совместное влияние различных дифферен-
циальных генераторов на нагрузку Zb связано с формой сигнала при-
ложенного поля. Временная задержка между каждым дифференциаль-
ным генератором и нагрузкой приводит к некоторому интегрированию
выходных сигналов всех генераторов. Поскольку наводка от магнитного
и электрического полей первоначально была пропорциональна произ-
водной от приложенного поля, форма выходного сигнала, определяемая
суммированием или интегрированием, должна воспроизводить перво-
47
начальную форму сигнала. В случае конечной проводимости земли ее
вклад для малых углов падения стремится к интегралу от формы сигна-
ла падающей волны.
Соответствующие уравнения для линии передачи имеют вид:
—dVldx - ZJ — Ев — Е*г; (2.30)
дПдх = YV— 1С, (2.31)
где Z — импеданс кабеля вблизи земли на единицу длины; J — плот-
ность тока; Y — комплексная проводимость кабеля на единицу длины
вблизи земли; Elg — тангенциальное электрическое поле на поверхнос-
ти земли в отсутствие кабеля, Eg — ZrIlz (х, 0); Zt определяется урав-
нением (2.17); величина Ев отражена на рис. 2.11.
Параметры генераторов, представленных на рис. 2.11, можно най-
ти из следующих уравнений:
d
lE{x) = Y\Eiy{x,y)dy', (2.32)
о
d
Ев W =" j” Hlz (x, y) dy. (2.33)'*
6
Зная напряжение и ток в конкретной точке, например х мож-
но получить решение для заданной нагрузки методом функций Грина.
Затем полный ток в любой точке вдоль линии находят суперпозицией
интегралов:
L L
1 (х) --= f Gt (х, S) IE (В) dl f Gv (x, I) [Ев (Ю Eg dl, (2.34)
b b
где G/(x, I) — функция Грина точечного источника тока; Gy(x, В) —
функция Грина точечного источника напряжения.
Результаты такого расчета для наводки на электросеть представ-
лены в разд. 2.6. Для экранированных кабелей в первую очередь рас-
считывают распределение внешнего тока, а затем на этой основе —
внутренние проникающие поля в каждой дискретной точке с использо-
ванием соотношения для проходного импеданса. Аналогично, пользуясь
решением, найденным с помощью функции Грина, можно рассчитать на-
пряжение на выходе кабеля. Передаточные функции для кабелей пред-
ставлены в разд. 4.2.
Для вертикального кабеля, укрепленного на деревянной непрово-
дящей мачте, распределение тока в оболочке можно найти из теории
антенн.
Временной анализ линейных систем проводят несколькими спосо-
бами. Хотя большую часть анализа реакции антенны выполняют в об-
ласти комплексных частот, временной анализ наиболее интересен из-
за некоторых свойств, связанных с рассеянием топкими проводами.
Первый этап общепринятого метода определения реакции линейной си-
стемы на произвольную функцию воздействия — нахождение функции
48
отклика на импульсную или 6-функцию. После этого реакцию системы
на произвольное воздействие находят с помощью интеграла свертки.
В другой разновидности метода сначала находят отклик линейной
системы на единичную функцию воздействия. Далее реакцию системы
подсчитывают с помощью свертки аналогичного типа.
рели система нелинейна, многие из упомянутых методов неприме-
нимы, и необходимо решать конкретные для каждого случая диффе-
ренциальные уравнения, описывающие поведение системы, что может
быть весьма трудным делом. Для этих целей развиты стандартные ма-
шинные программы, такие, как SCEPTRE и CIRCUS, единственным
условием использования которых является применение в системе со-
средоточенных параметров: сопротивлений, емкостей и индуктивностей.
Большая часть электронных систем нелинейна, поскольку они содер-
жат активные элементы, например лампы, диоды и транзисторы. Наи-
более современные программы, такие, как SCEPTRE, допускают раз-
личные типы нелинейных передаточных функций и даже включают гис-
терезисные эффекты для пассивных и активных нелинейных элемен-
тов. Таким образом, основным достижением является способность мо-
делировать работу или прием антенны в терминах цепи с сосредоточен-
ными параметрами. Комбинированную реакцию антенны и блока на-
стройки можно проанализировать в моделях с сосредоточенными пара-
метрами с возможным включением в анализ работы нелинейного раз-
рядника, предназначенного для защиты от перенапряжения в некото-
ром варианте высокочувствительной активной и нелинейной цепи. Та-
ким образом, метод нелинейного сосредоточенного параметра (НСП)
имеет много достоинств.
Чтобы облегчить пользование этим методом, составлен полный на-
бор таблиц значений величин элементов [3, 4] для несимметричного
вибратора, дипольной антенны и шлейф-антенпы. В этих таблицах уч-
тены размеры антенн и углы падения волны. Включены также значе-
ния величин элементов, учитывающие коэффициенты отражения от зем-
ли; следовательно, программа пригодна для расчета переходных про-
цессов в антеннах вблизи земли.
В качестве примера использования метода НСП рассчитан переход-
ной режим 2,5-метрового несимметричного вибратора над полностью
проводящей поверхностью, используя метод фурье-преобразований
(МФП) и метод НСП (SCEPTRE) для 50-омной нагрузки и угла паде-
ния волны 45° (рис. 2.12).
На рис. 2.13 представлена схема с сосредоточенными параметрами
для нескольких первых резонансов несимметричного вибратора. Су-
щественным здесь является применение двух звеньев цепи, эффектив-
ный «вес» одного из которых меняется с частотой, в то время как другое
формирует выходной импеданс антенны. Последовательная емкость
С5 должна иметь значение, идентичное Са, использованное в квазиста-
тпческой низкочастотной аппроксимации, обсужденной ранее и пока-
занной па рис. 2.5.
При отсутствии в таблицах значений элементов хорошую аппрокси-
мацию низкочастотных характеристик антенны для первого резонанса
можно получить с помощью соотношения элементов данного па рис.2.14.
4»
Рис. 2.12. Сравнение
МФП и SCEPTRE
для несимметричного
вибратора с 50-омной
нагрузкой и углом па-
дения 45°:
--------МФП;
• • — SCEP1RE
Рис. 2.13. Эквивалентная схема несимметричного вибратора
Рис. 2.14. Эквивалентная схема по
методу НСП в низкочастотном
приближении:
/?а — сопротивление излучения; L=
= l/(2<tfr)2Ca; fr = 3-10V(2/t) — частота
первого резонанса; Л •— длина диполь-
ной антенны
Рис. 2.15. Приближенная эквивалентная
схема витка по методу НСП:
Ra — сопротивление излучения; C=l/(2rrfr)2£n;
fr~c/2nr — частота первого резонанса, где
с — скорость распространения
Здесь первая резонансная точка антенны приближенно моделируется
введением последовательной индуктивности L, образующей резонанс-
ный контур с емкостью антенны Са па частоте первого резонанса ан-
тенны. Сопротивление Rn — это сопротивление излучения антенны
в первой резонансной точке. Оно обычно порядка 35 Ом для несиммет-
ричного вибратора и 70—80 Ом для полуволнового диполя. Более точ-
ные значения приводятся в стандартных справочниках по антеннам.
Подобное приближение справедливо для наводки с эквивалентной
схемой типа витка. В этом случае резонансный сигнал в первой резо-
нансной точке получают при параллельном подключении емкости к
витку, так что индуктивная проводимость находится в резонансе с
емкостной. Шунтирующее сопротивление, примерно равное сопротив-
лению излучения, подключено параллельно (рис. 2.15).
2.5. РАСЧЕТЫ НАВОДКИ, СОЗДАННОЙ ЭМИ
Для иллюстрации и в качестве руководства выполнены расчеты
переходных режимов несимметричного вибратора, расположенного над
бесконечно проводящей поверхностью земли [5]. При этом использова-
ны характерные для ЭМИ переходные процессы, обсужденные в разд. 1.3
|6]; они имеют форму, описываемую следующим выражением:
Ei (Z) = Ео [exp (-al) — exp (—0OL (2.35)
где Ео w 5-104 В/м, а = 1,5- 10е с~1, 0
^2,6-108 с-1. Значения максимальных ве-
личин а и 0 являются наиболее характер-
ными и поэтому должны использоваться
только в иллюстративном плане. На рис.
2.16 изображен цилиндрический несиммет-
ричный вибратор, который служит как кол-
лектор энергии ЭМИ. Электрический век-
тор параллелен его оси. Реакция несим-
метричного вибратора на переходной про-
цесс, вызванный ЭМИ, представляет собой
затухающую синусоиду. Характер зату-
Рис. 2.16. Цилиндрический
несимметричный вибратор
хания зависит от нагрузки антенны.
На рис. 2.17 показана реакция разомкнутого контура для 7,5-мет-
рового несимметричного вибратора, частота «звона» которого несколь-
ко выше основного резонанса 10 МГц. Затухающая синусоида наложена
па кривую, представленную разностью двух экспонент, характеристи-
ки которой до некоторой степени сравнимы с характеристиками им-
пульса излучения.
На рис. 2.18 представлен ток короткого замыкания для того же не-
симметричного вибратора. Частота «звона» в этом случае гораздо бли-
же к 10 МГц. На рис. 2.19 представлена реакция антенны с нагрузкой
50 Ом (см. зависимость резонансной частоты от рассеянной энергии
на рис. 2.20).
Можно показать, что подобные же реакции характерны для антенн
с другими длинами. На основе таких расчетов получают данные, кото-
51
Рис. 2.17. Напряжение па разомк-
нутой цепи 7,5-метрового несим-
метричного вибратора [5]
Рис. 2.18. Ток короткого замыкания
7,5-мстровою несимметричного ви-
братора [5]
рые можно свести в таблицы с последующим их использованием для
управления стойкостью. Следующая серия кривых па рис. 2.21—2.23
показывает зависимость от резонансной частоты пикового значения,
скорости нарастания и времени спада ЭДС разомкнутого контура и
аналогичных величин для тока короткого замыкания и для напряже-
ния на 50-омной нагрузке.
Заслуживают внимания некоторые особенности этой серии кривых.
Пиковое значение ЭДС разомкнутого контура заключено в диапазоне
примерно от 5* 10G В для низкочастотной антенны до 20 000 В для ан-
тенны с резонансом приблизительно на 100 МГц. Этими пиковыми зна-
чениями, связанными с временем затухания ЭДС разомкнутого конту-
ра, можно руководствоваться при выборе изоляции от перекрытия ду-
гой взаимосвязанных элементов, ближайших к основанию антенны.
Скоростью нарастания ЭДС разомкнутого контура и скоростью нарас-
тания напряжения на нагрузке 50 Ом антенны полезно руководство-
ваться при выборе разрядника для защиты последующих чувствитель-
ных датчиков. Максимальная скорость нарастания достигает 10 кВ/нс.
Это примерно на два-три порядка превышает наибольшую скорость на-
растания, связанную с обычным грозовым разрядом. Ток короткого за-
мыкания как функция резонансной частоты также может быть полезен
Время, нс
Рис. 2.19. Напряжение нагрузки
7,5-мстрового несимметричного ви-
братора [5]
Рис. 2.20. Резонансная частота как
функция энергии, рассеянной в
Зб-омноп нагрузке [5]
52
Рис. 2.21. Напряжение разомкнутой цепи вертикального
несимметричного вибратора [5]:
---X---пиковое напряжение;------О------ скорость нараста-
ния; --Д--время спада
Рис. 2.22. Ток короткого замыкания вертикального не-
симметричного вибратора [5]:
---X------ пиковый ток;------О----— скорость нарастания;
---Д----время спада
при оценке вихревых токов па ракетах или самолетах. Эти величины
важны при определении различных классов критериев стойкости, что
рассмотрено ниже.
Рис. 2.23. Напряжение на 50-омной нагрузке несимметричного виб-
ратора [5]:
---X-----пиковое напряжение; --О------скорость нарастания; —Д-----
время спада
Реакция 50-омной нагрузки также интересна для оценки поведения
типичных антенных систем. Рассчитанная джоулева энергия, рассеян-
ная в 50-омной нагрузке, полезна как для выработки технических тре-
бований к защитным разрядникам, обеспечивающим стойкость, так и
для экспресс-анализа уязвимости. Энергия, рассеянная в 50-омной
нагрузке для низкочастотной антенны (103 Гц), превышает 104 Дж, а
для антенны с /0 = 10 МГц — ~ 1 Дж (см. рис. 2.20).
2.6. ЭЛЕКТРОСЕТЬ И ДРУГИЕ ПРИЕМНИКИ НАВОДКИ
НЕРЕЗОНАНСНОГО ТИПА
Ранее упомянутый характерный ЭМИ [6] используют для подсчета
переходного процесса линий передач над поверхностью земли с типич-
ными потерями 17, 8]. При этом применяют как точные расчеты, так и
упрощенные модели с характерными параметрами линий передач, та-
кими, как представленные в разд. 2.4.
Наводка максимальна для касательного или почти касательного на-
правления падения волны с вертикальной поляризацией, в то время
как направление распространения параллельно оси подвесных кабе-
лей. На рис. 2.24 показаны результаты таких расчетов для касатель-
ного направления. Приращение напряжения здесь превышает 20 МВ
за 1 мкс. Большое значение приращения объясняется характером на-
54
растания напряжения типа бегущей волны и потерями в грунте. Для
реальной линии передачи нет такого нарастания и такой формы волны
из-за возникновения дуги между проводами и мачтой. Кроме того, не-
Рис. 2.24. Импульс, наведенный в проводе при падении
волны ЭМИ под углом 80° к вертикали [7, 8]. Электри-
ческое поле вертикально поляризовано. Бесконечно длин-
ный совершенный проводник. Проводимость и диэлект-
рическая постоянная грунта не зависят от частоты
маловажно то, что в северных средних широтах угол наклонения маг-
нитного поля в районах, где может произойти реальный атмосферный
взрыв, таков, что вертикально поляризованная волна, подобная пока-
занной на рис. 2.24, не может существовать. Типичные волны, прихо-
дящие в Северную Европу или континентальные районы Соединен-
ных Штатов Америки, большей частью горизонтально поляризованы.
Рис. 2.25. Импульс, наведенный в проводе при падении
волны ЭМИ под углом 60° к вертикали
55
На рис. 2.25 показана ширила импульса, падающего на провод, ког-
да вектор электрического поля параллелен поверхности грунта и оси
провода, а угол падения относительно горизонта 30°; отметим, что пи-
ковое значение наведенного напряжения значительно снизилось до
1,6 МэВ и также уменьшилось время нарастания.
2.7. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭКРАНИРОВАННЫХ
ПОДЗЕМНЫХ КАБЕЛЯХ |[9]
Хотя предмет обсуждения сложен, можно с помощью простых фор-
мул и графиков быстро получить полный ток, наведенный в подземном
кабеле, экспоненциальным импульсом падающей плоской волны. В
разд. 4.2 дапы формулы и кривые для оценки внутренних напряжения
и тока в кабеле со сплошным цилиндрическим экраном, когда его пол-
ный внешний ток представляет собой экспоненциальный импульс или
когда ток индуцирован экспоненциальным импульсом.
Рис. 2.26. Расположение кабеля в грунте по отношению к падающей пере-
ходной волне [9]
На реакцию кабеля влияют: форма волны падающего поля, направ-
ление падения, проводимость грунта. Направление падения есть гео-
метрическая функция [коэффициент направленности D (ф, <р)] спектра
тока или формы сигнала. Для удобства нормировки указанных пара-
метров, т. е. т (постоянная времени деградации импульса), хе (по-
стоянная времени для грунта), D (ф, ф) (функция направленности),
а также амплитуды падающего поля, проводимость грунта выра-
жают через постоянную времени для грунта. Объемный ток в длинном
подземном кабеле описывается формой одиночного сигнала в функции
нормированного времени Их. Важные параметры кабеля, влияющие
на внутреннюю реакцию,—это омическое сопротивление на единицу
длины экрана, длина кабеля, постоянная рассеяния кабеля т, — роТ2,
где Т — толщина экрана, а для тока внутренней жилы—волновое
сопротивление кабеля (термин «внутренняя жила» применяется для
обозначения всех проводников внутри экрана).
56
Предполагается, что волна электромагнитного импульса имеет
экспоненциальную форму Ео ехр(—//г) и падает на поверхность земли
в направлении, определяемом углом возвышения ф и азимутальным
углом <р, как это показано на рис. 2.26. Глубина залегания кабеля не-
велика по сравнению с толщиной скин-слоя в почве, поэтому поля
на глубине кабеля те же самые, что и на поверхности.
Считают, что почва является хорошим проводником, т. е. а > сое.
Декремент распространения волны в почве и декремент распростране-
ния для голых проводов описывается выражением
У = у/topo ((У -I- /соео)да уо да (1 + /)/6, (2.36)
где 6 — толщина скин-слоя почвы. Зависимость 6 от частоты и прово-
димости почвы представлена на рис. 2.27. Пунктирная линия в правой
части рисунка определяет границу применимости аппроксимации у да
да (I + /)/6. Ток, наведенный в подземном кабеле, рассчитывают ис-
Рис. 2.27. Зависимость толщины скпн-слоя почвы 6 от частоты и проводи-
мости почвы о [9]1
ходя из представления о кабеле как о линии передачи, вдоль которой
распространяется компонента подземного электрического поля, па-
раллельная оси кабеля. Выражение для этой компоненты при горизон-
тальной поляризации следующее:
Ez = Е (со)ехр (—/&'?)( 1 + /?,()sin <р, (2.37)
а при вертикальной
Ez = Е (<в)ехр (—jfe'z)(l — Rv)cos <р sin ф, (2.38)
* Линии па рисунке воспроизведены по оригинальному изданию.— Прим. пер.
57
Рис. 2.28. Форма падающего экспо-
ненциального импульса и тока ка-
беля [9]
где k' = k cos ф-cos <p; E (co) — на-
пряженность поля падающей вол-
ны; Rh — коэффициент отражения
на границе земля—воздух при го-
ризонтальной поляризации падаю-
щей волны; Rv—то же при верти-
кальной поляризации.
Наведенный ток в кабеле
I (г, со) = [Дд-1-Р (z)] ехр (—Yz)+
+ 1К8 + Q (z)l ехр (yz) (2.39)
ДЛЯ СТ > (08 (почва — хороший
проводник) и постоянной времени
спада экспоненциального импуль-
са т, большей по сравнению с по-
стоянной времени те = 80/ст для
почвы. Здесь у = ZY — декре-
мент распространения волны вдоль кабеля, для которого почва слу-
жит обратным проводом. Константы Ki и Л2 описываются выражени-
ями:
Ki = Piехр (YZi) P2Pfa)exp(-Tza)-Q(21)exp(y2a) . (2 4Q)
ехр (у (z2—zi)) —Pj рг ехр (—у (z2—zj)
К3 = р2 ехр (— уг2) , (2.41)
' ехр (у (z2—zx))—pj р2 ехр (—у (z2—гх))
где коэффициенты отражения рх и рг представлены формулами:
Pi = (Zi - Z.)!(Z1 + Zo); р2 = (Z8 - Z0)/(Z2 -|- Zo), (2.42)
а функции источника P (z) и Q (z) определены как:
2
p (Z) = f exp (yci) Ez (v) dv;
21
21
Q (z)« f exp (- yv) Ez (v) dv,
г
(2.43)
(2.44)
где Z] и Z2 — импедансы на концах zx и z2 экрана кабеля. При Zx —
— Z% = Z(, значения рх и р2 равны пулю. Это случай бесконечно длин-
ных кабелей или кабельных экранов, нагруженных на их собствен-
ные волновые сопротивления. Обычно Zo — V~Z/Y, где Z — импеданс
на единицу длины, a Y — адмиттанс на единицу длины.
Выражение для полного тока, наведенного где-либо вдали от концов
длинного кабеля падающим полем £0 ехр (—t/т), имеет вид как функ-
ция частоты
/ (о>) А? (/со 4- 1/т);
(2.45)
58
Относительное значение пикового тока D(fry)
Oto,
-ю
-20
-50
О
-I—i—।—।—।—i_____I । L//?
10 20 50 40 50 60 70 80 90
Азимутальный угол, граЗ
Горизонтальная
Вертикальная
поляризация
(для всех ty)
0,1 -
поляризация
«Рис. 2.29. Зависимость
пикового тока кабеля от
азимутального угла <р и
угла возвышения *ф:
Я (Ф, ф) [9]
Рис. .2.30. Зависимость
пикового тока кабеля от
проводимости почвы и
постоянной времени за-
тухания падающего экс-
поненциального импульса
т[Р(ф, ф>1] [9]
10"‘
z
СО
4
10'2
10~2
Проводимость почбы} Ом’^м
7^1—-
10'4
i(t)= /0 exp
О/т
j* exp (ы2) du,
О
(2.46)
„ 1 1пвгУт£°£>^’(Р);
где /0 ~ ЮвГ 1П 12ч,
/ _ яЛ°‘ Ю-3 Уа — постоянная времени для почвы, с; т —
те -= ео'° - Семени спада импульса, с; £0 — напряженность электри-
постоянная вр& пике падающего импульса, В/м; D (ф, ф) = cos ф для
ческого поля ^дяризованной волны; D (ф, ф) = sin ф-sin ф для гори-
вертикально ^ризоваппой волпы.
зонтально пол ла для и падающего экспоненциального импульса
Форма си’Я JC 2.28 как функция отношения времени к постоянной
приведена на 1цающего импульса.
деградации п<"к наведенный в кабеле, определяется как
Пиковый
Г , , V П 1
= О,6ПО (2.47)
- макс
О
и возникает пг
tj,b — 0,85т. (2.48)
рикового тока как функции азимутального угла ф и угла
Изменение г1адающей волны показано на рис. 2.29. Значения пико-
возвышения Максимальном взаимодействии с излучением [D (ф, ф) —
вого тока при на рИС 2.30. В левой нижней части графика, где т —
— 1J приведе» jje нанесены, поскольку приведенные характеристики
— тс, кривые^., ько ПрИ Пиковый ток обратно пропорционален
справедливы 1^(ому из прОВОдИМОСТИ почвы (т. е. )/а/0— const),
корню квадра ^дем ТОК1 наведенный в подземном кабеле горизонтально
Пример. НМ экспоненциальным импульсом с напряженностью
11оляризованнгоянной Времени спада 1 мкс, падающим под углом воз-
10 кВ/м и пос’ азимутальным углом 70°. Проводимость почвы —
вышения 30
Ю-’’ 1/(Ом’м)'„з 1/(Ом-м), т = 1 мкс nD (ф, ф) = 1 пиковый ток равен
1 й'м (см- Рис- Умножив это значение на 10 кВ/м,’по-
л Для £• (Ф. ф) = 1- При горизонтальной поляризации и
лучим 0,57 (ф, ф) 947 (см. рИС 2.29). Поэтому пиковый ток
ф — 30 , ф = Са падения будет 0,47-0,57 = 0,27 кА, а пик наступает
для данного^’0,85 мкс после начала импульса.
через 0,85т • - наведенный вблизи короткозамкнутого конца длинно-
Полныи то» тичеп Т0Ку вдали от концов; его рассчитывают по фор-
го кабеля, идеу46), и он имеет форму, показанную на рис. 2.28.
мулам (2.4а), ( наведенный падающим экспоненциальным импульсом
Полный то^ а расстояпии 2 > 0 от разомкнутого конца длинного
ехР ( ^т) > как функцию частоты
кабеля, находя ____
/ (г, о) « /0 . >-ехР(-УМ/тег/г)
(2.49)
60
и как функцию времени
9 *'VT
i (г, t) та 70 ехр (—t/т) -^=- f (1 —ехр (— р/иг)) exp (u2) du, (2.50)
О
гдг /о "= 106 Kv E0D (ip, ср); ~ е0/а — постоянная времени для
почвы, с; т — постоянная времени деградации падающего импульса, с;
/:’о — пиковая напряженность электрического поля падающего импуль-
са, В/м; D(i|>, (ср)4— cos ср —для гори-
зопталыюй поляризации; О(ф, ср) —
- sin Ф sin ф — для вертикаль-
ной поляризации; z—расстоя-
ние от конца кабеля, м; с —
1/17 Цо8о—скорость света в сво-
бодном пространстве; р -- (z/c)2
(1/4тте). Ток равен нулю (точнее,
он очень мал) па разомкнутом кон-
це кабеля (г =- 0) и стремится к
насыщению по z при больших зна-
чениях этого аргумента (рис. 2.31).
Пусть рт 1, когда экран не
закорочен, и — —1, когда эк-
ран закорочен, a k' = k cos яр cos ср.
Тогда зависимость для тока ра-
зомкнутого кабеля при z > 0
имеет вид
Рис. 2.31. Форма тока на различ-
ных расстояниях от конца кабеля,
когда его оболочка не заземлена
|9] и проводимость почвы 10-2
1/(Ом -м)
/(z, «) — {E2IZ) [ехр (—jk'z) — ехр (—yz)];
а для короткозамкнутого кабеля
/ (z, со) — (EJZ) ехр (—jk'z).
(2-51)
(2.52)
Сомножитель ехр (— k'z) = ехр (—jkz cos cpcos ф) содержит фазу падаю-
щей волны в точке z относительно конца, z — 0. Так как k' <§( | у |, то при
разомкнутом кабеле
I (г, ®) та EJZ (1 — ехр (-yz)); (2.53)
а при короткозамкнутом кабеле
/ (z, со) та EJZ. (2.54)
Здесь фаза взята по отношению к фазе локально падающего поля. Та-
ким образом, короткозамкнутый ток равен току, наведенному на боль-
шом расстоянии от конца кабеля, а ток вблизи разомкнутого конца
равен этому же току, уменьшенному в I — ехр (—j>z) раз, где у та
»V/®poa.
На этом заканчивается рассмотрение основных концепций по Вэнсу
[9), касающихся паводок, созданных ЭМИ па внешней оболочке под-
земных экранированных кабелей. Проникновение внешнего тока рас-
смотрено при анализе защитных устройств в гл. 4.
61
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. EMP Awareness Course Notes. DNA 2772T Headquarters, Defense Nuclear
Agency, Washington, D. C. 20305, August 1973. 4
2. Kraus S. D. Antennas. McGraw-Hill Book Company, N. Y., 1950.
3. Toultous P. PM Kaurs A. R. Antenna Users’ Manual for Linear Cylindrical Anten-
nas in an EMP Environment. V. I, II, 11TRI Project E6238, Contract DAAG39-
72-C-0192, Harry Diamond Laboratories, Washington, D.C. 20438.
4. Weber E. W. Experimental Verification of the Lumped Parameter Network
(LPN) Antenna Model. IITRI Project E6238, Contract DAAG-39-72-C-0192.
Washington, Harry Diamond Laboratories, D.C. 20438.
5. Emberson W. C. Electromagnetic Pulse (EMP) Hardware. Office of Civil De-
fense (DCPA), WU-22113F, January 1973, p. 25.
6. EMP Protective Systems. Office of’’Civil Defense, TR-61-B, November 1971.
7. Marable J. H. e. a. Effects of Electromagnetic Pulse on a Power System. Oakridge
National Laboratory, Final Report ORNL-4836, December 1972. Auth.; J. H. Ma-
rable e. a.
8. Nelson D. A. A Program to Counter the Effects of Nuclear Electromagnetic.
Pulse on Commercial Power Systems. Oakridge National Laboratory, ORNL
TM-3552, October 1972. **
9. Vance E. F. Prediction of Transients in Buried Shielded Cables, Stanford Rese-
arch Institute Project 2192, Fort Hauchuca, Ariz., March 14, 1973.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Антенны и характеристики рассеяния
1.
2.
йнщтейн Л. А. В кп.: Дифракция электромагнитных волн
Weteef L PhU6T Вра“я- М., «Советское радио», 1957.
Cruft Т ahnratnrJ ^Ге(1иепсу Current Distribution on Conducting Obstacles.
1957 *0Гу’ ^arvard University, Cambridge, Mass., Science Report 10,
4 Ant- Pr°P »> ,9£>7> v’ 5> P- 56‘
man А V> 7' P- 213- Aurh-: R- F- Goodrich. R. E, Klein-
H EJShanks, R E ’ Plummer®^ensted, К. M. Siegel, M. G. Cherman.
Рассеяние и дифракция электромагнитных
Изд-во иност? литУ,’ ?9-62ВоскРеое«ского. Под ред. Э. Л. Бурштейна. М.
Difkinn I Research in Diffraction Theory. Missiles and Space
Йрс t LMSE^288о41ГСпИ Corporation. V. 1: Report LMSD-288087, V. 2:
Fr»m w vii * S88’ Recember 1959.
Lev^fTp Kim1LK,’ 7 Trans. Ant. Prop.», 1959, v. 7, p. 68.
I n i ,en d* ~’ <<(-ommuns Pure Appl. Math.», 1959, v. 12, p. 159.
Фок В А ПплЛ7 B- R-- «IRE Trans. Ant. Prop.», 1959, v. 7, p. 5§.
M„ «Советское рад“о“Ф1970ИИ “ РаспРостРанения электромагнитных волн.
B»bnk‘r~aJ‘ ^!th’ ,P'hys->>t 1967, v. 8, p. 1223.
BowmanS’ Pet?rs L. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1969, v. 17, p. 93.
Scattering bv stmnf Uslenghi P. L. E. Electromagnetic and Acoustic
1969 p %80 Simp e ShaPes. Amsterdam, North Holland Publishing Co.,
PattiTk^P 'h D'ir?eferS L' ~ «Radio Sei.», 1972, v. 7, N 10, p. 943.
Surface ’ р|А^Л?УуОигП,?аП1_ G- The Radiation from Apertures in Curved
Ohio T ini?lClf4Ce laboratory, Department of Electrical Engineering,
Май™ C W rS,tffe4e^rt 3001’2- December 1972.
v 13 N 2* p 35 Trans. Electromagnetic Compatibility», 1971,
Ы1Иу>>^* 1972Py ^l^N0? Cp W’’ ^r* «^EE Trans. Electromagnetic Compati-
3.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
62
18. Harrison C. W. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1972, v. 14,
N 1, p. 4.
19. King R. W. P., Harrison C. W. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compati-
bility», 1972, v. 14, N 3, p. 97.
20. Harrison C. W.t King R. W. P. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibi-
lity», 1972, v. 14, N 4, p. 107.
21. Harrison C. W.» Taylor C. D. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibi-
lity», 1974, v 15, N 3, p. 118.
22. Harrison C. W., Taylor C. D.— «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibi-
lity», 1973, v. 15, N3, p. 121.
23. Harrison C. W., King R. W. P. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1967, v. 15,
N 2, p. 301.
24. Taylor C. D., Lam D. H., Shumpert T. H. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1969,
v. 17, N 5, p. 585.
25. Taylor C. D., Shumpert T. H. —«IEEE Trans. Ant. Prop.», 1970, v. 18, N 1,
p. 110.
26. Tesche F. M. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1972, v. 20, N 4, p. 482.
27. Tesche F. M. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1973, v. 21, N 1, p. 53.
28. Miller E. K«, Van Blaricum M. L. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1973, v. 21,
N 3, p. 396.
29. Landt J. A., Miller E. K. —«IEEE Trans. Ant. Prop.», 1974, v. 22, N 1,
p. 114.
30. Tesche F. M. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1974, v. 22, N 2, p. 352.
31. Harrison C. W., Houston M. L. —«IEEE Trans. Electromagnetic Compati-
bility», 1969, v. 11, N 4, p. 144.
32. Harrison C. W. —«IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1969,
v. 11, N 4, p. 149.
33. Merewether D. E. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1971,
v. 13, N 2, p. 41.
34. Pathak P. H., Kouyoumjian R. G. — «Proc, IEEE», 1974, v. 62, N 11, p. 1438.
Часть II г ” - Z
ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ПОДСИСТЕМ
Глава 3
ВЛИЯНИЕ ЭМИ НА ЭЛЕМЕНТЫ
Хотя Э^МИ может непосредственно воздействовать па элементы
электроники, основное влияние на них оказывают переходные процес-
сы, созданные в результате взаимодействия ЭМИ с системой. В этой
главе рассмотрено влияние коротких, быстро нарастающих во време-
ни переходных процессов на элементы [1]. Основное внимание уделено
порогам повреждения элементов, главным образом полупроводнико-
вых приборов. Рассмотрены реакции элементов на большие сигналы пе-
реходных процессов.
Для защиты системы с минимальными затратами необходимо опре-
делить механизмы и уровни повреждения элементов, из которых со-
стоит система. Полезно знать природу и степень деградации повреж-
дений элементов, чтобы судить о стойкости уже существующей систе-
мы. Такую информацию могут также использовать конструкторы при
проектировании стойких систем. Зная критические значения напря-
жения, тока, энергии, мощности, напряженности поля и т. п., инженер
может применять особо стойкие приборы или методы увеличения стой-
кости, которые наиболее пригодны для данной задачи. Не обязательно
и дорого увеличивать стойкость системы за счет доведения параметров,
определяющих стойкость ее элементов, до их максимальных значений
по постоянному и переменному току. Часто это просто нереально. Так
как большинство электрических элементов могут выдержать переход-
ные напряжения, токи и уровни мощности, значительно превышаю-
щие их предельно допустимые рабочие значения в течение всего цикла
работы, то можно считать, что увеличение стойкости системы (если сбои
не являются проблемой) должно быть основано на уровнях нестацио-
нарных повреждений элементов. Можно использовать адекватные гра-
ницы безопасности, учитывая изменение уровней повреждения эле-
ментов, разнообразие систем, уменьшение их стойкости и функцио-
нальное назначение.
Наиболее опасно действие внеатмосферного ЭМИ из-за больших об-
ластей облучения земной поверхности (см. гл. 1). Исходя из характе-
ристик такого воздействия, были определены уровни повреждения мно-
гих элементов для кратковременных импульсов длительностью от
1,0 нс до 0,1 мс. Для описания соотношений между характеристиками
наведенных переходных процессов и повреждениями элементов или
уровнями деградации развиты модели, применимые в пределах пяти
порядков по времени. Характер опасности атмосферного взрыва су-
04
щественно отличается от характера опасности внеатмосфер
Область облучения в первом случае значительно меньше, ^°го взрыва,
новного сигнала содержит более низкие частоты. Следов спектр ос-
характеристики повреждения элементов даже переходц^ельпо, для
с длительностью 0,1 мс будут интересны. процессы
Большинство данных, относящихся к элементам, поду
при рассмотрении условий, характерных для внеатмосферЛ^но только
Это отражено в последующем материале. ч°го взрыва.
3.1. ПОВРЕЖДЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРО^
Полупроводниковые приборы относятся к классу элец^
ментов, наиболее чувствительных к высоким уровням перронных эле-
цессов. Например, в табл. 3.1 дапы некоторые характер^Дных про-
ческие уровни повреждения для обычных типов элементов энергети-
Вычисленная энергия деградации
Тип прибора
Точечно-контактные диоды IN 82A--1N69A
Интегральные схемы цА709
Маломощные транзисторы 2N930—2N1116А
Мощные транзисторы 2N1039 (Ge)
Переключающие диоды 1N914—1N933J
Зенеровские диоды 1N702A
Выпрямительные диоды 1N537
Реле** (со сварными контактами)
Резисторы (0,25 Вт, уТлеродные)
Таол
4Ица 3.1
0 ?
’'"-12*
10*
{''1000*
7'000*
У>юо*
*000*
(2. 500*
Wio*
101
* Энергия, необходимая для повреждения полупроводников при дейсть
НОГО ИМПуЛЬСа ДЛИТСЛЫЮСТЬЮ 1 МКС.
*♦ DNA EMP Awareness Course Noles. (Курс ознакомления с ЭМИ Упг>д пРямоуголь-
боеприпасов Министерства обороны).
Относительно «небольшая стойкость» пол у проводниц.
лепа малым размером полупроводникового кристалла обуслов-
с активными объемами других элементов. Кроме того, эту ^Равнению
ную чувствительность усиливают собственные свойства Носитель-
дов. Когда переход смещен в область лавинного пробоя, в ^-перехо-
его может выделиться большая тепловая энергия. Постод^Рестности
ни распространения тепла для полупроводниковых матерная време-
по сравнению с длительностью переходных процессов, велика
реакцией на ЭМИ. Количество тепла, распространившееся Данных с
где рассеивается мощность, незначительно, и потому в Областей,
разуются большие градиенты температуры. В локальньц^боре об-
связанпых с переходами, может возникнуть температура, ^Областях,
щаяся к температуре плавления материала прибора, и в Ко^ближаю-
переход будет закорочен. На рис. 3.1, а—д представлены концов
з З«к. 867 Результаты
65
„ л /.тройств и полное
Рис. 3.1. Ухудшение св JAN2N1132
повреждение прибор действии пря.
фирмы «Моторола Р смеП1а10щеГ0 в
моугольного импульса, переход ЭМ11Т.
обратном направлении бмсть лапин .
тер (Э) — база (Ь) п мое место по-
лого пробоя. Наблюд< фСКТ0М изг0.
вреждения связано с: , слое Si02
товления в пассивируй'плавления,
В итоге образуется ка д ЭМ11ттср _
закорачивающий перь'
база: прибора 2N1132
а — поверхность кристалл я в микроскоп
до испытания. сДеда\
(увеличение в 2QU рг;//цытания (увели-
б — скрытый дефект до i
пение в 400 раз); лекта после пер-
в — область скрытого Д\’1е1ше в 600 раз);
вого импульса (Ув^л”г10 па 20%;
усиление прибора >п~;.Яалов в течение
г — вид приложенных си ало теплового
первого импульса; Лдюдается на ос-
вторичного пробоя и*1еНИя в момент
циллограмме напряг-
1,8 мкс; лекта после второ-
д — область скрытого дсф прибора равно
го импульса; Усилс^о раз);
нулю (увеличение в и► сса для второго
е — вид переходного про
импульса
испытаний прибора JAN2N1132 фирмы «Motorola». Поверхность крис-
талла рассматривалась под микроскопом до и после приложения пря-
моугольного импульса к переходу эмиттер—база. Полярность им-
пульса выбирали как для обратно смещенного перехода, а его величина
значительно превышала напряжение лавинного пробоя перехода эмит-
тер—база. Под окислом SiO2 (см. рис. 3.1, д) ясно видна металлизация
в виде канала от эмиттера к базе. Это явление называется тепловым
вторичным пробоем и детально рассматривается ниже.
Наблюдавшиеся повреждения могут быть вызваны и другими меха-
низмами, такими, как плавление металлизации, пробой диэлектрика
и дуговой разряд между металлическими покрытиями. Все механиз-
мы имеют низкие пороги возникновения из-за малых геометрических
размеров характерных областей, соответствующих полупроводниковым
приборам. Дефекты изготовления в материале и конструкции этих при-
боров могут оказывать существенное влияние на пороги повреждения
элементов (см. рис. 3.1).
Явление вторичного теплового пробоя — это наиболее важный из
установленных механизмов повреждения. В прошлом ему уделяли су-
щественное внимание, однако физические явления, ведущие к такому
пробою, были мало изучены. Для предсказания этого типа поврежде-
ний можно сформулировать простую модель. Прежде чем перейти к ее
описанию, рассмотрим некоторые свойства кремния и германия.
Тепловые свойства кремния и германия
Первое, что становится очевидным при изучении тепловых свойств
полупроводниковых приборов, — это сильная зависимость от темпера-
туры почти каждого физического параметра материала. Второй небла-
гоприятный факт заключается в том, что большинство соотношений,
установленных для электрических характеристик полупроводников,
несправедливы при высокой температуре. Полный анализ изменения
физических параметров с температурой выходит за рамки этой книги,
с данным вопросом читатель может подробно ознакомиться в работах
[3,4]. В этом разделе приведены некоторые данные, относящиеся к прос-
той модели вторичного теплового пробоя и иллюстрирующие сложность
детального моделирования теплового поведения полупроводникового
прибора.
Рассмотрим два наиболее распространенных полупроводника:
кремний и германий. На температурной зависимости сопротивления
(рис. 3.2) можно выделить в диапазоне от температуры, близкой к аб-
солютному нулю, до точки плавления четыре различные области. При
низкой температуре сопротивление уменьшается с ростом температуры
из-за тепловой генерации носителей донорами и акцепторами. В итоге
концентрация носителей становится равной концентрации примеси;
при дальнейшем росте температуры создается очень мало дополнитель-
ных носителей и сопротивление становится постоянным; при еще более
высокой температуре подвижность носителей убывает из-за роста рас-
сеяния на фононах. В результате сопротивление увеличивается, как
это наблюдается для большинства проводников. При дальнейшем по-
3* 67
вышении температуры происходит термическое возбуждение носителей
из валентной зоны в зону проводимости. Тогда с ростом плотности но-
сителей (т. е. с ростом температуры) достигается участок собственного
сопротивления, где сопротивление вновь непрерывно уменьшается до
точки плавления.
Тепловые свойства полупроводников зависят от температуры.
Удельная теплоемкость (при постоянном давлении) слабо меняется
с температурой — от 0,71 Дж’Г-1,К-1 при 300 К до 0,93Дж- г-1-К"1
[4] при 1100 К. Теплота плавления для кремния равна 430 кал/г. Теп-
лопроводность сильно зависит
от температуры (рис. 3.3). Влия-
ние концентрации примесей на
температурную зависимость теп-
лопроводности . показано на
Концентрация примесей при
10№ 10” 10ю 1019 10го
У5-1012
\з40”
1(fc
-\б-10и
1
10”
240”
Собственный
кремний
^Ю~2
Со бстОен-
\ ный
германий
Точки плавления
кремния германия
10г 103 7) К
Юг
8
6
4
3
Е
СП
2
£
10,6
Ь/
к о/
0,2
100 200 400 600 1000 Т,К
Рис. 3.3. Зависимость теплопровод-
ности чистого кремния от темпера-
туры ( -----) и влияние концент-
рации примесей на теплопровод-
ность при 300 К (------)
10
10г
10s
Рис. 3.2. Зависимость удельного со-
противления кремния и германия от
температуры при различных уровнях
легирования [5, 6]. Цифрами указана
концентрация примеси, см-3:
•------кремнии, легированный бором;
------— типичный германий
рис. 3.3 при температуре 300 К, так как для легирован-
ных материалов при большей температуре значения теплопроводности
лежат существенно выше. Когда температура увеличивается, тепло-
проводность примесных материалов стремится к значению теплопро-
водности для собственного материала.
Два важных параметра, связанных с р—n-переходом в полупровод-
нике, изменяются с температурой: пробивное напряжение и ток насы-
щения или утечки. Напряжение лавинного пробоя имеет положитель-
ный температурный коэффициент для кремния и германия (рис. 3.4).
При зенеровском пробое температурный коэффициент отрицателен.
68
Эффект Зенера проявляется у приборов с пробивными напряжениями
ниже 6—8 В, тогда как лавинный механизм обусловливает пробой пе-
рехода при больших напряжениях. Плотность тока насыщения Д в
выражении для тока р — «-перехода
/^/s(exp(^T)-l) (3.1)
очень сильно зависит от температуры. Изменение тока насыщения с
температурой аппроксимируется формулой
7Ч ~ Т3^ ехр (~EfJkT), (3.2)
где Е? — ширина запрещенной зоны; —EJkTa ~ 40*.
На рис. 3.5 представлена фазовая диаграмма системы алюминий —
кремний. Алюминий наиболее часто используют для изготовления оми-
ческих контактов к кремнию. На диаграмме есть минимум температу-
Рис. 3.4. Зависимость нормированного
напряжения пробоя от температуры
для резкого р—п-псрсхода при уровне
легирования 10м см-3. Эта зависи-
мость становится менее резкой, но ос-
тается существен пой для диффузион-
ных переходов и для больших уровней
легирования [7]. Резкий переход Ge
(-----) и Si (------)
Рис. 3.5. Фазовая диаграмма системы
а л юм и н ий—к р ем н и й
ры плавления, соответствующий содержанию 11% Si. Эта температура
равна 576е С и называется температурой эвтектики [4,9]. Когда она до-
стигнута в слоистой системе из алюминия и кремния, оба материала
растворяются и образуют большую эвтектическую область. Процесс
продолжается до тех пор, пока не удален источник тепла или пока один
из материалов не израсходуется. Если система, ограниченная коли-
чеством алюминия, нагревается до температуры эвтектики, то коли-
чество растворяющегося кремния увеличивается. Когда система ох-
лаждена ниже температуры эвтектики, кремний удаляется из жидкой
фазы и образует перекристаллизованный слой, который содержит при-
мерно 5- 101к атомов/см3 алюминия [9]. Для системы золото—кремний
точка эвтектики соответствует 29% Si при температуре 370° С [41. Ана-
логично ведет себя в сплавах германий.
* Го—300 К. — Прим. пер.
69
Коэффициенты теплового расширения некоторых матерИа
ведены в табл. 3.2. При изменении температуры в элементах co?™iat™
большие напряжения. Упругие напряжения, локализован^*^’?
переходах, наблюдают при напряжении, меньшем пробивц0Гп \
жения перехода.'за счет,., напря-
Таблица 3.2
Линейные коэффициенты теплового
расширения
a=(l/Z) (OZ/йТ) [4]
Материал a, 10’° °K“1
Si 3,5
Ge 5,5
Al 24,0
Au 14,0
SiO2 0,5
жения перехода,.за счетуВр и
плотности носителей (8| личения
Плотность кремния о . »
германия 5,32 г/см3. Из’п г'см ,а
ных выше данных °Чевц»ИвеДеН"
сколько важно детальное J1110’ на"
вание электрических д ^делиро-
явлений в полупроводн®™™**
простейшей геометрии. фак
та ведется, но пройдет ец. ая Ра0о‘
рое время, прежде чем Мо^еХг
использовать подобные ц0
нако было показано, Чт^ А
дения большинства подъп П0ВРеж*
ковых приборов, обусп а°ДНИ‘
высоким уровнем перед0 аленн“е
цессов, непосредственно связаны с тепловыми процессами, (к. 1 Р
сать тепловые процессы, ведущие к деградации приборов; жПИ"
мулированы упрощенные модели, которые будут рассмотри ли СФ°Р'
с принятыми допущениями. Ь1 вместе
Реакция прибора с р—п-переходом *
Вольт-амперная характеристика типичного р—п-переход.
рис. 3.6, где пунктирной линией показана область нормадВн Лана на
ты прибора. Там же приведены хорошо известные уравненця °И Ра00‘
описывают поведение прибора в каждой области. Некотор^’ К0Т0Рые
чин, указанных на этом рисунке, зависят от тока или НацсИЗ вели‘
например, Ra и Rb из-за модуляции проводимости являются ₽яжения’
ми тока. Поведение параметров, которые определяют хара^Ункция’
прибора в области нормальной работы, не будет рассмотрено. ДРИ5,ТИКУ
интересная область, находящаяся вне ограниченного пункд.Л?аиОолее
моугольника (см. рис. 3.6), — область возможных поврежд^Р?м ПРЯ’
рая не была удовлетворительно охарактеризована. Линии ц0?*и’ кото'
сопротивления построены по данным испытаний, получении^Тояпно£°
ствии на прибор прямоугольного импульса, из которых цьПРи деи’
средние значения тока и напряжения. В этой области тепловЬ1’числены
рических изменений параметров прибора наблюдается завис^ и элект'
импеданса от времени (рис. 3.7). Оказывается, что «эффектна,.,ость его
тивление» прибора (рассчитанное из зависимости напряжен^06 С0ПР0’
в отличие от Rr) несколько увеличивается при реакции на Л оттока
прямой и обратный полярности. Тем не менее достигаедсх,пУльсы
точка, где это сопротивление уменьшается. При обратно^ я такая
сопротивление снижается катастрофически' быстро. Падение *4ещепии
ния в этой точке соответствует напряжению лавинного пробо^ (&П^о^в
70
для GE 1N4148). Время от начала импульса до момента начала умень-
шения сопротивления называется временем задержки, а само это яв-
ление — вторичнььм пробоем. Чем больше полная мощность, рассеян-
ная до вторичного пробоя, тем короче время задержки. Повреждения
возникают за точкой начала вторичного пробоя.
Рис. 3.6. Вольт-амперная характеристика типичного диода. Кривые, находящиеся
вне области нормальной (ненарушенной) работы, приближенно показывают реак-
ции диода на прямоугольные импульсы различной длительности. Кривые основа-
ны на измерениях, сделанных для диода 1N4148, изготовленного фирмой «General
Electric»
V» — напряжение на р—п переходе диода; 1s — ток у 1вчки диода; 0 — константа, рав-
ная г//(А’7); 1'л — напряжение лавинного пробоя диода; Л; —коэффициент формы; /?л — ди-
намическое сопротивление диода в области лавинного прибоя; Rb — объемное сопротивление
диода или сопротивление толщи при прямом смещении; Rc - сопротивление после вторич-
ного пробоя; Rf — прямое импульсное сопротивление; Rr — обратное импульсное сопротив-
ление; Rl — сопротивление утечки
Рассмотренный тип реакции прибора указывает на термический
процесс, и поэтому в основе рассматриваемой ниже модели лежит яв-
ление разогрева р—«-перехода. Это видно по реакции прибора на им-
пульс напряжения в прямом направлении, когда катастрофического
уменьшения импеданса прибора не наблюдается. Термическую модель
71
отказов успешно использовали для элементов, реагирующих на им-
пульс в прямом направлении смещения, хотя определенную точку,
соответствующую наступлению отказа, нельзя определить из вольт-
амперной характеристики.
В испытаниях на воздействие импульсов в приемом и обратном на-
правлениях смещения обнаруженные отказы были вызваны коротким
замыканием перехода. Это дает основание считать, что часть перехода
превратилась в простое сопротивление. Чтобы убедиться в этохм, были
Рис. 3.7. Реакция диода 1N4148 на прямоугольный импульс большой амплитуды:
а, б — реакция диода 1N1148, изготовленного фирмой «General Electric», на обратно
смещающий прямоугольный импульс, а — реакция ла импульс вблизи порога повреждения
прибора; б — харакн'гистмка повреждения (масштаб: / — Л.'дел; Г, Гое — 50 В/дсл: t —
0,5 мкс/’дел); о, г — реакция диода 1N4118 на прямо смещающий прямоугольный импульс.
в реакция вблизи точки повреждения, г — ухудшение характеристики в области пробив-
ного напряжения прибора (масштаб: / — 20 Л.'дел; V — 20 В,/дел; Гос — 200 В.'дел;
/ — 0,5 мкс/дел)
проведены контрольные эксперименты. Во многих случаях после нача-
ла вторичного пробоя, когда в приборе выделяется большая энергия,
отказ прибора наступает из-за обрыва цепи в результате плавления ме-
таллизации, нанесенной на кристалл, или его выводов.
Вторичный пробой не сам вызывает повреждения в приборе. У при-
боров, которые были приведены в состояние вторичного пробоя с до-
статочным ограничением тока, восстановление может происходить без
деградации электрических характеристик. Однако когда прибор на-
ходится в состоянии вторичного пробоя, достаточно небольшой допол-
нительной энергии, чтобы вызвать его повреждение [10]. Поскольку
повреждение большинства полупроводниковых приборов при воздей-
72
ствии на них переходного процесса, смещающего р—«-переход в обрат-
ном направлении, определяется вторичным пробоем, то точку начала
вторичного пробоя удобно использовать в моделях повреждений. Час-
то в литературе термины «вторичный пробой» и «повреждение» рассмат-
ривают как синонимы.
Из рис. 3.7 видно, что пиковая мощность или полная энергия, тре-
буемая, чтобы привести диод 1N4148 в состояние вторичного пробоя
при обратном смещении (состояние повреждения), по порядку вели-
чины меньше, чем мощность или энергия, требуемая для поврежде-
ния прибора при прямом смещении. Вторичный пробой в приборе на-
чинается с временем задержки, меньшим половины полной длитель-
ности импульса. Следовательно, более короткий импульс привел бы
к тому же самому результату.
Большинство данных по относительным уровням повреждения по-
лучено для обратно смещенных полупроводниковых приборов. Если
источник переходного процесса (сигнала) имеет малый импеданс, то
прибор, подобный 1N4148, может быть поврежден при напряжениях
прямого смещения, значительно меньших, чем требуется для повреж-
дения при обратном смещении. Для рассеяния в приборе значительной
мощности или энергии при вторичном пробое нужно, чтобы обратное
напряжение превысило напряжение пробоя. В то же время нельзя не
учитывать возможность его повреждения при воздействии в прямом
направлении, пока неизвестен эквивалентный импеданс источника
возмущения.
Реакции других полупроводниковых приборов с р—«-переходом
аналогичны по большей части реакции прибора 1N4148, хотя в некото-
рых случаях имеют место многократные пробои приборов с одним пе-
реходом (см. рис. 3.1) и эффективные импедансы некоторых приборов
сначала убывают, а затем растут до наступления пробоя. Хотя во мно-
гих полупроводниковых приборах другие механизмы повреждений так-
же важны, ниже сформулирована грубая модель для описания соот-
ношения между энергией, требуемой для инициирования вторичного
пробоя, и длительностью переходного процесса в виде прямоугольного
импульса.
Модель теплового вторичного пробоя
На рис. 3.2—3.5 в в табл. 3.2 даны температурные зависимости не-
которых важных физических параметров кремния и германия. Чрез-
вычайно сложно описать нестационарные тепловую и электрическую
реакции в полупроводнике. Сейчас делаются попытки [8, 12, 13, 19]
провести детальный анализ тепловых и электрических характеристик
р—«-перехода. Эти результаты прояснят, какие процессы и в каком по-
рядке должны протекать, чтобы вызвать вторичный пробой. В настоя-
щее время предложены некоторые феноменологические модели, описы-
чающие процессы, ведущие к вторичному пробою, сам вторичный про-
рой и явления, происходящие после пего. Эти модели часто противоре-
бивы, но в общем все они определяют критическую локальную темпе-
ратуру, инициирующую процесс вторичного пробоя. Следовательно,
73
функциональная зависимость энергии (или мощности) вторичного Про-
боя от времени задержки в основном одна и та же для всех моделей.
Наибольшее внимание привлекла феномелогическая модель, пред-
ложенная Флемингом [8J и подтвержденная данными Саншайна и Лам-
перта [11], а также Буденштейна, Понтиуса и Смита [14]. Флеминг
предположил, что вторичный пробой начинается тогда, когда плот-
ность тока утечки [см. (3.2)] достаточна, чтобы поддержать плотность
лавинного тока в локализованной области р—'/-перехода при обратном
смещении. Малый дополнительный рост температуры создает большие
локальные плотности тока и вызывает дополнительное рассеяние энер-
гии, ограниченное только внешним последовательным сопротивлением.
При этом может происходить плавление и возникать остаточные по-
вреждения. Группы Саншайна и Будешптейна проверили тепловой ха-
рактер вторичного пробоя в кремниевых диодах типа р+ — п — п+ на
сапфировой подложке. Методы, развитые обеими группами, основаны
на температурной зависимости сдвига края оптического поглощения
в полупроводнике к меньшим энергиям. В обоих случаях проведены
эксперименты по исследованию светового излучения. Они показали на-
личие микроплазменных состояний при малом токе лавины; когда же
ток увеличивается, лавина становится однородной по переходу из-за
роста температуры и соответствующего увеличения локального напря-
жения пробоя. Найдено, что при некоторых значениях тока или дли-
тельности импульса лавинный процесс гасится в локализованных об-
ластях перехода из-за теплового увеличения тока утечки. Это гашение
распространяется от места возникновения по всем направлениям. В точ-
ке начального гашепия образуется горячее пятно; это показано при
измерениях световой эмиссии в широком спектральном диапазоне и
подтверждено экспериментами по пропусканию света. Затем, когда
температура продолжает увеличиваться, образуется нить. Эта нить
возникает у горячего пятна перехода и распространяется через п об-
ласть, пока не достигнет п+ поверхности: в результате происходит
плавление. Саншайн показал, что переход от проводимости локаль-
ного пробоя к проводимости теплового тока утечки происходит за вре-
мя менее 100 нс.
Критическим параметром для начала пробоя должна быть темпера-
тура, при которой плотность тока /8 (Т) равна локальной плотности
лавинного тока. Считают, что критическая температура изменяется в
зависимости от приложенного импульса тока, и потому она обратно
пропорциональна времени задержки. Чтобы увидеть смысл этой зави-
симости, можно воспользоваться уравнением (3.2). Измерения, прове-
денные Саншайном на одном из кремниевых диодов на сапфировой под-
ложке, показали, что критическая температура составляет ~ 300° С
для проводимости при токе 1 мА. Для проводимости при токе 10 А кри-
тическая температура была бы 470° С. Хотя различие невелико, оно
является принципиально важным. Оптические измерения температу-
ры, сделанные тем же автором, показали, что эта температура увеличи-
вается с ростом тока (или, что эквивалентно, с уменьшением времени
задержки).
В экспериментах с однородными пленками n-типа (удельное сопро-
74
тивление 0,1 Ом-см) Буденштейп обнаружил образование нитей и по-
следующее плавление без наличия р — «-перехода. Импульсные вольт-
амперные характеристики были такого же вида, как характеристики
при вторичном пробое в обратно смещенных переходах. Прямоуголь-
ный возбуждающий импульс прилагали к пленке через два контактных
зонда. Сначала наблюдали пагрев на зопдах (так как там была наи-
высшая плотность тока), далее горячие области распространялись от
каждого из зондов по направлению к другому. Когда горячие области
смыкались, было зафиксировано некоторое падение напряжения,’и
образовывалась расплавленная нить.
Эксперименты этого типа привели к созданию «собственной модели» .
для вторичного пробоя. Согласно этой модели явление вторичного про-
боя в обратно смещенном р — «-переходе есть результат достижения
температуры, соответствующей собственной проводимости, в локали-
зованной области на слаболегированной стороне перехода. При такой
температуре локальное сопротивление (см. рис. 3.2) падает, локальная
плотность тока увеличивается. Следовательно, повышается и темпера-
тура, пока не происходит плавление и, как следствие, короткое замы-
кание р—«-перехода.
В других моделях рассматривают эффекты в металлизованных об-
ластях прибора. Когда температура в переходе и его окрестности уве-
личивается, то в какой-то локализованной области достигается темпе-
ратура эквтектики кремния и нанесенного на него металла. Эта об-
ласть расширяется и захватывает часть перехода, необратимо изменив
его электрические характеристики.
Другие исследователи предложили исключительно электрические
модели для объяснения явления вторичного пробоя. Они не обладают
достаточной общностью и не так широко распространены, как тепловые.
Поэтому объяснения вторичного пробоя электрическими моделями ог-
раничено в данном разделе тепловым вторичным пробоем.
Одну из первых попыток сформулировать модель повреждений для
обратно смещенных р — «-диодов можно найти в работе [151. Геомет-
рия образца весьма проста: сандвич, представляющий собой кремний,
расположенный между двумя электродами. Предполагали, что мощ-
ность рассеивается с постоянной скоростью в плоскости, отделяющей
один из электродов от кремния. При этом сделали допущение, что р—п-
переход находится в непосредственной близости к одному из электро-
дов, а основная часть рассеянной мощности при обратном смещении
выделяется в обедненной области перехода, которая чрезвычайно тон-
ка и реально почти плоская. Было получено решение одномерного
уравнения теплопроводности, которое связывало повреждение с мощ-
ностью и длительностью воздействия источника мощности. Для наступ-
ления повреждения элемента была постулирована критическая тем-
пература. В рассматриваемой работе испытывали высоковольтные дио-
ды, изготовленные так, чтобы гарантировать объемный, а не поверхно-
стный лавинный пробой. Найдено хорошее согласие результатов экспе-
римента с моделью, хотя все экспериментальные точки находились
ниже линии, предсказанной теорией. Длительность использованных
импульсов составляла от 0,01 до 1 мс. Критическая температура, при
75
которой ожидалось сплавление вольфрамового электрода с кремнием,
у испытанных приборов принималась равной 675° С. Было получено
выражение
(3.3)
где pD — уровень мощности для повреждений; Л — площадь пере-
хода; Тт — критическая температура плавления; ТА — начальная
или окружающая температура; у — длительность импульса; /(' —
константа, зависящая от тепловых характеристик использованных ма-
териалов. При выводе этого выражения все тепловые параметры мате-
риалов считались постоянными; было сделано определенное допущение
огносителыю соотношения между тепловыми параметрами полупро-
водника и электродов, а возможные электрические изменения не учи-
тывались. Нс было каких-либо упоминаний о том, что явление имеет
характер вторичного пробоя. •
Аналогичную модель предложили Ванш и Белл 116] для предска-
зания уровней повреждений элементов, вызванных сильными переход-
ными процессами, обусловленными действием ЭМИ. Модель также ос-
нована на локальном рассеянии энергии при лавинном пробое перехо-
да. Так как здесь периоды следования импульсов были значительно
короче, чем в работе Дэвиса и Гентри 1151, нельзя рассматривать рас-
сеяние тепла на границе раздела электрод — полупроводник с исполь-
зованием постоянной времени распространения тепла в полупроводни-
ках. Авторы рассматривали плоский источник, расположенный в
р — n-нереходе и помещенный в бесконечный полупроводник.
Из решения одномерного уравнения теплопроводности получено
Pd/А -УлКрС;(Т,„ -ТА) у- ’ /2, (3.4)
где К — эффективная теплопроводность; р — плотность; Ср — удель-
ная теплоемкость; другие обозначения определены ранее в уравнении
(3.3). Температурную зависимость теплопроводности для определен-
ности рассматривали как средневзвешенную в диапазоне температур,
т. е. она была эффективной.
В рассматриваемой работе испытано много полупроводниковых
элементов. Приборы были испытаны на обратно смещающих прямо-
угольных импульсах длительностью от 100 нс до 10 мкс. Данные пре-
красно согласуются с общей формулой
(3.5)
в которую значения Л подставляли по данным заводской документа-
ции о площади перехода, а К" — константа. Соответствующие данные
сравнивались с уравнением (3.4) при ТП1, равной 1415° С,— темпера-
туре плавления кремния и 675° С — критической температуре, пред-
ложенной Дэвисом — Гентри. Измерения показали, что поврежде-
ния происходят при температуре ниже предсказываемой моделями при
обоих указанных выше значениях Т7П. Различие результатов, рассчи-
танных по указанным моделям, объяснялось неоднородностью тока и
образованием локальных точек перегрева в переходе, ведущих к плав-
лению и повреждению. Был рассмотрен случай, где 1/10 площади на-
ходилась при температуре 1415° С. Показано, что результаты измере-
76
пий находятся между кривыми, вычисленными для модели когда А,
равна полной площади и А равна 1/10 площади.
Хотя из вольт-амперных характеристик установили, что наблюда-
ется явление типа вторичного пробоя, повреждения приборов не были
отнесены за счет вторичного пробоя. Несмотря на то, что в литературе
показана возможность образования ^икроплазм и точек перегрева, не
было сделано попыток установить корреляцию повреждения с различ-
ными параметрами, которые могли инициировать вторичный пробой
(за исключением плавления). Предложенная тепловая модель дает,
тем пе менее, описание общей зависимости повреждения прибора, ис-
ходя из ширины импульса, и потому широко используется для предска-
зания повреждения элементов [16—18].
Ванш [19] исследовал распространение тепла в кремнии, основываясь'
на своей модели нагрева перехода и свойствах кремния. Он показал,
что тепло очень слабо распространяется от точки перегрева в течение
времени действия коротких импульсов. Используя модель плоского
стационарного источника, автор получил температурные профили для
различных длительностей действия источника. Эти профили показали
резкое уменьшение температуры с увеличением расстояния от плоского
источника. Для импульсов длительностью 10 нс перегрев па расстоя-
нии 0,4 мкм от источника составлял 1/е от перегрева на самом источни-
ке, на расстоянии 0,3 мкм от источника — 0,9 от перегрева на источ-
нике. Если объем прибора, например обедненная область перехода,
был нагрет равномерно коротким импульсом, можно было ожидать,
что из этой области распространение тепла будет небольшим. Поэтому
процесс нагрева во время возбуждения можно считать адиабатическим.
В рассматриваемой области наблюдали рост температуры
ЬТ = Q/pCpV, (3.6)
где Q — количество тепла; V — объем. Рост температуры зависел не-
посредственно от количества рассеянной энергии. Поэтому если по-
вреждения — прямой результат достижения частью (областью) ма-
териала критической температуры, следует ожидать, что для коротких
импульсов это происходит при постоянном уровне рассеяния энергии.
Мощность при повреждении обратно пропорциональна длительности
обратно смещающего импульса постоянной амплитуды. Эта зависи-
мость была отмечена для многих полупроводниковых приборов. В не-
которых случаях критерий постоянства энергии для наступления по-
вреждения выполнялся вплоть до импульсов микросекундной длитель-
ности.
Для простых геометрий провели детальные вычисления (кроме уже
разобранных), чтобы получить зависимость роста температуры от рас-
сеянной мощности [6, 8, 20, 21]. Все результаты показывают примерно
один и тот же тип зависимости роста температуры от рассеянной мощ-
ности или энергии. Это следует из «кривой отказов», основанной на ре-
шении одномерного уравнения теплопроводности. Общее уравнение для
потока тепла имеет вид
V (К v Т) =-- р Cv dT/dt = — Q, (3.7)
77
д ~ , д т i д г
где у = -г- tx + гк -тт^; К — теплопроводность; р — плотность;
их (JZ
Q (х, у, г, 0 — скорость генерации тепла. Если теплопроводность не за-
висит от температуры, уравнение (3.7) можно переписать как
у2 'р 1 &Т 0_
k dt К ’
К = kpCp.
(3.8)
(3.9)
Теплопроводность кремния сильно зависит от температуры (см.
рис. 3.3). В первом приближении наблюдается зависимость ~ Т~‘^,
которая справедлива также для германия и других полупроводниковых
материалов. Включение в уравнение (3.7) соответствующего члена, за-
висящего от температуры, приводит к нелинейному дифференциаль-
ному уравнению в частных произ-
Рис. 3.8. Упрощенная модель для ре-
шения уравнения теплопроводности
водных, для решения которого
требуются численные методы. Что-
бы избежать этого, предположим,
что теплопроводность не зависит от
температуры. Следуя Ваншу [19],
возьмем эффективную теплопровод-
ность. Геометрия рассчитываемой
модели приведена на рис. 3.8, она
представляет собой одномерную по-
лубесконечную плоскость. Элект-
рическая энергия рассеивается
равномерно с постоянной скоро-
стью на единицу объема Q в области 0 < х'< а, соответствующей'обед-
ненной области прибора ср — n-переходом. Считают, что область
обеднения простирается до поверхности кристалла и нет теплового'по-
тока в область х 0, которая находится при нулевой температуре. В
начальный момент (t = 0) температура материала везде равна нулю.
В одномерном случае уравнение (3.8) имеет вид
где
1 дт _ q
Эх* k dt ~~ К*
q— (Р/Аа для 0<х<а;
1 0 для х > а, х 0.
(3.10)
В области 0 < х < а уравнение (3.10) можно привести к однород-
ному, если заменить переменную [22]
Т == Т1 — (Q/2 К) х2.
В результате получим
527ч
dx*
- —= 0,0<х<а, />0,
A dt
(3,И)
(3.12)
78
где _ ((<2Ж) х2 для t = 0;
I О для х^О, 7>0.
В работе [22] показано, что решение однородного уравнения для
полубесконечного твердого тела с пулевыми граничными условиями и
начальной температурой, зависящей от расстояния как f (х), можно
получить из выражения
оо
Т — ----Lr- [/ (х')(охр [ — ]_ехр Г— j£+.x,)a 1Ь , (3 ]3)
J I L 4W J Ч 4й J v
Из уравнения (3.13) следует, что температуру в твердом теле для *
t > 0 можно найти из уравнений
7=. -Ж(1_.2^егГс-^- -2i2erfc^^), 0<х<а; (3.14)
Т = -^-fz2erfc х~~—i2 erf с Y х>а, (3.15)
К. 2уkt 2Vkt j У
где erfc (х) = 1 — erf (х) (erf (х) — функция ошибок переменной х);
ОО 00
i2erfc(x)=^ erfc (0) dfidy. Максимум температуры в
X V
любой момент t
находится на поверхности твердого тела и определяется зависимостью
Тх^0= (kQt/K)(l — 4i2erfc(a/2 //г?)). (3.16)
Электрическая мощность на единицу площади, необходимая для созда-
ния данной температуры на поверхности, равна
Р[А = (ka/K) АТ?1 (1 — 4Z2 erfc (а/2 V£?))~1, (3.17)
где АТ — изменение температуры, заменившее Тх-+о, а у — ширина
импульса, заменившая i в уравнении (3.16). Функция 4i2erfc (у) табу-
лирована в работах [22, 23] и для у = 1,5 равна 0,0080. Поэтому для
импульсов с длительностью у < а2/9 К
Pl А & (ka/K) ДТу1 = арСР АТу1. (3.18)
Если ширина обедненной области 10 мкм, то с?!$К. ~ 1 мкс.
Чтобы выяснить характер функции 4i3 erf (у), используют сотноше-
ние _
£ (#) = 4i2erf («/) = (1-r2z/2) erfc(</)-(2 K«)^exp(-^). (3.19)
Заменив экспоненту и дополнительную функцию ошибок их разложе-
ниями в ряд для малых у, получим выражение
____2 у (-1)ПУ2П
Г" Lfj «'
(3.20)
79
ПрИ у =: 1 iyr2 уравнение (3.20) принимает вид
(3.21)
Тогда выражен116
(3.17) можно аппроксимировать следующим образом:
Pi А ~ (kaiK) АТ’у-1 (2а//лйу )-1,
или _
Р!А~(/г/2) (К л /К)ЛТу- «УпрСр К . (3.22)
В этом выражении проявляется
та же самая зависимость от Т,
что и в уравнении (3.4), но оно
отличается множителем 2, кото-
рый возникает из-за решения
задачи для полубесконечного,
а не бесконечного тела, полу-
ченного Ваншем. Фактически
уравнения (3.14) и (3.15) — это
решения для бесконечного тела
с равномерно нагретой (при по-
стоянной скорости) полоской
толщиной 2 а, расположенной
при х — 0. Рассматривая усло-
вия применимости уравнения
(3.22), видим, что если пред-
Рис. 3.9. Детали
1N4148. изготов
конструкции прибора
лепного фирмой «Ge-
neral Electric»
ить шиоИНУ обедненного слоя равной 10 мкм, а у < 0,3, то зави-
симость типабУдет очень плохим приближением для импульса
длительностью часто более полезно переписать в терминах энер-
гии. Умножив его на ширину импульса у, получим^
piA = (ka/K) AT (1 — 4/2 erfc (а/2 V Ay))-1.
(3.23)
„ поЛлта г Ю1 это выражение сравнивали с результатами испытании,
„сученными «3 1N4148 (рис. 3.9). Важной областью (см. рис.
“4 СП вляется высокоомная «-область, так как обедненный слои про-
У Я тся ппи лавинном пробое через «-область. Для всех практичес-
стирае Р' на обедненной области равна толщине «-области. По-
КИХ 3 я легирован2 фосфором до 10’6 атомов<'см8, а также золотом, что-
следня ....р емя жизпи носителей. Характерная температура
Ж ZbHH« равной 600 К (см. рис. 3.2).Р
и «на ч 10 построена зависимость, описываемая уравнением
90) с паоаметраМИ ДГ 300° С’ а = 10’3 см- ^Ф °-85 Вт/(см-%.)
?Q1 „ = 2 3 Х3’ С“ = °’9 Дж/(г‘°С)’ А = 56‘10-6 см-2 ПРИ боль-
*yJ’ пительностя* импульсов видно расхождение теоретических ре-
ШИХ атов с э1<спериментальными- Это происходит из-за того, что для
зульт импудьсов существенно влияние контактов, боковых границ,
длинны > ПрИ больших длительно'стях импульсов ожидается,
тепловых CTOKUP*
80
что вторичный пробой возникнет при постоянном уровне мощности (или
соответственно при постоянной скорости выделения энергии). Эта ло-
гическая зависимость проявляется в расчетах тепловых моделей с ко-
нечной геометрией и при испытаниях приборов.
Явления, предшествующие вторичному пробою и вызывающие его,
не очень ясны. Поэтому при испытании образцов таких приборов ис-
пользуют общие эмпирические соотношения, чтобы получить характе-
ристики повреждения (вторичного пробоя) данного типа приборов, оп-
ределить уровни возникновения вторичного пробоя при различных дли-
Рис. 3.10. Сравнение результатов теоретических расчетов с из-
меренной энергией (•) для вторичного пробоя в диоде 1N4148
фирмы «General Electric» с диффузионным окном, равным
762 мкм
тельностях импульсов, а затем сопоставляют результаты с выражением
Рй = Лу-1-|-Ву-1/2гС (3.24)
или соответственно
Ed = А 4- ВуЧ* + Су. (3.25)
Большее число данных для полупроводников получено в режиме,
соответствующем случаю А — С = 0. Меньшая часть — в режиме, ко-
торый соответствует приведенному выше выражению при С = 0, и
очень мало — в режиме, удовлетворяющем полным выражениям. Па-
раметры для некоторых приборов, описанных с той или иной степенью
полноты, табулированы в приложении В. Так как при обратном смеще-
нии, как правило, наблюдаются меньшие пороги повреждений для
большинства практических ситуаций, чем при прямом смещении (для
предосторожности положим, что это имеет место всегда), имеется очень
мало данных по повреждениям для прямого смещения. Если не огово-
рено особо, то параметры, табулированные в приложении В, получены
из импульсных испытаний приборов ср — n-переходом для обратно
смещающих импульсов. По ним можно предсказать время задержки
вторичного пробоя и предположить, что повреждения происходят сра-
зу же после пробоя. Для простого анализа схем часто удобно предста-
вить переход, смещенный импульсом в прямом направлении, в виде
эквивалентного сопротивления и батареи; там, где значения таких со-
81
Противлений получены, они приведены в приложении. Эти сопротив-
ления названы в литературе объемными импульсными импедансами или
динамическими импедансами. Для полярности импульсов, соответ-
ствующих прямому смещению, их вычисляют следующим образом:
Znp = VII. (3.26)
Для обратной полярности
4бР = (V- VA)/I, (3.27)
где V — напряжение на приборе, измеренное с помощью точечных кон-
тактов; I — ток, протекающий через прибор; VA — уровень лавин-
ного напряжения (испытания многопереходных приборов обычно про-
водят с разомкнутыми или, в редких случаях, подключенными на зем-
лю выводами). Так как V и I могут меняться со временем до начала вто-
ричного пробоя, часто используют средние значения обоих параметров
в уравнении (3.26) или (3.27). Видно, что эти сопротивления, которые
получены исходя из условий, близких к вторичному пробою и повреж-
дению, зависят от тока и, следовательно, ширины импульса. В общем
случае чем больше ток, тем меньше вычисленное сопротивление. Счи-
тают, что сопротивление зависит и от природы тока, протекающего
внутри прибора. Меньшие значения сопротивлений соответствуют более
равномерному распределению тока. Это допущение подтверждается
оптическими данными, представленными в работе [14], где для образца
с плоской геометрией заметно значительно больше «точек перегрева»
в обедненной области прибора при импульсах длительностью 5 мкс и
токе 620 мА, чем при импульсах большей длительности и меньшей амп-
литуды. Но существуют исключения из этой закономерности (см. таб-
лицы в работах [24—28]).
Повреждения некоторых полупроводниковых приборов связаны с
напряжением. Они характеризуются резким увеличением тока и паде-
нием напряжения, когда достигнут критический уровень напряжения.
Энергия, требуемая для возникновения этого процесса, часто на по-
рядки величины меньше энергии, которую прибор выдерживает при
меньших уровнях импульсного напряжения. Этот вид повреждений
чаще встречается для высоковольтных выпрямителей при обратной по-
лярности и вообще для приборов с высоким импедансом. Наблюдали
замыкание по поверхности и нарушение герметизации. Приборы, про-
являющие такие повреждения при испытаниях, указаны в приложе-
нии В. Часто для одного и того же прибора и заводской партии сущест-
вует как зависимость от напряжения повреждения, так и зависимость
от теплового вторичного пробоя. В таких случаях при любом анализе
нужно рассматривать оба механизма.
Выше мы пренебрегали повреждениями приборов ср — /г-перехо-
дом при прямо смещающем импульсе, в действительности они важны.
Поскольку области перегрева внутри прибора здесь определены менее
Четко, чем при обратном смещении, в этом случае необходимы большие
уровни по мощности или энергии для наступления повреждений, чем
при обратно смещающем импульсе. Так как прибор имеет низкий им-
педанс, то для создания данного уровня мощности в приборе при пря-
82
мом импульсном смещении требуются большие приложенные сигналы,
чем при обратном. Но если источник имеет достаточно низкий импе-
данс, разрушение может происходить при прямом смещении, меньшем
по абсолютной величине, чем это требуется для лавинного пробоя при
обратном смещении. Так как механизм повреждения в основном имеет
тепловую природу, надо использовать уравнения (3.24) и (3.2-5), хотя
у обычна нельзя относить к процессу вторичного пробоя.
Повреждения металлизации наблюдали в маломощных устройствах,
особенно в интегральных схемах. Их механизм заключается в обычном
нагреве /2 7? тонкой области металлизации до температуры плавления.
Этот тип повреждений наиболее распространен в маломощных прибо-
рах сложной геометрии с малым импедансом. Повреждение выводов
имело место в редких случаях. Разрывы (ломка) полупроводника и гра-
Рис. 3.11. Пути, по которым идет ток из коллектора в базу в поперечном
сечении транзистора
ницы полупроводник — контакт, описанные в работе [29], происходи-
ли в результате действия напряжений, возникших от локального на-
грева и различия коэффициентов расширения. В обоих случаях прибо-
ры после импульсных испытаний становятся подобными разомкнутым
схемам, хотя всегда существует вероятность металлизации образцов и
закоротки выводов.
Механизмы повреждений многопереходных приборов зависят от
тока. Вторичный пробой, зависящий от тока, описан в работе [30]
для эпитаксиальных тонкопленочных транзисторов. Когда коллек-
торная область объемного заряда достигала коллекторной подложки,
наблюдали резкое уменьшение напряжения коллектор — эмиттор.
Данный режим нестабилен и вообще не рассматривается как важный
механизм повреждения. Падение напряжения, связанное с попереч-
ным током, часто достаточно для того, чтобы сместить переходы в пря-
мом направлении или в область лавипного пробоя. Рассмотрим геомет-
рию транзистора (рис. 3.11). Поперечный ток под эмиттерной областью,
когда прибор возбуждается импульсом от базы к коллектору, может
приводить, в зависимости от полярности импульсов, или к прямому
смещению, или к лавинному пробою перехода эмиттер — база. По-
вреждение этого перехода, а не перехода коллектор — база наблюдали
в работе [29]. Оно должно быть тепловым по природе, но происходить
только при превышении некоторого критического тока.
&
Повреждения, вызванные сигналами сложной формы
Ранее были рассмотрены повреждения полупроводниковых элемен-
тов при переходных процессах постоянной амплитуды. Конечно, такие
переходные процессы не являются общим случаем реакции системы на
ЭМИ. Существуют методы использования данных, приведенных в при-
ложении В, в реальных ситуациях. Считают, что эти методы ведут к
погрешности, которая в настоящее время только исследуется аналити-
чески и экспериментально.
Рис. 3.12. Метод определения
повреждения прибора, вызван-
ного большими переходными
процессами, основанный на мо-
дели тепловых повреждений.
Приведены вычисленные для
прибора 1NXXX величины, соз-
данные действием ЭМИ:
а — напряжение (при 100 В. про-
исходит пробой переключающего ди-
ода); б — ток: в—мощность; ? —
порог повреждений (вычисления
мощности рассеяния показывают,
что прибор будет разрушен)
Простейший метод иллюстрируется на рис. 3.12(25]. Напряжение
на р — n-переходе прибора и ток через переход (рис. 3.12, а и б)
обычно определяют с помощью машинных расчетов или ручных вычис-
лений, и находят мгновенную мощность, рассеянную в приборе. Затем
на основе доминирующего пика мгновенной мощности строят эквива-
лентный прямоугольный импульс. После этого максимальную ампли-
туду полученного пика и его длительность на полувысоте сравнивают с
кривой повреждений *. Если рассеянная мощность будет выше пре-
дельной или критерия повреждения, то прибор, работа которого оце-
нивается, будет поврежден; в противном случае он останется работо-
способным. Так как существуют большие разбросы данных по крите-
рию повреждения, при любом анализе применяют границы безопасно-
сти; обычно при анализе действия ЭМИ используют коэффициент 0,1.
Поэтому прибор будет рассматриваться как поврежденный, если вы-
численная мощность рассеянная в нем, превышает одну десятую зна-
* Используется общепринятая терминология; следует отметить, что, строго
говоря, кривая повреждений представляет собой предсказание теплового вто-
ричного пробоя, а не повреждения.
84
чения нормального критерия повреждения, установленного в резуль-
тате испытаний. С учетом разброса уровней повреждения приборов от-
носительно номинального критерия повреждения и соответствующей
степени достоверности, связанной с этим критерием, полученные по-
грешности при использовании этого простого метода оказываются
обычно незначительными [30].
Нолес точный метод изложен в работе [31], где сформулирована мо-
дель для вычисления мгновенной температуры перехода и учтена гео-
метрия прибора. Путем разбиения прибора вдоль изотермических по-
верхностей сконструированы соответствующие электрические экви-
валентные /?С-цепи. Была записана подпрограмма для существую-
щей программы анализа схемы, которая вычисляла 7? и С для допол-
нительного электрического возбуждения. При этом использовали теп-
лопроводность, зависящую от температуры. Во второй подпрограмме
использовали полученные значения R и С, а также уровни рассеян-
ной мощности в данный и предшествующий моменты времени и времен-
ной шаг для вычисления зависимости температуры от времени 132].
Процесс является двухступенчатым. Недостатки этого метода заклю-
чаются в том, что должна быть известна геометрия прибора и что при
таком анализе неудобно получать результаты, подобные приведенным в
приложении В.
Перспективным методом является использование теоремы Дюа-
меля [33], согласно которой если для оператора Г, действующего на
«единичную функцию» Хэвисайда
/, (О (1 0;
[ 0 для t < 0,
выполняется соотношение Th (/) = // (/), то
t
Tfw
о
Для линейного уравнения теплопроводности с пулевым начальным ус-
ловием задача сводится к определению интеграла:
i
= Р (ч) Н1 (l-v) dr, (3.28)
о
где Н1 (/) — производная от температурного отклика на ступенчатую
функцию Хэвисайда; Р (/) — рассеянная мощность как функция вре-
мени; Т (/) — изменение температуры, вызванное Р (/). Метод полу-
чил ограниченное распространение 132]. Так как он несправедлив для
нелинейностей, обусловленных температурной зависимостью теплопро-
водности и зависимостью амплитуды рассеянной мощности от геомет-
рии, то необходимо определить погрешности, связанные с его исполь-
зованием. Такая попытка осуществляется в настоящее время *.
* Использовать уравнение (3.28) для предсказания повреждений предложил
Д. Таска.
85
Недавние испытания диода GE 1N4148 при полностью прямоуголь-
ной форме сигнала показали, что воздействие в прямом направлении на
р — n-переход прибора существенно изменяет его реакцию на обрат-
ное импульсное смещение и соответствующие характеристики повреж-
дения [34]. Из результатов неразрушающих испытаний видно, что если
диод 1 N4148 смещен импульсом в прямом направлении вблизи, но ни-
же своего уровня повреждения при прямом смещении, то немедленная
реакция па обратно смещающий импульс будет, как у малого сопротив-
ления. Прибор перейдет в состояние лавинного пробоя. Полное коли-
чество энергии за период действия импульса, необходимое для повреж-
дения прибора, будет значительно большим в этом сильнопроводящем
состоянии при обратном смещении, чем при приложении только оди-
ночного обратносмещающего импульса. Возможное объяснение этого
заключается в том, что при прямом смещении переход был достаточно
нагрет, так что нагрев инициировал процесс, ведущий к вторичному
пробою, до начала обратно смещающего импульса. По-видимому, силь-
нопроводящее состояние при обратном смещении должно быть более
однородным в пространстве, чем эквивалентное состояние в течение
вторичного пробоя из-за более равномерного предварительного нагре-
ва прямосмещающим импульсом. С точки зрения инженера, которому
необходимо определить стойкость конкретной схемы к данному пере-
ходному процессу, этот эффект может привести к повреждению эле-
мента, не предсказуемому с помощью существующих методов модели-
рования, так как обратносмещающий импульс и может иметь малую
амплитуду (ниже уровня пробоя), но большую длительность (высокую
энергию). Чтобы предотвратить возможность такого явления, для уров-
ня повреждения при прямом смещении следует брать больший коэф-
фициент безопасности, чем для обратного. Особенно осторожным сле-
дует быть при использовании низкоомных схем. В настоящее время для
выяснения этого эффекта ведутся дальнейшие исследования.
Если рассеяние при прямосмещающем импульсе значительно ниже
уровня повреждения прибора, его электрическая реакция будет та-
кой, как ожидается. На обратпосмещенном переходе обратное напря-
жение ниже пробивного до тех пор, пока не пройдет характерное время
задержки при данном уровне мощности, затем напряжение и ток
в приборе будет соответствовать вторичному пробою.
Влияние смещения на повреждение
полупроводниковых элементов
Очень мало подробных исследований приборов проведено при по-
стоянном смещении. Испытания, в которых используют постоянное
смещение, показали, что, как правило, нет существенных изменений в
уровне повреждения (энергии или мощности, необходимой для иници-
ирования вторичного пробоя) при данной длительности импульса. В
приборах'с большим количеством переходов, находящихся под сме-
щением, можно ожидать, что переходный процесс, обусловленный
ЭМИ, может вызвать сложные, необычные состояния переключения,
86
ведущие к неизбежному повреждению прибора, хотя такие случаи не-
известны из литературы.
Было продемонстрировано интересное явление, заключающееся в
том, что прибор при обратном смещении может быть смещен импуль-
сом в область вторичного пробоя и «заперт» в этом состоянии одним
только постоянным смещением. Если ток в цепи достаточно ограничен,
характеристики прибора восстанавливаются без заметной электричес-
кой деградации.
Методы предсказания уровня повреждения элементов
Предпринято ограниченное количество попыток установить кор-
реляцию между уровнем повреждения элементов из-за переходных
процессов, созданных прямоугольным импульсом, и электрическими
и физическими параметрами полупроводниковых элементов. Такие кор-
реляции требуют методов предсказания, которые в определенной сте-
пени исключили бы необходимость получения экспериментальных дан-
ных для полупроводниковых элементов. Выполненные работы ограни-
чены уровнями повреждений при обратном смещении для изолирован-
ных р — n-переходов в диодах и транзисторах. В работе [27] рассмот-
рены три метода предсказания уровня повреждений : с использова-
нием площади перехода, теплового сопротивления и емкости перехода.
Все они кратко рассмотрены ниже, для более подробного ознакомле-
ния читатель может обратиться к цитированной литературе. Можно
указать четвертый метод, который более точен, чем другие. В этом ме-
тоде определяют принадлежность рассматриваемого прибора к семей-
ству приборов, представленных в приложении В. Каждый метод поз-
воляет предсказать константу В, входящую в пару выражений:
pz>==BT-i/2 и (3.29)
когда известны параметр или комбинация параметров, описывающих
рассматриваемый прибор.
Метод площади перехода. Площадь перехода — это основная пере-
менная в выражениях, определяющих повреждения элементов [см.
(3.23)]. Если предположить, что все элементы данного типа, принад-
лежащие к одному классу, имеют примерно ту же самую критическую
температуру и что физические константы, определяющие характерис-
тики повреждения, в основном те же самые, постоянная В будет ме-
няться от прибора к прибору прямо пропорционально площади пере-
хода в пределах элементов данного класса. Площадь перехода А найде-
на для некоторых приборов, приведенных в приложении В; для крем-
ниевых диодов и перехода эмиттер — база кремниевых транзисторов
получены средние значения В/A, равные 0,56 и 0,47 (Вт«с‘/«/сма).
Выяснив площадь перехода непосредственно у изготовителей или оп-
ределив ее из оптических измерений, можно вычислить В из получен-
ных ранее значений В/А. В работе [28] оптимистически сказано по это-
му поводу, что «... метод определяет константы повреждения с точно-
стью до множителя, равного двум».
87
Метод теплового сопротивления. Была найдена корреляция между
тепловым сопротивлением А, указанным заводом-изготовителем, и кон-
стантой повреждения В для трех категорий полупроводниковых эле-
ментов:
Группа 1. Германиевые диоды и транзисторы (переход эмиттер —
база);
Группа 2. Кремниевые диоды и транзисторы (переход эмиттер —ба-
за), за исключением планарных и мезаструктур.
Группа 3. Кремниевые планарные и мезатранзисторы (переход
эмиттер —база).
Корреляцию получили с помощью выражения
В = дб?, (3.30)
где д и у — константы, а 0 — указанное изготовителями тепловое со-
противление (от каждого перехода к корпусу 07с или от перехода к ок-
ружающей среде 0^я). Результаты корреляции, как установлено в ра-
боте [28], следующие:
Группа 1. Данных недостаточно для определения коэффициентов.
Группа 2. В — 31,5 (0,1 < 0,с < 10,0).
Группа 3. В =- 338 Gf?’’8 (0А. > 10,0).
Группа 2. В ~ 972 Of?-24.
Группа 3. В = 462- 10е Oja08.
Здесь величина В выражена в Вт-с'/*. Соотношения, содержащие
более точны, чем содержащие 0;а.
Метод емкости перехода. В этом методе используют соотношение
между емкостью перехода для прибора при нулевом или малом обрат-
ном смещении и площадью перехода. Фактически для плоскопарал-
лельного конденсатора емкость прямо пропорциональна площади и об-
ратно пропорциональна расстоянию между пластинами. В полупровод-
нике площадь обкладки связана с площадью перехода, а расстояние
между' ними — с шириной обедненного слоя. Ширина обедненного слоя
связана с пробивным напряжением через концентрацию (или градиент
концентрации) примеси, возведенную в некоторую степень, в зависи-
мости от природы перехода. Следовательно, константа повреждений В
описывается выражением
B-^CjdVh, (3.31)
где d и у — параметры корреляции; Cj — данная изготовителями ем-
кость перехода, измеренная при нулевом или малом обратном смеще-
нии пФ; Vbd — паспортное пробивное напряжение. Для приведен-
ных выше групп имеем:
Группа 1. В 2,2- IO’3
Группа 2. В = 1,1- К)-8 С>Ийв1.
Группа 3. В - в-Ю-’СуПй*’.
Здесь использованы паспортные значения емкости и пробивного
напряжения. Обычно указанная емкость соответствует максимально
допустимому значению, а пробивное напряжение — минимальному.
Точность таких соотношений невелика.
88
Наиболее предпочтительным оказывается первый метод предсказа-
ния, т. е. метод площади перехода; затем метод теплового сопротивле-
ния, использующий тепловое сопротивление переход — корпус 07С,
третьим, с равным основанием, молено считать как метод теплового со-
противления переход — окужающая среда, так и метод емкости пере-
хода. При использовании последнего наилучшая точность достигнута
для пробивных напряжений свыше 200 В, тогда как метод теплового
сопротивления переход — окружающая среда наиболее точен при
0;а ниже 200 град/Вт. Указанные методы верны с точностью до множи-
теля, равного в лучшем случае 2, а в худшем случае — 30. Так как для
значительного количества элементов механизмы повреждения отлича-
ются от механизма вторичного пробоя, то использование изложенных
выше методов может привести к ошибкам. Приведенные соотношения
позволяют предсказать повреждения с соответствующими точностями,
но могут ошибочно предсказать отсутствие повреждений.
Другие модели повреждений
Система, облученная ЭЛАИ, подвергается различным видам повреж-
дений (табл. 3.3 и приложение В). Наиболее распространенные для
полупроводников повреждения — это поверхностный пробой, объем-
ный пробой, пробой диэлектрика и смыкание (прокол базы).
Таблица 3.3
Типичные виды повреждений
1. Тепловой вторичный пробой
2. Перегорание
3. Пробой диэлектрика
4. Сбой (ложное срабатывание)
5. Помеха, возмущение (режима)
6. Изменение состояния, погрешность или выпадение разряда
7. Выход за допустимые пределы
8. Изменение параметра свыше 10%
9. Объемное повреждение
10. Поверхностное повреждение
Поверхностный пробой. Механизм нарушения при поверхностном
пробое обычно состоит в образовании в обход р — /г-перехода пути с
большими утечками, что сводит к нулю действие перехода. Переход
внутри материала не обязательно нарушен. Повторное травление по-
верхности может вернуть переход в нормальное состояние.
Хорошо известно, что поверхность р — п-перехода влияет на элект-
рические характеристики полупроводниковых приборов. Для перехо-
да, расположенного перпендикулярно поверхности, поверхностный
пробой можно объяснить как локализованный процесс лавинного раз-
множения, вызванный сужением слоя объемного заряда перехода на по-
верхности. Экспериментально было показано, что электрическое поле
зависит от профиля поверхности полупроводника в окрестности пере-
89
Сдой пространственного
Переход заряда
Рис. 3.13. Метод изготовления, ис-
пользуемый для уменьшения поверх-
ностного пробоя
хода. Специальная (фасонная) обработка поверхности р — «-перехода
приводит к меньшему градиенту потенциала на поверхности и меняет
характеристики поверхностного пробоя. Последний зависит от мно-
гих переменных, таких, как геометрия конструкции, уровень легиро-
вания около поверхности, обрыв решетки на поверхности при условии
однородности кристалла.
Значение нестационарной энергии, которую можно рассеять в те-
чение поверхностного пробоя, нельзя предсказать из-за большого ста-
тистического разброса даже для одного типа диода. Можно предска-
зать лишь внутреннее повреждение перехода, так как оно зависит от
материала (кремния) и геометрии
перехода. Механизм разрушения
при этом определяется в основном
изменениями параметров перехода,
вызванных высокими температура-
ми. Известно четыре механизма пе-
ремещения примесных атомов в
решетке кремния: 1) непосредст-
венный взаимный обмен; 2) кол-
лективный взаимный обмен; 3)
движение по междоузлиям; ^дви-
жение по вакансиям.
Глубоко в объеме прибора по-
верхностные эффекты принебрежи-
мо малы, и можно применять одно-
мерную геометрию. Однако около
края на поверхности одномерное решение неприемлемо. Слой объемного
заряда здесь изогнут наружу. Этот слой распространяется на большее
расстояние по поверхности, чем он занимал, если бы край поверхности
был перпендикулярен р — «-переходу (рис. 3.13). Используя скошен-
ный переход, можно уменьшить максимальное электрическое поле на
поверхности до значения, равного полю внутри прибора. То же можно
сделать при соответствующем профилировании поверхности. Поскольку
лавинный пробой легче происходит на поверхности, чем в объеме, и
сильно зависит от напряженности поля, ее снижение на поверхности
р — «-перехода желательно во всех случаях.
Много различных микроскопических механизмов могут давать вклад
в повреждение полупроводника. Найдено, что большинство из этих ме-
ханизмов связано, в первую очередь, с температурой перехода. Поэто-
му чаще всего задачу можно снова свести к теплопроводности. Движе-
ние по междоузлиям и соседним вакансиям является основным меха-
низмом повреждений при высоких температурах, сильных полях и вы-
соких градиентах плотности, способствующих движению атомов через
решетку. Можно вычислить ток и напряжение при действии импульса,
а также рост температуры как функцию рассеянной мощности. Энер-
гия, необходимая для того, чтобы инициировать вторичный пробой,
значительно меньше для быстронарастающих импульсов, поскольку
имеются малые локализованные области пробоя внутри перехода, ко-
торые затем расширяются и пропускают очень большие токи. Повреж-
УО
дение перехода может происходить из-за пробоя диэлектрика (или про*
кола), когда происходит локальный прокол, приводящий к коротко-
му замыканию.
Наихудший случай, в смысле достижения высоких температур, име-
ет место при выделении в переходе всей мощности, рассеянной в при-
боре. Это соответствует ситуации, когда высоковольтный импульс
обратной полярности приложен к переходу с большим обратным про-
бивным напряжением. При лавинном пробое почти все приложенное
напряжение падает на самом р — «-переходе и только малая часть —
на толще материала (за исключением очень короткого импульса—по-
рядка 10 нс, когда большой ток, необходимый для повреждения, вызы-
вает большее падение напряжения на толще).
Установлено, что приборы чувствительны к напряжению. Оказы-
вается, что эта чувствительность иногда обусловлена поверхностью
(т. е. поверхностным пробоем), а для больших импульсов напряжения
определяется смыканием. Чувствительность к напряжению растет со
временем и может иметь место в некоторых приборах для импульса
длительностью ~ 10 нс при условии, что механизм, определяющий эту
чувствительность, действует быстрее любого другого эффекта, а имен-
но теплового повреждения. Когда импульс становится достаточно длин-
ным, в приборе достигается постоянная скорость рассеяния мощности.
При использовании диодов па максимальное обратное напряжение
накладывается ограничение; предельное напряжение можно опреде-
лить началом лавинного пробоя. До точки образования лавины об-
ратное динамическое сопротивление очень велико. Для приложенного
напряжения, превышающего напряжение лавинного пробоя, динами-
ческое сопротивление резко падает до несколько сотен ом, так что если
к полупроводнику приложено напряжение, то причиной повреждения
может быть избыточное рассеяние мощности.
Объемный пробой. При внутреннем или объемном пробое механизм
разрушения, очевидно, обусловлен изменениями параметров перехода
из-за высокой локальной температуры внутри самого р — «-перехода.
При этой температуре происходит вплавлепие или диффузия примес-
ных атомов, причем в такой степени, что или полностью разрушается
переход, или очень сильно меняются его свойства. Ток может быть
достаточно велик и локализован, чтобы вызвать плавление в горячих
точках внутри перехода. Такое действие приводит к созданию чисто
омических путей для тока, текущего через переход.
Пробой диэлектрика. При пробое диэлектрика большой лавинный
ток может создать путь для дугового разряда, что приводит к пробою
перехода и его проколу. Обычно в результате этого переход закорачи-
вается.
Сквозной пробой. Кроме механизмов, относящихся к отдельно взя-
тому р—«-переходу, в транзисторах из-за наличия нескольких пере-
ходов возможен другой механизм, названный сквозным пробоем. Ши-
рина обедненной области обратносмещенного перехода увеличивается
при росте приложенного к переходу напряжения. Так как переход кол-
лектор — база транзистора обычно смещен в обратном направлении
и имеет малую ширину, возможно распространение обедненной области
91
через базу, приводящее к образованию к короткозамкнутой цепи. При
этих условиях результирующий ток достаточно велик, чтобы разрушить
р — «-переход.
Считают, что повреждение перехода для прямых напряжений воз-
никает, в первую очередь, из-за роста температуры, обусловленного
прохождением большого тока за время импульса. Экспериментально
найдено, что для повреждения при работе в режиме прямого смещения
требуются большие мощности. Нет большой разницы между повреж-
дениями, созданными однократным и многократным импульсами; раз-
личие между порогами повреждений от одного или трех импульсов
меньше, чем разброс в данных по повреждению для однократного им-
пульса.
3.2. ПОВРЕЖДЕНИЕ ОБЫЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ
Обычно резисторы относительно более стойки к действию больших .
переходных процессов, созданных ЭМИ, чем другие элементы. Для
коротких переходных процессов основной механизм повреждения —
это возникновение пробоя пли дуги вне или внутри прибора, ведущего
к уменьшению пробивного напряжения, увеличению утечки парал-
лельно материалу толщи и, во многих случаях, к рассеянию энергии,
достаточному для создания тепловых градиентов и разрушения струк-
туры. Испытания показали, что уровни повреждения меньше для резис-
торов, на которые предварительно подано напряжение, недостаточное
для повреждения, по сравнению с резисторами, не подвергавшимися
такому воздействию. В литературе имеется мало данных об уровнях
повреждений резисторов при импульсных переходных процессах. Ра-
бота [351 — исключение в этом отношении.
В табл. 3.4, взятой из работы [35], представлено довольно много
данных по характеристикам резисторов, подвергшихся действию боль-
ших переходных процессов. В этой экспериментальной работе развит
метод ступенчатых напряжений. Оп заключался в испытании образца
при увеличивающемся напряжении до тех пор, пока не произойдет по-
вреждение. Второй образец испытывали при напряжении, вызываю-
щем повреждение первого образца, и если оп оставался работоспособ-
ным, напряжение увеличивали до тех пор, пока при определенном уров-
не напряжения не наступало повреждение. Затем для следующего об-
разца этот уровень уменьшали до тех пор, пока не происходило пов-
реждение при установленном уровне как минимум для 100 повторных
прямоугольных импульсов при максимальном коэффициенте заполне-
ния 10% и средней мощности ниже поминальной мощности прибора по
постоянному току. Это напряжение принято как максимальное безо-
пасное напряжение. Оно приведено в табл. 3.4. Наименьшее число об-
разцов, испытанных для определения этого значения, равно трем.
Из работы [35] неясно, каково электрическое поведение резисторов
во время импульсного воздействия. Были проведены эксперименты для
определения реальных значений импульсов, которые способны выдер-
жать резисторы без остаточных изменений сопротивления. Испытан-
ные резисторы, особенно высокоомные, могли при больших импульсах
92
Таблица 3.4
Результаты испытания резисторов для больших импульсов [35]
Проволочные резисторы
Изготовитель и тип резис- тора Номинальная мощность, Вт Нормальное сопротивле- ние, Ом Максималь- ное безопас- ное напряже- ние, кВ Длительность импульса, мкс Мощность импульса, МВт
Dale NS-2 2 50 8 20 1,3 1 Л
Dale NS-2 2 100 12 20
Dale NS-2 2 600 16 20 0,4
Dale NS-2 2 1 000 14 20 0,2
Dale NS-2 2 3 000 20 20 0,13
Dale RS-2C 3 200 12 20 0,75
Dale RS-2C 3 499 14 20 0,40
Dale RS-2C 3 1 000 12 20 0,14
Dale RS-2C 3 3 000 16 20 0,09
Dale RS-5 5 50 >ю 20 >2
Dale NS-5 5 100 20 20 4
Dale R -5 5 200 24 20 2,9
Dale RS-5 5 499 22 20 1,0
Dale NS-5 5 100 20 20 0,4
Dale NS-5 5 400 <28 20 0,2
Dale NS-5 5 500 24 20 0,12
Dale RS-5 5 , 600 20 20 0,07
Dale NS-5 5 1 000 24 20 0,06
Dale RS-5 ,5 1 200 30 20 0,07
Dale NS-10 0 50 >ю 20 >2
Dale NS-10 Jo 100 >24 20 >6
Dale NS-10 200 40 20 8
Dale RS-10 >0 499 40 20 з,з
Dale NS-10 >0 1 000 30 20 0,9
Sprague 10 450 36 20 0,3
Dale RS-10 Ю 499 48 20 0,5
Dale NS-10 Ю 1 000 45 20 0,2
Ohmtie 10 3000 20 20 —
Dale NS-10 10 3 700 44 20 0,05
Sprague 10 7000 20 20 —
Пленочные металлические резисторы
Изготовитель и тип резис- тора Номинальная мощность, Вт Номинальное сопротивле- ние, Ом Максималь- ное безопасное напряжение, Длительность импульса, мкс Мощность импульса, Вт
IRC-MEA 0,125 100 200 20 400
IRC-MEA 0,125 178 250 20 350
IRC-MEA 0,125 442 200 20 90
IRC-MEA 0,125 835 600 20 1450
IRC-MEA 0,125 1 100 1250 20 400
IRC-MEA 0,125 1 540 500 20 166
IRC-MEA 0,125 3480 1250 20 400
IRC-MEA 0,125 6 191 1000 20 160
IRC-MEA 0,125 1 100 1250 20 145
IRC-MEB 0,25 100 150 20 225
IRC-MEB 0,25 196 200 20 200
93
Продолжение табл. 3.4
Пленочные металлические резисторы
Изготовитель Л тип резис- тора Номинальная Номинальное сопротивле- ние, Ом Максималь- ное безопас- ное напря- женно, В Длительность импульса, мкс Мощность импульса, Вт
мощность, Вт
1RC-MEB 0,25 365 300 20 250
Jgc-MEB 0,25 750 400 20 210
*RC-MEB 0,25 1 050 700 20 490
rC-meb 0,25 1 960 1250 20 800
rC-МЕВ Irc-meb 0,25 4 220 1750 20 700
0,25 1 050 1500 20 225
}rC-MEB 0,25 2000 200 20 200
JrC-meb 0,25 4 000 350 20 300
jiRc-meb 0,25 6 000 500 20 400
Irc-meb 0,25 7 500 600 20 480
Igc-MEB 0,25 10000 700 20 500
Irc-meb 0,25 15000 700 20 330
Irc-meb 0,25 21000 1 200 20 700
Jrc-meb 0,25 48 700 1 200 20 300
rC-MEC 0,5 100 400 20 1,6
‘rC-MEC 0,5 200 600 20 1,8
Jrc-mec Irc-mec 0,5 300 600 20 1,2
0,5 600 700 20 0,8
rC-MEC °,5 1 000 800 20 0,6
;gc-MEC 0,5 1 620 1500 20 1,5
гйС-МЕС 0,5 . 3160 1 500 20 0,7
Irc-mec 0,5 5 900 >2 000 20 0,8
RC-MEC 0,5 8600 >2 000 20 0,5
rC-MEC 0,5 5 000 600 20 0,7
rC-MEC 0,5 10 000 700 20 0,5
RC-MEC rC-MEC 0,5 46400 1600 20 0,5
0,5 75 000 1600 20 0,3
rC-MEC irC-MEF 0,5 90 900 1600 20 0,3
1 200 600 20 1,8
JrC-MEF rC-MEF 1 100 200 20 4,0
1 1 000 800 20 6,4
rC'MEF jrC-MEF PrSmeh rC-MEH jgc-MEH pale pale 1 10 000 1 800 20 3,6
1 1 000 000 3 200 20 1,0
1 3 000 000 2 800 20 0,3
2 100 300 20 9
2 1000 4000 20 160
2 10000 4 600 20 23
2 1 000 000 5 000 20 2,5
2 5000 000 5000 20 0,5
Углеродные композиционные резисторы
Изготовитель Номинальная Номинальное Максимальное безопасное Длительность Мощность
Л тип резис- тора мощность, Вт сопротивле- ние, Ом напряжение» В импульса, мкс импульса, кВт
дЦеП-Bradley дЦеП-Brad lay дЦеп-Bradley дЦеП-Bradley дЦеП-Bradley 0,25 51 200 20 0,8
0,25 100 500 20 2,5
0,25 0,25 200 300 500 '1 250 20 20 1,2 5,0
0,25 500 2 000 20 8,0
94
Продолжение табл. 3.4
Углеродные композиционные резисторы
Изготовитель if тип резис- тора Номинальная Мощность. Вт Номинальное сопро гивле- ние, Ом Максималь- ное безопас- ное напряже- ние, В Длительность импульса, мкс мощность нмп*льса, кВт
Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley А Псп-Brad ley АПеп-Bradlcy Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Brad ley Allen-Bradley 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 750 1 000 2000 5100 7500 1 000 5100 7 500 11 000 15000 20000 1 200000 51 2 000 750 200 200 200 400 600 800 900 1 000 800 1000 750 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 5,0 0,6 2,0 0,8 0,5 1,6 0.7 0,9 0,7 0,7 0,3 0,1 11
Allen-Bradley Allen-Bradley 0,5 0,5 100 200 300 750 750 20 20 5,6 2,8
Allen-Bradley 0,5 750 20 1,9
Allen-Bradley 0,5 500 750 20 1,1
Allen-Bradley О.к 100 900 90 4,0
Allen-Brad ley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-В rad ley A lien-Brad ley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley >— 0^0 о о о о о СИ СИ СЛ СЛ СИ сл сл < 200 2 000 5 600 10 000 16 000 39000 1 000 000 >51 xvu 200 1 200 2 400 700 1 100 1200 1 200 >100 >100 20 20 20 20 20 20 20 20 2,0 7,0 4,0 0,5 0,8 0,4 0,1 >2
Allen-Bradley 1 '-.ПО 20
Allen-Bradley Allen-Bradley 1 1 1 IV 200 240 >200 800 20 20 >20 250
Allen-Bradley 1 390 800 20 130
Allen-Brad leu Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley 1 I 1 1 1 100 220 360 620 Q10 800 1 200 1400 1600 1 400 20 20 20 20 20 64 67 58 40 22
Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley Allen-Bradley 1 1 1 1 1 2000 3 900 6200 22 000 1 100 000 A *tW 2 000 1 800 1 800 1 800 1800 20 20 20 20 20 20 8 5 1,4 0,3
иметь сопротивления значительно мепыпе их номиналов по постоян-
ному току. Это может повлиять на анализ схемы, содержащей ДРУ™
чувстви1ельные элементы, которые могут быть повреждены энерги ,
прошедшей через такие резисторы.
3.3. ПОВРЕЖДЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ
Так как имеющиеся данные по повреждению конденсаторов огра-
ничены, то данные и комментарии к ним, сделанные в настоящем раз-
деле, надо воспринимать с осторожностью. В табл. 3.5 суммированы
многие результаты испытания конденсаторов. Испытания проведены
Таблица 3.5
Уровни повреждения обычных конденсаторов
Конденсатор (описание) Изготовитель Напряже- ние, В Ширина импульса, мкс Энергия, мкДж Повреждения Литерату- ра
0,5 мкФ, 100 Вд, General F>250 0,1 >1300 Нет [171
травленая танталовая фольга Elecric R>250a 0,1 >1300 »
0,56 мкФ, 35 Вд, General F>80 0,1 >490 » [171
твердый тантал Elecric R>80a 0,1 >490 »
5,0мкФ, 50 Вд, влаж- General F>32 0,1 >190 » [17]
ный танталовый стер- жень ДД-500, 50 пФ, 1000Вд, керамический 5НК-ЕЮ, 1000 пФ, Electric usee Centralab Sprague R>32a 10 000 7 300® 6000 0,1 >190 Есть 136]
1000 Вд, керамический 4900® —- — » [36]
472Х9035А2, 0,004 мкф, Sprague F150/90® 0,258 862 [36]
35 Вд, твердый тантал R 110/65® 0,7 6Р » [36]
225Х9035В2, 2,2 мкФ, 35 Вд, твердый тантал Sprague F150/90® R110/65® 5,5B 1,2 3500* ЗЗОО2 » » [36]
225Х9015А2, 2,2 мкФ, 15 Вд, твердый тантал Sprague F140/68® R 54/43® 0,1 2е 11002 12002 » » [36]
СЮ0 К, Ю пФ Cornell- Dublier 1000 8 — Нет (10 им- пульсов) [28]
СК62, 4700 пФ, 500 Вд 96 Р Cornel 1- Dublier 1000 8 [28]
1 мкФ, 200 Вд Sprague 1000 8 — » [28]
К223 КМ, 0 001 мкФ, 600 Вд WES CAP 1000 8 » 128]
С 25BL101TB3, 100мкФ, 75 Вд Cornell-/? Dublier 2250 2 — Нет (13 им- пульсов) [25]
C25BE401YP3, 400 мкФ, 15 Вд Cornel 1- Dublier 2250 2 — Нет (3 им- пульса [25]
a F—прямая полярность; R —обратная полярность.
б В числителе —среднее значение, в знаменателе—минимум.
в Ширина импульса определена от начала импульса до резкого падения напряжения (со-
ответствует резкому росту тока).
г Наименьшая энергия для испытанного образца.
А По постоянному току. '
на приборах без предварительной подачи напряжения при прямоуголь-
ной форме возбуждающего импульса. Исследованные конденсаторы ве-
ли себя как емкости, пока не достигалось критическое напряжение.
После этого их поведение менялось в зависимости от типа испытывае-
мого конденсатора. Как правило, напряжение пробоя конденсаторов
с неполярным диэлектриком, подвергшихся воздействию импульсов
микросекупдного диапазона, в 4—6 раз превышает номинальное значе-
ние по постоянному току. При пробое напряжение быстро падает, в то
время как ток соответственно увеличивается. Часто можно наблюдать
дугу. В результате такого пробоя, главным образом из-за образования
трековых путей в материале или на корпусе, уменьшаются сопротив-
ление утечки конденсатора и пробивное напряжение. Степень повреж-
дении зависит от рассеянной энер-
гии после пробоя и положения ме-
ста пробоя. В отдельных случаях
не было замечено изменения емко-
сти, так же как и разрушения
прибора.
У электролитических конденса-
торов широкий диапазон показате-
лей повреждения, который меняет-
ся в зависимости от емкости, но-
минального напряжения и конст-
рукции. Испытания твердых танта-
ловых конденсаторов показали от-
носительно низкие уровни их пов-
реждения, которые сравнимы с
уровнями для полупроводниковых
приборов. Реакция на прямоуголь-
ные импульсы для танталовых кон-
денсаторов менялась в зависимо-
сти от нагрузки схемы. Обычно по-
сле того как напряжение достигало
некоторого критического значения,
проводимость через конденсатор
увеличивалась. Ток постепенно воз-
растал со временем (а напряжение ь
Рис. 3.11 Реакция твердого тантало-
вого конденсатора (225Х9035В2 фир-
мы Sprague, С=2,2 мкФ, V---35 В) на
импульс обратной полярности. Срав-
нивая Э'ют рисунок с рис. 3.7, можно
видеть сходство с характеристиками
повреждения при вторичном пробое.
Верхняя кривая — напряжение холо-
стого хода; средняя — напряжение
(100 В/дел); нижняя — ток
(50 А/дел); время — 0.5 мкс/дел
конденсаторе падало) до тех пор,
пока не происходило резкое увеличение тока и падение напряжения.
Когда эти эффекты явно проявлялись, сопротивление уточки прибора
уменьшалось. Если сопротивление нагрузки схемы мало, то реакция
похожа на вторичный пробой, наблюдавшийся па транзисторах
(рис. 3.14). Это свидетельствует в пользу теплового механизма по-
вреждения. Результаты испытаний указывают на сильную зависимость
возникновения состояния с малым напряжением и большим током от
корня квадратного из длительности импульса и энергии. Однако эти
данные получены для ограниченного количества образцов, н потому та-
кая модель имеет малую достоверность. При обратной полярности им-
пульса чувствительность несколько больше, чем при прямой. Основные
черты поведения конденсаторов имеют одинаковую природу.
4 Зак. 867
97
3.4. ПОВрЕЖдЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ элементов
Уровень повреждений элементов зависит ооычно от материала»
конструкции, размера и параметров. Для отдельных элементов
щиеся результаты настолько скудны, что наилучший выход — э р
ведение Дополнительных испытаний. В работе [28] приведено неболь-
шое количество данных по результатам испытаний различных эле-
ментов. Их можно дополнить упоминанием о том, что многие из ну
не Двградир0вали ПрИ воздействии на них импульса амплитудой
В и длительностью 8 мкс (ем. приложение В).
3.5. ВЫВоды
Полупр0водииковые приборы особенно уязвимы к б°ль’™м пере-
ходным процессам, которые наведены ЭМИ внутри системы. Основной
механизм Повреждения этих приборов связан с местным нагРе®?“’
териалов. ДЛя р _ „.переходов, смещенных импульсами в область
лавинного пробоя, особенно важен так называемый вторичный пробои,
который ведет к деградации прибора. Для этого механизма поврежде-
ний предложены соответствующие модели, а в приложенииВприведе-
ны результаты многочисленных испытаний. Некоторые п^упроюд
никовые приборЫ показали наличие критического напРД*в™яJ1™
повреждений. Обычно это высокоомные приборы или приборы с выси
ким пробивным напряжением.' ппи по-
выше изл0Жспы методы применения результатов, данных в прило
жепии В, причем они, строго говоря, справедливы только для прямо
угольного импульса. Рассмотрено влияние сложной формы сигнала
и постоянного смещения па реакцию и уровень повреждения‘ нрибора-
Часто оказывается, что, когда необходима инФ°Рмация?,к®В^™
приборе, он не испытан или данные непригодны. В такой ситуации по
лезны методы, изложенные в разд. 3.1. и.гпгтпнт₽ль-
Полупроводпики — не единственные приборы, особо чу
ные к большим переходным процессам. В частности, по
ролитическне конденсаторы с малым номинальным напР™,я^и
постоянному Т0Ку повреждаются при энергии, сравнимом с энергией,
вызывающей повреждения в полупроводниках.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
DNADMA 2ШН-2. V. 2: Analysis
МП. M t,na. Section 13, November 1971. r»mmnv May 1964
N,euberger, Silicon-Data Sheets. Hughes Aircraft Compa > • ‘ * * * 5 ^irc.
(AD 601-788)7 П-VI Semiconducting Compounds Data Tables, H J A^
raft CompanY| 1969 (AD 698-341); Silicon, Hughes Aircraft Compan.,
136?. 698-342). . lo7.
Wolf H. Semiconductors. N. Y., Wiley-lntigscicnce 1971. McGraw.Hill
Hunter F, p. Handbook of Semiconductor Electronics. N. 1 •, Mcurax
Book Company, 1970.
1.
2.
3.
4.
5.
98
6. Tasca D., Peden J., Nepveux D. Pulsed Power Failure jModes, Conference
Proceedings, Component Damage Conference held at U. S. Army Mobility
Equipment Research and Development Center, Fort Belvoir, Virginia, April
28—29, 1970.
7. Зи С. M. Физика полупроводниковых приборов. M., «Энергия», 1973.
8. Fleming D. J. — «IEEE Trans. Electron. Dev.», 1971, v. 18, №2.
9. Warner R. M., Fordernwalt J. N. e. a. Integrated Circuits. N. Y., McGraw-
Hill Book Company, 1965.
10. Tasca D., Peden J., Miletta J. — «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1972, v. 19, №6.
11. Sunshine R. A., Lampert M. A. — «IEEE Trans. Electron Dev.», 1972, v. 19,
№ 7.
12. Schefft H. A. — «Proc. IEEE», 1967, v. 55.
13. Budenstein P. P. A Survey of Second Breakdown Phenomena, Mechanisms,
and Damage in Semiconductor Junction Devices. U. S. Army Missile Command,
Report RG-TR-70-19, December 1970.
14. Budenstein P. P., Pontius D. H., Smith W. B. Second Breakdown and Damage
in Semiconductor Junction Devices U. S. Army Missile Command, Report
RG-TR-72-15, April 1972.
15. Davies R. L., Gentry F. E. —«IEEE Trans. Electron Dev.», 1964, v. 11.
16. Wunsch D. C., Bell R. R. — «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1968, v. 15, №6.
17. Tasca D.Submicrosecond Pulse Power Failure Modes in Semiconductor Devices.
Document 70SD401, January 1970.
18. Беседы c D. Matthews of U. S. Army Missile Command and R. Leadon of
Intclcom Rad. Tech.
19. Wunsch D. C., Marzitelli L. Semiconductor and Nonsemiconductor Damage
Study. Braddock, Dunn and McDonald, Inc., April 1, 1969.
20. Minniti R. J. Investigation of Second Breakdown in Semiconductor Junction
Devices, McDonnell Douglas, Avionics Technical Note 73-002, June 15, 1973.
21. Minniti R. J. Development of a Semiconductor Failure Model for Lightning
Inducted Pulses. McDonnell Douglas, Avionics Technical Note 72-001, December
22, 1972.
22. Карслоу X. С., Erep Д. К. Теплопроводность твердых тел. M., «Наука», 1964.
23. Abramowitz, Stegun. Handbook of Mathematical Functions. National Bureau
of Standards, Applied Mathematics Series, N 55, November 1970.
24. Singletary J., Wunsch D. Final Report on Semiconductor Damage Study, Phase
II, Braddock, Dunn and McDonald, Inc., June 26, 1970.
25. Miletta J. R. Final Report—LANCE Component Damage Characterizations.
Washington, Harry Diamond Laboratories, D.C. 20438.
26. Переписка c. D. Tasca, General Electric Company.
27. Raymond J. P., Pocock D. N., Perkins C. W. LSI Vulnerability Study, DNA
2865F, Defense Nuclear Agency, Northrop Research and Technology Center,
October 1972.
28. DNA EMP (Elektromagnctic Pulse) Handbook, DNA 2114H, v. 2: Analysis
and Testing, Section 13, November 1971.
29. Holden J. D., Ruwe V. W. Statistical Component Damage Study, U. S. Army
Missile Command, Report RG-TR-71-1, January 1971.
30. Crutchfield H. B., Moutoux T. J. — «IEEE Trans. Electron Dev.», 1966, № 11.
31. McMurray L. R., Kleiner С. T. — «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1972, v. 19, N 6.
32. Godts J. E. Semiconductor Avalanche Power Failure. Martin Marietta Corpo-
ration, Technical Note, December 8, 1968.
33. Курант P., Гильберт Д. Методы математической физики. Т. 2. М.—Л., Гос-
техиздат, 1951.
34. Беседы с Dr. В. Kalab, Harry Diamond Laboratories.
35. Lennox C. R. Experimental Results of Testing Resistors Under Pulse Con-
ditions, PEM-6, Lawrence Livermore Laboratories, originally published by
Sandia Laboratories, SC-TM-67-559, November 1967.
36. Case Ch. Electromagnetic Pulse Damage of Common Low-Voltage Capacitors
Student Technical Symposium, Harry Diamond Laboratories, August 1973
4* 99
Глава 4
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
4.1. ЭКРАНЫ И ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Элементы
Общие замечания. Довольно часто для увеличения стойкости и за-
щиты системы от действия сильного электромагнитного излучения ее
помещают в экран. В соответствии с имеющимся в других отраслях опы-
том рассматривают оптимальные варианты изготовления экрана, учи-
тывая характеристики материала, его стоимость и геометрические фак-
торы. Однако во многих случаях в результате такого исследования по-
лучается, что стенка оказывается слишком тонкой для практического
изготовления либо егюдует использовать очень редкие материалы, свой-
ства которых и стоимость не могут удовлетворять другим требованиям,
предъявляемым к системе. В результате большинство экранов часто
делают значительно толще, чем это действительно необходимо, особен-
но из практических соображений, например уменьшения стоимости.
Поэтому в большинстве реальных ситуаций свойства экрана опре-
деляются не толщиной, проницаемостью или проводимостью материала,
а дефектами (отклонениями от идеальной конструкции), которые суще-
ствуют в экране. Эти дефекты вклю^ют малые отверстия, необходимые
из конструктивных соображений, или большие отверстия, такие, как
проходы или двери, а также различные типы вводов (т. е. кабели и
трубки, проходящие через стенки). Поэтому экранирующие-свойства и
стоимость тесно связаны с наиболее важными дефектами. В результате
затраты па изготовление хорошего или плохого экрана не зависят от
действительных требований собственно экранирования, а зависят от
затрат, связанных с промышленным контролем качества.
В некоторых расчетах большое внимание уделено вычислению по-
лей, проникающих в идеальные экраны. Но при таком приближении
появляются ошибки из-за того, что несовершенства экрана нельзя
идеально смоделировать. Некоторые важные параметры материалов,
такие, как магнитная проницаемость конструкционной стали, неизвест-
ны, кроме наиболее тривиальных случаев. Например, проницаемость
зависит нс только от намагничиваемое™ или интенсивности поля внут-
ри самой стали, но также от частоты поля и предыстории материала,
такой, например, как термическая или холодная обработка. Эти дан-
ные мало доступны.
Поскольку имеется неопределенность не только вг предсказании
параметров внешних воздействий, но и в определении электромагнит-
ных характеристик большинства экранирующих материалов, часто
ограничиваются упрощенными конструктивными решениями, и не сле-
дует настаивать на использовании строгих решений. Поэтому в по-
следующих разделах представлены приближенные соотношения, выве-
денные из строгого анализа идеализированного поведения экрана. Они
полезны для предсказания свойств экрана в условиях стационарного
или нестационарного воздействия.
100
Определение поведения экрана. В области низких частот можно
предположить квазистатическое поведение экрана. Эффективность
экранирования S (со) определяют из соотношения
(<о) - 20 1g [Но (а>)|; (4.1)
SE (<*>) ~= 20 lg [£0 (ю)/£г (ы)1, (4.2)
где На (<о) — магнитное поле в отсутствие камеры; Hi (со) — магнит-
ное поле внутри камеры; (о>) — электрическое поле в отсутствие
камеры; Ei (со) — электрическое поле внутри камеры.
В области высоких частот, где векторы электрического и магнит-
ного полей нельзя рассматривать независимо, эффективность экрани-
рования определяется через поток кажущейся мощности *
Sp (<о) = 10 1g 1Р0 («>)/Л (<»)], (4.3)
где Ро (®) — поток мощности без камеры; Pt (<о) — поток кажущейся
мощности через стенку в экран. Из-за внутренних резонансов внут-
ри камеры определение или изменение Р, часто является сложной про-
цедурой.
Рассмотрим некоторые другие определения. Они включают понятие
типа «скрещенного поля», когда влияние сильного магнитного поля,
падающего на камеру, рассматривается в терминах электрического но-
ля, созданного внутри экрана. Это понятие характеризуется проход-
ным сопротивлением скрещенного поля
ZT (<в) =- Ei (®)///о (о). (4.4)
Другой важный параметр — это проходная проводимость скре-
щенного поля:
Yr (<о) - Hi (и>)/Е0 (о). (4.5)
Все данные выше определения применимы при измерении на любой
фиксированной частоте. Однако они очень неудобны с точки зрения
анализа переходных процессов. Для нестационарного случая более
удобны другие определения типа приведенного ниже:
dBH (затухание) = 20 lg| Но (t) | млкс/| (/) |макс, (4.6)
где | Но (/) ]макс—максимальная скорость изменения магнитного поля
вне камеры; | Hi (Z) I макс — максимальная скорость изменения магнит-
ного поля внутри камеры. Это определение применимо только для оп-
ределенной формы приложенного сигнала.
* Здесь и далее авторы книги выражают в децибелах ослабление по мощно-
сти. Поскольку в формулах (4.1) и (4.2) отношение потоков мощности поля вне
и внутри камеры пропорционально НуН\ и E%lE*, перед логарифмами появля-
ется цифра 20. Точно так же если P-JP% = = Uf/Ul, где J2, —
токи и напряжения на внешней и внутренней оболочках камеры, то ослабление
равно 10 1g Рг/Р2 = 20 lg JL/J2 = 20 lg U1/U2.
101
Проникновение электрического поля
Результаты, приведенные в работе [1], можно существенно упро-
стить в том случае, когда имеет место рэлеевское рассеяние полостью
(размеры камеры малы сравнительно с длиной волны). Здесь влияния
высокоимпедансного электрического поля и пизкоимпедансного маг-
нитного поля могут рассматриваться отдельно.
Приближение заключается в получении распределения электри-
ческого или магнитного поля на поверхности камеры, а затем, исходя
из этих распределений внешнего поля, в определении внутренних по-
лей.
Сначала рассмотрим влияние квазистатического электрического по-
ля на прямоугольную металлическую камеру (рис. 4.1). Считают, что
Рис. 4.1. Распределение квазистатического электри-
ческого поля и наведенные токи (кружочками пока-
заны направления и области максимального тока)
внешнее статическое поле однородно. На поверхности камеры наводят-
ся заряды, которые замыкают на себя силовые линии электрического
поля. Каждая из линий оканчивается на наведенном заряде, а так
как внутри камеры нет нескомпепсированных зарядов, поле не прони-
кает в эту область. Такое явление называется эффектом экранирования
Фарадея.
Пусть приложенное электрическое поле меняется во времени. На
поверхности камеры будет протекать ток вследствие перераспределе-
ния зарядов под влиянием переменного электрического поля. Грубо
говоря, этот ток течет от вершины к основанию камеры, что вызывает
появление электрического и магнитного полей внутри камеры. Внут-
ренние магнитные поля создаются током и обычно являются малыми
из-за симметрии и очень малых токов, наведенных от переменного
102
электрического поля. Наведенные заряды пропорциональны приложен-
ному электрическому полю, ток пропорционален производной заряда
по времени и, следовательно, скорости изменения электрического по-
ля. В результате ток на стенках камеры пропорционален производ-
ной электрического поля по времени или частоте. Поэтому при очень
низких частотах меняющиеся во времени токи, наведенные на конст-
рукции полями, малы, но растут прямо пропорционально частоте.
Заметим, что заряды концентрируются вблизи острых углов каме-
ры, из-за чего увеличивается электрическое поле, а также ток, меняю-
щийся во времени. Как следствие, проникновение полей вблизи углов
или других геометрически нерегулярных частей может быть значитель-
но большим, чем в центре камеры. Указанные результаты подтвержде-
ны экспериментально и более строгими теоретическими исследования-
ми 12].
Рис. 4.2. Эквивалентная схема для
описания проникновения очень
низкочастотного электрического
поля внутрь сферы [1]
Рис. 4.3. Эффективность стационарного
экранирования (алюминиевая сфера ра-
диусом 46 см, толщина стенки 0,16 см)
для однородного внешнего электрическо-
го ноля в воздухе [1]
При дальнейшем повышении частоты все большие и большие токи
будут протекать на поверхности камеры, вызывая большее падение на-
пряжения на поверхности, которое при очень низких частотах (благо-
даря отсутствию скин-эффекта) равно падению напряжения внутри ка-
меры. Однако когда частота увеличивается до некоторого значения,
происходит поглощение из-за скин-эффекта, уменьшающее внутрен-
нее электрическое поле относительно внешней стороны камеры. Из-за
этого увеличивается эффективность экранирования электрического
поля с ростом частоты.
Более точные соотношения между внешним и внутренним электри-
ческими полями рассмотрены в работах [1—4] на примере сферической
камеры. Соотношение между внутренним и внешним полями как функ-
ция частоты для тонкой, силыюпроводящей сферической оболочки
в области частот, где скин-эффект несуществен (d < б), имеет вид
Et (а>)/Е0 (©) .= j (3/2) (<оео a/<jad); (4.7)
д = У2/а>11аоа, (4.8)
где d — толщина оболочки; оа — проводимость оболочки; а — радиус
103
оболочки; |ла — проницаемость оболочки; 80 — проницаемость свобод-
ного пространства.
Эквивалентная схема для этого случая показана на рис. 4.2.
Соотношение между внешним и внутренним полями, когда глубина
скин-слоя меньше, чем толщина стенки сферической оболочки, имеет вид
Ei (ю)/£0 (©) = /3 <оео аехр (—di$)laa6. (4.9)
Рис. 4.4. Зависимость электрического
поля от времени в центре алюминие-
вой сферы; внутренний радиус 46 см,
толщина стенки 0,16 см [1]. Импульс
E(l)~exp[-(W2t )], /]-48‘10-8 с.
/ — вычислено с использованием С—/?-ирц-
ближения; 2 — точная теория рассеяния
В качестве примера на рис. 4.3 показана стационарная эффектив-
ность экрана, представляющего собой алюминиевую сферу радиусом
46 см с толщиной стенки 0,16 см для однородного падающего электри-
ческого поля в воздухе. На частоте примерно 30 кГц начинает влиять
экранирование, связанное со скин-
эффектом. Эффективность экрани-
рования свыше 200 дБ очень труд-
но измерить.
На рис. 4.4. показана зависи-
мость интенсивности электрическо-
го поля в центре сферы от времени
как отклик на импульс гауссовой
формы. Кривая 2 представляет про-
никающее поле, вычисленное из
точной теории [3], кривая 1 пока-
зывает поле, вычисленное с исполь-
зованием эквивалентной схемы для
низкочастотного электрического
поля, показанной на рис. 4.2. Точ-
ные соотношения теории рассеяния
учитывают скин-эффект, который
до некоторой степени интегрирует
дифференцированный гауссов им-
пульс в данном примере. Если оболочка сделана из ферромагнитного
материала той же самой толщины, то увеличивается поглощение, об-
условленное скин-эффектом. Это приведет к дальнейшему интегриро-
ванию кривой /, так что исходная форма импульса, вероятно, будет
искажена, по существенно меньше.
Помещение сферы в сильнопроводящую среду значительно умень-
шает кажущуюся эффективность экранирования электрического по-
ля. Отношение внешнего и внутреннего электрических полей в слу-
чае, когда сфера помещена в землю, равно
Et (<i>)iE0 (о) — (3a/2<jad) (<jg 4-/egco), (4.10)
где <т„ — проводимость, a e.g — диэлектрическая проницаемость почвы.
В области низких частот, где токи проводимости превышают токи
смещения (ой > е0 ©), эффективность экранирования уменьшается
из-за проводимости почвы:
А
F (ослабление) = о^/е0(о. (4.11)
104
Обычная сИльнопроводящая почва имеет проводимость 10~2; это
приводит к уменьшению коэффициента ослабления экранирования при-
мерно на 160 дБ в области инфразвуковых частот. В случае морской
воды уменьшение эффективности экранирования будет порядка 200 дБ.
Форма сигнала внутри та же, что и у приложенного сигнала, когда
поглощение из-за скип-эффекта мало. Для подземных устройств особ-
бенно важно, что внутреннее поле зависит от радиуса сферы, а поэто-
му большие устройства имеют меньшую эффективность экранирования
в области низких частот по сравнению с меньшими устройствами.
Что касается дефектов в экране, то отверстия существенно умень-
шают способность к экранированию электрического поля. Для при-
мерно круглого и малого по сравнению с длиной волны отверстия в
пластине бесконечных размеров проникновение поля пропорциональ-
но кубу радиуса отверстия и уменьшается как куб расстояния от стен-
ки [2]. Эти соотношения выражены в сферических координатах
Ег = (2Е0 £3/3лг3) cos 0, (4.12)
Ее = (Ео R3/Зяг3) siп 0, (4.13)
где г — радиус круглого отверстия; Ео — внешнее поле, которое пер-
пендикулярно стенке; Ег и Ео — компоненты вектора внешнего поля
на расстоянии ^от отверстия; 0 — угол между данным направлением
и перпендикуляром, проходящим через центр отверстия.
Другой дефект экранирования — несовершенства, связанные со
швами. В идеальном случае электрические параметры материала
шва должны быть теми же самыми, что и параметры экранирующего
материала. Однако если конструкция тщательно не контролируется,
часто материал шва имеет значительно большее сопротивление, чем
соответствующее сопротивление материала стенки. В результате когда
на внешней части экранирующей конструкции протекают токи, на
швах происходит относительно высокое падение напряжения, которое
создает относительно интенсивное поле вблизи шва внутри камеры.
Падение напряжения на таких швах может быть важным источником
проникновения напряжения, когда применяют многоточечную систе-
му заземления, использующую экран как часть обратного провода за-
земления.
Проникновение магнитного поля
Рассмотрим теперь влияние низкочастотного магнитного поля на
прямоугольную тонкостенную камеру, сконструированную из сильно-
проводящего материала (рис. 4.5). Токи текут по периметру камеры
вблизи поверхности, так как соседние петли вихревых токов около
центра стенки, перпендикулярной магнитному полю, стремятся ском-
пенсироваться и токи с большей плотностью остаются только около
краев. Это подтверждено расчетами по теории рассеяния 12], исследо-
ванием и экспериментальными данными [1]. Так как наибольшие токи
протекают ближе к поверхности по периметру внешней части камеры,
конструкцию можно рассматривать как короткозамкнутый виток или
105
рамочную антенну с индуктивностью L и сопротивлением R. Перемен*
ное магнитное поле наводит напряжение в короткозамкнутом витке,
которое пропорционально частоте приложенного магнитного поля.
При очень низких частотах ток витка пропорционален наведенному на-
пряжению, деленному только на сопротивление витка, так как реак-
тивный член в этом случае мал. Поскольку это очень низкочастотный
ток, а возбуждающее поле сдвинуто по фазе на 90°, то происходит не-
большая компенсация или отражение приложенного поля. Когда час-
тота или скорость изменения магнитного поля во времени увеличивает-
ся, индуктивное сопротивление витка начинает доминировать и ток в
петле постепенно совпадает но фазе с приложенным полем. С увеличе-
нием магнитного поля на внешней части устройства внутри закорочен-
ного витка должно происходить некоторое уменьшение поля.
Рис. 4.5. Токи, наведенные на пря-
< моугольном кожухе переменным маг-
нитным полем [1]
Рис. 4.6. Эквивалентная схема, харак-
теризующая эффективность экраниро-
вания магнитного поля сферой [1]
При дальнейшем росте частоты магнитного поля основным механиз-
мом экранирования становится скин-эффект, п проникающее поле сно-
ва уменьшается.
Так как концентрация токов до некоторой степени локализована,
проблему магнитного экранирования можно упростить, если предпо-
ложить однородное распределение тока по внешней части камеры. При
таком допущении для вычисления эффективности экранирования в низ-
кочастотной области можно применить приближение однородности то-
ка [1]. Кроме того, это приближение применимо не только для камер со
сплошными стенками, но также и для камер сетчатого типа.
Путем строгого анализа [1,3] можно показать, что схему, представ-
ленную на рис. 4.6, можно использовать для аппроксимации свойств
магнитного экранирования типичных экранов в низкочастотной обла-
сти. Эффективность экранирования на низких частотах для сферичес-
кой камеры есть
Нг (*>)/Н0 (<о) = RSI(RS -|- /o>Ls), (4.14)
где 6 > d. Для одновитковой катушки последовательное сопротивле-
ние будет
Ra = 2n/3daa, (4.15)
106
a последовательная индуктивность
~ 2л[10 a/9.
Лчя больших частот надо рассмотреть скии-эйхЬект ,, (4‘16)
экранирования, приведенное ниже, имеет место к а г, С00ТН01пение
слоя мала сравнительно с толщиной стенки: ’ Да глУбина скип-
^!Н° 3 Й*,ехр (~d!^/a, (4 j 7)
где d 5; б — j/2/wuo; )tr—относительная магнитила г.«
ферромагнитного материала стенки. ная проницаемость
Для бесконечных цилиндрических экранов Ann»,,,а
ния очень похожи [5]. Они приведены в табт д i У 1 экРапиРова-
ол- 4.1 как для случая
Таблица 4.1
Цилиндрических
экоаиТ#*^0^ ДЛЯ бесконечнь1Х тонкостенных
г^**ив I и I
относительно"^
о?Хаввлсвве ,юля
относительно оси
___Цилиндра
Частота
"И®)///<,(©)
Продольное Низкая (fr^d)
Высокая (iZz>6)i
Поперечное Низкая (<5;И) I
Высокая (<06)1
____________1___________
a d
+ 2
21^2^6 ехр (—d/tya
1___________________________
1 + [(pr—l)'M/pra]+j (<MiQGad/2)
2R 2 рг6 exp (—-я/6)/а
низких частот гДе глУбипа скин-слоя сравнима с толщиной стенки,
так и для случая высоких частот, где глубина скин-слоя мала сравни-
тельно с толщиной стенки. Магнитное поле направлено вдоль или по-
перек оси цилинДРа* Эффективности высокочастотного экранирования
в этих соотношениях* за исключением небольшого множителя, почти
идентичны эффективности, полученной для сферического экрана. Но
в случае низкочастотного экранирования, где используют ферромаг-
нитные стенки каМеРы> дополнительное экранирование получается из-
за механизма отввДения (дивертировапия), экранирующая стенка стре-
мится отвести некоторую часть внешнего магнитного потока от внут-
ренней области. Однако пока не используются материалы с очень вы-
сокой проницаемостью для достаточно толстой стенки, пет какого-либо
выигрыша в экранирований от эффекта отведения. Этого эффекта нет
и в том случае когда магнитное поле параллельно оси цилиндра.
Эффективность магнитного экранирования 46-см алюминиевой обо-
лочкой с толщиной стенки 0,16 см существенно отличается от экрани-
107
ровапия этой оболочкой электрического поля (рис. 4.7). При очень
низких частотах экранирование внешнего магнитного поля не умень-
шается. Низкочастотная эквивалентная схема моделирует свойства
экрана до тех пор, пока частота не достигнет примерно 100 кГц. От-
клонение возникает из-за дополнительного экранирования, обуслов-
Рис. 4.7. Эффективность экранирования
магнитного поля для алюминиевой сфе-
ры при действии синусоидального сиг-
нала.
------ — основано на результатах теории
рассеяния;---О------вычислено по методу
короткою замыкания; —------форма, приня-
тая для упрощенного анализа переходного
процесса
лепного скип-эффсктом.
Так как интересно проникно-
вение переходного поля, то про-
следим временную зависимость
магнитного поля, проникающего
в центр сферы. Значительное
упрощение с малой потерей точ-
ности можно реализовать для
широкого класса форм импуль-
сов, если применить эквивалент-
ную схему, показанную на рис.
4.6. Сравнение приближенной
характеристики, полученной из
упрощенной эквивалентной схе-
мы, с характеристикой, основан-
ной на точной теории рассеяния,
показано на рис. 4.8.
Проникшее магнитное поле
имеет форму экспоненциально
нарастающего и спадающего по-
ля. Временное зависимости внут-
ренних полей, вычисленные из
приближенной схемы с сосредо-
точенными параметрами [1] или
из точной теории рассеяния [3],
фактически совпадают (рис. 4.9),
за исключением начальной части времени нарастания. Максимальная
амплитуда проникшего поля пропорциональна интегралу от прило-
женного магнитного поля по времени или длительности импульса.
Основываясь на характере изменения проникшего магнитного
поля, легко вывести некоторые упрощенные соотношения, которые
приближенно описывают переходные характеристики реакции идеаль-
ной совершенной экранирующей камеры на нестационарное облуче-
ние. Если экран достаточно хорошо сконструирован, длительность
внешнего магнитного поля должна быть короткой по сравнению с
постоянной времени экрана L/R. В этом случае, если пренебречь скин-
эффектом, можно показать, что максимальная напряженность внут-
реннего магнитного поля будет
НI (макс)
(4.18)
где Т, — 7\ — примерная длительность действия приложенного поля.
108
Время нарастания tT при в > а равно длительности импульса
Г, — Тг. Спад после максимума поля определяется экспоненциальной
функцией
Рис. 4.8. Интенсивность магнитного поля при больших временах в
центре алюминиевой сферы радиусом 46 см и толщиной стопки
0,16 см [1], где //о(/) =ехр — (//2^)2/(120л):
I — 6=48 мкс, L— ^-приближение; 2 - 6 = 48 мкс. точная теория рассеяния;
3 — 6 = 12 мкс, /-—^-приближение; 4 — 6 = 12 мкс, точная теория рассеяния.
---------/ и 2 или 3 и 4;-------только 1 или только 3
Время у мкс
Рис. 4.9. Увеличенное изображение рассмотренной ранее временной
зависимости напряженности магнитного поля в центре алюминиевой
сферы радиусом 46 см и толщиной стоики 0,16 см для малых времен
при действии гауссова импульса [1]:
1 — 6 = 48 мкс, L—/^-приближение, 2 — 6=48 мкс, точная теория рассеяния;
3 — 6 = 12 мкс, L—/^-приближение; 4 — 6 = 12 мкс, i очная теория рассеяния
109
Рассмотрим влияние скин-эффекта на время нарастания. Для очень
короткого импульса время нарастания определяется как
tx — (<//2,7)2 лар,
(4.20)
где р и б — проницаемость и проводимость материала стенки. Поэтом)'
приближенно время нарастания определяется наибольшим из значе-
ний ts или Т2 — Т-f.
Используя приведенные соотношения, можно приближенно вычис-
лить скорости нарастания проникающего магнитного поля в зависи-
мости от формы импульса магнитного поля вне камеры. С помощью
этих соотношений скорость изменения магнитного поля во времени
внутри идеальной камеры можно использовать для оценки наводки на
различные цепи внутри камеры. Размещение под землей не очень силь-
но влияет на проникновение магнитного поля н поэтому не рассматри
Рис. 4.10. Количественное сравнение эф-
фсктивности экранирования камер со
сплошными и ячеистыми стенками, имею-
щих одинаковую эффективность низко-
частотного экранирования [1]
вается. Единственное исключе-
ние — это случай, когда земля
содержит магнитные компонен-
ты, например магнитные руды.
Однако увеличение проницаемо-
сти в наиболее типичных ру-
дах таково, что этот эффект
несуществен.
Для анализа поведения ка-
мер сетчатого типа сначала по-
лучили эквивалентную схему.
Было найдено, что такие каме-
ры можно сконструировать пу-
тем сварки стержней в виде
больших витков. Очевидно, что
камера, созданная из очень боль-
ших витков, но электрически
изолированных друг от друга в
точках пересечения, имеет высо-
кую эффективность экранирования только на низких частотах. Если
длина окружности витка сравнима с длиной волны, то структура пол-
ностью неэффективна для экранирования. В случае экранов или камер
из стержней, сваренных в точках пересечения, аппроксимацию экрана
эквивалентной схемой можно использовать для точного предсказания
свойств камеры в низкочастотной области. На рис. 4.10 показано ка-
чественное сравнение характеристик камер со сплошными и ячеистыми
стенками, имеющих одну и ту же низкочастотную эффективность экра-
нирования. В низкочастотном диапазоне, где глубина скин-слоя зна-
чительно больше, чем толщина стенки, их поведение весьма анало-
гично. Однако на высоких частотах, где толщина стенки больше глу-
бины скин-слоя, экспоненциальное ослабление, обусловленное скин-
эффектом для камеры со сплошными стенками, быстро улучшает ее
свойства до той частоты, где камера, сваренная в точках пересечения
стержней, неэффективна.
110
В случае малых отверстий в экране со сплошными стенками маг-
нитное поле проникает так же, как проникает электрическое поле че-
рез электрически малые отверстия (т- е. их размеры малы по сравне-
нию с длиной волны) [2]. Если отверстие примерно круглое и имеет
средний радиус R, а камера велика, то поля в непосредственной бли-
зости от отверстий можно рассчитать так:
Hr = 4R3 ?/0 sin ср sin 0/Злг3; (4.21)
Н9 27?3/Злг3, (4.22)
Я9 = (2#3/3 лг3) si п <р cos 0, (4.23)
где Яо — касательное магнитное вне камеры; г — расстояние от
центра отверстия до рассматриваемой точки измерения; <р и 0 — соот-
ветственно азимутальный угол относительно и полярный угол от-
носительно нормали к отверстию-
Рис. 4.11. Влияние отверстий в экра-
не на экранирование:
/ — идеальный экран; 2 — малое отверстие;
3 — большое отверстие; 4 — резонансное
отверстие
Область частичного насыщения
полностью насыщен
Возбуждение
Рис. 4.12. Ослабление, вызванное
скин-эффектом, в зависимости от
уровня возбуждения
Для камеры со сплошными стенками влияние небольшого отверс-
тия в стенке уравновешивает рост эффективности экранирования с
частотой. Для большего отверстия это уравновешивание происходит
при меньшей частоте. Форма проникающего поля аналогична форме
внешнего поля при условии, что отверстие электрически мало. С ростом
частоты отверстие становится резонансным образом согласованным с
внешним полем обычно для СВЧ или в микроволновой области, и по-
этому проникновение увеличивается. Такое резонансное проникнове-
ние и поведение камеры при внутреннем резонансе, а также качествен-
ное поведение большой и малой дырок в стенке экрана показаны на
рис. 4.11.
Из-за нелинейного поведения большинства ферромагнитных мате-
риалов существуют особые проблемы для ферромагнитных экранов.
Нелинейность возникает вследствие зависимости проницаемости стали
от намагничивания, а во многих случаях и от предыстории материала.
Типичные проницаемости находятся в пределах от ~ 100 для холод-
нокатаной стали до ~ 103 для более экзотических материалов, таких,
111
как хайперном. Ослабление магнитного поля есть экспоненциальная
функция корня квадратного от проницаемости:
Н/ (со)/Яо (<о) = 3 К26рг схр (— d/б).- а, (4.24)
где d » 6; 6 ].z2.. wpo.
Свойства материалов с высокой проницаемостью
Таблица 4.2
Материал Поток насы- щения, Вб/м2 Проводимость, 10е мОм/м
Отожженная сталь 2,1 10,0
«Хайперном» (гиперпом—магнитный материал) 0,75 1,6
«Хайперник» (железо-никелевый магнитный сплав) 1,6 2,0
(гиперник, гайперник) «Хайнерко» (гайперко, гиперпо-магнитный сплав) 2 42 4,0
45 Пермаллой* 1,6 2,2
78 Пермаллой 1,07 6,3
4—79 Пермаллой 0,87 1,8
Су пермаллой 0,8 1,7
* Аналогичные свойства имеют Ннкалой, 4750 сплав, Карпентер 49 и Армко 48.
Из характерной зависимости проницаемости от степени намагни-
чивания видно, что проницаемость увеличивается от исходного значе-
ния до максимального, а затем, когда материал становится насыщен-
ным, снижается до очень малого значения (рис. 4.12).
Было показано, что характер экранирования тонкостенных мате-
риалов с высокой проницаемостью зависит от интеграла приложенного
магнитного поля по времени [6—9]. Если этот интеграл превышает не-
которое значение, то может произойти «прокол», внезапное уменьше-
ние экранирования, вызванное насыщением. Этого можно избежать,
взяв достаточно толстый материал, чтобы предотвратить насыщение
экрана. Для материалов с высокой проницаемостью, возбуждаемых
синусоидальным током, глубину проникновения насыщения можно
приближенно выразить формулой
р = (1/л)|/Л/оВ4 fa, {4.25)
где р — глубина проникновения насыщения, м; А — амплитуда пико-
вого тока, А;а — проводимость, 1/(Ом-м); В, — плотность потока на-
сыщения, Вб/м2; f — частота, Гц; а — внешний радиус экрана, м.
Аналогичное приближение можно использовать для импульсов
р (Q/noBsa)1!2, (4.26)
где Q — интеграл по времени от поля, созданного током; J I (/) dt, ко-
торый представляет собой ток па поверхности экрана; р характеризует
минимальную толщину стенки.
В табл. 4.2 показаны типичные плотности потока насыщения и про-
водимость материалов с высокой магнитной проницаемостью.
112
Из-за швов (трещин) в стенке камеры уменьшается эффективность
магнитного экранирования, подобно уменьшению эффективности экра-
нирования электрического поля. Идеально швы должны обладать теми
же самыми электрическими параметрами, что и остальная сплошная
экранирующая стенка. Если имеются высокоомные швы, но нет отвер-
стий, то суммарный эффект сводится к увеличению последовательного
сопротивления, приведенного в уравнении (4.14). Это ведет к смеще-
ний) точки, где эффективность экранирования начинает увеличиваться
со скоростью 6 дБ на октаву. Если внутри экрана применена многото-
чечная система заземления и точка заземления для одного оборудова-
ния находится на одной стороне шва, а для другого оборудования —
на другой, то сопротивление шва может определять введение нежела-.
тельных напряжений в это оборудование. В таком случае нельзя при-
менять обычные формулы экранирования. Например, очень высокий
внешний ток может создавать очень большое падение напряжения на
высокоомном шве. Однако из-за присутствия аппаратуры в простран-
стве электрическое поле внутри экрана можно измерить лишь на неко-
тором расстоянии от шва и неточно отразить падение напряжения на
самом шве.
Конструкция экрана
Общая часть. Выше были обсуждены идеализированные характе-
ристики экрана. В некоторых примерах были рассмотрены модели
различных несовершенств и их влияние на общую эффективность экра-
нирования. Однако на практике всегда нужно учитывать влияние сле-
дующих факторов: узлов (сварных или соединенных болтами), дверей,
прокладок, отверстий и экранов, кабельных Вводов и, если требуется,
возможных механических воздействий па оболочку.
В прошлом возникали разногласия при выборе вида конструкцион-
ного материала для стенок экрана. Использовали сплошной или яче-
истый материал. Одпако следует иметь в виду что стоимость материа-
ла стенки является неосновным фактором в общей стоимости сравни-
ваемых камер. Наибольшие затраты связаны с контролем различных
несовершенств, вводов или конструкционных деталей, относящихся
к оболочке. Для заготовок или готовых камер большая часть цены опре-
деляется спросом и предложением на эти изделия.
Исследования показали, что когда масса нс является определяю-
щей в стоимости, наиболее дешевый экранирующий материал — холод-
нокатаные стальные листы. Заготовки камер имеются как в виде ре-
шеток (сеток), так и в виде сплошных стенок. Хотя стоимость камер
со сплошными стенками несколько больше, по их экранирующие свой-
ства в принципе лучше.
Сборка и изготовление. Часто начинающие специалисты хотят скон-
струировать свои собственные экранирующие камеры. Это может быть
успешно осуществлено при умеренных требованиях к экранированию:
порядка 30—50 дБ. Довольно часто для таких камер используют либо
медные экраны, либо гальванически покрытые (после оборачивания
вокруг арматуры) ткани, либо металлическую фольгу. В самых деше-
113
вых видах конструкций широко используют некоторые типы прижим-
ных контактов в местах соединений, созданные обычно путем сгиба
и соединения внахлест экранирующих сеток или фолы и прибивания
сгибов к деревянному каркасу.
Однако со временем свойства такого шва ухудшаются, возникают
продукты коррозии, которые очень сильно увеличивают его сопротив-
ление. Если нет вибрации и шов не напряжен, эту проблему можно
решить, спаяв шов, в других случаях требуется сварка.
Когда необходима более высокая надежность, следует приобретать
полуфабрикаты в виде панелей. Их можно получить на многих пред-
приятиях и соединить болтами. В зависимости от числа и степени на-
тяжения болтов при сборке экранирующие свойства таких камер по-
рядка 60—80 дБ. Они сохраняются в течение длительного времени
с учетом влияния продуктов коррозии на швы.
Наиболее надежный метод конструирования камеры с высокими га-
рантированными свойствами — сварка. Для экранов с очень хороши-
ми свойствами характеристики шва должны быть аналогичны харак-
теристикам стенки. Наилучшие результаты дает сварка в инертном
газе. Типичное экранирование хорошо изготовленной полностью свар-
ной камеры превышает 100 дБ.
Сталь, обычно используемая для экранов больших строений, по-
ставляют в виде рулонов или больших панелей. Удовлетворительные
свойства камер из соединенных болтами заготовок можно получить при
толщине листов, не превышающей 25-й калибр*. Листы толщиной от
10-го до 12-го калибра применяют для экранирования больших строе-
ний. Хотя такое дополнительное увеличение толщины не обязатель-
но для большинства требований, выдвигаемых воздействием ЭМИ, оно
позволяет удешевить конструкцию в целом, так как более толстую
сталь значительно легче сваривать и соединять.
Большинство свойств камеры определяется дефектами, которые
часто возникают при сборке. Поэтому, безусловно, важно обеспечить
тщательный контроль процесса сборки. Если защищаемые строения
содержат очень чувствительное оборудование, нужно применять спе-
циальные методы проверки швов, включая обработку флюсом и ультра-
звуковой контроль. После сборки можно использовать различные
электромагнитные методы проверки. Наиболее удобен, особенно сразу
после изготовления, метод «обнаружения трещин». Используя ме-
тоды кратных частот, приведенные в стандарте № 299 IEEE [10],
можно установить, удовлетворяет ли камера общепринятым техниче-
ским условиям.
Двери. Основное ухудшение экранирующих свойств идеализиро-
ванной камеры происходит вблизи двери. Поэтому необходимо обеспе-
чить электрическую непрерывность между дверью и остальной частью
камеры. Подходящим решением для дверей и люков, которые часто
открываются и закрываются, является присоединение к двери упругих
«пальцеобразных» контактов (штифтов), сделанных из гибких латун-
ных стержней, которые соприкасаются с фиксированным выступом на
♦ По сортаменту стальных листов, используемому в США. — Прим. пер.
114
оболочке. Контакт должен быть установлен так, чтобы соприкосно-
вение происходило при открывании и закрывании двери или люка.
Поверхность, которой касается штифт, лудят или покрывают соот-
ветствующим веществом для уменьшения коррозии, а также для обес-
печения высокой электропроводности. Для большей надежности часто
используют несколько рядов таких контактов. Однако часто контакты
не защищены от механических воздействий и их трудно установить так,
чтобы не повредить при транспортировке грузов через дверь; кроме
того, возможно их загрязнение пылью и изнашивание. Чтобы избе-
жать этого, следует поместить штифт в скрытый паз. Можно заказать
патентованные двери, конструкция которых является собственно-
стью изготовителей, где такие контакты не используют. В них высокая
проводимость соединений достигается с помощью пневматических
средств или гидравлически созданного давления.
В некоторых случаях, когда проникновение высоких частот не
является определяющим, для эффективной защиты от низких частот
можно использовать волновод (длинную трубу) на частотах ниже гра-
ницы пропускания по частоте (частоты отсечки). Дверь заменяется
длинной металлической трубой с отношением длины к диаметру поряд-
ка трех и более. Когда диаметр больше половины длины волны или
равен ей, волновод пропускает энергию более коротких длин волн.
Когда полуволна превышает диаметр, волновод значительно ос-
лабляет проникающие поля. Если рассматривать двери, через ко-
торые относительно свободно может проходить человек, как волновод
на частотах ниже границы пропускания, то экран будет обычно про-
пускать частоты свыше 50 МГц. Этот специфический подход также
полезен для механических вводов, где не требуются отверстия диа-
метром значительно больше 5 см. Надо учесть, что внутри волновода
не должно быть других металлических проводников, включая воздухо-
проводы, водопроводные трубы или цепи сигнализации и освещения.
Прокладки (уплотнения) и швы. Возможное окисление между про-
водящими металлическими листами, использованными при изготов-
лении экранов, уменьшает эффективность экранирования. Поэтому
если швы созданы путем соединения голых металлов, необходимо обес-
печить чистоту поверхности на этом участке. Наиболее удобны мате-
риалы, которые могут несколько деформироваться и не корродировать.
К ним относят чистое олово, золото, палладий, платину и серебро.
Часто можно использовать цинк и обычный кадмий или другие мате-
риалы с очень топким золотым покрытием. Легко окисляемые металлы,
такие, как алюминий и железо, непригодны; очевидно, что анодирован-
ный алюминий полностью исключает электропроводность при прижим-
ном контакте. Почти не существует проводящих смазок. При создании
контакта между голыми металлами соприкасающиеся поверхности
должны находиться под одинаковым давлением. Часто это делается
с помощью рядов болтов. Типичное давление ~ 16 г па см длины.
Как отмечалось ранее, давление, созданное болтами, уменьшается со
временем. Эпизодически необходимо подтягивать болты, и через не-
которое время может потребоваться разборка экрана, чтобы удалить
продукты коррозии.
115
Часто, чтобы улучшить ситуацию, применяют электромагнитные
уплотнения. Они представляют собой куски гибкого проводящего ма-
териала, который прилегает к неоднородностям, связанным со швами,
петлями или деталями соединений. Материал прокладок и смежные
соединяемые поверхности не должны корродировать.
Дальнейшую информацию, относящуюся к прокладкам и методам
их испытания, можно найти в библиографии к гл. 5.
4.2. КАБЕЛИ И ИХ ЭКРАНЫ
Введение
При рассмотрении кабелей нас интересует их стойкость, а также
то, какие наводки они вводят в систему при действии ЭМИ. Довольно
часто конфигурация кабеля есть единственный источник наводки. Что-
бы грамотно увеличить стойкость кабелей, нужно знать механизмы
проникновения поля. Поэтому прежде чем перейти к стойкости ка-
белей, необходимо обсудить паводки на них. В гл. 6 кабели рассматри-
вают в связи с общей проблемой конструирования систем.
Существует много попыток проанализировать и попять различные
виды наводок на кабелях. С точки зрения электродинамики наиболее
удовлетворительным является представление о дифференциальных
характеристиках проникновения, разъясняющее, каким образом поля
и токи, действующие в непосредственной близости от элементарного
участка кабеля, проникают внутрь него. На основе этих простых мо-
делей проникновения сигналов можно развить простые эквивалент-
ные схемы с сосредоточенными параметрами для экспресс-апализа.
Кроме того, дифференциальная модель позволяет понять, как увели-
чить сопротивление проникновению в кабель.
Чтобы определить напряжение, возникшее на концах длинного
кабеля, нужно рассмотреть влияние временной задержки внутри него
между различными дифференциальными источниками проникновения.
Соответствующие напряжения записываются с помощью функций
Грина. Общая последовательность вычисления степени проникновения
в кабель заключается, во-первых, в определении окружающих условий,
а затем исходя из этих условий, в определении полей и токов на внеш-
ней поверхности кабеля [11]. Эти поверхностные токи и поля можно
пересчитать на дифференциальное напряжение наводки и далее на
базе дифференциальных напряжений с помощью функции Грина опре-
делить временные задержки, ослабления, напряжения на концах или
в любой точке кабеля. Для кабелей, проложенных в земле, из-за очень
большого ослабления высоких частот сплошным экраном необходимость
в сложных решениях минимальна. Однако для кабелей в экранирую-
щей оплетке, которая сильнопропицаема для высокочастотных со-
ставляющих, часто необходимы строгие решения с использованием
функций Грина или их эквивалентов.
Кроме того, характеристики, описывающие наводку на кабель
и реакцию кабеля, зависят не только от его конструкции, но и от при-
роды оконечных нагрузок и конструкции 'разъемов. Во многих слу-
чаях истинная наводка определяется пе идеализированными параме-
116
трами кабеля, нагрузки или соединений, но также и тем, насколько
хорошо кабель смонтирован и какое окружение имеется при его прак-
тическом использовании.
Упрощенное рассмотрение
Неэкранированная пара воздушных проводов. На рис. 4.13 пред-
ставлены два механизма для электромагнитной наводки на сбаланси-
рованную пару воздушных проводов. На очень малом участке провода
электрический вектор электромагнитного поля расположен в плоско-
сти обоих проводов, а магнитный вектор ортогонален этой плоскости.
Величины указанных источников напряжения могут меняться по
длине кабеля.
Рис. 4.13. Механизм наводки
для пары воздушных проводов:
а — перпендикулярно Е; б — перпен-
дикулярно Н
Рис. 4.14. Дифференциальные генераторы на*
водок, созданные электрическим (Е) и маг-
нитным (Н) полями:
а — перпендикулярно Н. аП (^) d£=
— /|3г)«л (£) d& h 0 — 2я/1; б —перпендику-
лярно Е//о = — jacaE (%) (&,=] — аЕ (£)
Zo
Функция Грина определяет напряжение в любой точке х на ли-
нии, созданное одиночным точечным источником, расположенным на
некотором расстоянии от одного конца линии. Полное напряжение
на нагрузке, созданное распределенными точечными источниками,
можно найти интегрированием функции Грина по распределению ис-
точников напряжения и генераторов тока от В 0 до % = I. На
рис. 4.14 показаны эквивалентные дифференциальные генераторы,
созданные внешними полями, изображенными па рис. 4.13. Для пары
117
воздушных проводов основное влияние обусловлено переменными (во
времени) магнитным и электрическим полями. Величины источников
напряжения и тока прямо пропорциональны производной внешнего
поля по времени.
Коаксиальный кабель. Ток в оболочке. Полезным параметром для
определения степени проникновения электромагнитного поля в коак-
сиальный кабель является проходной импеданс [12, 13]. Поверхност-
ный проходной импеданс Zt количественно связывает падение напря-
жения на единице длины кабеля, возникающее на внутренней стороне
экрана, с током, протекающим на внешней стороне оболочки
(рис. 4.15). Ток I, протекающий по внешней стороне оболочки, вызы-
вает на длине Дх внутри оболочки приращение напряжения Д V, при-
чем
ДУ (х) = ZrAx/ (х).
(4-27)
•W
Внешняя оболочка
ДУ(х}
АУ(х)
Внешняя оболочка.
AV(x}=I(x)4XZr
Рис. 4.15. Проходной импеданс коаксиального кабеля
Если длина кабеля мала по сравнению с длиной волны тока, текущего
по внешней части оболочки, то можно считать ток постоянным подлине
кабеля и
ZT = У/(//), (4.28)
где I — ток, протекающий по внешней части оболочки; V — на-
пряжение внутри оболочки; I — длина кабеля.
Для кабеля со сплошной оболочкой проходной импеданс можно
представить в виде
Zt = (1 -I- /)/[2лг0 ас 6С sh (ГТ)], (4.29)
где ос — проводимость материала степки; бс == 2/<op,0orc — глубина
скин-слоя материала стенки экрана; Г — [/'<орп (сте + /<В8С)]1/2 —
постоянная распространения материала стенки экрана; г0 — радиус
цилиндрического экрана; Т(7'<гдля хброших проводников) —
толщина стенки.
118
На рис. 4.16 показана частотная зависимость проходного импе-
данса коаксиального кабеля со сплошным внешним проводником. Вы-
ше некоторой частоты его значение быстро падает. Желательно иметь
малый проходной импеданс, так как это уменьшает зависимость вну-
треннего напряжения от внешних токов. Для кабеля в оплетке на ча-
стотах, свыше нескольких мегагерц проходной импеданс увеличивает-
ся со скоростью 6 дБ на октаву. Это нежелательно, так как усиливает-
ся высокочастотная компонента (наводки).
В связи со сложностью проблемы для поверхностного проходного
импеданса коаксиальных кабелей в оплетке имеются только очень гру-
бые аналитические соотношения, и их всегда определяют эксперимен-
тально.
Проходной импеданс имеет вид
Z?- = ± 1(£>Мт,
(4.30)
Рис. 4.16. Проходное сопротивление
коаксиального кабеля с плетеным (/)
и сплошным (2) внешними проводни-
ками
где Rr — последовательное сопро-
тивление внешней оболочки;
аМт—взаимный импеданс между
внешней и внутренней частями
коаксиальных кабелей.
На рис. 4.17 приведены соот-
ношения, дающие некоторое пред-
ставление о связи между внешним
и внутренним полями и возникно-
вении взаимного импеданса.
Проходные импедансы можно
измерить несколькими различны-
ми способами. Наиболее общий
способ — использование трехмер-
ного тестера описан в гл. 5.
Проникновение электрического
поля в коаксиальные кабели. Элек-
трическое поле в непосредственной
близости от коаксиального кабе-
ля имеет радиальное направление
[12, 13]. Взаимодействие с электри-
ческим полем обусловливает частичное проникновение внешнего ради-
ального электрического поля внутрь кабеля. Оно может быть охаракте-
ризовано источником тока (рис. 4.18, 4.19). Для многих коаксиальных
кабелей этот механизм проникновения на частотах менее нескольких
мегагерц вообще не имеет большого значения, когда кабельная систе-
ма работает на нагрузку 50 Ом. С другой стороны, многие кабельные си-
стемы нагружены не на 50 Ом, а на значительно большие сопротивле-
ния. В таких случаях указанный механизм паводки может стать очень
важным.
Влияние радиального электрического поля в виде дополнительного
эквивалентного генератора наводки определено в работе [12] через по-
верхностную проходную проводимость Yt. Эта величина (см. рис. 4.18)
119
определяется из соотношения
Д/(х) = Уг Дх£г(х), (4.31)
где Ег (х) — среднее радиальное поле в точке х вдоль кабеля; / (х) —
величина внутреннего источника тока, созданного внешним полем Ег.
Рис. 4.17. Магнитные утечки через отверстия в коаксиальном плетеном экране:
j Edi= —i«>g У Bds; V2-Vt^r (RT-jb>LT)
Для испытываемого образца, длина которого мала по сравнению
с длиной волны (/ < А), Ег будет постоянным по всей его длине, и,
следовательно, проходную проводимость можно определить как
(4.32)
Рис. 4.18. Радиальное поле и внутрен-
ний источник тока
Рис. 4.19. Источник тока и нагрузка
при возбуждении радиальным полем
(/=/ti)Ceg£'r/)
Эмпирические данные показывают, что проходная проводимость
для большинства кабелей линейно растет с частотой. Для простых
кабелей используют соотношение
Ут-/соСе(Р (4.33)
где Сед — эквивалентная емкость, выбранная так, чтобы получить-
соответствующие значения Yr в зависимости от частоты.
Как отмечено ранее, импеданс нагрузки кабеля существенно влия-
ет на проникновение электрического поля. На рис 4.19 показана
эквивалентная схема для короткого кабеля. Напряжение, созданное
120
на концах кабеля, есть функция импеданса, образованного двумя па-
раллельно соединенными нагрузочными сопротивлениями, а также
шунтирующей емкостью кабеля. Низкие нагрузочные импедансы
и большие шунтирующие емкости стремятся уменьшить напряжение
наводки электрического поля, наблюдаемое на концах кабеля.
Радиальное электрическое поле, изображенное на рис. 4.18, свя-
зано с-потенциалом между оболочкой испытываемого кабеля и внешним
цилиндром соотношениями
Er = Q/2nzal, (4.34)
Q =- VC, (4.35)
где Q — заряд па оболочке; а и I — радиус и длина оболочки соот-
ветственно: е — диэлектрическая проницаемость вакуума; С — ем-
кость оболочки (рассматриваемой как сплошной проводник относи-
тельно свободного пространства или эталонного внешнего цилиндра).
Уравнение (4.34) дает общий подход к вычислению если про-
странственное распределение Q определено другими способами, а
уравнение (4.35) можно использовать, чтобы определить Ег только
тогда, когда для испытании взята простая конструкция.
Реакция коаксиальных кабелей на магнитное поле. Только у экра-
нированного коаксиального кабеля 112 141, имеющего эксцентриси-
тет*, возникает связь с поперечным магнитным полем. При наличии
эксцентриситета (из-за каких-либо отклонений при изготовлении
и монтаже) любое переменное поперечное магнитное поле, которое про-
никает сквозь внешний проводник, вызывает напряжение наводки.
Это напряжение таково, как если бы центральный проводник заменили
линией передачи, состоящей из параллельных проводов, находящихся
на расстоянии, равном эксцентриситету. Существуют и другие ме-
ханизмы наводки, особенно если какие-либо проводники скручены
в спираль. Эффекты, связанные со «спиральным» скручиванием, рас-
смотрены в подразделе о скрученных парах проводов.
Основой для рассмотрения проникновения поля может служить,
в первую очередь определение полей утечки, созданных коаксиальными
кабелями, когда оси внутреннего проводника и внешнего экрана не
совпадают. Внешнее магнитное поле Н перпендикулярно плоскости,
содержащей ось длинного участка каждого проводника, наведенное
током I коаксиального кабеля, вычисляется по формуле
Н = /Д/2я/?2, (4.36)
где Д — эксцентриситет кабеля; / — ток, текущий по кабелю; R —
расстояние между центральным проводником и точкой измерения.
Точка измерения находится в плоскости, содержащей оси обоих про-
водников. Каждый из пары проводов эквивалентной линии передачи,
по которому течет ток Z, создает одинаковое магнитное поле па рас-
стоянии R. Реакция любой кабельной системы на внешнее поле опре-
деляется эквивалентной площадью, нормальной к направлению поля.
* Эксцентриситетом кабеля называется расстояние между центрами вну-
треннего и внешнего проводников.
121
Для коаксиальных кабелей нельзя достаточно точно определить
эксцентриситет. Обычно он зависит от практики изготовителей, пре-
дыстории кабеля, величины его изгиба или прогиба. Оказывается, что
для многих методов изготовления плоскость, содержащая центры экс-
центриситетов, стремится медленно повернуться на расстояниях свыше
нескольких десятков метров, что обусловлено процессами изготовле-
ния. Однако для трубчатых или цилиндрических внешних экранов
отдельные проводники часто установлены так, что опи лежат па ниж-
ней части экрана. Здесь А лишь весьма приближенно равен радиусу
внешнего экрана.
Рис. 4.20. Эффективность экранирова-
ния цилиндрической медной оплетки,
кабеля RG18 с ненагружсппыми кон-
цами [14]
Рис. 4.21. Эффективность экранирова-
ния цилиндрической медной оплетки
кабеля RG18 с серебренными по по-
верхности концами [14]
Когда внешний проводник или оплетка обладают некоторой эффек-
тивностью экранирования, значение напряженности магнитного поля
в уравнении (4.36) уменьшается. Для сплошных экранов это отражено
в уравнениях, приведенных в табл. 4.1. Также уменьшаются проник-
новение поля и наводка.
Эффективность экранирования оплетки очень трудно вычислить
аналитически. Экспериментально были измерены две кабельные си-
стемы, для которых на рис. 4.20 и 4.21 показана частотная зависимость
эффективности экранирования цилиндрическими секциями медной
оплетки, снятой с кабеля RG18. Эффективность экранирования до не-
которой степени зависит от обработки концов цилиндрических секций.
При применении многожильных кабелей внешнюю оплетку употреб-
ляют не для экранирования, а как физическую защиту. Обычно такие
оплетки делают из алюминиевой проволоки, и проведенные измерения
показывают, что эффективность экранирования весьма мала в низшей
части высокочастотного диапазона (порядка 15 дБ и менее) и фактиче-
ски равна пулю на меньших частотах.
Поэтому для многих практических применений необходимо прове-
рить проникновение магнитного поля в кабель. Кабельную систему
можно характеризовать в терминах эквивалентной площади витка,
связанной со скоростью изменения индукции магнитного поля В.
122
Напряжение, созданное на единице длины кабеля, есть
ДУ(х) = ЛвВ(х)Ах, (4.37)
где В (х) — производная магнитного поля по времени в точке х; Ае —
указанная выше эквивалентная площадь на единицу длины.
Для «электрически короткого» кабеля длиной I поле обычно по-
стоянно и эквивалентная площадь равна
Ae^=V!j^M (4.38)
где V — наведенное на кабеле напряжение.
а
д’
Рис. 4.22. Модель скрученной пары:
а — 8in Q, где 0 = 6: £ — расстояние от одного конца пары; а — длина одного
полного витка (360'')
Обычно магнитное поле направлено перпендикулярно оси кабеля,
а наводка (для кабелей в оплетке) достигает максимума при определен-
ных углах с этой осью. Однако, как установлено ранее, наводки могут
создаваться и составляющими магнитного поля, параллельными оси
кабеля. Следует рассматривать оба вида наводки. Соотношения для
них можно записать либо через максимальные значения, либо в век-
торных обозначениях.
Скрученная пара проводов (экранированная и неэкранированная).
Скрученную пару проводов можно представить в виде двух проводов
линии, расстояние между которыми меняется и периодически повто-
ряется вдоль линии. На рис. 4.22 показано такое расположение про-
водов, при котором электрическое и магнитное поля меняются по си-
нусоидальному закону вдоль кабеля в виде скрученной пары. В сущ-
ности в поперечном низкочастотном магнитном поле участки кабеля,
периодически изменяющие свое направление, создают напряжение
противоположной полярности. Предполагается, что в низкочастотном
электрическом поле на обоих проводах наводится одно и то же напря-
жение; поэтому ни электрическое, ни магнитное поля не создают
разности потенциалов на концах проводов.
Изложенная выше картина имеет место только в идеализированных
условиях, где есть совершенная симметрия, а четное число витков пары
приводит к компенсации наведенного магнитного поля в однородном
внешнем поле. Если поле неоднородно, наводка может иметь место,
несмотря на симметрию.
Для экранированной скрученной пары проводов также интересен
потенциал, созданный этой парой относительно оплетки. На рис. 4.23
123
показана эквивалентная площадь для описания паводки, обусловлен-
ной В, от внутреннего проводника, намотанного спиралью, например
вокруг непроводящего сердечника. В случае скрученной пары, где
намотка для каждого проводника сделана в одном и том же направле-
нии, напряжение, созданное между проводами, в аксиальном магнит-
ном поле равно нулю. Однако между оплеткой и обоими проводниками
образуется напряжение. Соответствующая эквивалентная площадь
равна числу витков на единицу длины, умноженному на площадь,
ограниченную одним полным витком (рис. 4.24). Напряжение, со-
зданное на единице длины, определяется аналогично напряжению в
уравнениях (4.37) и (4.38), за исключением того, что эффективная
площадь описывается соотношением Ас — шг№ (см. рис. 4.24).
___________АХ _____________
Ag/AX В(Х) AV(X)
1
Рис. 4.23. Иллюстрация к понятию
эквивалентной площади
Рис. 4.24. Эквивалентная площадь
спирали
В некоторых случаях для одной группы проводников витки на-
мотаны по часовой стрелке, а для другой — против. При противо-
положной намотке напряжение, созданное между такими группами,
описывается уравнениехМ
Удиф(*)=2Аг;В(х)Дх, (4.39)
где Ае определена па рис. 4.24 для отдельной группы витков.
Для скрученной пары существуют два вида наводки: обыкновен-
ная и дифференциальная. Дифференциальная наводка обычно на-
зывается сбалансированной. При такой наводке напряжение равно
разности напряжений между двумя скрученными проводниками. При
несбалансированной наводке эти проводники связаны вместе, так
что напряжение создается между ними и экраном. Вообще-оба вида
наводки присутствуют в любой экранированной паре проводов линии
передачи.
Любая неоднородность в характеристиках линии передачи, на-
пример из-за допусков при изготовлении, может привести к связи между
сбалансированной и несбалансированной наводками, когда они рас-
пространяются вдоль линии. Поэтому несбалансированная наводка
может вызывать некоторую наводку сбалансированного вида из-за
отклонения от идеальной конструкции и различий в изготовлении.
Преимущества экранированной линии передачи из скрученной пары
проводов часто не могут быть реализованы, пока линия не нагружена
соответствующим образом. Обычно на практике пару нагружают на
трансформатор, который тщательно изготовлен, чтобы подавить обык-
124
повенную п дифференциальную наводки. Это не простое требование
к изготовлению трансформатора, и его трудно выполнить в широкой
полосе частот.
Другое дополнительное требование заключается в том, чтобы око-
нечные (нагрузочные) импедансы для каждого провода пары относи-
тельно земли удовлетворяли в интересующей нас полосе частот опре-
деленным техническим условиям. Первое условие — равенство этих
импедансов, чтобы подавить переход несбалансированной наводки
в сбалансированную па конце линии. Второе условие — равенство па-
раллельно соединенных импедансов между каждььм проводом и землей
волновому сопротивлению цепей несбалансированной или общего вида
наводки скрученной пары, рассматриваемой как единый проводник.
Кабель из скрученного провода должен быть нагружен симметрич-
но и на волновые сопротивления цепей обоих видов наводки в очень
широкой полосе частот. Этот подход не всегда применяли инженеры
по защите, которые утверждали, что трудность указанного метода со-
стоит в изготовлении идеального дифференциального трансформатора
с требуемыми нагрузочными импедансами в широкой полосе частот.
В качестве компромисса предложено нагрузить цепь обыкновенной на-
водки на максимально возможный импеданс, а согласовывать только
цепь дифференциальной наводки. Количественные данные при таком
подходе отсутствуют.
Экранированные многожильные кабели. В экранированных много-
жильных кабелях проявляются многие из обсужденных ранее механиз-
мов наводки. Простейший способ излучения многожильного кабеля со-
стоит в том, чтобы рассматривать его сердцевину, состоящую из многих
проводов, как один проводник, тогда систему можно представить как
коаксиальный кабель. С учетом этого в первом приближении часто
рассматривают зависимость тока в объеме сердцевины (т. е. полного
тока, протекающего в ней) от некоторых дефектов изготовления, как
это делалось для проводника с внешней оплеткой. Тогда сохраняется
единая точка зрения, что исходное разделение тока сердцевины между
составляющими ее проводами зависит от взаимных импедансов между
различными проводами и экраном. Через довольно длительное время
(в общем случае равное удвоенному времени прохождения электриче-
ского сигнала по кабелю) ток распределяется в соответствии с различ-
ными оконечными импедансами. Если между проводами в каче-
стве оконечных нагрузок включены дифференциальные трансформа-
торы, то нужно также рассмотреть симметрию и точность таких на-
грузок. Когда отсутствуют отклонения от симметрии и значений око-
нечных нагрузок для цепей помех общего и дифференциального вида,
может легко выявиться перекрестная помеха. Существуют также и дру-
гие источники перекрестной помехи между кабелями из скрученных
пар в связках.
Разъемы. Разъемы являются основным источником наводок, со-
зданных ЭМИ, поскольку они часто неправильно сконструированы или
установлены. Между соединяемыми поверхностями должен сущест-
вовать хороший электрический контакт, чего трудно достигнуть из-за
других требований. Одно время рекомендовали анодировать алюминие-
125
вне разъемы, поэтому требовалось, чтобы все выводы многоконтактных
разъемов, включая экран, были подведены через штырьки. Это, в свою
очередь, означало, что ток, который протекает по внешней экранирую-
щей оплетке, проходит через штырек разъема, а затем снова возвра-
щается в экран, создавая очень высокий проходной импеданс для тока
оболочки в непосредственной близости от разъема. В других случаях
интенсивная вибрация может привести к ухудшению сопротивлений
контактов между соединяемыми проводниками. Некоторым соедини-
тельным деталям придают форму прокладок, чтобы обеспечить очень
высокую проводимость соединения внешней оболочки для отвода тока,
наведенного па нее. В других практических случаях коррозия, пыль,
крупный песок или небрежная эксплуатация приводят к тому, что со-
единения становятся источниками очень больших наводок.
Механизм создания наводки на разъеме аналогичен механизму со-
здания наводки на кабеле. Однако основное значение имеет проходной
импеданс. На основании большого числа испытаний разъемов была по-
казана применимость модели проходного импеданса, которая подобна
модели, представленной па рис. 4.15, и описывается уравнением (4.30).
В табл. 4.4 [16—18] приведены примеры переходных импедансов
для типичных соединительных деталей. Их наиболее важные свойства
определяются не идеализированными характеристиками, а скорее
непредвиденными обстоятельствами во время работы, температурой,
вибрацией, небрежной эксплуатацией. Наводка па муфтовые разъе-
мы обычно мала.
Методы увеличения стойкости кабелей
Идеализированный подход. Из идеализированного подхода к стой-
кости кабелей следует, что не существует паилучшей кабельной си-
стемы. Кабельную систему следовало бы заменить какой-либо линией
непроволочной связи, такой, как линия из оптических волокон, или
системой, работающей на миллиметровых волнах. Однако во многих
случаях это невыгодно, и тогда нужно искать другую, лучшую систе-
му. Она должна состоять из непрерывного сплошного цилиндрическо-
го внешнего экрана, который используют только для электрической
и магнитной защиты. Его нельзя использовать в качестве обратного
провода, как в большинстве конфигураций коаксиальных кабелей.
Поэтому кабель внутренней связи должен состоять из скрученной пары
кабелей, подключенных к тщательно сбалансированным дифферен-
циальным трансформаторам и нагрузкам, которые симметрично под-
ключены к волновому сопротивлению, связанному с обычными и диф-
ференциальными наводками. Обычно не следует заземлять обмотки этих
трансформаторов со стороны кабелей; необходимость заземления внут-
реннего оборудования зависитотего пространственного расположения.
Конечно, для получения хороших параметров внешней оболочки тре-
буется использовать наиболее толстый материал, имеющийся в про-
даже и пригодный для использования, обладающий наивысшей про-
ницаемостью.
Для идеализированного стойкого кабеля в однородных полях па-
126
водку можно подавить полностью. Однако практические соображения,
такие, как размер, масса, гибкость и стоимость, могут привести к от-
клонению от идеального случая. В следующем разделе рассмотрены
способы улучшения эффективности экранирования гибких кабелей
в оплетке.
Экранирование коаксиальных кабелей в оплетке. Как было по-
казано при обсуждении наводки на коаксиальные кабели, поверх-
ностный проходной импеданс кабеля с плетеным внешним проводни-
ком таков, что на низших частотах его эффективность экранирования
не сильно отличается от эффективности экранирования кабеля со сплош-
ным внешним проводником. Однако она быстро уменьшается с уве-
личением частоты. Поэтому весьма важно уменьшить значение взаим-
ной индуктивности, входящей в уравнение (4.30).
Коэффициент оптической плот-
ности, %
< Рис. 4.25. Зависимость проходной вза-
имной индуктивности от коэффициен-
та оптической плотности и угла подъ-
ема
Рис. 4.26. Продольная обертка с пе-
рекрытием:
/ - - перекрывающаяся тонкая непрерывная
металлическая пленка; 2 — сердцевина
кабеля
Для простого коаксиального кабеля это можно сделать, если
изменить угол подъема оплетки (угол между направлением намотки
и осью внутреннего проводника, измеренный от нормали к оси оплет-
ки). Взаимная индуктивность имеет тенденцию уменьшаться, когда
угол намотки увеличивается. Другой благоприятный фактор — уве-
личение коэффициента оптической плотности*. Соотношение между
взаимной индуктивностью и этим коэффициентом при разных углах
намотки показано на рис. 4.25 (18].
Низкочастотное проходное сопротивление, т. е. омическое сопро-
тивление на единицу длины, можно уменьшить, если увеличить ко-
личество меди в кабеле за счет увеличения либо размера провода, ли-
бо числа проводов (при заданном размере).
Эффективность экранирования также можно улучшить, если ис-
пользовать многослойную оплетку, как в кабеле RG9. С увеличением
расстояния между оплетками эффективность экранирования растет.
Желательно, как и ранее, иметь большой угол подъема оплетки и боль-
шой коэффициент оптической плотности.
* Коэффициент оптической плотности равен отношению площади поверх-
ности кабеля под оплеткой к полной площади поверхности кабеля. — Прим. пер.
127
При использовании сплошного экрана можно исключить любую
связь между отверстиями, например связь, созданную радиальным
электрическим полем. Такую связь через отверстия можно сильно
уменьшить, если использовать металлизированные лавсановые пле-
ночные обмотки, преимущественно намотанные внахлест (рис. 4.26).
Обе стороны лавсановой пленки должны быть металлизированы так,
чтобы проводящие поверхности соприкасались в области перекрытия.
Сплошную металлическую оболочку с высокой проницаемостью
пытались заменить гибкими спиральными обмотками из материалов с
большой проницаемостью. Следует учесть, что в любой спиральной
обмотке при воздействии на нее аксиального магнитного поля создает-
ся ЭДС. Однако при специальной комбинации оплеток и спиральных
г обмоток можно получить кабели
------------------~7~. с низким проходным импедан-
частота, МГц
Рис. 4.27. Сравнение частотной зави-
симости ZT для различных кабелей
[И, 15]
сом для поверхностных токов.
На рис. 4.27 сравнивают
свойства коаксиального кабеля
RG8, кабеля RG9 и специаль-
ного кабеля, разработанного в
Великобритании, который изго-
товлен с использованием комби-
наций методов увеличения стой-
кости, приведенных ранее.
Во многих случах связки
(пучки) кабелей могут быть экра-
нированы от действия поля с по-
мощью трубопровода типа «мол-
ния». Это патентованный трубо-
провод из металлизированного
пластика продольной конструк-
ции.
На рис. 4.27 показаны типичные частотные зависимости проход-
ного импеданса для гибких коаксиальных кабелей в оплетке. Эти ве-
личины можно охарактеризовать в терминах эквивалентных сосредо-
точенных параметров [см. формулу (4.30)], как показано в табл. 4.3,
где даны значения сосредоточенных параметров для импеданса коак-
сиальных кабелей в оплетке. В случае кабелей с однослойной оплет-
кой эти характеристики очень точны. Однако для кабелей со многими
оплетками, подобных RG9 и RG223, такое описание не является точ-
ным.
Проходную проводимость коаксиальных кабелей можно охаракте-
ризовать в терминах эквивалентной емкости. Величины этой емкости
не были подробно измерены, но оказались около 10-8 пФ/м для экра-
нов с низкой оптической плотностью оплеток. Экраны с оплетками,
обладающие высокой оптической плотностью, такие, как RG8, имеют
примерно на порядок меньшие емкости.
Не было сделано надежных оценок наводки, созданной магнитным
полем. Однако эквивалентную площадь для нее можно приближенно
найти как проекцию кабеля на плоскость, перпендикулярную направ-
128
лению поперечного /магнитного поля, уменьшенную примерно в 5 или
10 раз. Далее эту площадь следует уменьшить в соответствии с эффек-
тивностью экранирования оплеткой или цилиНДРическим экраном;
частотная зависимость этой эффективности показана на рис. 4.20
и 4.21.
Для разъемов типичные данные приведены в табл. 4.4. Это разъемы
о пениального назначения, созданные для ракетных систем. Их харак-
теристики можно считать типичными и для ДрУгих классов более
доступных разъемов. Ноулес и Броссир [181 провели испытания на
разъемах с многоходовой резьбой NA-S-1599. Проходной импеданс
этих разъемов не был измерен непосредственно, н° можно заключить,
Таблица 4.3
Приближенные значения
сосредоточенных параметров,
характеризующих Zr для
коаксиальных кабелей в
оплетке [11, 15]
Кабель мОм/м Af г, мкГп/м
RG8A/U 4,5 8,8.10-4
RG9A/U 3.2 1,9.10-Б
RG62B/U 10 1,1-10-4
RG58 12 1.6-10-3
RG223 4,5 5 10-5
Таблица 4.4
Сосредоточенные паРаМ€ТРь\
характеризующие проходной импеданс для
разъемов [16, 17]
Проводник 7?r- 10“3 на провод- ник, Ом Afy. на проводник, Гн
Bundy NA-S-15863 Deutch 38068-10-5 Deutch 38068-18-31 Deutch 38068-22-55 Deutch 38068-14-7 __ з,з 150 5 23 46 О ГН Ifi И Н 1 1 1 1 1 о О О О о ' —< —1 _4 Ь. to СО ~ in
что он составлял порядка 10“3 Ом. Результаты испытаний интересны,
поскольку показали, что завинчивание разъемов врУчнУю не улучшает
эффективности экранирования. Некоторое уменьшепие трудностей,
связанных с вибрациями, наблюдалось при использовании фиксато-
ров. « ж
Проникновение токовых импульсов экспоненциальной формы в эк-
ранированные кабели со сплошной оболочкой. Возникновение тока
паводки на внешней оболочке длинных подземных кабелей было об-
суждено в гл. 2. Здесь рассмотрено проникновение такого тока внутрь
кабеля, экранированного трубчатой оболочкой со сплошной стенкой
[19]. Результаты даны в виде напряжения между серДПевинои и оболоч-
кой. Это значение удваивается, если один копен кабеля закорочен.
Предполагается, что длина волны основной составляющей в спектре
наводки велика по сравнению с длиной кабеля; следовательно, этот
результат нельзя использовать для экранированных кабелей в оплет-
ке из проволоки или навитой ленты.
На рис. 4.28 дана зависимость толщины стенки экрана из различ-
ных материалов от частоты, при которой эта тол1Яипа равна глубине
скин-слоя. Для приведенных кривых считается, чт0 электрическая
длина мала (т. с. длина волны в свободном прострапстве значительно
больше длины линии /). Зависимость постоянной времени рассеяния
5 Зак. 867
129
от толщины стенки экрана, которая используется для выяснения раз-
личных условий проникновения, представлена на рис. 4.29. Наиболее
важными параметрами, характеризующими эти условия, являются:
ts = per Г2 — постоянная времени рассеяния экранированного кабе-
ля (см. рис. 4.29); т — время спада экспоненциального или импульс-
ного тока внешней оболочки; 7?0 = (2лаоТ)-1 — сопротивление по
постоянному току, приходящееся на 1 м экрана; а, о, р и Т — радиус,
проводимость, проницаемость и толщина стенки соответственно.
Рис. 4.28. Частота, при которой
толщина стенки экрана Т равна
глубине скин-слоя для различ-
ных металлов
Рис. 4.29. Зависимость по-
стоянной времени рассеяния
тв от толщины стенки для
обычных экранирующих ма-
сериалов [19]
130
Иапряжейие разомкнутой цепи между сердцевиной и экраном пред-
ставлено на рис. 4.30. Пиковые напряжения разомкнутой цепи равны
Voc
пиковое
vo. Т > т3;
5,9 (т/т,) Vo, т<т3;
O,77Vo, т~т5,
(4.40)
где Vo — падение напряжения по «постоянному» току, т. е. пиковый
ток оболочки, умноженный на (7?0) (1/2).
Рис 4.30. Зависимость напряжения холостого хода Vo==/so/?o//2 между сердце-
виной и экраном для обычных экранирующих материалов от толщины стенки при
различных диаметрах кабеля (для Ло==1 А и /=1 км)
Если сердцевина не замкнута на обоих концах, время нарастания
есть
ТЮ — 90“
0,236ts, т > т4;
0,038тв, т < т,;
0.15т,, т~тя.
(4.41)
Форма тока сердцевины (ток в проводниках внутри экрана), соз-
данного экспоненциальным импульсом тока в экране, представлена
на рис. 4.31. Асимптотические значения пикового напряжения и вре-
мени нарастания показаны на рис. 4.32. С помощью этих кривых можно
определить параметры экранирования и пиковое напряжение разом-
кнутой цепи для различных материалов и размеров экрана.
5*
131
Покажем на простом примере, как использовать эти кривые. Рас-
смотрим кабель в свинцовой оболочке толщиной 2,54 мм, диаметром
25,4 мм и длиной 3,2 км, по внешней оболочке которого протекает
экспоненциальный ток 1000 А с постоянной времени спада 1 мкс. Най-
дем пиковое напряжение разомкнутой цепи, созданное на концах ка-
беля.
Рис. 4.31. Форма тока в сердце-
вине, созданно!о экспоненци-
альным импульсом тока в эк-
ране Лосхр(—//т) (значение
нормировано на /0/^о=
= /50Ло//22о) 119]:
а — реакция на ступеньку, т/»об(0;
б — па ступенчатую функцию.
в — на экспоненциальный
имихльс, /»оехр ( i:Xs)
Из рис. 4.28 следует, что для такой оболочки Т 6, когда, f —
=- 9 кГц или X — 33 км; следовательно, сегмент длиной 3,2 км «элек-
трически» мал для проникающего излучения. Постоянную времени рас-
сеяния находим, пользуясь рис. 4.29: ts = 3,5 - 10”5 с, что значи-
5 § 0>W0
0,1
'Максимальное
напряжение
"Время
нарастания
1 T/ts
Рис. 4.32. Изменение максимума
напряжения холостого хода и вре-
мени нарастания напряжения меж-
ду сердечником и экраном как
функция постоянной времени экс-
поненциального спада тока экрана
т (нормировано на постоянную
рассеяния т«)
тельно превышает т, a (t/ts) — 2,86 • 10-2. Поэтому по формуле (4.40)
пиковое напряжение примерно равно 5,9 (т, rs) 1%. С помощью рис. 4.30
определяем, что для тока 1 А Уо — 0,55 В/км или с учетом тока и дли-
ны кабеля Уо =к0,55 • 1000 <3,2 ~ 1760 В. Из рис. 4.32 находим, что
пиковое напряжение составляет примерно 0,15Vo а* 280 В, а время
нарастания от 10 до 90%, 0,038т3 — 1,33 • 10 “° с. Форма сигнала бу-
дет такой, как показано на рис. 4.31,' а.
132
4.3. ФИЛЬТРЫ, ТРАНСФОРМАТОРЫ И ДРОССЕЛИ
Введение
Фильтры широко использовали для защиты от радиочастотных по-
мех, созданных сильным электромагнитнььм излучением передатчиков,
однако сами по себе они не нашли широкого применения для защиты
от ЭМИ. По некоторым причинам фильтры довольно часто считают не-
надежными. Поэтому прежде чем их использовать, необходимо отве-
тить па следующие вопросы: 1. Обеспечит ли вообще данный фильтр
нужную защиту? 2. Будут ли изменяться его рабочие характеристики?
3. Останется ли он работоспособным?
Рис. 4.33. Низкочастотный и высокочас-
Время,с
Единственная трудность при использовании имеющихся фильтров
собственного изготовления в системах защиты от ЭМИ — очень широ-
кая полоса частот, соответствующих ^сигналам, различной Гформы, на-
веденным ЭМИ. На рис. 4.33вв качестве примера показаны типичные
фильтры Баттерворза, один из которых пропускает низкие, а другой
высокие частоты. В верхней части этого рисунка показан типичный
фильтр силовой линии,'обычно пропускающий низкие частоты. Полоса
пропускания в основном не превышает ~ 10 кГц.
Рассмотрим характеристики пропускания такого фильтра, присое-
диненного к силовой линии, рассмотренной в разд. 2.6. Обычная на-
водка на силовую линию имеет форму быстро нарастающего импульса
с последующим сигналом меньшей амплитуды и очень большой дли-
тельности. На рис. 4.34 показаны типичные переходные характери-
стики фильтра, пропускающего низкие частоты при различных зна-
чениях верхней граничной частоты. Его выходные характеристики
были вычислены для различных значений указанной частоты. Форма
сигнала, действительно приложенного к данному фильтру, мало от-
личалась от кривой, изображенной на рисунке для граничной ча-
стоты 1 ГГц; значение указанной частоты постепенно уменьшается.
133
При этом амплитуда импульса уменьшается от ~ 20 000 до ~ 8000 В;
полная прошедшая энергия при амплитуде импульса 8000 В для гра-
ничной частоты ~ 10 кГц составляет ~ 1/5 от полной приложенной
энергии. При такой малой граничной частоте, как 100 кГц, энергия
снижается пезначительно, и только на порядок уменьшается амплитуда
пика. Изготовить фильтры силовых линий с верхней граничной ча-
стотой значительно ниже 10 кГц нелегко. Так как к тому же фильтр
незначительно уменьшает либо амплитуду, либо тепловую энергию,
то фильтры силовых линий следует использовать в сочетании с другими
защитными приборами, например защитными разрядниками. В расче-
тах действия фильтров, представленных на рис. 4.33, использовали ис-
точник с активным внутренним сопротивлением и активную нагрузку.
При действии ЭМИ это допущение несправедливо во многих случаях.
В таких случаях реактивные фильтры (содержащие только индуктив-
ности и емкости), показанные на рис. 4.33, могут давать случайные
резонансы, если внутреннее сопротивление источника и нагрузка реак-
тивные. Они могут усиливать некоторые части спектра приложенных
сигналов. Это вполне возможно, так как спектр ЭМИ весьма широк.
Если усиленные пики спектра имеют примерно ту же самую частоту,
что и резонансный приемник сигнала ЭМИ, например антенна, допол-
нительный реактивный фильтр может ухудшить поведение системы.*
Другая трудность заключается в том, что большинство готовых про-
мышленных фильтров имеют типичные рабочие напряжения меньше
или порядка 440 В. Проектные значения импульсных напряжений для
этих фильтров редко превышают более чем в 10 раз нормальные рабо-
чие напряжения.
Из приведенных в гл. 2 форм сигналов видно, что напряжение на-
водки, созданной ЭМИ, значительно превышает указанные значения.
В следующем подразделе обсуждаются многие практические аспек-
ты, связанные с применением фильтров. В подразделе, озаглавленном
«Случайное согласование», развит метод измерения характеристик,
который позволяет оценить возможные случайные согласования. Во-
просы пробоя насыщения, связанные с фильтрами, рассмотрены на
с. 142, а некоторые другие аспекты, относящиеся к таким приборам,
как трансформаторы и общего вида дроссели, обсуждены на с. 143.
Практические аспекты использования фильтров
Поведение фильтров при действии ЭМИ или радиочастотных помех
во многом зависит от различных практических ситуаций. Кроме того,
в большинстве систем требуется учитывать оба воздействия одновремен-
но, а также влияние молнии и высоких уровней электромагнитного из-
лучения. Фильтры широко используют при электромагнитных воздей-
ствиях, не связанных с ЭМИ. Поэтому чтобы умело применять их для
повышения стойкости к ЭМИ, необходимо сделать некоторые оценки их
поведения, не относящиеся к такому воздействию ЭМИ. К тому же тре-
бования, предъявляемые к фильтрации сигналов для ЭМИ и радио-
частотных помех, отличаются от требований, предъявляемых к филь-
трам в системах связи.
134
Нужно учитывать следующие важные моменты.
1. Помехозащитные фильтры часто подвержены действию зна-
чительно большей мощности, чем обычные фильтры. Так как, например,
фильтры силовых линий должны передавать энергию, то они часто бы-
вают значительно больших размеров, и нагрузочный ток может насы-
щать нелинейные элементы фильтра.
2. Энергетический спектр шумов часто перекрывается со спектром
передаваемой энергии, управляющего или полезного сигнала.
3. В литературе по фильтрам всегда указывают на то, что при кон-
струировании фильтров связи требуется согласование импеданса
(см. разд. 2.3). Однако, например, в силовых питающих линиях это
невозможно, так как такие линии предназначены для эффективной ра-
боты только на частоте сети. Поэтому за рассогласование часто при-
ходится много «платить» резким уменьшением необходимой или ожи-
даемой фильтрации и наиболее часто наличием заметного «звона».
Следовательно, методы конструирования обычных фильтров мало при-
менимы для исключения шума, а при отсутствии согласования стано-
вится нецелесообразным применять фильтры Баттерворза, Бесселя
и других аналогичных типов.
4. В импульсной помехе большой амплитуды высокая энергия шу-
ма сочетается с очень широким частотным спектром.
5. Фильтрация весьма часто является наиболее экономичным спо-
собом для противодействия радиочастотным наводкам. Фильтры пред-
ставляют собой самые общие средства для исключения помехи в линии,
а введение фильтра вблизи источника помехи может также исключить
большие расходы на прокладку проводной линии или экранирование.
6. Электрооптические изоляторы являются квазифильтрами, ко-
торые препятствуют проникновению некоторых видов шумов через
цепи заземления (см. разд. 4.6).
В табл. 4.5 приведен список многих известных компаний, произ-
водящих фильтры. Примерно половина из них производит все типы
фильтров. Те же самые компании, вероятно, производят и специальные
фильтры, такие, как фильтры для линий сигнализации, узкополосные,
заграждающие сетевые и активные фильтры.
В целях фильтрации линию шунтируют конденсаторами вместе
со специально включаемыми или уже имеющимися катушками индук-
тивности. Эта простая мера, однако, пе всегда хороша по следующим
причинам.
1. Если используют непроходной конденсатор, помеха может быть
передана через емкостную и индуктивную связь между входными и вы-
ходными выводами, особенно па высоких частотах, и тем самым влия-
ние конденсатора будет сведено к пулю. Использование проходных
конденсаторов одинаково важно для фильтров, которые должны быть
встроены сквозь экран, чтобы предотвратить емкостную связь на этих
частотах. Если полное экранирование невозможно, то должен быть
экранирован вход (а возможно и выход) линии.
2. Когда пе используют проходное устройство, наблюдается другой
нежелательный эффект — последовательный резонанс индуктивности
шунтирующей цепи и емкости; на частотах выше частоты резонанса
(35
Таблица 4.5
Компании, производящие фильтры [21]
Компания Фильтры нижних частот Полосо- вые 1 фильтры Фильтры верхних частот я g 1 Hi со 2-е Сетевые фильтры СВЧ- фильтры Экраниро- ванные по* мощения
AEL Service Corp. X X X X
Allen-Bradley X X X
AVX Ceramics, Inc. X X X X X X
Axel Electronic, Inc. X X X X X X X
Captor Corp. X X X X X
Erie Technological Products X X X
Genisco Tech. X X X X X
ITT Cannon Electric X
Potter Co. X X
RF Interonics Div. X X X X * X X
San Fernando Electric X X X X
Spectrum Control, Inc. X X
USCC Centralab X X X
Watkins-Johnson Co. X X X X X
Airtron Div., Litton Industries X X X X X
Burr-Brown Research Corp. X X . X X
Corcom X X X X X X
Corry Micronics, Inc. X X X X X
Deutsch Co. X
ESC Electronics Corp. X X X X
General Radio X X X
Hewlett-Packard Co. X X X
Hopkins Engineering Co. X X X V X
К & L Microwave, Inc. X X X X /X
Lorch Electronics Corp. X X X X X
Lundy Electronics & Systems Inc. X X X X \s X
Maury Microwave Corp. X X X X X
Mu-Del Electronics X X X X
Narda Microwave Corp. X X X
Osborne Electric, Co., Ltd. X X X X X
REL Industries, Inc. X X X X X X/
RLC Electronics, Inc. X X X X X
Solar Electronics Co. X X X X X X
Sprague Electric Co. TT Electronics, Inc. X X X X X X X X X X X/ X X
Tcxscan, Corp. X X X X
Washington Technological Assoc., Inc. X X X X X
Rohde & Schwarz X
American Trans-Coil Corp. X X X/
EIP, Inc. X X
Spectral Dynamics Corp. X у
Scientific Leasing Service X ZX
Rental Electronics, Inc. X X х/
Electro-Mechanics Co. X X \Z
Cornel 1-Dub Her X X
Eldar Corp. X х/
Erik A. Lindgren Assoc. X у X
Polarad Electronics /X
Solitron Devices, Inc. X х/
Systron-Donner Corp. X XZ
Technical Research & Mfg. Co. X X/
Ray Proof Corp. X х/
Vcrsitron ZX
13С)
комбинация из индуктивности и емкости ведет себя подобно индуктив-
ности, хотя индуктивность большей частью очень мала (но не слишком,
н единицах 1/сос).
3. При экранировании внутренних слоев намотанных конденсаторов
их емкость становится меньше поминальной. Это наблюдается для бу-
мажных, лавсановых и керамических многослойных конденсаторов.
4. При малых индуктивностях и емкостях на высоких частотах до-
минирующим может стать последовательное сопротивление. На весьма
малых частотах поведение танталовых и электролитических конден-
саторов резко отличается от поведения, соответствующего их емкости.
5. На очень высоких частотах предпочтительнее керамические .
конденсаторы (с очень большой диэлектрической постоянной) из-за
меньших размеров, но внутренние резонансы, вызванные взаимо-
действием с линией передачи, могут уменьшить их эффективность.
Дисковые проходные конденсаторы значительно лучше, чем трубчатые
керамические. Общие свойства последних можно улучшать, если их
расколоть на две части и надеть на соединительный провод феррито-
вое кольцо с большими потерями (предполагается, что токи нагрузки
малы).
6. У неправильно сконструированных керамических конденсаторов
с высокой диэлектрической постоянной могут наблюдаться эффекты,
связанные с напряжением поляризации (уменьшение эффективной ди-
электрической постоянной до 70—80%). Они подобны эффектам сме-
щения, вызванным током в катушках индуктивности с магнитными
(железными или ферритовыми) сердечниками.
7. Ферритовые кольца или заграждающие катушки индуктивности
полезны на частотах около 1 МГц. Одно такое кольцо, надетое на про-
вод (один виток), имеет импеданс от 20 до 50 Ом с фазовым углом около
45° на всех частотах свыше 1 МГц, но на низких частотах его действие
пренебрежимо мало. Влияние смещающего тока можно свести к мини-
муму, если соответствующим образом выбрать феррит или если разре-
зать ферритовое кольцо и снова склеить обе части, создав воздушный
зазор, что приведет к некоторому ухудшению свойств кольца.
Можно использовать различные варианты фильтров.
1. Один пассивный элемент, например конденсатор, предназначен-
ный для отвода энергии помехи.
2. Один элемент, например катушку индуктивности, включенную
последовательно для ограничения скорости изменения неустановив-
шегося тока.
3. Два или более пассивных элемента, соединенных в виде L-,
П- или Т-фильтров, либо другие, более сложные виды этих конфигу-
раций.
4. Один или несколько фильтров вместе с другими функциональны-
ми схемами, например гасителями дуги, диодными ограничителями
и изоляторами.
Энергию, переданную фильтром, необходимо куда-либо отвести.
Она может отразиться обратно во входную систему, что увеличит там
уровень ЭМИ. Если это так, энергию следует «преобразовать» в тепло
на внутреннем сопротивлении фильтра.
137
Таблица 4.6
Сравнение фильтров
Тип Достоинства Недостатки
L Умеренная стоимость Наиболее эффективны с высокоом- ными источниками шумов. Необходимо согласование пязкоомной стороны с высокоомным источником шумов
П Часто используют в линейных фильтрах, когда импедапсы ис- точника и нагрузки неизвестны. Наилучшее применение с высоко- омными нагрузками и источниками Случайные резонансы могут способ- ствовать проникновению наводок че- рез фильтр, особенно при импульсных переходных процессах
Т Наиболее эффективно уменьшают уровень шумов линии при исполь- зовании с низкоомными нагрузками Наиболее дорогие. Случайные ре- зонансы могут увеличить нефильтро- ванные наводки, особенно при им- пульсных переходных процессах
Часто конструкция и монтаж защитного прибора не менее важны,
чем его тип. Если рассматривать фильтр как управляемый радиочастот-
ный барьер, ясно, что его вход и выход должны быть изолированы
друг от друга. Хороший фильтр (или другой прибор) обычно сконструи-
рован в виде трех отдельных секций, воспринимающих электромагнит-
ный сигнал, связанный с входом в систему, с самой защищаемой си-
стемой и с выходом из системы.’
Наиболее часто фильтры и ограничители работают «на землю»,
это означает, что «возвратная» часть предохранительного элемента на-
дежно соединена с внутренней частью корпуса. В хороших разработках
и конструкциях фильтров учитывается возможность существования
взаимной связи между входом и выходом.
Многие фильтрующие приборы были бы полезны для защиты от
ЭМИ, если в пих использовать ленты заземления с малой индуктив-
ностью и создать контакты достаточной площади, особенно со стороны
корпуса (или «общей шины»). В большинстве случаев цепь (полезного)
сигнала должна включаться через корпус, а защитный прибор (в гиб-
ридном фильтре) не должен быть просто шунтом в одной выходной
точке.
L-образный фильтр вносит значительные добавочные потери из-за
рассогласования импедансов, когда конденсаторная сторона фильтра
присоединена к высокоомному источнику помехи (нагрузке), а конец
катушки индуктивности присоединен к низкоомной линии (табл. 4.6).
Экономически наиболее выгодны П-образные фильтры, посколь-
ку они обычно обеспечивают максимум «децибел на доллар» для согла-
сованной 50-омной системы; однако они часто значительно менее эф-
фективны в реальных рабочих условиях или условиях испытания.
В частности, вряд ли целесообразо использовать их в устройствах,
где имеют место переходные процессы, обусловленные ЭМИ, так как
в некоторых случаях подобные фильтры могут лишь увеличить труд-
ности, связанные с помехами.
138
Таблица 4.7
Фильтры, прошедшие импульсные испытания
при амплитуде импульса 11 кВ и длительности 50 нс [22]
Фильтр Из готовитель Тип Л* OD
Помехозащитный от Spectrum Control 51-714-005 200 В/Ю А
)МИ
То же 51-714-007 100 В/Ю А
» » 51-301-030 50 В/Ю А
» » 51-715-001 750 В/25 А
» • » 51-702-003 500 В/25 А
» Lundy A60-B/60 Гц 125 В/60 А
» A60-B/400 Гц 125 В/60 А
» в Al 0-B-60 Гц 125 В/Ю А
» А20-В/400 Гц 125 В/Ю А
» » А2-В/60 Гц 125 В/2 А
» » А2-В/400 Гц 125 В/1,5 А
С большим затуха- SOO5-05K-155 500 В/5 А
нием —
Помехозащитный от RTRON RNC-H1 400 В/5 А
РЧП и ЭМП
То же RNC-124 400 В/2 А
» и. S. Cap. 5240-009 500 В/5 А
2100-026 100 В/Ю А
» 2100-026R 100 В/Ю А
Полосовой Texscan 6ВЕ-41.5/23—И
» » 6DB-41.5/23—И
» » 6ВЕ-64.5/23— 11
» 6BD-64.5/23 11
» 6ВЕ 50/40—11
» 6ВС-64 5/23—11
Кварцевый полосо- TMC Systems FIL-0514
вой
* В числителе — статическое напряжение пробоя. В знаменателе—ток.
Т-образный фильтр используют, в первую очередь, в ключевых
схемах. Он уменьшает уровень помех в линиях системы, не сокращает
срок службы переключающих контактов, а в некоторых случаях и
увеличивает их долговечность.
Успешная работа любых высокочастотных фильтров зависит от
соответствующей связи и хорошей изоляции между входом и выходом.
Фильтр должен находиться при том же самом потенциале, что и одна
клемма фильтруемого источника.
Фильтры, которые прошли импульсные испытания в лабораториях
Гарри Даймонда, приведены в табл. 4.7.
Случайное согласование
Общая трудность в правильном использовании фильтров в системах
состоит в том, что в паспортах изготовителей приводятся их харак-
теристики по результатам испытаний при 50-омной нагрузке, регла-
139
ментированных военным стандартом 220, а большинство схем не явля-
ются 50-омпой нагрузкой для фильтра. В этом случае при использова-
нии реактивного фильтра могут появиться пики пропускания.
Схему испытаний, предусмотренную военным стаНДаРт0М ’
можно модифицировать так, чтобы определить параметры рассеян .
Измерив эти параметры 123—25], можно рассчитать .свойства ФильтРа
при любом произвольном импедансе источника и нагрузки с помощь
современной настольной вычислительной машины или портативн г
калькулятора. Эти же значения также можно получить с помощ
обычной векторной логарифмической линейки, что требует нескольк
большего времени.
Внесенные потери, согласно военному стандарту 200, связаны с i а-
раметром рассеяния S21 следующим соотношением:
Внесенные потери (дБ) = 20 lg] S21 |, (4.42)
где S21 — коэффициент прямой передачи фильтра по нап^)л^И
при активной нагрузке и сопротивлении источника, равных ои им,
записанный в комплексной или векторной форме. Кроме того, вектор-
ное соотношение между выходным и входным напряжениями та?ж
выполняется в формулах, содержащих параметры рассеяния. ДРУ-
гие комплексные S-параметры — Sn и S22. Su — коэффициент 0ТР ’
жения на входе фильтра, когда к нему присоединена 50-о-мная нагРУ ’
ка, он равен
su - (zx - гож + z0), (4-43)
где Zjl — комплексный входной импеданс фильтра, нагруженног°
сопротивление 50 Ом. Коэффициент отражения на выходе ->22 0ПР д ’
ляется аналогично:
S22 = (Z2 - Z0)/(Z2 + Zo), (4Л4)
где Z2 — комплексный выходной импеданс, когда вход фильтра нагРЗ “
жен па 50 Ом, a Zo в общем случае равен 50 Ом. ?
Параметры рассеяния можно определить, если использовать о ыч-
ные приборы для измерения импеданса, чтобы получить и 1 -
дифицированную схему испытания, предусмотренную военным стан-
дартом 220А, чтобы установить векторные соотношения напря-
жением источника и выходным напряжением. На рис. 4.35 показан _
основная схема включения фильтра, необходимая для измерения пара-
метров рассеяния. В этом случае Zo 50 Ом. S21 можно определить
из уравнения
(4.45)
S2l — K2.'fi,
где Vz и рассматривают как векторные величины.
Величины Zx и Z2 можно записать в виде соотношений
Zi = Vj/Ii для Ri. = 50 Ом,
Z2 = VZHZ для источника 7?s,= 50 Ом.
Для проведения автоматических измерений параметро® • „
можно использовать различное испытательное оборудование, чтооы
140
(4.46)
(4.47)
рассеяния
определить Zx и Z2, можно в соответствии с процедурой испытаний,
предусмотренной военным стандартом 220А, использовать обычные
мос-гы для измерения импедансов. Чтобы определить первый параметр
рассеяния 321, необходимо провести векторные измерения. Для это-
го используют имеющиеся промышленные векторные вольтметры.
Оборудование для непосредственного измерения параметров рассея-
ния можно получить от многих изготовителей, таких, как фирма
Hewlett-Packard (изготавливающая, например, анализатор четырех-
полюсников № 840А).
Параметры рассеяния, а также другие характеризующие четырех-
полюсники параметры, такие,гкак/, Y и А, В, С, D, уже некоторое вре-
мя использовали. Наиболее подходящий метод описания четырехполюс-
ников для большинства задач, связанныхс воздействием ЭМИ, — опи-
Рпс. 4.35. Основная схема включения фильтра
для измерения параметров рассеяния
сание с помощью S-параметров, которые можно измерить при испыта-
ниях с 50-омной нагрузкой. При этом сводятся к минимуму проблемы,
связанные с индуктивностями нагрузки и паразитными емкостями,
особенно на высоких частотах [24, 25]. Ниже видно, как используют
в вычислениях параметры рассеяния:
r^Ze-Z'MZt + ZJ-, (4.48)
rs = (Z6-Z0)/(Zs-HZ0), (4.49)
где Г, — коэффициент отражения на нагрузке при любом произволь-
ном значении ее импеданса; Z( — истинный импеданс нагрузки, а
Zn — опорный импеданс, обычно равный 50 Ом. Коэффициент отраже-
ния источника дан в уравнении (4.49).
Коэффициент отражения на входе при любом произвольном им-
педансе нагрузки можно вычислить из следующего уравнения:
s;,=Sul- [51а sal Гг/(1 -S2a Г()ь (4.50)
а коэффициент отражения на выходе для произвольных импедансов
источника — с помощью уравнения
Sja = 52а -|- [52а 321 Г5/(1 Зц Г.)]. (4-51)
Иногда необходимо или более удобно выразить коэффициенты отра-
жения на выходе через истинные значения импедансов. Это удобно
сделать с помощью диаграммы Смита, векторной логарифмической ли-
141 •
нейки или некоторых современных калькуляторов карманного типа,
позволяющих оперировать с векторными величинами. С помощью еле- -
дующего уравнения можно вычислить коэффициент усиления фильтра
по напряжению при произвольном импедансе нагрузки:
^2 _ ^2) (1 “Ь Гс)
(H-Snrz)(l+Sh)’ 7
Смысл V, и V2 ясен из рис. 4.35. С помощью уравнения (4.52) .можно
обнаружить любые выбросы, которые возникают из-за характеристик
нагрузки фильтра. Существуют и другие соотношения, которые можно
найти в цитированной литературе, позволяющие вычислить усиление
четырехполюсника по мощности и свойства фильтра в наихудшем слу-
чае. Последнее соответствует максимальному усилению по мощности,
которое достигается, когда источник и нагрузка имеют комплексно со-
пряженное согласование по входу и выходу.
Проблема «пробой — насыщение»
Выше уже упоминалось, что наличие катастрофических характе-
ристик пробоя у фильтра может быть очень важно при анализе действия
ЭМИ. Вообще, чтобы обнаружить такие характеристики, необходимо
использовать лабораторные методы стендовых испытаний [12]. Обычно
заряжают конденсатор, а затем разряжают его на фильтр через после-
довательное сопротивление. Желательно, чтобы на выходе фильтра была
включена ожидаемая при действии ЭМИ нагрузка. Если это неудобно,
можно использовать нагрузку, равную 50 Ом. Время нарастания и дли-
тельность сигнала, приложенного к фильтру, должны соответствовать
характеристикам сигнала наводки ЭМИ. Фильтр надо испытывать
неоднократно, так как деградация характеристик конденсатора или
изолятора, а также элементов других типов зависит не только от на-
чальной амплитуды, но и от числа воздействий. Эти стендовые испы-
тания дают лишь приближенное представление об истинном катастро-
фическом поведении фильтра, которое зависит от реального источника
и реальной нагрузки.
Важными могут оказаться и другие типы деградации фильтра, та-
кие, как дуговой разряд в цепи последовательных элементов. Оче-
видно, что, если это произойдет, фильтрование может серьезно ухуд-
шиться, но сам фильтр останется неповрежденным.
Другая проблема — нелинейное поведение фильтров. Довольно
часто в фильтрах применяют ферромагнитные сердечники, которые
насыщаются при увеличении нагрузочного тока. Кроме того, во мно-
гих случаях используют сегнетоэлектрические конденсаторы, обычно
из титаната бария, которые также имеют тенденцию к насыщению (ем-
кость уменьшается при увеличении приложенного напряжения).
Эти признаки неудовлетворительной работы можно обнаружить с по-
мощью методов, изложенных в военном стандарте 220А, где перечис-
лены необходимые испытания для оценки, нелинейных характеристик
фильтров при изменении нагрузки по постоянному току. Испытание,
142
аналогичное указанному, проводят для оценки ухудшения свойств
фильтра при изменении рабочих напряжений.
Ожидается, что когда на заграждающий фильтр (400—1200 Гц,
Bunby 21-0526-00) и полосовой фильтр (400 Гц, 954-9429-400) действуют
импульсы с амплитудой 1000 В и длительностью 8 мкс, деградация их
характеристик не происходит.
Как установлено в гл. 3, уровень повреждения элементов в общем
случае зависит от материала, конструкции, размера и значений пара-
метров. Из-за недостаточности данных по отдельным элементам, если
требуется точная информация, рекомендуется проводить испытания.
Некоторые результаты испытаний различных элементов даны в при-
ложении В. Деградацию не наблюдали при действии импульсов с ам-
плитудой 1000 В и длительностью 8 мкс.
Трансформаторы, дроссели (для обыкновенной наводки),
катушки и якоря
Одна из основных проблем, относящихся к скрученной паре прово-
дов, связана с обыкновенными напряжениями наводки, которые, как
правило, возникают из-за проникновения напряжения наводки в экра-
нированные кабели. Часто скрученные пары проводов экранируют,
чтобы минимизировать наводку от изменения индукции магнитного
поля во времени. Однако могут возникнуть большие напряжения обык-
Рис. 4.36. Индуктивные пассивные
приборы:
а — бифилярный дроссель; 1 — многожиль-
ный кабель; 2 — ВЧ-ферр1повое кольцо;
б — изолирующий трансформатор
5
новенной наводки, которые нужно подавить. Для этого используют
бифилярные дроссели или изолирующие трансформаторы для обык-
новенной наводки.
На рис. 4.36 показан дроссель с бифилярной намоткой. Обычно
он состоит из ферритового кольца с потерями, па который намотан
бифилярный провод. Включенная последовательно индуктивность
в цепи обыкновенной наводки подавляет ее сигналы, по в то же время
пропускает постоянные и высокочастотные сигналы дифференциальной
наводки.
Изолирующий трансформатор (для данного вида сигнала) исполь-
зуют во многих проводных многоканальных линиях связи. Во многих
случаях у изолирующих трансформаторов имеется нежелательная связь
между первичной и вторичной обмотками. С помощью электростатиче-
ских экранов между обмотками эту связь можно уменьшить, но нельзя
исключить. Как отмечалось в разд. 4.2, поведение коаксиального
кабеля с компенсирующими проводниками сильно зависит от симмет-
143
Т а б л и'ц а 4.8
Результаты испытания фильтров [27]
Филь гр Изготовитель Поврс: Есть жденне Нет Напряжение поврежде- ния*, кВ Вид повреждения
FBT/20-35/11-8/50-4Л/4Л РВТ/21-35/15-7/75-ЗЛ/ЗЛ FBT/2-160/7-5/50-28Л /28Л Т1.А100-8ВЛ1 TLC30-6FE22 LD25-AA X7DB 35-15ЕЕ TV-1000-LP 9000 100-0013 9010-100-0008 1250-003 1200-025 * Данные IITRI, где Z$ 1 5-киловольтных импульсов, а в; 50 кВ. Cir-Q-Tcl Cir-Q-Tcl Cir-Q-Tel Telonic » Texscan » Drake Erie » » i Z — 50-омные атем приложен X X X X X погруз iiioe nai X X X ;ки, фил зряжепи 5,0 40,0 10,0 10,0 ьтр был е посте Закорачивание Закорачивание и разрыв Закорачивание » подвергнут действию :пснно увеличивали до
рии оконечной нагрузки. Поэтому другим требованием для изолирую-
щего трансформатора должно быть равенство шунтирующего импе-
данса между каждым из проводов первичной обмотки и землей. Инте-
ресны нелинейные эффекты в таком трансформаторе. Дуговые разряды
между первичной и вторичной обмотками, возможно, и пе являются-ка-
тастрофичсскими для трансформатора, однако могут создать «времен-
ные пути» для подвода большой энергии к более чувствительным
элементам. Дуговой разряд между одним зажимом первичной обмот-
ки и землей вызывает изменение вида сигнала и преобразует примерно
половину (или все) напряжения обыкновенной наводки. Если проис-
ходит длительный униполярный переходный процесс, то возможно
насыщение сердечника бифилярного дросселя.
Из-за высоких рабочих напряжений мощные трансформаторы яв-
ляются относительно стойкими к прямому повреждению, особенно
если они защищены быстродействующим защитным разрядником;
однако и уровни облучения для них значительно больше. Мощные
трансформаторы сконструированы так, чтобы предотвратить появ-
ление обыкновенной и дифференциальной наводок за счет изменения
отношения числа витков обоих обмоток. Кроме того, считали, что
очень полезно использовать электростатический экран между обмот-
ками. Однако испытания показали, что ни уменьшение отношения чис-
ла витков, ни использование электростатического экрана недостаточны
для защиты от ЭМИ. Было найдено, что в любом случае межобмоточ-
ные емкости обусловливают относительно высокую связь между пер-
вичной и вторичной цепями в диапазоне частот от 1 до 10 МГц.
144
Как бифилярный дроссель, так и изолирующий трансформатор
могут быть подвергнуты действию очень высоких шмпульсных напря-
жений наводки обычного вида. Следовательно, в таком случае необхо-
димо экспериментальное подтверждение, что эти приборы не будут
повреждены из-за возникновения дугового разряда при больших
переходных процессах.
Катушки и трансформаторы могут быть повреждены при действии
слишком большого постоянного или импульсного напряжения. В
табл. 4.8 суммированы некоторые результаты испытаний. Пороги по-
вреждения для переходных процессов, обусловленных ЭМИ, сравнимы
со значениями переходных воздействий при испытаниях, проводимых
с целью защиты от грозовых разрядов 127].
4.4. ЗАЩИТНЫЕ РАЗРЯДНИКИ
Введение
При любом использовании защитных приборов нужно ответить
па некоторые вопросы.
1. Будет ли данный прибор отрицательно влиять па нормальную
работу схемы?
2. Какова чувствительность защищаемой схемы?
3. Насколько эффективно прибор будет ограничивать ожидаемые
переходные процессы по сравнению с уровнем чувствительности за-
щищаемой схемы?
4. Как велики потери энергии, мощности или тока ЭМИ в защитном
приборе?
В табл. 4.9 приведены [27, 28] два основных вида защитных разряд-
ников— «мягкие» и «жесткие» ограничители. В табл. 4.10 собраны
соответствующие определения и измеряемые свойства 127, 28].
Таблица 4>9
Защитные разрядники при действии ЭМИ [27, 28]
Основные функции защитного разрядника—детектировать импульс, развязать
и отразить и (или) отвести энергию для предотвращения повреждения в защи-
щаемом оборудовании
А. «Мягкие» ограничители:
Конденсаторы
Варисторы—нелинейные сопротивления, зависящие от напряжения
/ =?= где а —мера того, насколько характеристика варистора при-
ближается к идеальной. Хорошие защитные приборы обычно имеют очень
малую частотную избирательность
Б. «Жесткие» органичители — приборы с пробоем:
Высокое сопротивление->низкое сопротивление-»-
высокое сопротивление
Газоразрядный промежуток (область тлеющего разряда, область дугово-
го разряда)
Угольные заградители
Зенеровские диоды
Выпрямительные диоды
В. Другие функции
Гашение дуги
Применение: мощные системы, передатчики, каналы передачи данных
145
Таблица 4.10
Параметры * [27, 28]
Статическое напря-
жение ПробоЯ |Л,/
od
Нал ряжение гаше-
ния vE
Максимальный оста-
точный TOK IMF
Номинальный оста-
точный ток
Номинальный ток
периодического разря-
да 1КА
Шунтирующее соп-
ротивление
О
Шунтирующая ем-
КОСТЬ* Со
о
Вольт-амперная ха-
рактеристика ВАХ
Импульсное напря-
жение пробоя Урп
Напряжение
ничения Ус
Пиковое напряже-
ние импульса* Урр
Максимальный им-
пульсный ток 1мр
Значение медленно меняющегося квазистатического на-
пряжения, приложенного к разряднику, при котором
разрядник начинает проводить. Не представляет особой
важности, поскольку зависит от скорости изменения
прикладываемого напряжения
Постоянное напряжение, при котором возможно само-
гашение или гашение защитного прибора после зажига-
ния (зависит от пропускной способности по току)
Ток, который протекает от источника питания через
предохранитель с разрядником в течение и после пере-
ходного процесса
Переменный ток, который может выдержать защитное
устройство до изменения VSB на ±10%. Этот ток неболь-
шой, если вольт-амперная характеристика устройства
имеет положительную производную по напряжению
Эффективное значение тока частотой 60 Гц в пяти
последовательных циклах, разделенных 5-минутными ин-
тервалами, причем каждый цикл состоит из двух одно-
секундных волн с промежутком в 5 с. Тик в испытаниях'
задается 100-амперными (в пике) ступенями до тех пор,
пока вольт-амперные характеристики не изменятся на
±10%, что рассматривается как уровень отказа
Сопротивление по постоянному току при определенном
напряжении. Обычно очень высокое (1010 Ом, за исклю-
чением варисторов), по его очень трудно точно измерить.
Как правило, используют измеритель сопротивлений
НР4329А
Межэлектродная емкость; обычно измеряют на частоте
1 кГц. Эта емкость может зависеть от постоянного на-
пряжения смещения и быть ниже 1 пФ. Обычно изме-
ряются импедансным мостом типа General Radio Г650 В.
Варисторную емкость можно измерить емкостным мостом
типа 1615 А.
Зависимость между током и над ряжением. Ее можно
записать на характериографе типа Tektronix, модель 576,
который позволяет наблюдать ток утечки и временные
характеристики
Пиковое напряжение, достигнутое при определенной
скорости нарастания переходного процесса до того, как
защитный прибор начинает проводить, как, например в
импульсе, имеющем в максимуме 10 кВ, а скорость нара-
стания 5 кВ/нс (Vp = 10 кВ, Vr — 5 кВ/нс)
Напряжение на разряднике, остающееся после спада
начального выброса во время действия импульса пере-
напряжения. Это напряжение зависит от тока и должно
быть измерено для обоих полярностей
Пиковое напряжение на защитном приборе при опре-
деленной скорости нарастания и пиковой амплитуде
испытательного импульса. Является мерой индуктивного
выброса ' .ц
Ток, который в состоянии выдержать защитный раз-
рядник. Оп зависит от времени спада (10 нс—15 мкс)
и предшествующего разряда в приборе
146
Продолжение табл. 4.10
Номинальный им-
пульсный ток IRP
Пиковый ток, который защитное устройство может вы-
держать в течение нескольких импульсов без превыше-
ния критерия отказа. Эта величина важна, если необхо-
димо учитывать переходные процессы, индуцированные
молнией или внутренним ЭМИ
Примечая не: звездочкой отмечены важные параметры.
Установление характера поведения защитных разрядников в ус-
ловиях действия ЭМИ и степени защиты, обеспечиваемой ими для оп-
ределенных элементов и схем электроники, является сложной задачей.
Одна из важных характеристик некоторых защитных разрядников
перенапряжения — диапазон рабочих напряжений (рис. 4.37). Другая
Область перенапряжений, кВ,
Тип постоянный ток
прибора 0,0005 0)01 0)1 1 10 100 1000
Рис. 4.37. Рабочие области основных
типов защитных приборов [20, 27, 28]
_ _ Пере- Характеристика
Трп прибора напряжение ограничения
ИскроОой
промежуток
Диод
Рис. 4.38. Временная зависимость вы-
ходного напряжения основных защит-
ных приборов (Vo — рабочее напря-
жение системы) [20, 27, 28]
характеристика — зависимость выходного напряжения разрядника от
времени (рис. 4.38). Очевидно, что ни искровые разрядники, ни электро-
механические приборы (такие, как реле для отключения схемы при пе-
регрузке по напряжению или току) непригодны для защиты чувстви-
тельных полупроводниковых приборов, поскольку для них недопустимы
начальные выбросы, пропускаемые этими защитными приборами. Во
многих случаях эффективно использование диодов, но они сами тре-
буют защиты, если ожидаются большие перегрузки. Обычно смешан-
ная комбинация защитных приборов (см. разд. 4.5) сглаживает фронт
перенапряжения, ограничивая максимум напряжения значением,
близким к рабочему напряжению системы, и рассеивая (или отводя)
достаточную энергию, так что не возникает остаточных повреждений.
Основная проблема заключается в том, что напряжение перегрузки,
косвенно возникшее от действия поля ЭМИ, может повредить систему
в течение нескольких наносекунд, что меньше времени срабатывания
147
большинства защитных приборов. Те, приборы, которые применяются,
имеют следующие недостатки: 1) токовые перегрузки не гасятся, пока
потенциал на защитном приборе низок; 2) емкость относительно высо-
ка; 3) требуется слишко.м много приборов, чтобы обеспечить необхо-
димую степень защиты.
«Жесткие» ограничители
Электрические параметры приборов с газовым промежуткОхМ за-
висят от физических параметров электродов и газовой среды между
ними. Параметры электродов определяются их формой и расстоянием
между ними, тогда как параметры среды — составом окружающего газа,
примесями, ионизацией и давлением. При заданном газовом составе
V
Статическое напряжение
пробоя
Область
тлеющего разряда
Я
Область
дугового разряда
| т Область х|
4/200020 разряда
—------s Статическое напряжение
пробоя
Область
тлеющего разряда
Рис. 4.39. Вольт-амперная характеристика типичного разряд-
ного промежутка [27, 28]
на пробивные напряжения влияет геометрия электродов. Для опре-
деленных конструкций можно изменить напряжение пробоя регулиро-
ванием давления газа, как правило, в диапазоне от нескольких еди-
ниц до сотен атмосфер. Одпако в газовых разрядниках, которые обыч-
но применяют для защиты систем связи, систем регулирования и си-
ловых систем, чаще всего используют средние рабочие давления, по-
рядка 1 атм.
На рис. 4.39 [27, 28] показана вольт-амперная характеристика раз-
рядников с прецизионным промежутком, которые обычно исполь-
зуют в линиях связи. При малых токах дуги в области дугового раз-
ряда и в так называемой области квазитлеющего разряда промежутки
низкого давления имеют два различных механизма проводимости.
Если после поджига ток через промежуток не достиг достаточного
значения, прибор будет работать только в области тлеющего разряда.
При больших токах рабочая точка перемещается в область дугового
разряда, где падение напряжения на промежутке мало. Точка, соот-
ветствующая переходу от тлеющего разряда к дуге, не одна и та же
148'
при росте и уменьшении тока. При уменьшении тока после возникно-
вения дуги рабочая точка разрядника может «колебаться» между об-
ластями дугового и тлеющего разрядов. Неважно, в каких отдельных
точках квазитлеющий разряд переходит в дуговой, и наоборот. Эти
точки сильно меняются как для одного и того же прибора, так и от
прибора к прибору дря разрядников данного типа. Поэтому одно из
условий применения искрового разрядника в схеме состоит в том, чтобы
напряжение схемы не превысило статистическое напряжение пробоя
промежутка.
Другое условие применения искрового разрядника в схеме постоян-
ного тока — способность подавлять остаточный ток. Ниже переходной
области его тока ограничен включенным последовательно сопротив-
лением. Рассмотрим, например, систему, в которой протекает постоян-
ный ток, с высоким сопротивлением источника и напряжением на нем,
меныпим напряжения тлеющего разряда. Разряд будет погашен после
того, как импульс перегрузки инициирует образование дуги. Когда
постоянное напряжение источника превышает напряжение тлеющего
разряда, даже если ток промежутка ниже тока переходной области,
разряд не сможет погаснуть и промежуток будет продолжать пропус-
кать ток, пока электроды пе перегреются и не разрушатся.
Если ток промежутка не ограничен значениями тока в переходной
области, постоянное напряжение системы должно быть меньше напря-
жения дугового разряда, чтобы погасить промежуток после возникно-
вения дуги. Если промежуток не погашен, он будет пропускать по-
стоянный ток, пока электроды не перегреются и не разрушатся.
В силовой цепи переменного тока не возникает проблем, связанных
с этим типом гашения, так как напряжение источника в системе умень-
шается до нуля в течение каждого полупериода. Поэтому напряжение
на промежутке спадает до значения меньшего, чем напряжение тле-
ющего и дуговою разрядов, и разряд гаснет. Однако для силовой цепи
переменного тока возникает другая проблема остаточного тока.
А именно, зажженный искровой промежуток в режиме переменного
тока проводит лишь в течение той части полупериода, пока его напря-
жение и ток пе достигнут значений, приводящих к гашению разряда.
Из-за перегрева электродов (обусловленного большим импульсным
или остаточными токами) или других факторов гашение может и
не произойти, а произойдет повторное зажигание в течение сле-
дующих полупериодов.
Остаточный ток, даже ограниченный по величине из-за большой
длительности протекания способен вызвать повреждение электродов
разрядника, приводящее к хаотичности пробоев. Более того, из-за
осаждения распыленного материала электрода на внутренней изоли-
рующей стейке прибора может уменьшиться сопротивление или воз-
расти емкость электрода.
В цепи переменного тока, где разряд в промежутке защитного при-
бора зажигается нестационарным напряжением, деградация из-за
протекания остаточного тока может через некоторое время изменить
или нарушить защитное действие. Это один из более «топких» моментов,
встречающихся при обеспечении заданной стойкости к ЭМИ, который
149
иллюстрирует необходимость периодических проверок и технического
обслуживания устройств защиты от ЭМИ, Для предотвращения влия-
ния остаточного тока иногда включают последовательно с защитным
промежутком ограничивающие сопротивления. Однако такой метод,
очевидно, ухудшает его переходные характеристики. Вместо этого мож-
но включать последовательно нелинейные сопротивления, чтобы обес-
печить гашение промежутка с лучшей характеристикой. При исполь-
зовании защитных разрядников в силовых линиях часто применяют
магнитные дугогасящие поля, чтобы способствовать гашению оста-
точного тока.
Для определения деградации характеристики действующей си-
стемы необходимо знать поведение пассивного сопротивления при-
бора. Обычно это сопротивление шунтирует защищаемую схему, по-
этому интересно измерить его характеристики.
Также интересны низкочастотные статические параметры (см.
табл. 4.10). Это статические пробивные напряжения, являющиеся
синонимами напряжения зажигания и напряжения срабатывания,
а также напряжение гашения, являющееся синонимом напряжения
поддержания разряда; они относятся к точке, в которой происходит
самотушение или самогашение разряда. Максимальный остаточный
ток обычно определяется как пиковое значение 60-герцового непрерыв-
ного тока, при котором разряд защитного прибора гаснет в конце полу-
периода, в течение которого произошло зажигание. Номинальный оста-
точный ток—это пик 60-герцового остаточного тока, который может
выдержать защитное устройство при заданном числе последователь-
ных импульсов перенапряжения без изменения исходного статического
пробивного напряжения более чем на 10%. Номинальный ток перио-
дического разряда есть среднее квадратическое значение тока частотой
60 Гц в пяти последовательных циклах, разделенных пятиминутными
интервалами, причем каждый цикл состоит из двух односекундных
волн с промежутком в 5 с. После такого испытания статическое напря-
жение пробоя не должно измениться более чем на 10%. Для газовых
промежутков импеданс определяется шунтирующей емкостью. Однако
после серии испытаний может происходить некоторое распыление
электродов, что создает заметный шунтирующий импеданс.
При измерении вольт-амперных характеристик обычно используют
напряжения и токи, которые относительно медленно меняются во вре-
мени. Тем не менее эти характеристики полезны для идентификации
некоторых особенностей характеристик пробоя.
Характеристики импульсного пробоя газовых разрядников зависят
от формы приложенного сигнала, а также от импедансов источника
и нагрузки. Наиболее важный параметр, характеризующий форму сиг-
нала, который обычно рассматривается,—скорость нарастания прило-
женного напряжения. Приведенные в гл. 2 максимальные значения
скорости нарастания составляли порядка 10 кВ/нс, а для идеализиро-
ванных линий электропередач скорости нарастания могут быть в 3—
10 раз больше.
На рис. 4.40 представлены типичные переходные характеристики
газонаполненных защитных разрядников. Выброс возникает в резуль-
150
тате двух явлений. Первое, более очевидно, связано с индуктивностью
выводов. Второе, более сложное, зависит от времени задержки между
приложением переходного сигнала и началом лавинного пробоя про-
межутка Характеристики выброса очень важны, особенно для совре-
менных полупроводниковых устройств, требующих защиты, таких как
интегральные схемы. Энергия выброса может оказаться Достаточной
для того чтобы произвести остаточные повреждения чувствительного
полупроводникового элемента, если не предусмотрена дополнительная
Ч41
Q? з»
g*
CD
*2
п г 5 W 73 zu 2? 30
Время, нс
Рис. 4.40. Временная зависимость на-
пряжения на защитном разряднике
с небольшим газовым промежутком
[27]
защита.
Термины «импульсное напряжение пробоя», «динамическое напоя
жение пробоя», «импульсное напряжение искрового промежутка)
и «импульсное напряжение зажигания» являются синонимами Он *
относятся к напряжению, при котором защитный прибор начинает про
водить при различных скоростях Р
нарастания инициирующего пере-
ходного процесса, и обычно взаи-
мозаменяемы. В случае переход-
ного процесса, обусловленного
ЭМИ, указанное напряжение, как
правило, измеряется в 50-омной
схеме испытаний, допускающей
применение очень быстронарастаю-
щих переходных сигналов. Длина
выводов в этой схеме минимальна;
однако на практике влияние эф-
фективной длины выводов может в
действительности приводить к уве-
личению импульсного напряже-
ния пробоя.
После действия первоначальной перегрузки и зажигания дуги на
пряжение на промежутке падает до значения, называемого напряже-
нием ограничения. Последнее есть напряжение па защитном разпял"
нике, остающееся после спада начального выброса во время дей'тви
импульса перенапряжения. В общем случае это напряжение ограни*
чения зависит от тока, а поэтому также от импеданса источника и им'
педанса нагрузки, т. е. от всех величин, которые использованы при ис-
пытаниях или в действующих схемах. Хотя напряжение ограничены *
обычно меньше напряжения зажигания на порядок или более, оно тяк*
же влияет на переданную энергию, которая способна повредИТЬ '
ствительные схемы. У
Кроме защитных свойств импульсных разрядников с газовым ппп-
межутком интересны уровни, при которых газовый промежуток мо".
жет быть поврежден переходными процессами, созданными ЭМИ или
другими переходными процессами, связанными с системой. ^ак отме.
чалось выше, переходные процессы, вызванные ЭМИ, часто описывают-
ся разностью двух затухающих экспонент или экспоненциально чято"
хающих синусоид, а ток, протекающий через прибор, зависит не только
от амплитуды приложенного сигнала, но также от импедансов источ°
ника и нагрузки. Однако собственный срок службы газовых проме-
151
жутков некоторых
кулоновского заряда ?ссов часто зависит от полного интегрального
Для определения ,;!((/) который прошел через промежуток.
импульсный ток. Ег^11устимых рабочих точек выбран максимальный
способен выдержать Можно определить как пиковый ток, который
сов, без превышения битный прибор при определенной серии импуль-
допустимого изменеп||.Ч1бранного критерия повреждения, например
пробоя. Максимально'* ita j-10% исходного статического напряжения
заряда или времени Л импульсный ток есть функция кулоновского
интересен номинальщЛдц и выражается через эти параметры. Также
да его определяют кд^ импульсный ток. Для заданного времени спа-
прибор без превышен!? >1ик тока, который может выдержать защитный
импульсов. *> критерия повреждения для аналогичных серий
Другой класс Ж;.
приборы, такие, как^ких ограничителей ^включает униполярные
тили и приборы с обыЛеровские диоды, управляемые лавинные вен-
диодов с ростом напрял^мр—«-переходом. Для простых кремниевых
начинается обычно пр^ция на р — «-переходе «жесткое» ограничение
напряжения нормаль^ Напряжении ~ 1 В. Если диапазон изменения
иногда применяют низ^ работающей схемы превышает это значение, то
исходило при напряже^Чмные цепи смещения, чтобы ограничение про-
Однако можно избеж,-Лях, превышающих рабочие напряжения схемы,
менения зенеровских уЬ использования цепей смещения путем при-
ную точку пробоя, ко^Н лавинных диодов. Они имеют четко выражен-
соединении, если схе^?руЮ надо использовать при последовательном
Все эти три метода4 работает с биполярным напряжением.
с точки зрения стойко^. Имеют некоторые конструктивные недостатки
обладает конечным вр^'Н к ЭМИ. Прибор с простым р — «-переходом
индуктивности выволочем включения, а также испытывает действие
индуктивности выводов4 Энергия выброса, обусловленного действием
ными, чтобы повреди^' ii время включения могут оказаться достаточ-
элементы. Для смеще^ более чувствительные полупроводниковые
ность выводов, связанных р — «-переходов эффективная индуктив-
выброс. л с цепью смещения, также будет увеличивать
Применение зенеро^
если индуктивность вы^ких диодов является прекрасным методом,
включения исключител^дов сведена к минимуму, так как их время
только для низкочастотно мало. Однако эти диоды можно использовать
щей емкости, которая Ац схем из-за больших значений шунтирую-
емкость перехода пору^йственна этому типу р—«-перехода. Обычно
работоспособность схемАда 5000 пФ достаточна, чтобы нарушить
Емкость перехода такжу(, имеющей рабочие частоты свыше 1 МГц.
влиять на другие схемы, .Зависит от температуры и может существенно
тирующей емкости. Чтлдя КОТОрЫХ важны изменения величины шун-
последовательно с зенед>ы сделать ее минимальной, обычно вводят
ср — «-переходом, обл^оВСкими диодами быстродействующие диоды
нительные выбросы, энерАающим малой емкостью. Это создает допол-
того, чтобы повредить ця которых может; оказаться достаточной для
боры. Тем не менее часто Лее чувствительные полупроводниковые при-
152 ЧдуТ на полезный компромисс.
«Мягкие» органичители
Другой класс защитных полупроводниковых приборов — сопро-
тивления, которые зависят от напряжения (варисторы). Такие рези-
сторы часто изготавливают из карбида кремния. Их вольт-амперная
характеристика описывается следующим соотношением:
I = (4.53)
где / —гмгновенный'ток; V — мгновенное напряжение; К — постоян-
ная прибора; а — показатель нелинейности. Обычно значение а для
карбидаЗкремния не превышает примерно 6, поэтому характеристика
ирибораТдовольно «мягкая», т. е. она сглаживает изменения выходного
напряжения,'связанные'с изменением входного тока.
ОО
Оз
% 1000
£ 800
500
400
300
200
100
1 2 3 4 5810 20 30 50 90100 200 400 900
Мгнобенныи ток, А
Рис. 4.41. Вольт-амперные характеристики типичных ограничителей напряже-
ния [29]:
/--резистор (а~1); 2 — 6х2,54-см, тиритовып варистор (ос<5); .3 ~ 2,51X2,34-см селеновый
варистор (<х=8); 4 —МОВ (а>23); 5 — мощный кремниевый зенеровский диод для ограниче-
ния переходных процессов (а«-35)
Новый элемент— металл-оксидный варистор, для которого имеются
экспериментальные результаты. Германиевые металл-оксидные ва-
ристоры [29] прессуют из керамического порошка; они различаются
размерами, формой, составом зерен и их структурой, что приводит к
различию вольт-амперных характеристик. Последние похожи на харак-
теристики лавинных диодов (рис. 4.41 и табл. 4.11, где для сравнения
приведены характеристики зенеровских и других варисторов). Коэффи-
циент а определяет степень приближения характеристики такого за-
щитного прибора к идеальной (т. е. горизонтальной линии па графике
V (/)). Он равен тангенсу угла наклона вольт-амперной характеристики,
построенной в двойном логарифмическом масштабе:
или
если 12//1 = 10.
а = [1g (У2/Л)/ 1g (F2/Kx)1,
а = lg (W),
(4.54)
(4.55)
* Тирпт — керамика па оспопс карбида кремния. — Прим. пер.
153
Таблица 4. И
Результаты испытаний защитных приборов [27]
Прибор Шунтирующая емкость, пФ Пиковое на- пряжение импульса Vpp кВ Уровень повреждения ‘ra, а Прибор Шунтирующая емкость, пФ Пиковое на- пряжение импульса Vpp кВ Уровень повреждения lRA, А
при 0,5 кВ/нс при 5 кВ/нс при 0,5 кВ/нс при 5 кВ/нс
Electrons 2 1,5 1,7 > 1000 1 GZ20210A 700 0,3 1,0 900
EL 2600SL- 60-KS-200C 600 1,5 4,0 900
350 704-15К36 2 000 0,38 0,5 >1000
EL243S 2 2,2 2,5 >iood TPD450 550 0,7 1,0 200
Type 2140 4 7,0 7,0 >1000 International
Signal ite Rectifier 0,62
CG-75L 2 2,5 2,7 >1000 KY1DPF 25 000 1,8 500
CG-145 2 2,0 2,5 >10001 KY6DPF 3 000 2,7 3,8 500
CG-350L 2 3,0 3,8 >1000 KZ1DPF 35 000 0,5 1.7 300
CG-800L 1 4,0 7,0 >1000 KZ6DPF 6 800 1,9 3,0 500
UBD-550 10 2,0 4,0 >1000 Unitrode
Siemens 1N5610 1 700 0,4 0,8 900
S1-G350 3 2,2 2,6 >1000 1N56I1 1200 0,44 1,7 >1000
Joslyn 1N5612 1000 0,5 1,6 1000
P/N 1250-02 18 2,7 5,4 >1000 1N5613 800 0,7 1,7 600
P/N 1750-09 17 0,7 2,0 >1000 General Ele-
P/N 2001-06 1 1,8 3,2 >1000 ctric
P/N 2001-09 1 2,7 з,о >1000 VP 130 Al 0 800 1,1 1,5 >1000
P/N 2001-94 1 3,2 6,4 >1000 Carborundum 5,2
P/N 2301-07 2 3,4 6,3 • >1000 234BNR4-A 2 7,2 500
P/N 2301-08 10 2,5 4,8 >1000 234BNR4-B 8 3,5 5,0 300
P/N 2301-41 3 2,0 6,0 >1000 55 IBNR 2-A 8 1,8 3,0 300
Cook Elect- 551BNR2-B 63 0,7 2,0 500
ric National
Type 492 car- 20 0,8 2,0 200 Lead
bon block 71D10000 10 1,9 з,о 500
Sandia (Ben- American
dix Connec- Electronics
tor) MTC-3175 — 0,06 0,09 200
Dielectric 10 1,7 1,9 >1000 Dale Elect-
suppressor ronics 5,0 9,6 >1000
General Se- LA8A4C 20
miconductor LA9A1A-1 4 4,0 6,0 >1000
ICT-5 36 000 0,4 1,1 >1000 SPA-100 26 2,7 7,0 >1000
1N5645A 2 500 0,43 1,5 >1000
1N5658A' 900 0,48 1,8 > 8оо:
1N5665A 600 0,6 1,5 > 800
Кроме того, поскольку пользователь заинтересован в ограничении по-
ступающих сигналов (подавлении возможных переходных напря-
жений), превышающих номинальное пиковое напряжение липни, сле-
дует ввести и другую характеристику. Определим эффективный коэф-
фициент ограничения как отношение подавленного пикового напря-
жения при заданном токе к максимальному стационарному пиковому
напряжению схемы в наихудшем случае: Этот коэффициент (предпола-
154
гается, что on больше или равен 1/2) зависит от пикового тока и Типа
используемых металл-оксидных варисторов (рис. 4.24). Если, на-
пример, выбрано а — 25 и отношение токов 10 000 : 1 (т.е. 10 А к 1 мА),
то коэффициент ограничения равен 1,45. Металл-оксидный варистор
можно включать параллельно чувствительной нагрузке либо непосред-
ственно, или через вторичный трансформатор (рис. 4.43).
АТеталл-оксидные, и, в частности, цинк-оксидные варисторы ис-
пользуют во многих случаях как защитные приборы. Однако при выбо-
ре вариатора надо проявлять осторожность, поскольку эффективность
приборов существенно различается из-за разницы следующих свойств:
1) диапазона рассеиваемой энергии; 2) диапазона пропускаемого тока;
3) диапазона перенапряжений; 4) быстродействия; 5) запаса по про-
пусканию тока; 6) температурного диапазона; 7) удобства монтажа.
Рис. 4.42. Зависимость коэффициента
. ограничения от а для различных от-
ношений токов [29J
Рис. 4.43. Включение МОВ ограничи-
теля переходного напряжения в схе-
му [29]
Фирма Matsushita .Electric производит цинк-оксидные варисторы
дискового типа, называемые нелинейными цинк-оксидными сопротив-
лениями (ZNR), которые используют как подавители искры и огра-
ничители напряжения или тока в электронных схемах. Например,
марка ERZ-15D3K102 относится к цинк-оксидному варистору (ERZ)
с поминальной мощностью 1,5 Вт (15), дискового типа (D), с допуском
±10% (К) и номинальным напряжением 1000 В (первые две цифры,
значащие —10, которые следует умножить на 10 в степени, равной
третьей цифре). Включение таких варисторов между коллектором
и эмиттером позволяет во многих случаях защитить выходные транзи-
сторы от выбросов напряжений, которые могут пройти через промежу-
ток искрового разрядника.
Металл-оксидные варисторы изготавливают и как часть комбини-
рованных четырех штырьковых соединительных устройств [30]. На
рис 4.44 показана типичная характеристика такого германиевого при-
бора, а на рис. 4.45 — изменение его статической характеристики или
увеличение тока утечки в зависимости от пикового тока вероятного
переходного процесса. Внутренний нагрев, вызванный возросшим
гоком утечки, не должен превысить номинально допустимую мощность.
Поэтому если приложенное статическое напряжение мало, возрастание
тока утечки не создаст дополнительных трудностей.
155
Показатель степепи а металл-оксидной варисторной ячейки может
быть больше, че\| у обычных карбид-кремниевых варисторов, особенно
при низких и промеЖуТОЧных токах, так что характеристика варистора
начинает приближаться к характеристике^ зенеровского диода. При
больших токах она становится аналогичной характеристике обычных
вариаторов. Одцако при использовании металл-оксидных варисторов
сохраняются (но в меньшей степени) некоторые проблемы, характер-
ные для зенеровских диодов, например проблемы, связанные с боль-
шими значениями шунтирующей емкости.
Напряжение, В
Рис. 4.44. Типичные вольт-амперные ха-
рактеристики, Ge MOB — варисторно-
го устройства, изготовленного в виде
штепсельного разъема, вставленного в
розетку типа FJT 12-4 [30]
Как металл-оксидные варисторы, так и варисторы из карбида крем-
ния, как правило, применяют в качестве защитных приборов в более
высоковольтных схемах, обычно при напряжениях порядка 100 В и
более. Это, в частности, справедливо для приборов из карбида крем-
ния, которые в большинстве случаев не являются эффективными ог-
раничителями наПрЯЖения, пока приложенное напряжение не превы-
шает нескольких сотен вольт. С другой стороны, для зенеровского
диода эффективное ограничение может происходить при напряжении
5 В и выше. Бодее высокие напряжения ограничения реализуются
чаще, если использовать последовательно соединенные зенеровские
диоды, но при это),] возникают трудности, связанные с индуктивностью
выводов.
Статическое или низкочастотное поведение полупроводниковых
защитных разрядников сначала оценивается с помощью вольт-ампер-
ных характеристик. Интересны номинальные допустимые статические
напряжения; они зависят от мощности, рассеиваемой полупроводни-
ковыми прибораци, которая обычно важна только для варисторов.
Как было сказано ранее, шунтирующая емкость и возможное шунти-
рующее напряжение при рабочих напряжениях схемы наиболее важны
для всех защитных полупроводниковых и металл-оксидных варисто-
ров. Так как динамическое напряжение варистора и различных типов
диодов обычно не падает ниже пробивного, здесь отсутствует передача
пика энергии, как в газовом защитном разряднике.
При анализе переходного процесса часто используют термин «пи-
ковое импульсное напряжение». Он означает максимальное напря-
жение, которое оказЫвается на варисторе или диоде при заданной ско-
рости нарастания и амплитуде испытательного импульса. Обычно
это напряжение Измеряют с помощью испытательного стенда, где им-
педансы источника и нагрузки равны 50 Ом, а индуктивности выводов,
связанных с прибором, поддерживаются минимальными. Для вари-
сторов пиковое значение импульса также зависит от амплитуды испы-
156
тательного импульса, и если она увеличивается, то в конце концов в
ристоре будет рассеяна мощность, достаточная для разрушения- По-
лому пиковое напряжение импульса надо также выражать через коп*
кретине значения приложенного напряжения или максимального тока.
С другой стороны характеристика обычных р — ^-переходов и зеНеР0В*
ских диодов более близка к характеристике газонаполненных диодов.
Как правило, после спада начальных переходных процессов на-
блюдается отсечка на «мягких» ограничителях обоих видов: управляе-
мых напряжением резисторах и приборах ср- л-переходом- Это
важно, поскольку отсечка влияет и на переданную в нагрузку энергию.
Рис. 4.45. Ухудшение вольт-амперных
характеристик германиевого варистор-
ного устройства, рассмотренного на
рис. 4.44, при подавлении импульсов
гока различной амплитуды длитель-
ностью 15 мкс:
/ — исходная характеристика; 2 — после
.чейслвия импульса гока амплитудой 39 А;
3 — амплитудой 330 Л; 4 — амплитудой
3000 А
Гоя, А
Важный параметр—номинальный импульсный ток, т. е. максималь-
ный пиковый ток, который способен выдержать защитный прибор при
заданном числе импульсов. Типичным критерием повреждения может
быть уменьшение шунтирующего сопротивления или 10%-ное изме-
нение вольт-амперной характеристики (наблюдаемой, например» на
низкочастотном характериографе). Максимальный импульсный ток при
заданном времени спада—это пиковый ток, который способен выдер-
жать защитный прибор при аналогичной серии импульсов без нару-
шения критерия повреждения.
Краткие выводы
Газовые защитные разрядники используют при больших перегРУ3"
ках; одпако их недостатками являются большое время срабатывания
и часто слишком большой выброс, пропорциональный поминальному
допустимому току. Полупроводниковые приборы мепее устойчивы к на-
водке, но имеют меньшее время срабатывания. Однако оно еще отно-
сительно велико, чтобы передать энергию, достаточную для повреж-
дения более чувствительных полупроводниковых приборов. Следо-
вательно, могут потребоваться дополнительные гибридные методы
защиты; они обсуждаются в следующем подразделе.
В табл. 4.11 приведены некоторые характеристики малых защит-
ных разрядников для аппаратуры связи. В табл. 4.12 даны значения
переданной энергии, которые сравнивают с минимальной энергией,
требуемой для повреждения типичных полупроводниковых приборов.
Наибольшие значения переданной энергии для всех защитных разряд-
ников достаточны, чтобы повредить более чувствительные приборы.
В табл. 4.13 дан список фирм, производящих защитные разрядники.
157
Таблица 4.i$
Свойства малых низковольтных защитных разрядников при действии импульса
со скоростью нарастания напряжения 5 кВ/нс
Приборы Диапазон пиковых значений импульсов напряжения» кВ Диапазон переданной энергии, Дж
Газовые разрядники Варисторы Полупроводниковые защит- ные приборы 1,1—6,0 0,5—4,0 0,1—3,0 to • сл СП О’— *— г о о о 1 1 1Г г - со -о оо • — о о О 1 I | 'О’ со со
Проспекты, выпускаемые фирмами-изготовителями, содержат не
только сведения о разрядниках как защитных приборах, но также
об их работе, применении в условиях воздействия ЭМИ и методах уве-
личения стойкости. В табл 4.14 приведены параметры типичного вы-
сокоэнергетического защитного устройства [31J (рис. 4.46, 4.47). Им-
пульсный пробой, так же как время срабатывания, зависит от ско-
рости нарастания напряжения. Используя данные, приведенные в
Рис. 4.46. Разрез разрядного промежутка типа Joslyn P/N 1903 [31]:
1 — вывод; 2 — изолятор; 3 — электроды; 4 — корпус (металлический)
Рис. 4.47. Временная зависимость напряжения на двухэлектродном мощном за-
щитном приборе (P/N 71039-07) [31]
Скорость нарастания Диапазон пробивного напряжения, В Среднее пробивное напря- жение, В
507-516 509
100 В/мкс 560 — 570 565
1 кВ/мкс 720 — 750 740
10 кВ/мкс 110—1190 1157
100 кВ/мкс 1250—2550 2458
1,3 кВ/нс 5200 при 1,9 кВ/нс 4600
158
Таблица 4.13
Поставщики защитных приборов
American Electronics Laboratories, Inc.
P. О. Box 552
Lansdale, Pennsylvania 19446
Carborundum Company
Electronics Plant
P. P. Box 339
Niagara Falls, New York 14302
Cook Electric Company
6201 West Oakton
Chicago, Illinois
Dale Electronics, Inc.
East Highway 50
Yankton, South Dakota 57078
Electrons Company
65 Passaic Avenue
Fairfield, New Jersey 07006
General Electric
Semiconductor Products Department
Electronics Park
Syracuse, New York 13201
General Semiconductor Industries, Inc.
230 West Fifth Street
Tempe, Arizona 85281
International Rectifier
233 Kansas Street
El Segundo, California 90245
Joslyn Electronic Systems
Santa Barbara Research Park
P. O. Box 817
Goleta, California 93017
Motorola Communications Division
Schaumburg, Illinois
National Lead Industries, Inc.
P. P. Box 420
Hickoff’s Mills Road
Hightstown, New Jersey 08520
RCA Electronic Components
Harrison, New Jersey
Siemens Corporation
186 Wood Avenue South
Iselin, New Jersey 08830
Signalite
Neptune, New Jersey 07753
Telecommunications Industries, Inc.
Copiague, New York
Unitrode Corporation
580 Pleasant Street
Watertown, Massachusetts 02172
Таблица 4.14
Технические характеристики высокоэнергетического
защитного прибора, выполненного как одно целое с
токоограничивающим сопротивлением [31]____________
Номинальные значения напряжения системы 120/208 В эффективных—60 Гц
Напряжение искрового перекрытия при часто!е 60 Гц 195 В эффективных ±15%
Напряжение пробоя на постоянном токе 250 В±15%
Импульсное напряжение искрового по- крытия 1200 В при 10 000 В/мкс
Пиковый ток перегрузки 65 кА (10x20 мкс)
Максимальный непрерывный ток, А 900 А за полупериод
Максимальное напряжение разряда 1000 В (сигнал 10x20 мкс с мак- симальным током 5 кА)
Срок службы 2000 срабатываний при токе 10 кА
Диапазон рабочих температур От—40 до -J- 50° С
Давление От давления на уровне моря до давления на высоте 3,66 км
159
Рис. 4.48. Зависимость перенапряжения от времени за-
держки защитного прибора с разрядным промежутком
табл. 4.15, конструктор может определить, удастся ли с помощью раз-
рядников решить поставленную проблему защиты. Если он решит ис-
пользовать искровые разрядники, то такие параметры, как статическое
напряжение пробоя (т. е. 400 В), время нарастания (4 нс), скорость
нарастания напряжения (5 кВ/нс), сопротивление изоляции (10 мОм),
срок службы (1000 токовых импульсов по 500 А без повреждения)
и критерий гашения, необходимо определить до выбора конкретного
типа прибора. Часто требуется использовать комбинированный под-
ход, как обсуждалось в разд. 4.3, чтобы ограничить передач)' энергии
от более мощных приборов, которые приведены в табл. 4.16 и изображе-
ны на рис. 4.46. В табл. 4.15 проведено сравнение защитных характе-
ристик зенеровских диодов, искровых промежутков и варисторов.
С целью оценки эффективности приборов с искровым промежутком
для защиты от ЭМИ проведены испытания таких приборов в лабора-
ториях Гарри Даймонда [31—351, причем особое внимание (уделяли
Рис. 4.49. Импульс тока при испытаниях искровых промежутков:
1р — амплитуда импульса; ip —время прихода сишала; id — время задержки;
/г — время нарастания
160
Таблица 4.15
Сравнительные данные обычных защитных приборов, предназначенных
для использования в условиях действия ЭМИ [31]
Прибор Способность отводить большие избыточные токи (>500 А) Быстродей- ствие при резком нарастании переходного напряжения Минимальная емкость (минимум вносимых потерь) Максимальное сопротивление прибора Эффектив- ность защиты схемы при низких напряжениях «50 В)
Газовый разряд- ник 1 3 1 1 3
Зенеровский ДИОД 3 1 3 2 1
Варистор 2 2 2 3 2
Прибор Эффектив- ность защиты схемы при высоких напряжениях (>4 00 В) Эффектив- ность ограничения сигналов в системах постоянного тока Радиационная стойкость Эффектив- ность работы при обеих полярностях импульсов Линейность (отсутствие влияния перекрестной модуляции на напряжение защиты) 1 Отсутствие температурной зависимости
Газовый разряд- ник 1 3 1 1 1 1
Зенеровский ДИОД 3 2 3 3 2 3
Варистор 2 1 2 1 3 2
Примечание: „1 = наиболее пригодный; == наименее пригодный.
их свойствам применительно к современной воеппой аппаратуре
связи. При испытаниях исследовали многие характеристики приборов:
минимальное напряжение и ток поддержания разряда (МИГ и МТП),
статические вольт-амперные характеристики, статическое напряже-
ние пробоя по постоянному току (Vsb), пиковое напряжение (Грв)
(рис. 4.48), времена задержки и формирования разряда (td и tp)
(рис. 4.49). При необходимости инженер-конструктор должен учесть
другие электрические параметры, такие, как способность регулировать
энергию или ток, надежность, емкость и сопротивление утечки.
Были проведены импульсные испытания работающих передат-
чиков, защищенных искровыми разрядниками (правые колонки в
табл. 4.17). После воздействия ЭМИ выходные колебания передатчика
в течение первых 300 нс после приложения импульса принимали хао-
тический характер с затухающей амплитудой. В течение следующих
200 нс их амплитуда увеличивалась до нормального значения и они
становились более стабильными. Еще через 300 нс выходные колеба-
6 Зак. 8G7 161
Таблица 4.16
Искровые промежутки, прошедшие импульсные испытания п₽и амплитуде
импульсов 11 кВ и длительности 50 нс [22]
Промежуток Изготовитель Тип Статическое напря- жение пробоя, В
Миниатюрный искровой промежуток То же в » » в ъ в > Искровой промежуток То же в в » » в в в в в в в Joslyn в в в в Signalite в в в в в в в Seimens в в в в в в в в в 2001-06 2001-07 2001-08 2001-09 2001-31 CG-800L CG-407L CG-350L CG-230L CG-90L UBD-550 UGT-4,0 UGT-8,0 В2-В470 В2-Н25 В1-С90/20 КА6 В1-А350 В1-А230 B1-F90 В2-В800 В1-С145 В2-1110 230 350 470 800 230 800 470 350 230 90 550 4000 8000 470 2500 90 6500—9500 350 230 90 800 145 1000
ния полностью восстанавливались. Среднее время полного восстанов-
ления составило примерно 0,8 мкс.
Выбросы напряжения, наблюдавшиеся в искР0ВЫХ разрядниках,
велики по сравнению с выбросами, измеренными на некоторых дру-
гих защитных приборах. Утечка энергии может превысить 1 мДж,
поэтому одни только эти приборы не обеспечивают достаточную за-
щиту для полупроводниковых схем.
В табл. 4.18 приведены другие защитные прибоРы» которые подвер-
гались действию импульсов с амплитудой 10 кВ и временем нарастания
50 нс и не были повреждены. Статические напряжения пробоя для не-
которых из этих приборов весьма малы, например, 3,9 В для зенеров-
ского диода.
4.5. ЗАЩИТНЫЕ РАЗРЯДНИКИ И ГИБРИДНЫЕ ФИЛЬТРЫ
Защитные разрядники часто используют вместе с фильтрами. В
разд. 4.3 подчеркивалось, что фильтры редко используют самостоя-
тельно для защиты от ЭМИ, поскольку большинство приобретаемых
фильтров не предназначено для использования проти® помех, превы-
шающих несколько тысяч вольт, кроме специальных фильтров. Дру-
о
Таблица 4 -
Резуяьтаты испытаний защитных разрядников в лабораториях фирмы Hurry Diamond а [32]
Марка Фирма - продавец Характеристика прибора на постоянном токе Испытания с прямоугольными биполярными импульсами Испытания при повторяющихся 120 кВ импульсах
Статическое напряжение пробоя, В мнп, в МТП, А
До после ДО после ДО после НС нс НС vpb, в ]РВ, Л Переданная энергия, Дж Напряжение пробоя В
испытаний испытаний До | после
мин макс мин макс испытаний
5030-01 5030-02 UBD-550 UBT-275 UMT 550 Joslyn Signalite » 179 542 546 524 530 410 588 558 542 544г 275б 543 367 493 536 417 570 568 547 578Д 0,7 2,0 8,0 6,0 7,0 7 13 14 9 10 <0,1 0,5 0,2 0,3 <0,1 <0,1 0,2 <0,1 <0,1 <0,1 1 <1 1 <1 13 18 <1 14 <1 1 <1 2 <1 4 <1 1 <1 2 <1 3 1 2 1 16 1 21 1 16 1 910 1820 ,910 1820 1090 1820 850 1820 850 1820 36 89 37 91 48 80 53 91 46 88 27 (3 импульса) 90 (10 импульсов) 270 (30 импульсов) 27 90 270 27 90 270 27 90 270 27 90 270 301 326 179 565 543 555 557 546 548 524 528 532 543 534 544 275 33& 570 546 556 555 385 380 523 50$ 49а 536г 57а
з Испытано 5 приборов каждого типа.
б Один прибор был закорочен, когда подвергся действие гмт.ульса с энергией 275 Дж.
в Один прибор закорочен.
г Один прибор не пробивался при 710 В.
д Два прибора не пробивались при 705 В.
Таблица 4.18
Приборы, прошедшие импульсные испытания при
амплитуде импульсов И кВ и длительности 50 нс [22]
Прибор Изготовитель Тип
Низковольтный защит- ный прибор Dale L VP-6/6,2B 6,2
То же L VP-6/7,5B 7,5
» L VP-6/9, IB 9,1
» » LVP-6/13B 13
Магнитный защитный » LA9A1A/300B 300
’разрядник То же » LA9A1A/400B 400
» LA9A1A/500B 500
» LA9A1A/750B 750
» LA9A1A/1000B 1 000
Диодный ключ перс- ЕСС GT-40 43
•менного тока
Искровой промежуток EG & G GP-57-6/7209 6 000
То же » GP-44L/120-256 12 500
» TP-64-4,9/104-02 4 900
Лавинный диод General Semiconductor 1N5017 7,5
То же » 1N5020 10
» General Semiconductor 1N5042 50
» » 1N5051 100
» , » IN5344B 8,2
» » 1N5369B 5,1
» Unitrode UZ8810 10
Зенеровский диод Motorola 1N1518 3,9
Лавинный диод » INI 523 Д0
То же » 1N1802 200
» 1N1788 51
» » 1N1785 30
Диодный ключ пере- RCA 1N5411 29
менного тока
Биполярный диод International KY2DPF 100
Rectifier ТП-300В 300—500
Газовый защитный раз- рядник Tel ecommin ications
TII-300C 500-900
То же TH
» TII-300A 150—300
Примечание. См. также разд. 4.7 по скоростной защите, разд. 4.7 по фильтрам
и страницы этого раздела по искровым промежуткам.
гая причина состоит в том, что трудно обеспечить достаточную защиту
с помощью только однокаскадпого фильтра.
При обсуждении работы защитных разрядников было показано,
что они обладают недостатками, когда необходимо гарантировать за*
щиту особенно чувствительных полупроводниковых приборов. Часто
энергия, переданная через защитные разрядники в нагрузку, оказы-
вается достаточной для повреждения таких элементов. Поэтому необ*
164
ходимо принять меры для преодоления этих недостатков, характерных
как для фильтра, так и для защитногд разрядника, которые исполь-
зуются самостоятельно.
Во многих случаях для этого применяют гибридные схемы. На
рис. 4.50 показаны комбинация защитного разрядника и фильтра низ-
ких частот. Разрядник ограничивает пиковое напряжение приложен-
ного импульса, далее сигнал интегрируется до приемлемого значения
фильтром низких частот, расположенным непосредственно за ним. Же-
лательно, но не обязательно включать последовательные стабилизи-
рующие сопротивления. Если их нельзя использовать, то следует тща-
тельно проанализировать схему такого типа в отношении возможного
Рис. 4.51. Комбинация мощного и ма-
ломощного разрядников:
1 — мощный молниезащитный разрядник
(медленнодействующий); 2 — маломощный
защитный разрядник (быстродействующий)
Рис. 4.50. Комбинация защитного раз-
рядника и низкочастотного фильтра:
I — последовательные сопротивления (же-
лптельно широкополосные); 2 — защитный
рл >рядник; 3 — входной сигнал; 4 — выход-
ной сигнал
появления «звона» или паразитных колебаний. Они часто возникают
и подобных устройствах, если используется газовый разрядник, кото-
рый представляет собой источник напряжения с нулевым внутренним
сопротивлением.
Другим способом преодоления недостатков защитных разрядников,
когда требуется защита от одновременного действия ЭМИ и молнии,
является применение устройства, изображенного на рис. 4.51. Таким
устройством, например, может быть часто используемый мощный мол-
пиезащитный разрядник, созданный на основе очень большой антенны.
Однако время его срабатывания недостаточно мало, чтобы обеспечить
защиту для большей части полупроводниковой аппаратуры, которая
кабелем соединяется с разрядником.
В некоторых случаях эту проблему решают путем использования
линии задержки между мощным инерционным и маломощным быстро-
действующим разрядниками. Кабель, способный выдержать наивысшее
ожидаемое пиковое напряжение, включают между двумя разрядниками.
Электрическая длина кабеля должна быть такой, чтобы время распро-
странения сигнала равнялось или превышало половину длительности
импульса, который может пройти через мощный, но инерционный за-
щитный разрядник. Введение кабеля такой длины позволяет мощному
разряднику стать полностью проводящим до того, как придет «закора-
чивающий» сигнал, отраженный от быстродействующего разрядника.
Вели такой кабель не включен, возможно, что быстродействующий
разрядник сработает первым и воспримет полный ток нагрузки вплоть
165
до повреждения. Системы, подобные показанной на рис. 4.51, удовлет-
ворительно работают лишь при некоторых формах входных сигналов.
Пороговые напряжения пробоя и напряжения ограничения как для
мощных, так и для быстродействующих разрядников должны быть та-
кими, чтобы оба прибора сработали, однако большая часть тока была
бы передана через мощный разрядник.
Некоторые формы переходных сигналов не могут быть адекватно
переданы устройством, показанным на рис. 4.51. Существует другой
способ исключить длительное распределение тока между мощным и ма-
ломощным защитными разрядниками при униполярных переходных
процессах (рис. 4.52). Конденсатор, включенный между двумя разряд-
никами, образует вместе с ними фильтр верхних частот. При действии
Рис. 4.53. Схема диодной защиты
вводов;
1 — газонаполненный разрядник (зазор
0,08 мм); 2 — высокочувствительная аппа-
ратура
Рис. 4.52. Комбинация мощного за-
щитного разрядника и конденсатора
(применима только для униполярных
импульсов):
1 — мощный защитный разрядник, пропус-
кающий большой кулоновский заряд; 2 —
маломощный защитный разрядник, пропус-
кающий малый кулоновский заряд
униполярного импульса паводки, сопровождающего, например, разряд
молний, конденсатор заряжается и ограничивает длительный мощный
ток, который протекает через быстродействующий разрядник, защищая
его от повреждений. Однако при действии ЭМИ наводка может быть не
униполярной, а скорее имеет вид затухающей синусоиды. Поэтому для
многих приложений, связанных с наводкой от ЭМИ, схема, изображен-
ная па рис. 4.52, может оказаться неэффективной.
Другой способ гибридной защиты, который часто используют для
подавления эффектов несимметричного зажигания разряда газовых
промежутков, защищающих балансные входные схемы, показан па
рис. 4.53. Если разряд зажегся только в одном из газовых промежут-
ков, то напряжение обыкновенной паводки поступает на дифферен-
циальные входы. Оно прикладывается к цепи, образованной сопротив-
лением и диодом, которая сглаживает основные пики искажений. Од-
нако некоторый разностный сигнал все же может проходить в аппара-
туру, и его нельзя уменьшить с помощью приборов, предназначенных
для подавления обыкновенной наводки, таких, как дроссели или транс-
форматоры. Поэтому, если в балансных схемах не используют еще одну
комбинацию из 'защитного разрядника и диода, то необходимо приме-
нять тщательно сбалансированные газонаполненные разрядники, что-
бы обеспечить одинаковые характеристики зажигания и тем самым
166
предотвратить трансформацию обыкновенной наводки в дифферен-
циальную.
Для передатчиков и приемников, работающих на СВЧ и более вы-
соких частотах (рис. 4.54), можно «зашунтировать» на входе большую
часть низкочастотных составляющих наводки, созданной молнией или
ЭМИ. Однако при действии ЭМИ, если не применен стойкий полупро-
водниковый разрядник, может быть передана энергия, достаточная
для того, чтобы повредить высокочастотные блоки. Можно также ис-
пользовать защитные приборы однонаправленного действия для аппа-
ратуры, работающей в области СВЧ и более высоких частот. Циркуля-
торы и изоляторы способны обеспечить в умеренной полосе частот ос-
лабление сигнала, распространяющегося в одном направлении, при-
Рис. 4.54. Использование
четвертьволнового шлей-
фа и защитного разряд-
ника для защиты от ЭМИ
и молнии СВЧ- и УКВ-
аппаратуры:
/ — защитный разрядник;
2 — СВЧ(УКВ)-приемник-пс-
редатчик
мерно на 20—30 дБ при потерях ~1 дБ для сигнала, распространяю-
щегося в другом направлении. На рис. 4.55 поясняется использование
певосстанавливающегося прибора. Такой прибор пригоден только для
тех передатчиков или в тех случаях, когда энергия передается в направ-
лении, противоположном распространению энергии ЭМИ. Для ограни-
чения спектра приложенного сигнала в рабочей области циркулятора
или изолятора желательно использовать полосовые фильтры.
На рис. 4.56 (а—д) изображено шесть простых принципиальных
схем для защиты электронной аппаратуры от нестационарного пере-
напряжения, которое возникает между входом и выходом системы (где
энергия ЭМИ поглощена соединительным кабелем или присоединен-
ный к нему подсистемой) (см. также табл. 4.19). Заметим, что схемы
скоростной защиты (б, в, г, е) предназначены для обеспечения защи-
ты от избыточных токов или перенапряжений (см. табл. 4.20). Если бы
ЭМИ инициировал дугу, то эти схемы, вероятно, действовали бы доста-
точное время, чтобы обеспечить защиту от интенсивного повреждения.
Работа схем аид зависит от способности защитного разрядника, в ко-
тором используется зенеровский диод, подавлять переходные про-
цессы, созданные ЭтМИ.
Испытания реле, в частности катушек реле, показали, что сопротив-
ление изменяется мало. Были испытаны реле следующих типов (изме-
нения сопротивления даны в процентах): 1) Babcock RP 11576-2,
якорь + 0,6%; 2) С. Р. Clare А5245-1, якорь, +1,7%; 3) Hathaway
63862, магнитный вибратор, +2,5%; 4) Potter Brumfield FLB4002,
магнитный фиксатор, —1%; 5) Struthers Dunn FC-6-365, якорь, нет
изменений.
167
Рис. 4.55. Использование прибора однонаправленного действия для защиты пере-
датчиков малой и промежуточной мощностей:
/ — защитный разрядник; 2 — узкополосный мощный фильтр; 3 — изолятор: 4—СВЧ(УКВ)*-
передатчик
или ty-ЮОм
^\j----1 I—------о-Ь
Подавитель
2вВ переходного Ае Нагрузка
процесса Т
Рис. 4.56. Схема защиты от нестационарных перенапряжений [36]:
а — подавление переходного процесса с помощью устройства постоянного тока; б — защитное
устройство постоянного тока (регулируемое): / — устройство скоростной защиты на постоян-
ном токе; в — защитное устройство постоянного тока и автоматический прерыватель; 1 —
источник питания; 2 —устройство скоростной защиты (постоянного тока); г — защитное уст-
ройство переменного тока в первичной цепи, /?гСг цепочка предотвращает разрывы dVldt
при включении: / — устройство скоростной защиты (переменного тока); д — защитное уст-
ройство (переменного тока) во вторичной цепи; е —иомеритель перенапряжения переменного
тока и прерыватель; 1 — устройстве? скоростной защиты (переменного тока)
Таблица 4.19
Устройства скоростной защиты по постоянному току
(фирма MCG Electronics), прошедшие испытания при
действии импульса 11 кВ/50 нс [22]
Тип Vsb, в Тип VSB, в
LVC-1PA-6.8 6,8 LVC-1 РА-50 50,0
LVC-1PA- 10 ю,о LVC-1PA-100 100,0
LVC-1PA-15 15,0 LVC-1PA-150 150,0
LVC-1 РА-20 20,0 LVC-1 РА-200 200,0
Таблица 4.20
Минимальная энергия, вызывающая наблюдаемые остаточные
повреждения [20]
Объект испытания Минимальная энергия, Дж Неисправность Примечания
Реле 1-ю-1 Сваривание контактов Sigma I-A реле (11F)
Микроам- перметр 3-10-3 «Заедание» измерите- льной системы Микроамперметр фирмы Simpson, модель 1212С
Пары топ- лива 3-10-3 Выгорание Промежуток (0-175 мм), заполненный смесью пропана с воздухом
Реле 2-Ю-з Сваривание контактов Слаботочное реле фирмы Potter Brumfield 539
Пирозапал 6-10-* Зажигание Мостиковый запал
Запал 2-Ю-з » Электрозапал № 8
Генератор- ная лампа 1-Ю-4 Нарушение генерации УКВ-генераторная лампа 6AF4
Никакого объяснения не было предложено для изменения сопро-
тивления. У реле Hathaway 63862 при действии 480-вольтового прямо-
угольного импульса наблюдалась неустойчивая дуга между контакта-
ми, а при действии 700-вольтового импульса — устойчивая дуга [37].
4.6. БЕСПРОВОДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ
Оптические ограничители
На практике в некоторых случаях можно сделать эффективную раз-
вязку и (или) отвести энергию ЭМИ с помощью оптических каналов
связи. Это тем более возможно там, где допускается использование оп-
тических волокон (нитей), которые могут быть чувствительны к дозам
у-излучения ~107 рад (Si). Как сделать такую развязку, было показа-
но Метцем из Иллинойского университета [38]. В основном она состоит
из устройства накачки светоизлучающего диода (СИД), помещенного
на стыке с электрическими цепями, СИД, пучка оптических волокон,
169
Детектора на фотодиоде и усилителя или другой выходной схемы, на-
пример, триггера Шмидта или дешифратора (рис. 4.57) [38—43].
Очевидно, что импульсы переходных напряжений и тока, которые
можно передать по проводам и другим проводникам, не могут пройти
через оптические волокна (неметаллическая среда). Однако, поскольку
наводка воспринимается СИД, может возникнуть некоторый шумовой
Сигнал
от —
входной
схемы
Фотодиод
1
волоконный
световод
Рис. 4.57. Структурная схема
системы с волоконной оптикой:
/ — устройство накачки СИД; 2 —
СИД; 3 — усилитель; 4 — триггер
Шмидта
ЗГ 4
Сиоииа,
-^пос-
,____.щупаю-
щий на выходную
схему (например2
дешифратор]
2
сигнал. Так как оптические волокна имеют ограниченную полосу про-
пускания (рис. 4.58), эти шумы передаются лишь частично. Частота
светового сигнала и частота полей ЭМИ ядерного взрыва настолько
далеки друг от друга, что по существу указанные сигналы не взаимо-
действуют.
Введение оптических волокон в экранированную* камеру дает до-
полнительные преимущества. В стенку камеры заваривают волновод
Рис. 4.58. Схема прохождения света через световод:
1 — сердцевина; 2 —- покрытие
с частотой отсечки, превышающей частоты ЭМИ. Волокна, являющие-
ся хорошим изолятором, можно пропустить через волновод без ухуд-
шения его ослабление. Это упрощает проблему ввода в камеру, которая
характерна для металлических проводников. Типичными для такой
системы являются следующие элементы.
1. Мощный инфракрасный СЦД фирмы Monsanto ME 5, который
работает вплоть до частоты 30 МГц. Он изображен в цепи системы на-
качки СИД (рис. 4.59).
2. Волоконный световод с малыми потерями (4 дБ/км) фирмы Cor-
ning Glass Works, в пучке 75 волокон.
170
3. Лавинный фотодиод, подобный диоду TIXL-56 фирмы Texas In-
struments с коэффициентом усиления фототока, равным 200 при обрат-
ном напряжении смещения 170 В, и произведением коэффициента
усиления на полосу частот, равным 80 Гц (рис. 4.60).
4. Резисторы, конденсаторы, транзисторы и операционные усили-
тели (IC) (см. рис. 4.59 и 4.60).
Змиттерный Дополнительные
повторитель эмиттерные повтр^ители
d П l/л Динами-
Г----—КУ/ ческое
т з смещение
Рис. 4.59. Задающее устройство (возбудитель) СИД
Описанную систему используют в обычных каналах передачи дан-
ных. Можно также применять другие логические промежуточные бло-
ки связи (подобные кодирующим или декодирующим устройствам с
+2003
Операционный усилитель
Лавинный +
Рис. 4.60. Усилитель приемника
эмиттерной связью), что позволяет работать системе в области 150 МГц,
которая более соответствует системам связи ЭВМ.
Результаты исследований показывают, что изоляторы типа свето-
водов можно использовать на длине волны 900 мм ИК-Диапазопа при
облучении по крайней мере до 107 раз (Si), если световод тщатель-
но укреплен в оболочке, например с помощью эпоксидной смолы. При
выравнивании и связывании волокон в пучок необходима осторож-
ность, чтобы оптимизировать начальные коэффициенты передачи све-
171
Таблица 4.21
Достоинства и недостатки волоконных кабелей
П реимущества волоконных кабелей по сравнению с кабелями, содержащими ме-
таллические проводники [44]
1. Полная электрическая изоляция
2. Отсутствие пробоя диэлектрика
3. Отсутствие «звона» и эхо-сигналов
4. На порядок мепыпий вес
5. Меньшее потребление энергии
6. Некоторое уменьшение стоимости (зависит от системы преобразования)
7. Увеличение полосы пропускания по крайней мере па порядок (200 мГц
для кабеля длиной 300 м)
8. Для использования волоконных кабелей требуются только небольшие из-
менения в оборудовании
Очевидные недостатки
1. Малая прочность при деформации
2. Отсутствие в настоящее время полных экспериментальных данных по
влиянию окружающих условий
3. Необходимость в оптимизации при использовании световодов с высокими
и низкими потерями (Galileo Electro Optics, 350 дБ/км и Coning, 30 дБ/км).
та. Дальнейшего улучшения характеристик пропускания световода
можно ожидать при улучшении используемых материалов и методов из-
готовления (табл. 4.21).
Экспериментально наблюдали, что световоды с высокими потерями
ослабляют сигнал на порядки по сравнению со световодами с низкими
потерями. Однако первые значительно дешевле, имеют большее число
нитей в кабеле (большую плотность упаковки) и большую светосилу
(собирательную способность). Обе волоконные кабельные системы не
восприимчивы к действию радиочастотных и других электромагнитных
помех, ЭМИ и шумов.
Специальная система на миллиметровых волнах
Существует аналог волоконнооптической телеметрической системы
в виде системы, работающей в области миллиметровых волн. В такой
системе вместо носителя информации в. виде светового пучка исполь-
зуют радиочастотный сигнал с длиной волны в области миллиметровых
волн. Для беспроволочной телеметрии изготавливают и используют ди-
электрические волноводы, подобные обсужденным в предыдущем разде-
ле. Преимущества беспроволочной связи на миллиметровых волнах пе-
ред оптической в настоящее время заключается в большей широкополос-
ное™ и возможности введения сигнала внутрь волновода и выведения
его наружу. Построены некоторые системы этого типа, в которых до-
стигнута полоса, на несколько сотен мегагерц превышающая полосу
оптических систем беспроволочной связи длиной 46 м.
Диэлектрический волновод для миллиметровых волн имеет диа-
метр ~3,2 см и состоит из охранного кольца (из полиэтилена высоко-
172
го давления), установленного на диэлектрическом сердечнике диамет-
ром ~0,95 см. Также использовали эквивалентное микроволновое уст-
ройство, которое отличается от предыдущего только диаметром диэлек-
трического волновода; полный диаметр последнего обычно превышал
10,15 см. Помимо волноводных систем, работающих в области миллимет-
ровых воли и СВЧ, использовали излучательные СВЧ-системы.
Существуют и другие специальные методы, в которых отсутствует
электрическая связь или обработка сигналов. Например, для передачи
энергии через экранирующие стенки используют механические устрой-
ства, которые вводят через волноводные отверстия с частотой отсечки
ниже граничной частоты сигнала наводки. Кроме этого изготавливают
гидравлические логические системы, которые относительно невоспри- *
имчивы как к ЭМИ, так и к нестационарным радиационным эффектам,
4.7. РАЗЪЕДИНИТЕЛИ
Плавкие предохранители, реле, прерыватели и схемы скоростной
защиты можно считать стойкими элементами. Они предназначены для
отключения менее стойких схем от источников мощности в начале пере-
ходного процесса, до того как произойдут катастрофические повреж-
дения. В случае ЭМИ импульс наводки может вызвать образование
дуги (охватывающей и защитные разрядники) в подсистемах, потреб-
ляющих в нормальных условиях большую энергию от сети или в диа-
пазоне радиочастот. Эти приборы, хотя и являются слишком инер-
ционными, чтобы подавить начальный выброс, способствуют выжива-
нию системы, ограничивая переданную мощность.
Устройства скоростной защиты несколько отличаются от плавких
предохранителей и прерывателей. Такие устройства «намертво» зако-
рачивают проводники с помощью замыкателя. Это предотвращает со-
здание повреждений из-за нестационарных процессов при передаче мощ-
ности, в частности при частичном закорачивании схем. Для запуска
устройств скоростной защиты необходимо иметь триггер или чувстви-
тельный элемент. В радиопередатчиках в качестве датчиков, сигнализи-
рующих об образовании дуги в облученном газовом защитном разряд-
нике со сферическими электродами (установленном в основании боль-
шой передающей антенны), используют импедансные мосты или фото-
элементы. В других случаях триггер можно запустить от схемы, чув-
ствительной к выбросу напряжения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Miller D. A., Bridges J. Е, — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility»,
1968, v. 10, N 1, p. 52.
2. Kaden H. Wirbelstronc and Schirmung in der Naclirichtenteclinik. Berlin,
Springer, 1959.
3. Harrison C. W., Papas С. H. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1965, v. 13, p. 960.
4. King L. V. —«Philos. Mag.», 1933, v. 15, p. 201.
5. Shenfeld S.—«IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1969, v. 10,
N 1, p. 29. < .
6. Merewether D. E. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1969,
v. 11, N 4, p. 139.
>173
1. Merewether D. E. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1970,
v. 12, N 3, p. 134.
8. Merewether D. E. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1970,
v. 12, N 3, p. 138.
9. Ferber R. R., Young T. J. — «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1970, v. 17, N 6.
10. Bridges J. E. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1969, N 1,
p. 82.
11. Miller D. A., Toulious P. P. Penetration of Coaxial Cables by Transient Fields. —
In: IEEE Electromagnetic Compatibility Symposium Record, 1968, p. 414.
12. Bridges J. E., Wells W., Uslenghi G. Test Procedures for Coaxial Cables and
Connectors. — In: EMP Preferred Test procedures, Parts 7—10, DNA 3286H,
Defense Nuclear Agency, Wachington, D.C. 20305.
13. Frankel S.—«IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1974, v. 16,
N 1, p. 4.
14. Bridges J. E., Zalewski R. A. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibili-
ty», 1968, v. 10, N 1, p. 130.
15. Fowler E. D. In: Eurocon 71 Digest, Institute of Electrical and Electronic
Engineers, Lausanne, Switzerland, October 1971, p. B-ll-3 (1) and B-ll-3 (2).
16. Dairiki S. Connector Leakage into Coaxial Cable. — In: EMP Symposium, Air
Forses Weapons Laboratory, Albuquerque, N. M., 1973.
17. Dairiki S. Considerations in Shielding Analysis of Joints and Connectors in
Cables. Technical Memorandum 19, Contract F29601-69-C-D127, Stanford
Research Institute, March 1972.
18. Knowles E. D., Brassier J. C. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibili-
ty», 1974, v. 16, N 1, p. 24.
19. Vance E. F. Prediction of Transients in Buried Shielded Cables, Contract DAEA
19-71-A-0204, Stanford Research Institute, Interim Report, Fort Huachua,
Ariz. 856B, March 14, 1973.
20. EMP Awareness Course Notes,- DNA 2772T, Headquarters, Defense Nuclear
Agency, Washington, D.C. 20305, August 1973.
21. «Interference Technology», Engineer’s Master, 1973.
22. Williams R. L., Beil fuss J, W. «Terminal Protection Test Results», Harry
Diamond Laboratories Newsletter, November 1973.
23. Youla D. C. — «Proc. IRE», 1961, v. 39, N 7.
24. Haykin S. S. Active Network Theory, Reading, Mass., Addison-Wesley Pub-
lishing Company, 1970, p. 272.
25. S, A Parameter Cricuit Analysis and Design, Hewlett-Packard, Application
Note 95, Palo Alto, Calif, September 1968.
26. DNA EMP (Electromagnetic Pulse) Handbook, DNA 2114H-2, vol. 2; Analy-
sis and Testing. Section 13, November 1971.
27. Emberson C. W. Electromagnetic Pulse (EMP) Hardware. Contract DAHC20-
72C-0282, Defense Civil Protection Agency, IITRI Final Report E6227, Was-
hington, D. C. 20301, January, 1973.
28. Bridges J. E., Emberson C. W. EMP Preferred Test Procedures for Hardening
Components. Contract DNA001-72-C-0089, Washington D. C. 20305. Defense
Nuclear Agency.
29. Golden F. BM Fox R. W. GE-MOV Varistors—Voltage Transient Suppressors,
General Electric, Application Note 200.60.
30. Tasca D. MM Peden J. C. Characteristics and Applications of Metal Oxide.
Varistors for EMP Hardening, General Electric Contract DAAG39-72-0179,
Harry Diamond Laboratories (DASA Subtask R990AXEBO99).
31. Hart W., Higgings D. A Guide to the Use of Spark Gaps for Electromagnetic
Pulse (EMP) Protection. Joslyn Electronic Systems, Brochure JES 198-2.5M,
1973.
32. Brawn R. W., Miletta J. R., Parsons R. E. Spark Gap Devices for Electromag-
netic Pulse (EMP) Protection Washington, D. C. Harry Diamond Laboratores,
November 1973.
33. Bazarian A. V, Gas Discharge Devices for Use in Transient Voltage Protection
and Electrical Energy Transfer, Signalite, 1973.
34. Glasoe G. H., Lebacqz L. V. Pulse Generators. N. Y., Dover Publications,
1965.
174
1. Stadler P. H. High Voltage Fast Pulser: Operator’s Manual, pniico-rora*
July 1971.
”♦ < ovle M. J. Designer’s Guide io Circuit Protectors. EDN, Nowember, 5, 1973,
ii. 38.
11 wunch D. C., Marzitelli L. Semiconductor and Nonsemiconductor Damage
Study. Braddock, Dunn and McDonald, Inc., April 1, 1969.
и Metz R. An Optical Link for the Circumvention of Nuclear Electromagnetic
Pulse Interference. Master’s Thesis, University of Illinois, 1973.
»’» Bl elawski W. B. Low-loss Optical Waveguides: A tutorial Review of Two-
Class Fibers. Corning Glass Works, Business Development Department,
Electrical Products Group.
bi Maurer R. D. — «Proc. 1ЕЁЕ», 1973, v. 61, N 4, p. 452.
и ililel F. L. Television Transmission Over Fiber-Optic Waveguides. Corning
Glass Works, Research and Development Laboratory.
I ' Верлекэмп Э. P. Алгебраическая теория кодирования. Пер. с англ. И. И. Гру-
шко под ред. С. Д. Бермана. М., «Мир», 1971.
11 Fairchild Semiconductor Company, Linear Integrated Circuits Data Catalog,
1971, p. 45.
11 Kessler J. N. — «Electronics», August 22, 1974, p. 69.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
г) к раны-корпуса
I Special Issue on Shielding — «IEEE Transactions on Electromagnetic Compa-
tibility», 1968, v. 1, N 1.
' Bridges J. E., Miller D. A. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibili-
ly», 1968, v. 10, N 1, p. 175.
i Still D. A.—«IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1971, v. 13,
N 2, p. 45.
I Schieber D. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1973, v. 15,
N I, p. 12; 1973, v. 15, N2, p. 88.
Inylor C. D. —«IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility», 1973, v. 15,
Ml, p. 17.
< • Wu T. Tsai L. L. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility»,
1974, v. 16, N4, p. 201.
< Senior T. B. A., Desjordins G. S. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compati-
bility», 1974, v. 16, N 4, p. 205.
и Harrison C. W. — «IEEE Trans. Ant. Prop.», 1964, v. 12, N 3, p. 319.
• i Shu G., Dudley D. G., Bristol I. W. —«J. Appl. Phys.», 1969, v. 40, N10.
lu Kodgcr J. H. Electromagnetic Pulse Protection Engineering and Management.
Lawrence Livermore Laboratories, Note 16, 1973.
II Morrison R. Grounding and Shielding Techniques in Instrumentation. N. Y.,
John Wiley & Sons, 1967.
Экраны-отверстия
i ' Oloski T. Y. — «IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques», March 1972.
I I Albin A. L. Shielding Effectiveness of Electrically Conductive Protective
(’.outings for Magnesium and Aluminium Surfaces. — In: Fifth National
Symposium on Radio-Frequency Interference, Institute of Electrical and
Electronics Engineers, June 4—5, 1963.
I I Angelakos D. J. Fadio Rrequency Shielding Properties of Metal Honycomb
Materials and of Wire Mesh Enclosures. — In: Sixth Conference on Radio-
liequency Interference Reduction and Electromagnetic Compatibility.
< .hlcago, Armour Research Foundation, October 1960.
II» Jarva W. Shielding Efficiency Calculation Methods for Screening Waveguide
Ventilation Panels, and Other Perforated Electromagnetic Shields. — In:
Seventh Conference on Radio-Frequency Interference Reduction and Electro-
magnetic Compatibility. Chicago, Armour Research Foundation, November
1961.
175
16. Schreiber О. P., Monroe W. H. A Standard Technique for valuation of EML —
In: Seventh National Symposium on Electromagnetic Compatibility, Institute
of Electrical and Electronics Engineers, N. Y., June, 29, 1965.
Экраны-уплотнения
17. Baker W. F. The Effects of Conductivity and Permeability on EMI Gaskets*
1970 Regional Electromagnetic Compatibility Symposium, San Antonio, Tex.,
October 1970. -
18. Hsi-Tien Chang. Interaction of Electromagnetic Radiation with an Airplane.
Symposium on Electromagnetic Hazards, Pollution, and Environmental
Quality, 1972.
19. Shumpert T. H. EMP Penetration Through Imperfectly Conluctiong Gaskets
in Hatches, Part 1. Joint EMP Technical Meeting, First Annual Nuclear
EMP Meeting, NEM, 1973.
20. Armour Research Foundation, AF33(616)-8527, Electromagnetic Compatibi-
lity Lecture Series for Wright-Patterson Air-Force Base, August 1961.
21. Eckersley A. Transfer Impedance Across Interfaces Containing Conductive Gas-
kets. Joint EMP Technical Meeting, First Annual Nuclear EMP Meeting,
NEM, 1973.
22. Ehrreich J. E. Plastic RF Shielding From Based on a New Conductive Filler.
Fifth National Symposium on Radio-Frequency Interference. Philadelphia,
Institute of Electrical and Electronics Engineers, June 4—-5, 1963.
23. Good T. M. A Method of Evaluating the Effectiveness of Radio-Frequency
Gasket Materials. Fifth Conference on Radio-Frequency Interference
Reduction and Electromagnetic Compatibility. Chicago, Armour Research
Foundation, October 1959.
24. Schreiber О. P. RF Tightness Using Resilient Metallic Gaskets. Second Con-
ference on Radio-Frequency Interference Reduction. Chicago, Armour Research
Foundation, March 1956.
25. Awerkamp D. W. A New Idea for Determining RF Gasket Attenuation. Eighth
IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility, San Francisco, 1966.
Кабели и разъемы
26. McDowell C. N., Barstien M. J. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compati-
bility», 1973, v. 15, N 4, p. 188.
27. Vance E. E., Nanevicz J. E. — In: IEEE Electromagnetic Compatibility
Symposium Record, 1968, p.381.
28. Schelcunoff S. A. — «Bell System Technical J.», 1934, v. 13, p. 532.
29. Cook D. F. Connector Design and Test Practices. Electromagnetic Pulse Pro-
tection Engineering and Management, Lawrence Livermore Laboratories, No-
te 17, 1973.
30. Schor F. W. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compati-bility», 1968, v.10,
p. 135. 4
31. Miller J. S. Test Report on Conducted Current Shielding Effectiveness of Bay-
onet Connector Shells with Fingers. Elcctomagpetic Pulse Protection Engi-
neering and iManagcment. Lawrence Livermore Laboratories, Note 12, 1973.
32. Knowles E. D., Olson L. W. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility»,
1974, v.16, N 1, p.16.
33. Bechtold C. W., Kozakoff D. J. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibi-
lity», 1970, v.12, Nl,p.5.
34. Bechtold C. W., Kozakoff D. J. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibi-
lity», 1970, v.12, N 1, p. 9.
35. Haynes W. H., Wilkerson C. L. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibi-
lity», 1970, v.12, № 3, p.112.
36. Bates C. G., Hawleg G. T. — «IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility»,
1971, v.12, p.18. |
37. Harrison C. W. — «IEEE Trans. Electromagrietic Compatibility», 1972, v.14,
№ 2, p.56.
176
44-3113. Electromagnetic Compatibili-
38. Taylor C. D., Harrison C. W. — «IEEE
ty», 1973, v.15, N 3, p. 127. oxtail Shield Terminations 1969. —
40. Mohr R. J. Radiation Characteristics oI.r Compatibility Symposium Record,
In: IEEE Southeastern Electromagnetic
October 1969.
МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСЛь1ТАНИЙ
5.1. ВВЕДЕНИЕ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ
w „ „иИй необходимо, поскольку они:
Проведение лабораторных испытан»» е сведеиия для оценки от.
1) дают инженерам-конструкторам пол тельпых к ЭМИ элементов;
носительных свойств стойких или чУв\[,ий свойств элементов, не чув-
2) являются основой для оценки измен х воздействиях; 3) нужны
ствительных к ЭМИ, при других в доведении многих элементов,
для получения эмпирических данных с методами испытаний, кото-
критичных к действию ЭМИ; 4) связа 0 согласования требований по
рые могут служить для более эффектней предъявляемыми к постав-
стойкости к ЭМИ с другими требовании часто формулируются в виде
щикам элементов (технические условия одя из ранее согласованных
требований к проведению испытании, » стандартных методов испыта-
перечней применяемого оборудования *ями _ изготовителями эле-
пнй); 5) могут быть проведены орган из П0СледниХ1
ментов и подсистем для улучшения свои воддт испытания, где при-
Для оценки реакции готовых Чаще всего их невозможно
меняют очень большие имитаторы аНия. Для испытаний на боль-
провести на базе лабораторного оборуД щее имитирующее оборудова-
шой площади требуется очень дорогости эксперименты для .
ние. Такие испытания проводят как заi любое «умеренное» воздей.
чения гарантий того, что система выдер
ствие ЭМИ (см. приложение С). желательно иметь экрани-
Среди лабораторного оборудован _довать реакцию элементов и
рованную камеру. Это позволит исс^вИя, не прибегая к подгонке
небольших блоков на сильные возденуа Обычно элементы облу-
экрапа для каждой испытываемой уста корпуСа, их реакции пере-
чают вне экранированного помещения ' стенках помещения или кор-
даются через разъемы, установленные _еЛЬН0М оборудованию. Час-
луса, к расположенному внутри измер" ной ЭМИ, является шланг
то основным источником наводки, сО^ОВании действия ЭМИ на боль-
питания. Это справедливо и при моделин и ддя некоторых лаборатор.
шой площади, а также во многих случая сильно уменьшить> исполь.
ных установок. Указанный эффект м0 й1<и питания с очень короткими
зуя экранированные батарейные источи* из СВинцово-кислотных ав-
выводами. Такие источники, составлен* преобразователей постоянного
томобильпых аккумуляторных батареи испытание без присоединения
тока в переменный, позволяют проводит*вливать внутри экраиирую.
к линии. Преобразователи нужно Ус^ переменного тока, подводимую
щих вентилируемых корпусов. Энергию
для зарядки, необходимо вводить извНе через низкочастотный фильтр,
чтобы защитить преобразователи от Л10бы/В03М0ЖНых наводок*приво-
дящих к повреждениям. Осциллографа слеДует помещать в экранирую-
щие корпуса и питать от источников, не связанных с сетью. В ка-
честве такого источника можно использовать портативный источник
с преобразователем постоянного тока в переменный, помещенный внут-
ри того же экранирующего корпуса. н 3
Также необходима аппаратура ддя измерения незатухающих ко-
лебательных сигналов. Рекомендуется иметь набор источников питания
с мощностью порядка 2 Вт, а лучше Ю Вт, и частотным диапазоном
примерно от 10 до 100 МГц. ’
^от?0П?Д?пТеЛЬН° МОГУТ понаД°биться мощные источники в области
СВЧ и УКВ» а также некоторые избирательные радиочастотные вольт-
метры. Эти вольтметры аналогичны стандартным измерителям поля
радиочастотных помех. Кроме того, требуется стандартная вспомога-
тельная аппаратура с токовыми пробаак'ми для приборов, измеряю-
щих полезный сигнал. r r г
Из импульсной аппаратуры необхоДимо иметь импульсные источ-
ники с амплитудой от 5000 до (предпОчтительно) 50 000 В, фронтом
импульса несколько наносекунд и срезом примерНо 1 или 2 мкс на 50-
омнои нагрузке. Существуют промыщЛенные источники с аналогичными
характеристиками на 50 кВ. Для этих импульсных источников необ-
ходимы вспомогательные приспособления: номинальные нагрузки,
измерители напряжении и токовые продники, пригодные для исполь-
зования при очень высоких пиковых мощностях. Номинальные на-
грузки, пригодные для применения при незатухающих синусоидальных
сигналах мощностью несколько КиЛоватг/можно TaK«e использо-
вать и при испытаниях в области 25.Кил0В0Льтных импульсов. По-
ставщики промышленных источников Питания могут оказать помощь
в выборе других вспомогательных приспособлений, например кабелей
и разъемов. r г
В продаже имеются телеметрические системы с использованием во-
локонной оптики с полосой пропускания от ~30 до 100 МГц. Приме-
нение этих телеметрических систем силЬн0 повышает надежность лабо-
раторного оборудования и расширяет область измерений. Желатель-
но иметь осциллограф с полосой пропУскания 100 мг*ц. такие осцилло-
графы выпускают многие предприятия-изготовители. При использо-
вании стандартных кинокамер и электр0Нр10.ЛуЧевых трубок, покрытых
обычными фосфорами, очень трудно Записать однократные переход-
ные процессы. Чтобы разрешить эту проблему, следует приобрести
электронно-лучевые трубки с фосфорОм £п> в наиболее удачных ки-
нокамерах использовали объективы со светосилой меньше 2 и пленку
фирмы «Polaroid» чувствительностью Ю000 ед. (по классификации Аме-
риканской ассоциации стандартов). ' т
Как было показано в первой части книги, многие типичные навод-
ки, созданные ЭЛИ, имеют вид затухающих синусоид, и поэтому соот-
ветствующие лабораторные испытания надо проводить, используя сиг-
налы такого же вида, а не униполярные или биполярные импульсы. Ти-
пичные промышленные импульсные источники можно модифицировать,
178
если добавить на выходе параллельно или последовательно включен-
ные катушки, чтобы создать импульсный генератор звуковых частот
ударного типа (рис. 5.1). Однако могут потребоваться некоторые изме-
нения, поскольку потери па выходном конденсаторе (несмотря на то,
что он может иметь очень малую последовательную индуктивность вы-
водов) окажутся слишком велики, чтобы получить затухающую сину-
соиду с большим временем затухания. Кроме того, в качестве индуктив-
ности надо использовать элементы с очень малыми потерями.
Принцип работы простого импульсного генератора звуковых частот
ясен из рис. 5.1. Конденсатор медленно заряжается от высоковольтного
источника постоянного тока через зарядное сопротивление. При до-
стижении определенного напряжения искровой промежуток зажигает-
Рис. 5.1. Схема ударного генератора звуковых частот: /Р — максимальный испы-
тательный ток; Vp — максимальное испытательное напряжение; С2, — цепь
смещения разрядника, С2>С|; /?2 регулируется так, чтобы получить /2>|/Р|;
/ — высоковольтный источник постоянного тока; 2 — зарядное сопротивление; 3 — искровой
разрядник или ключ
ся и конденсатор разряжается на катушку индуктивности. Если тре-
буется получить импульсы звуковых колебаний большой длительности,
то из колебательного контура, где включен искровой промежуток, до-
пускается отбор в испытываемую схему лишь очень малой энергии по
сравнению с энергией, циркулирующей в цепи. Обычно этот отбор осу-
ществляется через конденсаторы или высокоомные резисторы, соеди-
няющие генератор и испытываемую схему. Кроме того, имеются индук-
тивные датчики, выполненные в виде токовых петель связи, которые
можно использовать для передачи имитируемого сигнала в испытывае-
мую систему.
При разработке генератора исходят из того, чтобы максимальная
энергия, которая может быть рассеяна в испытываемой схеме, была
меньше энергии, циркулирующей в резонансном контуре генератора
звуковых импульсов:
Максимальная рассеянная энергия ^(1/2)СУ2(в испытываемой
схеме) (5.1)
Время затухания колебаний зависит от Q: чем больше Q, тем боль-
ше время затухания:
Зависимость затухания от времени] = ехр I—(/?/(2L)) t] —
= ехр [(-(®//(20)]. (5.2)
179
Рис. 5.2. Типичный спо-
соб включения ударного
генератора звуковых час-
тот:
/ — устройство для подклю-
чения кабеля к аппаратуре;
2 — ударный генератор зву-
ковых частот; 3 — входной
измеритель тока или напря-
жения
усилени е звуковых
Добротность схемы:
Q = ®1((1/2)С^/[Максимальная активная мощность]. (5.3)
С помощью этих соотношений можно оценить основные конструкцион-
ные параметры генератора.
Создание такой резонансной схемы с искровым промежутком, ра-
ботающей в диапазоне от ~10 кГц до 100 МГц, является нелегкой за-
дачей. Простая модификация имеющихся импульсных источников, ве-
роятно, обеспечит получение подходящих затухающих синусоидальных
сигналов в диапазоне частот между 10 кГц и 100 МГц. Однако установ-
лено, что для частот свыше 10 МГц простые модификации типа пока-
занной па рис. 5.1 схемы ста-
новятся малоэффективными
из-за последовательной ин-
дуктивности зарядного кон-
денсатора или паразитной
емкости катушки индуктив-
ности. На частотах ниже
100 кГц значение тангенса
угла потерь, соответствую-
щего катушке индуктивности
или конденсатору, таково,
что трудно получить боль-
шие времена затухания коле-
баний. Можно также приоб-
рести мощные усилители, ко-
торые обеспечивают прямое
напряжению или мощно-
сти в широком диапазоне частот. Если это нежелательно, то более
практичным на частотах свыше 10МГц может оказаться использование
линии с распределенными параметрами для замены ударного ЛС-кон-
тура. Потери в искровых промежутках сильно снижают время затуха-
ния колебаний. Установлено, что поддерживающий ток.отвспомогатель-
ного источника может сильно уменьшить эти потери. Такой ток подает-
ся от конденсатора Са через резистор R2 (см. рис. 5.1).
На рис. 5.2 показано применение импульсного звукового генерато-
ра для получения инжектируемого сигнала типа «звона» с пиковым то-
ком 10А или пиковым напряжением 5000 В. Чтобы обеспечить доста-
точно хорошее соответствие величин импедансов при лабораторных
стендовых испытаниях и в реальных условиях, рекомендуется исполь-
зовать макет, который хорошо копирует геометрию реальной аппара-
туры. В противном случае, как обсуждалось в разд. 4.3 для фильтров,
если импедансы источника и нагрузки не идентичны реальным импе-
дансам, результаты испытаний могут не соответствовать действитель-
ности. Обычно при таких испытаниях требуется инжектировать ток во
внутреннюю жилу кабеля. Для многожильного экранированного кабе-
ля этот ток может быть от нескольких десятых до нескольких десятков
ампер. Он вводится или с помощью емкбстной связи (путем обматыва-
ния гибкой фольгой кабеля и постепенным возрастанием степени свя-
180
зи за счет увеличения площади намотки этой фольги), или путем уве-
личения последовательного конденсатора, показанного па рис.’5.2. Ког-
да в точке инжекции возникает достаточный ток или напряжение, пре-
кращают увеличивать параметры связи. Другой способ заключается
в создании вторичной обмотки связи с цепью ударного контура для воз-
буждения мощного сигнала в кабеле с помощью обычной токовой петли
связй. В сущности тем самым создается последовательный источник на-
пряжения в кабеле. При этом надо использовать «землю» в качестве
возвратного провода (см. рис. 5.2), чтобы обеспечить появление основ-
ной части напряжения на желаемых зажимах аппаратуры, а не где-
либо внутри схем. Указанное требование не выполняется при инжек-
ции через емкость, хотя «земля» источника импульса должна быть об-
щей с «землей» аппаратуры. Нежелательно использовать в качестве
проводов заземления длинные и тонкие провода; для этого рекомендует-
ся применять большую земляную пластину из медной фольги. Ее ши-
рина должна в несколько раз превышать размеры аппаратуры.
5.2. ЭКРАНЫ
Испытание экранирующих подсистем
Идеальным способом испытания экранирующих подсистем было бы
облучение их в условиях электромагнитного воздействия, аналогич-
ного реальному. Однако для больших экранирующих камер, с размера-
ми порядка или свыше 1 м, это сложно осуществить в лабораторных
условиях. Некоторые методы испытаний согласовывали с организа-
циями-изготовителями экранов, в результате чего получили развитие
методы испытаний в радиочастотном диапазоне, которые пригодны для
применяемых экранирующих камер. Они изложены в опубликован-
ных ранее методиках военного стандарта 285 [1], а более широкий на-
бор методов приведен в стандарте ИИЭР 299 [2]. Так как методы испы-
таний, изложенные в стандарте ИИЭР 299, более разносторонние, их
рекомендуется использовать для «критичной» аппаратуры.
На рис. 5.3 показаны методы испытаний, взятые из стандарта
ИИЭР 299, которые полезны для защиты от ЭМИ. Эти методы вклю-
чают испытания с помощью очень большой петли на весьма низкой ра-
диочастоте, двух малых петель в полосе от низких до высоких частот,
двух диполей в области от СВЧ до УКВ и различные методы испытания
особенностей конструкции, таких как двери и отверстия экранирую-
щей камеры. В стандарте ИИЭР 299 также изложены методы СВЧ ис-
пытаний камер, хотя они и не интересны в отношении воздействия
ЭМИ. В военном стандарте 285 в основном приведены только испыта-
ния с помощью малых петель, но испытания с СВЧ (УКВ) диполями
описаны очень подробно.
Испытание с помощью большой петли моделирует в различной сте-
пени облучение экрана низкочастотными незатухающими синусои-
дальными сигналами и позволяет определить эффективность экраниро-
вания камеры для таких сигналов. В испытаниях с помощью двух ма-
лых петель оценивается качество экрана при малом расстоянии между
петлей-источником и петлей-лриемником. Дипольные испытания (на
181
СВЧ или УКВ) проводят для определения реакции конкретной стенки
на облучение в соответствующем частотном диапазоне. Особенно инте-
ресны оценки свойств дверей, отверстий, прокладок (уплотнений) с по-
мощью двух петель. Они лучше всего подходят для определения ха-
рактеристик дверей, которые являются самой сложной частью кон-
струкции экранирующей камеры.
Рис. 5.3. Методы испытаний экранирующих камер (в УКВ—СВЧ-диапазоне)
согласно стандарту ИИЭР 229 (S — источник сигнала, Я — приемник):
а — испытание с помощью низкочастотной петли; б — испытание с помощью дву.х._малых
петель: /—экранирующая стенка; в —испытание с помощью УКВ (СВЧ)-диполя; а —специ-
альные испытания дверей н швов: / — дверь или шов; 2 — положение малых петель при ис-
пытаниях
Во многих случаях требуется оценка экранирующих свойств от-
верстий и других несовершенств в экранирующих камерах и весьма
желательно провести некоторый анализ проникновения импульсов. Из
строгого решения по определению внешних полей в непосредственной
близости от экранирующей камеры получается (через несколько пер-
вых наносекунд), что электрическое поле перпендикулярно, а магнит-
ное параллельно поверхности. На основе этого квазистатического рас-
пределения полей можно разработать методы проверки свойств отвер-
стий и проходов [3]. Такой метод иллюстрируется рис. 5.4. В этом слу-
чае тангенциальное поле Н и ортогональное поле Е создаются вне каме-
ры, а проникающие поля измеряются на расстоянии, равном среднему
радиусу отверстия. С помощью этой процедуры экраны, отверстия или
проходы могут быть представлены в виде эквивалентных электричес-
кого и магнитного диполей. Эффективность экранирования отверстия
182
или экрана может быть Определена путем измерения Поля йри наличии
экрана (отверстия) и без него. Возможный механизм создания танген-
циального магнитного и ортогонального электрического полей с помо-
щью линии в виде двух плоскостей показан на рис. 5.5. Волновое со-
противление линии определяется отношением ее ширины к расстоянию
Рис. 5.4. Проверка экранирующих свойств входного отверстия:
1 — экранирующая стенка; 2 — индикатор приемника
Рис. 5.5. Метод возбуждения сигнала
между плоскостями. Оно сохраняется при подобном уменьшении всех
размеров линии на участках перехода от рабочей части линии к импуль-
сному источнику и нагрузке.
Электромагнитные уплотнения
Не существует общепринятого метода испытания уплотнений. Обыч-
но используют так называемый метод определения вносимых потерь.
В этом случае изготавливают небольшую экранированную камеру, в
полости которой можно поочередно помещать различные виды уплот-
нений и сравнивать их относительные свойства. Это испытание наибо-
лее интересно для оценки характеристик уплотнений в условиях,
близких к реальным. Также получил распространение метод опреде-
ления проходного импеданса [3, 4] (рис. 5.6), который позволяет опре-
делить относительные свойства материалов уплотнений для некото-
183
Рис. 5.6. Определение проходного импеданса уплотнения:
/—источник тока; 2 — экран, замыкающий цепь источника тока; 3 — регулируемое, равно-
мерно распределенное заданное давление; 4 — вольтметр; 5 — уплотнение
рых характерных ЭМИ-обстаповок. Проходной импеданс равен отноше*
нию напряжения на уплотнении V к симметрично протекающему че-
рез него току /. Во время этих испытаний необходимо как можно точ-
нее воспроизвести встречающиеся на практике давления и состояния
поверхности. Для быстрого экспериментального сравнения различных
подходов к созданию уплотнений, стойких к действию ЭМИ, можно ис-
пользовать импульс тока. С увеличением диаметра уплотнения его им-
педанс уменьшается. Поэтому если применяют уплотнения различных
размеров, то результаты измерения следует нормировать, умножив
проходной импеданс на длину окружности уплотнения, чтобы опреде-
лить значение, пропорциональное проходному импедансу и выражен-
Рис. 5.7. Измерение степени экранирования уплотнением магнитного поля:
/ — регулируемое, равномерно распределенное заданное давление; 2 — однородный ток, про-
текающий через уплотнение; 3 — датчик магнитного поля
184
ное в единицах Ом*м. В результате такой нормировки уплотнения
меньшего размера могут в действительности оказаться лучшими.
Другое испытание проводят для оценки экранирования уплотнением
магнитного поля. Обычно уплотнения применяют для создания элект-
рического контакта между крышками люков в стенке и остальной
частью экрана. Токи втекают через уплотнение в крышку и вытекают
из нее (рис. 5.7). Фактически при этом может образоваться диполь, па-
раметры которого можно измерить подобно тому, как это делалось для
магнитных диполей, связанных с отверстиями.
5.3. КАБЕЛИ, РАЗЪЕМЫ И КАБЕЛЕПРОВОДЫ
Проходной импеданс
Использование трехточечного тестера является одним из наиболее
общих методов определения проходного импеданса коаксиального ка-
беля или многожильного кабеля с экраном, в котором сердцевина рас-
сматривается как один проводник. На рис. 5.8 показано типичное
Рис. 5.8. Поперечный разрез тестера для измерения проходного импеданса:
/ — источник; 2 — соединитель; 3 — внешняя проводящая трубка; 4 — резонансный радио-
частотный вольтметр; 5 — нагрузка, 50 Ом; 6 оплетка кабеля; 7 — измеритель входного
тока; 8 — стабилизирующее сопротивление, 5 Ом; 9 — металлический диск
устройство трехточечного тестера, который рекомендуется применять
[3] для исключения трудностей, связанных с влиянием радиального
электрического поля. Тестер состоит из сплошной, хорошо проводящей
трубки, внутренний диаметр которой обычно равен 8 см. Чтобы закрыть
полость трубки, изготовлены специальные торцевые крышки. Испыты-
ваемый кабель соединяется с трубкой, как показано на рис. 5.8. Слева
оп оканчивается металлическим диском, к которому заранее припаяны
его оплетка и внутренняя жила; к этому же диску присоединен внут-
ренний проводник, идущий от источника. Правая сторона испытывае-
мого кабеля может быть либо припаяна к торцевой стенке медной труб-
ки, либо связана с ней высококачественным механическим соединением.
Ток от источника протекает по оплетке коаксиального кабеля и 8-см
трубке и измеряется с помощью токового трансформатора. Электри-
185
ческая длина трубки должна быть значительно меньше четверти дли-
ны волны. Испытательное оборудование желательно установить на
лабораторном стенде, верхняя часть которого представляет собой
проводящую поверхность. Как источник, так и все измерительное обо-
рудование следует жестко закрепить на этой поверхности. Кабели,
идущие к источникам, должны быть хорошего качества, предпочтитель-
но с двойным или сплошным экраном.
Используют также и другой вид тестера — двухточечный [6]. При
его применении получены удовлетворительные результаты для высо-
кокачественных кабелей с большой оптической плотностью, и особен-
но это целесообразно во время экспрссс-испытаний. Однако сам принцип
его работы обусловливает появление некоторого радиального поля,
которое необходимо учитывать, когда исследуемый кабель имеет ма-
лый коэффициент оптической плотности, — как правило, меньше 90%.
Проходная проводимость
Описанную выше сильнопроводящую трубку можно использовать
при испытании поверхностной проходной проводимости, обусловлен-
ной проникновением радиального электрического поля. В этом случае
торцевые крышки^снимают (рис. 5.9). Трубка расположена над про-
Рис. 5.9. Испытательная установка для измерения проходной поверхностной про-
водимости:
1 — внутренний проводник, не соединенный с металлическим диском: 2 — испытываемый ка-
бель (внешняя оболочка припаяна к проводящим дискам; внутренняя жила присоединена
к радиочастотному вольтметру); 3 —внешняя проводящая трубка с открытыми торцами; 4 —
проводящий заземленный экран; 5 — заземленный экран (припаян к внешней сплошной обо-
лочке коаксиального кабеля); 6 —сигнал проходит по коаксиальному кабелю со сплошной
оболочкой; 7 — цепь нагрузки резонансного радиочастотного вольтметра; 8 —• источник; 9 —-
приемник; 10 — изолятор; // — пайка; 12 —- коаксиальный кабель со сплошной оболочкой
водящим заземленным экраном так, что его поверхность изолировала
от экрана. С помощью коаксиального кабеля со сплошной оболочкой
напряжение, созданное на внутреннем проводнике, передается к при-
емнику. Специально применена симметричная конструкция, в которой
задающий источник напряжения расположен на одинаковом расстоя-
нии от любого конца испытываемого кабеля, Тем самым исключаются
185
«якядие
эффекты, связанные с проникновейием тока оболочки и прояви _иЯ
себя в низкочастотном квазистатическом диапазоне. Полная сиМ- р Qge
гарантирует равенство токов оболочки кабеля, протекают11* жные
стороны от ее центра. При этом возникают равные, но противопо-ка1(
напряжения проникновения, обусловленные током оболочки, ,[дий К
радиальное электрическое поле вызывает в кабеле ток, теК'хелясо
приемнику по внутреннему проводнику коаксиального *а
сплошной оболочкой.
Магнитные поля
„ойстати-
Коаксиальные и многожильные кабели реагируют на каа.агнит-
ческие магнитные поля. Подобную наводку, обусловленную *новкй
ным полем, можно создать с помощью испытательной УсТтвертИ
(рис. 5.10) [3]. Электрическую длину кабеля берут меньше ч*фипаи-
длины волны. Внутренний проводник испытываемого кабеля ^редь,
вают к металлическому торцевому диску, который, в свою ° ^орот-
припаяп по периметру к оболочке испытываемого кабеля. ^таяюбого
козамкнутая цепь обеспечивает подавление проникновения аемь1й
сопутствующего радиального электрического поля. ИспытьЮ v3Kyj
кабель нагружают на малое сопротивление ~50 Ом, и эту наГяают в
а также телеметрическую систему с волоконной оптикой noMeIW
Рис. 5.10. Устройство для проверки
влияния магнитного поля на коакси-
альный кабель:
1 — металлический торцевой диск, припаян-
ный к внешнему и внутреннему проводни-
кам: 2 — испытываемый кабель; 3 — трех-
слойный экран из мю-металла, защищаю-
щий телеметрическую систему с волокон-
ной оптикой; 4 — кабель из оптических по-
лонии
_тОГО п0'
троекратно экранированное помещение. Для экранирования 91 медц.
мещения обычно используют чередующиеся слои мю-металла ,'еренце
Строгое выполнение указанного требования гарантирует 113гСтвиеМ
только наводки на кабель, а не наводки, связанной с взаимоДеа темьь
магнитного поля со схемами оптической телеметрической с дтного
Реакцию кабеля оценивают при различных углах падения Mar,J
поля.
Разъемы
гт ^и-ГЯНИЙ»
Для исследования свойств разъемов используют методы исП'!еданса
аналогичные применяемым при испытаниях проходного на-
кабеля. При этом учитывают и рассматривают влияние вибра11 вместо
тяжения при закручивании и давления. В некоторых случая* а11Иро-
проходного импеданса можно использовать коэффициент эКР?внут-
вания по току, который равен отношению тока в оболочке /об ^доло-
реннему току /вн. Этот коэффициент часто используют, когда Р^дцаХ-
женный внутри испытываемый кабель согласован на обоих # .„7
Соединения кабелепроводов
Основной источник проникновения наводки в кабели — это соеди-
нения кабелепроводов. Чтобы оценить реакции различного вида со-
единений, можно применить испытательное оборудование, показан-
ное на рис. 5.11 [7]. Для количественной характеристики используют
проходной импеданс
(5-4)
2г = 2Уг/70б.
Рис. 5.11. Устройство для проверки дефектов кабелепроводов:
7 — кабелепровод; 2 —источник импульсов; 2 — токовый пробник; 4 — осциллограф; 5 — на-
грузочное сопротивление; 6 — соединительное устройство
При заданной форме сигнала также используют коэффициент эк-
ранирования по току, который описывается соотношением
Коэффициент экранирования по току = (/об)иик/(7вр)п„к, (5.5)
когда проходящий внутри кабель согласован па обоих концах.
5.4. ФИЛЬТРЫ
Некоторые испытания важны для оценки свойств фильтров при
действии ЭМИ [81. К ним относятся определение линейных характе-
ристик фильтра, оценка его нелинейного поведения и пробивных харак-
теристик (рис. 5.12). Из всех методов описания, характеризующих по-
ведение фильтров с помощью экспериментально определенных пара-
метров, самый общий — метод, в котором определяют S-параметры.
Их использование целесообразно потому, что для проведения измере-
ний по этому методу можно модифицировать имеющиеся сейчас испы-
тательные установки, предусмотренные военным стандартом 220. Од-
нако на более высоких частотах, в частности свыше 10 МГц, очень труд-
но получить режим идеального короткого замыкания и холостого хода,
а потому используют 50-омную нагрузку. На рис. 5.12 приведены ос-
новные измерительные схемы. Как отмечалось выше, параметры рас-
сеяния можно определить, измерив входные импедансы в схеме с 50-
омной нагрузкой (см. рис. 5.12, б, в). Существуют также промышлен-
188
пые испытательные установки, позволяющие непосредственно измерить
эти параметры.
Только при определении коэффициента прямой передачи S21 тре-
буется существенное изменение методов, предусмотренных военным
стандартом 220 [9] для определения S-параметров. Чтобы определить
S21, необходимо измерить векторные величины входного напряжения и
напряжения источника ЭМИ (см. рис. 5.12, а). (Напомним, что S21 есть
отношение входного напряжения У2 к £1( записанное в векторной фор-
ме.) Это можно сделать в широком динамическом диапазоне с помощью
Рис. 5.12. Определение S-параметров путем измерения импедансов:
а — определение S2i; / — фазометр; 2 — буферный усилитель; 3 — нерегулируемый аттенюа-
тор; 4 — вольтметр; б — определение 1 — измеритель в — определение 1 — измери-
тель Z2
буферных усилителей, помещенных внутри и вне экранированной ка-
меры. Сочетание нерегулируемых аттенюаторов и буферных усилите-
лей внутри и вне камеры гарантирует, что любые большие сигналы, ге-
нерированные источником, не появятся на зажимах вольтметра для из-
мерения V2.
Реакция фильтра может быть нелинейной при больших нестацио-
нарных электромагнитных процессах. Ее можно определить с помощью
методов, приведенных в военном стандарте 220 А, или соответствующих
модификаций этих методов. На рис. 5.13 показано, как определить
коэффициент прямой передачи S21 или величину, которую обычно
измеряют согласно военному стандарту 220А, по" измеренным значе-
ниям низкочастотного тока при пропускании через фильтр дополни-
тельного постоянного тока. Иногда в фильтрах используют сегнето-
электрические и диэлектрические материалы, и тогда следует учиты-
вать их нелинейную зависимость от напряжения. Соответствующие ис-
189
пытания поясняются на рис. 5.14, где показана модификация испыта-
тельного устройства, изображенного на рис. 5.13.
На основании сведений о фильтрах, приведенных в гл. 4, можно за-
ключить, что от импедансов источника и нагрузки сильно зависит не
только выходной сигнал фильтра, но и его напряжение пробоя при не-
стационарном режиме работы. Поэтому, чтобы оценить характеристики
пробоя фильтров, надо точно воспроизвести реальные импедапсы ис-
точника и нагрузки и создать а^лплитуды наводки во всем ожи-
Рис. 5.13. Схема испытаний для оцен-
ки нелинейных свойств фильтра, свя-
занных с насыщением по току:
1 — источник постоянного тока; 2 — фильтр
Рис. 5.14. Схема испытаний для оцен-
ки нелинейных свойств фильтра, свя-
занных с насыщением по напряжению
даемом интервале значений. Для этого можно применять лаборатор-
ное испытательное оборудование, подобное показанному на рис. 5.2.
Однако его трудно изготовить или собрать, особенно в условиях воз-
никновения повреждающих токов или напряжений. Другой способ со-
стоит в использовании импульсного источника, который с приемлемой
Рис. 5.15. Типичная схема для определения характеристик импульсного пробоя
фильтра:
/ — высоковольтный источник; 2 —зарядное сопротивление (большое); 3 —разрядный кои-
денсатор; 4 — искровой разрядник; 5 — фильтр
точностью воспроизводит характеристики возможных реальных ис-
точников и режимы их работы. Но обычно нет подходящего источника,
обладающего большим диапазоном широкополосных выходных импе-
дансов. ,
При отсутствии необходимого испытательного оборудования мож-
но использовать другой метод испытания, поясняемый на рис. 5.15.
Он основан на том, что характеристики пробивного напряжения фильт-
ра зависят от длительности импульса. Фильтр заменяется 50-омной
нагрузкой, и изменением последовательного переменного сопротивле-
ния R устанавливается определенная длительность импульса. Затем
вместо 50-омного сопротивления включают фильтр и соответствую-
щую нагрузку. Реакция фильтра сначала оценивается при некотором
190
известном напряжении на разрядном конденсаторе, обычно порядка
нескольких тысяч вольт. После первого цикла из 5—10 серий импуль-
сов, приложенных к фильтру, это напряжение увеличивается пример-
но вдвое при каждом следующем цикле. Одновременно измеряются на-
пряжения и токи на входных зажимах фильтра. Когда 50-омное со-
противление заменено фильтром, формы приложенных напряжений и
токов могут, естественно, значительно отличаться от наблюдаемых на
омическом сопротивлении. Чтобы воспроизвести возможные формы
напряжений и токов, используют набор различных конденсаторов и
резисторов.
5.5. ЗАЩИТНЫЕ РАЗРЯДНИКИ
Методы испытания на статический пробой и определения характе-
ристик гашения часто приводятся в паспортной документации изгото-
вителей. Поскольку такие параметры интересны не только в отноше-
нии воздействия ЭМИ, но также и при обычном использовании раз-
рядников в электронных схемах, то для их определения применяют те
же экспериментальные установки. Существующие методы не приспособ-
Рис. 5.16. Установка для определе-
ния выбросов защитных разрядни-
ков:
1 — импульсный источник; 2 — держа-
тель разрядника; 3 — коаксиальный ат-
тенюатор (50 Ом, 30 дБ); 4 —широко-
полосный осциллограф; 5 — ограничи-
вающее сопротивление защитного раз-
рядника; 6 — модифицированный 50-ом-
ный держатель
лены для измерения параметров выбросов, созданных ЭМИ в защит-
ном разряднике, поскольку они обычно предназначены для измерения
реакций разрядников при переходных процессах, созданных молнией.
При их модификации требуется особая аккуратность, чтобы обеспе-
чить получение интересующих пас характеристик в случае действия
ЭМИ.
Наиболее существенные проблемы при ЭМИ-испытаниях неболь-
ших маломощных защитных разрядников связаны с созданием выво-
дов к разряднику. Чтобы их преодолеть, необходимы специальные дер-
жатели. Довольно часто теоретические характеристики ограничителя
недостижимы до тех пор, пока не будут приняты специальные меры
для уменьшения индуктивности выводов.
19J
На рис. 5.16 показана типичная схема испытаний [8] для получения
выбросов па маломощных защитных разрядниках, применяемых в си-
стемах связи. Используется 50-омная нагрузка. Такая нагрузка взята
потому, что в большинстве случаев использования защитного прибора
импеданс проводов и кабелей, присоединенных к ограничителю, со-
ставляет примерно от 30 до 200 Ом. Кроме того, стандартизация 50-
омнои нагрузки в системе позволяет создавать простые испытательные
и измерительные приспособления для существующего оборУД°вания-
Используются импульсные источники с обычными разрядными конден-
саторами или разрядными длинными линиями. В некоторых случаях
/V tv tv
Скорость нарастания сигнала, кВ/мкс
Рис. 5.17. Область, где справедливы
результаты определения параметров
выбросов (заштрихованная):
/-—при отсутствии защитного разрядника;
2 — при короткозамкнутом разряднике
можно контролировать время на-
растания импульса источника. Ча-
сто для созданных в лаборатории
или промышленных приборов оно
фиксировано и составляет, как пра-
вило, несколько наносекунд. Одна-
ко использование импульсного
источника с одним временем нара-
стания нежелательно, так как в
большинстве случаев характери-
стики защитных разрядников оце-
ниваются при различных скоро-
стях нарастания приложенного на-
пряжения. Одним из способов пре-
одоления этого затруднения яв-
ляется использование более длин-
ных кабелей между' источником
импульсов и разрядниками. В
беля можно уменьшить если Испп„,ГКОТОрЫХ слУчаях длину ка-
С потерями, подобные кабелю RG 222 нЛ ча(™™озависимые кабели
разрядника, применяемый Я. Н рис' 5,16 показан держатель
Напряжения измеряют 2меньшения индуктивности выводов,
лепием 30 дБ который ол^пр^°аКСИаЛЬНОГО аттенюатора с ослаб'
kv Исполк«/1л-г ,. рЫИ ОДНОвРеменпо моделирует 50-омную пагруз-
«L», широкополосный оииллограф со светосила-
РезультатТп ВЬ1СО„КОСКОРОСТН°Й фотокамерой. *
тательного устройства “и H06onL° СИЛЬН° зависят от конкретного испы-
вить облястк enol »а И ^РУДования, поэтому необходимо устано-
XX.ZZ"" иэмеР”е™х параметров, в которой «ж™ полу-
бладаеZroS,?™' ^"“й "Р«л *’» ыакспмальиого па-
рения напояж-АиипЖеНИЯ сначала гРУбо устанавливают путем изме-
вии защитного разоялникГ Дрикладывается к нагрузке при отсутст-
то, чтобы опвепР71мткД»Н Ка< Если пРименяют держатель разрядника,
реального ограничивающего IXT набл,2даемое напряжение, вместо
проводник в виде полое™ м Р 6 ра нсобходимо поставить короткий
висит от времени Л1инимальное наблюдаемое напряжение за-
выводах мЕ^ХР,опЛНЛЯ нЛпРяжения> « даже на очень коротких
нарастания^ бРазоваться (при характерных для ЭМИ скоростях
нарастания) очень существенная разность потенциалов (рис. 5.17).
5.6. ТРАНСФОРМАТОРЫ И СИММЕТРИРУЮЩИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Трансформаторы и симметрирующие трансформаторы используют
на концах сбалансированных передающих линий. Эти приборы служат
для подавления обыкновенной наводки в двухпроводном кабеле. Инте-
ресны следующие их характеристики: 1) пропускная способность для
обыкновенной наводки; 2) продольная симметрия; 3) частотная харак-
теристика; 4) напряжение пробоя изоляции; 5) насыщение.
На рис. 5.18 показано основное испытательное устройство для оп-
ределения пропускания обыкновенной наводки, которая возникает
из-за частичной связи между входной и выходной цепями. Испытания
надо проводить при поочередном заземлении обоих концов вторичной
Рис. 5.18. Определение пропускания обыкновенной
наводки (характеризуется коэффициентом пропус-
кания Ei/Ea)
обмотки, и необходимо определить, какой из этих вариантов заземле-
ния лучше. Корпус трансформатора и внутренний экран также должны
быть заземлены. При синусоидальном входном сигнале пропускание
обыкновенной наводки измеряют как комплексный вектор. При сиг-
налах другой формы используют отношения пиковых значений на вхо-
де и выходе. Значение 7? равно сопротивлению, которое обычно ожи-
дается при работе схемы. Можно использовать низковольтные импульс-
ные источники с наносекупдными фронтами импульса вместе со
150-мегагерцовыми широкополосными осциллографами.
Продольную симметрию также используют на практике для харак-
теристики работы трансформаторов (рис. 5.19). На рис. 5.19, а рас-
смотрено возможное влияние различия в импедансах относительно
земли каждой стороны первичной обмотки в испытательной установке.
Чем оно выше, тем больше значения Е01. Это нежелательно, и Е01 долж-
но быть как можно меньше по сравнению с требуемым выходным зна-
чением балансного или дифференциального сигнала £03. Следует про-
вести испытания при заземлении обоих выводов вторичной обмотки.
Продольную симметрию E0i/E01 можно определить при синусоидаль-
ном сигнале с помощью анализатора четырехполюсников или при спе-
циальных формах сигналов через пиковые значения, измеренные с по-
мощью импульсной аппаратуры с наносекундными фронтами импуль-
7 Зак. 867 193
са. Схема, приведенная на рис. 5.19, б, предпочтительнее для моДели_
рования, чем схема на рис. 5.19, в, однако последнюю проще изгото.
вить.
Рис. 5.19. Моделирование реальных характеристик трансформаторов:
а — схема, применяемая при неравных импедапсах относительно земли; б — типичная схбма;
в —наиболее простая схема. Продольная симметрия £j=|y1| = |y2| уста-
навливается путем регулирования точки ответвления, Ra>R^Rp. Если обе части обмотки
сбалансированы, то моделирующие сопротивления R} и R2 равны: Z для обыкновенной lia’
водки-/?|/2, Z для дифференциальной наводки•=/?$/?]•(/?г
Рис. 5.21. Импульсные испытания об-
мотки на межвитковый пробой:
1 — высоковольтный импульсный источник;
2 — датчик напряжения,- 3 — токовый транс-
форматор
Рис. 5.20. Импульсные испытания на
пробой между обмотками:
/ — высоковольтный импульсный источ-
ник: 2 —датчик напряжения; 3 — токовый
трансформатор
194
На рис. 5.20 показано устройство для определения межобмоточного
пробивного напряжения. Пробой фиксируется по резкому увеличению
тока. Аналогичное устройство для определения межвиткового пробоя
показано на рис. 5.21.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. МП-Standard 285. Washington, D. С., Armed Forces Supply Support Center.
2. IEEE 209, N. Y. Institute of Electrical and Electronic Engineers, 345 East
47 Street, 10017.
3. Bridges J. E., Wells W., UsIenghiG. EMP Preferred Test Procedures, Parts 7—
10. DNA 3286 H. Washington, D. C. 20305, Defense Nuclear Agency.
4. Awerkamp D. R. A New Idea for Determining D. F. Gasket Attenuation. Eighth
ь I EEE Symposium on Electromagnetic Compatibility, San Francisco, 1966.
5. Schrieber O. D. «RF Tightness Using Resilient Metallic Gaskets». Second Con-
ference of Radio Frequency Interference Reduction. Chicago, Armour Research
Foundation, March 1956.
6. Knowles E. D., Olson L. W. —«IEEE Trans, on Electromagnetic Compatibi-
lity», EMC-16, Ns 1, p.16—23, February 1974.
7. Simplified EMP Test Procedures. Washington D. C. 20305 (to be published),
Defense Nuclear Agency, Auth.: J. E. Brides, V. Nanda, L. Townshend,
L. Peach.
8. Bridges J. E., EmbersonC. W. EMP Preferred Test Procedures. Parts 1—6, DNA
3286H. Washington, D. C. 20305, Defense Nuclear Agency.
9. Mil-Standard 220. Washington, D. C., Armed Forces Supply Support Center
Часть HI
ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМ
Глава 6
МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ СТОЙКОСТИ СИСТЕМ
6.1. ВВЕДЕНИЕ
Общая часть
Разработка, изготовление и монтаж системы, стойкой к ЭМИ, даже
самой простой, — серьезная проблема не только в отношении обеспе-
чения выживаемости системы, но также из-за высоких организацион-
ных требований. Дело в том, что вопрос стойкости к ЭМИ часто связан
с некоторыми особенностями, неочевидными для специалистов разных
направлений, работающих хотя и над важными, но не имеющими отно-
шения к ЭМИ задачами по созданию системы.
Представим себе, что успешно создан и испытан макет стойкой сис-
темы. Обычно следующим этапом является определенная доработка его
с целью упростить изготовление и снизить стоимость. Если во время
доработки промышленность изменит технологический процесс изго-
товления критичных элементов, то это может привести к снижению
стойкости системы к воздействию ЭМИ.
Другой пример — это разъем, в котором применяют уплотняющую
металлическую кольцеобразную прокладку для обеспечения хорошего
электрического контакта соединения. В конструкции разъема не пре-
дусмотрен фиксатор прокладки, поэтому последняя выпадает при отсое-
динении разъема. Отсутствие прокладки трудно заметить во время нор-
мальной работы системы, но в условиях ЭМИ это может привести к ин-
тенсивным переходным процессам, вызывающим повреждение системы.
Чтобы обеспечить высококачественное неокисляющееся электри-
ческое соединение между упорным контактом, расположенным на две-
ри, и экранированной камерой, пороги дверей делают лужеными.
Слишком усердные эксплуатационники часто красят голые металли-
ческие пороги. Краска образует непроводящую пленку, которая сво-
дит на нет экранирующее действие дверного устройства экранирован-
ного помещения.
Неконтролируемые изменения в конструкции также приводят к
возникновению непредвиденных проблем. На башенной СВЧ-антенне,
сооруженной вблизи подземного экранированного устройства, требова-
лось установить огни предупреждения самолетов. Подводку энерго-
питания огней осуществляли пе через обычное сводчатое перекрытие,
содержащее защиту ввода, а через простое отверстие, просверленное
в экранированной камере. Молния ударяла в башню несколько раз,
вызывая повреждающие токи, вводимые' в это стойкое устройство.
196
)ЛШ, действуя через такую проводку, Должен вызывать аналогичные
эффекты.
Более серьезная причина трудности увеличения стойкости изготов-
ленной системы к воздействию ЭМИ заключается в специализации или
разделении труда, как правило, необходимом для эффективного и эко-
номически выгодного производства. Хотя теоретически ясно, что весь
нроцессдребуемого увеличения стойкости к воздействию ЭМИ—от идеи,
стадии разработки до выпуска и эксплуатации системы — может осу-
ществить небольшая группа специалистов, такой подход часто эконо-
мически невыгоден. Вообще современное промышленное производство
фебует: 1) иерархии в организации и финансировании разделения тру-
да; 2) разделения труда и фондов, обеспечивающего специализацию, не-
обходимую для эффективного производства; 3) достаточной стабиль-
ности, чтобы развивать специализацию и окупить затраченные средст-
ва. Указанное разделение труда и процесс изготовления оборудования
не оптимизированы в отношении увеличения стойкости к воздействию
.-1МИ. Как правило, другие цели являются более важными. Следова-
тельно, разделение труда, связанное с увеличением стойкости к ЭМИ,
должно основываться на существующей организации и структуре и
требования увеличения стойкости к ЭМИ должны излагаться на языке,
понятном различным специалистам производственного предприятия.
Кроме того, необходимо знакомить этих специалистов с потребностями
и особенностями увеличения стойкости к воздействию ЭМИ с после-
дующим контролем их деятельности.
Для решения проблемы увеличения стойкости руководитель про-
изводства может создать подчиненную ему небольшую группу из спе-
циалистов по проблеме стойкости к воздействию ЭМИ. Затем эта конт-
рольная группа должна разделить задачу на совокупности приемле-
мых требований для использования различными специалистами дан-
ного предприятия. Руководителю надо найти способ эффективного оз-
накомления сотрудников с этими требованиями, а также обеспечить
контроль за их выполнением.
Эти требования преследуют две цели — защиту оборудования от
повреждений и предотвращение выхода его из строя. Контрольная
группа по ЭМИ вместе с разработчиками системы и схем классифици-
рует требования по увеличению стойкости. Защита вводов и чувстви-
тельность элементов к повреждению рассматриваются совместно с раз-
работчиками схем. С другой стороны, почти все вопросы, связанные с
предотвращением выхода из строя системы, наилучшим образом ре-
шаются в содружестве с ее разработчиками. Выбор конструкции сис-
темы с учетом воздействия ЭМИ связан с видом сигналов и их преобра-
зованием в системе, которая должна противостоять расстройкам, вы-
званным ЭМИ, таким, как ложное кодирование сигналов, а также
нарушениям работы цифровых устройств и «памяти» запоминаю-
щих устройств. Наконец, нельзя допускать, чтобы группы разработ-
чиков подсистем и элементов составляли свои собственные планы эк-
ранирования, заземления, прокладки кабелей. Такие планы для всех
подсистем должны координироваться на уровне системы в целом.
Все вопросы, связанные с подсистемами или системами, можно рас-
197
смотреть наилучшим образом на основе плана распределения по стой-
кости. По существу этот план переводит характеристики ЭМИ-обста-
новки свободного пространства в характеристики местных ЭМИ-об-
становок или наводок, необходимых разработчикам компонентов под-
систем и элементов. Развивая принцип распределения по стойкости,
основанный на количественных, хотя бы приблизительных данных,
можно провести важную оценку стойкости и оптимизационный анализ.
Этот принцип можно использовать в периоды разработки, изготовле-
ния, выпуска и эксплуатации системы. ‘
Распределения по стойкости имеют смысл только при конкретном 4>
подходе к решению проблемы стойкости. Этот подход затем становится '
частью общего плана увеличения стойкости. Различные стороны тако- ,
го плана обсуждены ниже. |
Вопросы управления увеличением стойкости к воздействию ЭМИ >
»
Как правило, план организации увеличения стойкости к действию
ЭМИ начинается с выпуска основного документа [1], содержащего обо- ;
снование работы системы в условиях угрозы ядерного нападения. Ины- i
ми словами, ЭМИ-обстановку надо рассматривать с учетом требований '
к назначению и рабочим характеристикам системы. Во многих случаях !
из-за неопределенности сведений о масштабах реальной опасности ,
можно принять наихудшие или максимальные ожидаемые условия '
ЭМИ-обстановки. Такая завышенная оценка опасности часто не слиш-
ком сказывается на проблеме увеличения стойкости. Основной доку-
мент детализирует, насколько это возможно, все предположения отно-
сительно масштабов опасности и характеристик взрыва. В нем учтена
как опасность самопоражения, так и опасность, созданная противни-
ком. Э1МИ-обстановку с максимальными ожидаемыми характеристика-
ми необходимо согласовать с другими эффектами ядерного взрыва.
Наихудшую Э^'Ш-обстановку обычно рассматривают совместно с дру-
гими наихудшими обстановками, созванными взрывом, которые харак-
теризуются критериями теплового, биологического, ударного воздей-
ствия и возникновения переходных процессов в электронной аппарату-
ре под действием излучения (TREE). Система должна быть в равной
мере стойкой ко всем эффектам взрыва данной ядерной бомбы на дан-
ном расстоянии от места взрыва. Часто, когда выживаемость системы
вблизи места взрыва не требуется или невыгодна, указывается ЭМИ-
обстановка для высотного взрыва.
Установление взаимосвязанных обстановок, созданных ядерным
взрывом, ведущее к сбалансированному увеличению стойкости без
излишних затрат, является трудной задачей. Часто это делают поэтап-
но: вначале рассчитывают на относительно тяжелые обстановки, а за-
тем последовательно «смягчают» их, пока не будет достигнута прием-
лемая стоимость увеличения стойкости. Действительную стоимость для
таких обстановок трудно найти, поскольку не всегда известны даже
крупные детали предполагаемых систем. Часто важные данные по уве-
личению стойкости, например при рассмотрении эффектов близкого
взрыва, можно получить лишь после того, Как определены все главные
198
подсистемы и предварительно подсчитана стоимость увеличения стой-
кости каждого конкретного элемента (см. разд. 1.4).
Если необходимо, чтобы система выжила в пределах района источ-
ника взрыва, затраты на увеличение стойкости ко всем эффектам ядер-
пого взрыва значительно возрастают (рис. 6.1). Во многих случаях на
основе анализа эксплуатации системы можно получить критерий выжи-
вания системы на расстоянии /?г, называемый критерием начала вы-
живания. Использование этого критерия приводит к чрезмерным за-
гратам на увеличение стойкости к воздействию ядерного взрыва, хотя
по другим (неядерным) аспектам ................ ..
создания системы ему соответст-
вует минимум затрат.
В этом случае при наличии фи-
нансовых ограничений возможны
некоторые альтернативные подхо-
ды. Во-первых, требования к стой-
кости можно снизить, если выжи-
вание системы ожидается на рас-
стоянии R2. Сохранения работо-
способности на таком расстоянии
можно достигнуть увеличением
числа систем, эффективно рассеи-
вающих излучение или харак-
теризующихся более гибкой опе-
ративной тактикой. Во-вторых,
уменьшение общего числа
Рис. 6.1. Стоимость увеличения стой-
кости как функция расстояния R от
центра взрыва конкретной бомбы
1 — не связанная с ЭМИ; 2 — связанная с
ЭМИ
к выпуску единиц
запланированных
продукции позволяет использовать сэкономленные средства на увели-
чение надежности и живучести систем по отношению к воздействию
ядерного взрыва. Эти решения, вообще говоря, являются поэтапными,
поскольку ни одна группа исполнителей не имеет технического опыта
п запаса информации, необходимых для полного и эффективного реше-
ния.
План организации увеличения стойкости к ЭМИ (ЭМИ-план).
Лучше, если создание ЭМИ-плана [1] является частью поэтапного про-
цесса выбора ЭМИ-обстановки, который должен обеспечить экономи-
чески эффективное увеличение стойкости *. Составление этого плана
часто начинается с анализа назначения и определения функционально-
критических элементов в системе. Затем для различных возможных ге-
ометрий системы производят пересчет полей ЭМИ в токи и напряже-
ния, которые должны возникнуть в критических подсистемах или эле-
ментах. Эта процедура составляет основу предварительного распреде-
ления по стойкости, определяющего подход к увеличению стойкости,
н котором учитываются на уровне системы общие аспекты, связанные с
экранированием, заземлением, прокладкой кабелей и защитой вводов.
Также на уровне системы анализируются различные расстройки и ме-
* Много полезных дискуссий по этому вопросу проведено с сотрудниками
Hell Telephone Laboratory u North American Rockwell и особенно с господином
Д. Карлсоном из Boeing Aircraft.
199
тоды «обхода». Метод увеличения стойкости надо согласовывать с дру-
гими связанными с электромагнитными процессами требованиями,
такими, как требования по воздействию молнии, радиочастотным по-
мехам, электромагнитному излучению, опасности электромагнитного
излучения и безопасности персонала в условиях воздействия электро-
магнитного излучения. Возможны некоторые другие подходы к увели-
чению стойкости, которые рассмотрены в гл. 7, посвященной распреде- j
лениям по стойкости. В случае защиты от повреждений эти подходы 1
охватывают весь арсенал защиты, начиная от экранирования и кончая
почти повсеместным использованием устройств защиты вводов. Ти- '
пичным компромиссным вариантом является разделение функций уве-
личения стойкости между экранированием и устройствами защиты
вводов. Для наземных сооружений может существовать оптимальное ;
соотношение между экранированием локальных объемов, содержащих
критичные элементы, и использованием экранирующих оболочек для
всего сооружения. С помощью методов оптимизации можно оценить
ожидаемое качество комплектования конкретной системы и ее монтажа. .
ЭМИ-план должен также объяснять смысл любых необычных тех-
нических требований. В нем могут быть указаны новые аналитические
методы, гарантирующие степень надежности, необходимую для выпол-
нения системой своих функций. Некоторые системы после должным об- ;
разом проведенных испытаний на существующих неядерных имитато- ,
рах ЭМИ оказываются неспособными к работе. Подобные результаты |
могут влиять на выбор конкретного плана увеличения стойкости. Для
этих особых случаев необходимо оцепить наличие средств, и если они !
• недостаточны, следует рассмотреть другой подход к увеличению стой- ?
кости. >
Следует также наметить общие методы управленческого контроля. !
Они должны охватывать все, начиная от проектирования, разработки,
изготовления и испытания образца и кончая периодом изготовления,
выпуском, эксплуатацией и обслуживанием системы. Особое внимание j
надо обратить на промежуточные моменты, когда образец передается (
изготовителям системы или система передается в оперативное соеди-
нение. Для обеспечения необходимой обратной связи по линии инфор- <
мации существенными являются устные сообщения и отзывы о работе |
системы.
Проектирование и разработка. Испытание образца. Распределе- :
ние по стойкости предусматривает пересчет характеристик ЭМИ
в свободном пространстве в практически важные токи и напряжения,
возникающие в критических областях различных подсистем. Таким
же образом устанавливаются поля в локальных участках, которые •
могут вызвать нарушение работы из-за сильного изменения во време- >
ни магнитной индукции. Примеры такого исследования приведены (
в гл. 7. i
Связь распределений дает возможность каждому разработчику -
подсистем или электрических панелей оценить влияние этих распреде-
лений. Как правило, они сказываются на отборе компонентов, в част-
ности нагрузок длинных кабелей, типе запоминающих устройств и,об-
щем размещении конкретных панелей.
200
Существуют также простые процедуры быстрых лабораторных ис-
пытаний 12}, позволяющие экспериментально подтвердить реакции
оконечных устройств систем, полученные из результатов распределе-
ний по стойкости, на те или иные сигналы. Такие лабораторные испы-
тания можно проводить для оценки степени совершенства макетируе-
мых подсистем на различных стадиях создания окончательного образ-
ца. Эксперименты в этом случае обычно ограничиваются инжекцией
тока или приложением напряжений и по возможности исключается
создание сильных полей на ограниченных участках критичных под-
систем.
Ближе к окончанию стадии проектирования необходимо сделать
обзор различных сторон проблемы увеличения стойкости к воздейст-
вию ЭМИ для гарантии того, что распределение требований к увели-
чению стойкости выполнено осмысленно. Должны быть рассмотрены и
учтены особенности, позволяющие свести к минимуму затраты на уве-
личение стойкости в течение всего времени существования системы,
если на эти особенности не обратили внимания разработчики аппара-
туры.
Корректировочные испытания серийных единиц продукции с ими-
тированным ЭМИ могут как соответствовать, так и не соответствовать
финансам, предусмотренным программой. Поэтому как правило, ис-
пытания с имитированным ЭМИ проводят на одном образце. Испыта-
ние должно дать информацию о том, действительно ли аппара-
тура или подсистема является стойкой в соответствии с начальным
распределением по стойкости и (или) с требованиями по ЭМИ в свобод-
ном пространстве. Кроме того, при испытании проверяют аналитиче-
ские модели рабочих характеристик системы. Эти модели можно ис-
пользовать для увеличения стойкости к воздействию ЭМИ. Очень час-
то аналитические и экспериментальные результаты подвергают обоюд-
ной проверке. Аналитические модели позволяют оценить влияние
каких-либо характерных изменений и помогают избежать дорогостоя-
щих повторных испытаний модифицированной системы.
Изготовление. Во многих случаях специально изготовленный об-
разец модифицируют чтобы обеспечить оптимальную стоимость выпус-
каемой продукции. Такая модификация предполагает изменение внут-
реннего размещения в системе по требованиям инженеров-производ-
ственников и включает менее дорогостоящие детали, что является ре-
зультатом всестороннего анализа стоимости. Обычно эти изменения
ставят под угрозу стойкости образцов ‘к воздействию ЭМИ.
Необходимо также определить в пределах возможностей производ-
ства отдельное лицо или группу лиц, ответственных за дальнейшее вы-
полнение ЭМИ-плана. Надо установить и сделать достоянием различ-
ных групп специалистов-изготовителей те аспекты ЭМИ-плана, кото-
рые разрабатывались в течение фазы проектирования. Это следует
провести, в первую очередь, путем краткого информирования руково-
дителей высокого ранга, организации более длительных (но кратко-
срочных) курсов и выпуска соответствующей'докумептации для непо-
средственных исполнителей [3]. Производственная ЭМИ-группа должна
разработать детальный производственный ЭМИ-план, включающий
201
модификацию различных тйпов лабораторных испытаний для подтверж-
дения полной работоспособности различных подсистем в условиях
воздействия ЭЛ1И. В производственной программе увеличения стойко-
сти ЭМИ надо выделить особенности, наиболее важные для этой проб-
лемы, и установить факторы или действия, которые могут уменьшить
запланированную стойкость. Необходимо изложить методы управления
и подходы к техническим решениям ио предотвращению возможных по-
терь в стойкости, а также определить функции административного
контроля. Следует ожидать, что обнаружатся какие-то недостатки,
и поэтому должны быть выделены средства на их быстрое устра-
нение.
Не следует недооценивать трудности в решении вопроса о том, сни-
жается или сохраняется стойкость к воздействию ЭМИ. Хотя это
можно проверить с помощью широкодиапазонной техники имитации
ЭМИ, не всегда возможно использовать результаты таких экспери-
ментальных проверок при изготовлении аппаратуры. Чтобы обеспе-
чить быструю проверку качества продукции в период ее изготовления,
в некоторых случаях можно модифицировать методы лабораторных
испытаний, описанные в гл. 5. Другие методы контроля изготовления
связаны с использованием технической документации: чертежей, спе-
цификаций материалов, стандартных элементов, моделей, заготовок.
Ее эффективно используют в процессе контроля качества, визуальных
осмотров, заводских приемных испытаний, выборочного контроля, оце-
ночных испытаний на стойкость и периодических обзорных осмотров
подсистем или систем в целом. .
Для осуществления изложенного выше может потребоваться допол-
нительное обучение рабочих-производственников разной квалифика-
ции. Следует иметь в виду, что наряду с основными аспектами ЭМИ-
проблемы необходимо установить меры ответственности и порядок
контроля.
Выпуск и установка. Стойкость системы к ЭМИ может быть утра-
чена во время ее доставки или при монтаже и установке, а также на-
рушена в результате неверно проведенных испытаний, неправильной
погрузки или использования форсированных режимов во время пер-
вых оперативных проверок. Как и при переходе от проектирования к
изготовлению, переход от изготовления системы к установке может со-
провождаться существенным изменением состава обслуживающего пер-
сонала, следовательно, аспекты стойкости к ЭМИ, изложенные в до-
кументах, составленных при проектировании и скорректированных в
период изготовления, должны быть доведены до сведения бригад, осу-
ществляющих выпуск и установку или сборку систем. Эту информа-
цию можно передать с помощью инструкций или другой подходящей
документации. Необходимо выделить ответственного или группу от-
ветственных за разработку и выполнение ЭМИ-плана на этапе выпуск —
установка.
Этот плап весьма важен, когда оборудование надо доставить и соб-
рать в удаленной местности. Он до некоторой степени дублирует пунк-
ты, включенные в аналогичный производственный план, однако осо-
бое внимание в нем уделяется потребностями необходимой рабочей си-
202
ле и опыту проведения организационных мероприятий после размеще-
ния на месте. Такие планы могут включать методы детального контро-
ля сварных швов, методы визуального осмотра менее важных особен-
ностей и быстрые электрические испытания защитных приборов после
пх установки.
Ремонт и эксплуатация. Идеальная стойкая к ЭМИ система, в сущ-
ности, пе требует ремонта. Однако для многих реальных систем с оп-
тимальной стоимостью ремонт неизбежен. Следовательно, в течение
предшествующих стадий необходимо составить технический документ,
который бы содержал детальную информацию о ремонте, запасных час-
тях и подготовке операторов. У большинства групп эксплуатации нет
возможности назначить конкретное лицо или небольшую группу лиц,
ответственных за общую проблему стойкости к ЭМИ. Однако управляю-
щий системой персонал и руководящий состав должны быть ознаком-
лены с проблемой ЭМИ, например путем краткого инструктажа или
с помощью учебных пособий. Современные сложные системы часто
включают некоторые функции самоконтроля, и к тому же есть возмож-
ность ввести ограниченное число функций самоконтроля по линии
ЭМИ, которые заключаются в непрерывном или выборочном контроле
эффективности экранирующей оболочки и экранов кабелей. В отно-
шении стойкости к ЭМИ использование такого встроенного оборудо-
вания (BITE) желательно не только по техническим соображениям, но
также потому, что заставляет ремонтный и эксплуатационный персо-
нал внимательнее относиться к проблеме ЭМИ.
Контроль работающих систем. В некоторых случаях оказалось, что
стойкость к ЭМИ изготовленных систем уменьшается со временем.
Причиной этого могут быть обычная коррозия или другие типы хими-
ческого воздействия, а также плохое качество ремонта и недостаточ-
ный контроль изменений производимых в оборудовании.
Большая часть руководителей не в состоянии осуществлять перио-
дический контроль за всеми системами, находящимися в эксплуата-
ции. Однако оказывается, что ограниченные статистические выборки
весьма эффективны в качестве предупредительной и контрольной
меры.
Если полный комплекс испытаний на уровне одной «стареющей»
работающей системы невыполним, возможны другие альтернативы,
включающие, например, применение простых экспресс-испытаний для
проверки эффективности стойкости к ЭМИ, полученной с помощью
критерия распределения по стойкости. Для этого можно модифици-
ровать оборудование лабораторно-стендового типа, которое исполь-
зовали в период разработки образца. При измерении целостности эк-
ранирования допустимо использовать облучение установки монохрома-
тическими незатухающими радиоволнами. Для контроля работающего
оборудования в полевых условиях персоналу системы на короткий
срок может быть придана бригада специалистов, имеющих опыт рабо-
ты в области увеличения стойкости к ЭМИ. Эта бригада должна не
только проводить визуальный осмотр, но и проверять знания обслу-
живающего персонала и контролировать его действия, связанные
с проблемой ЭМИ.
203
6.2. СИСТЕМНЫЕ АСПЕКТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО СТОЙКОСТИ
Требования, связанные с другими
электромагнитными процессами
Молния и электризация [4]. Часто требуется одновременно знать
характеристики стойкости системы к воздействию молнии и ЭМИ.
Понимание различий между ЭМИ и молнией имеет существенное зна-
чение для эффективной комбинации двух типов защиты. Молния пред-
ставляет собой сильно локализованный интенсивный электромагнит-
ный процесс. На рис. 6.2 суммированы некоторые типичные данные по
пиковым значениям токов молнии. Время нарастания сигнала молнии
существенно больше времени нарастания сигнала ЭМИ. На рис. 6.3
представлены некоторые статистические данные о времени достижения
максимума тока в типичных прямых разрядах молнии. Длительность
разряда может достигать 1 с. На рис. 6.4 показан ток удара молпни
как функция времени. Следует обратить внимание на существование
слабоинтенсивной, но долгоживущей компоненты, значение которой
примерно порядка значения тока на «хвосте» пика первой компоненты
последовательности повторных ударов. На этом рисунке не показаны
возможные токи-предшественпики, возникающие в виде пиков, как
правило, примерно за 0,1 с или менее до появления главной компонен-
ты. Их значения пе превышают нескольких сотен ампер. В некоторых
случаях они могут оказаться полезными, вызывая преждевременное за-
жигание типичных газоразрядных защитных приборов. Наиболее силь-
ное воздействие молнии проявляется в механическом повреждении.
Оно вызывается несколькими механизмами, в число которых входят
действие магнитных сил, связанных с большими токами, и удар, яв-
ляющийся следствием быстрого расширения сильно нагретой централь-
ной зоны молнии. Длительный непрерывный ток, который может су-
ществовать около 1 с (см. рис. 6.4), вызывает прожигание металла и
пробой диэлектрика из-за очень большого наведенного потенциала,
обычно превышающего 1 МВ. Менее очевидные эффекты, связанные с
воздействием молнии, аналогичны эффектам ЭМИ, таким, как необ-
ратимое повреждение полупроводников и нарушение работ элементов
или устройств.
Типичные контрмеры против непосредственного воздействия раз-
рядов молнии на систему включают установление места возможного
главного удара или точек проникновения молнии на системе. Эти
участки должны быть механически прочными и достаточно толстыми,
чтобы не возникло механическое повреждение или прогорание. У ле-
тательных аппаратов возможными объектами повреждений являются:
датчики системы воздушных данных, обтекатели антенн, «фонарь»
кабины пилота, заправочные горловины топливных баков, оси враще-
ния крыльев и хвостового оперения, различные навигационные и по-
садочные фары, антенны и, возможно, хвостовые провода, а также
подвешенные снаружи обтекаемые контейнеры или средства доставки
боеголовок. Наземные системы подвержены удару молнии из-за связи
с воздушными линиями электросети, антеннами, различными подзем-
204
2QQ
Рис. 6.2. Пиковые значения токов молний (из Electrical Transmission and Distri-
bution Reference Book, Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh, Penn-
sylvania, 1964):
1—5 — разряды на липин передачи: 1 — данные Льюиса и Фауста (число регистраций раз-
рядов 2721); 2 — Грюпвальда (654); Уолдорфа (588); 4 — Роккаку (30); 5 — Эндрюса и
Маккэна (147); 6—7 — разряды на всевозможные объекты: 6 — данные Макичропа (38); 7 —
Маккэна (46); кривая 8 получена Нориндером (204) пересчетом данных по измеренным зпа«
чениям магнитных полей
Рис. 6.3. Частота появления пиковых
токов с разной длительностью фронта
(из Electrical Transmission and Dist-
ribution Reference Book, Westing-
house Electric Corporation, East
Pittsburgh, Pennsylvania, 1964)
Рис. 6.4. Типичная зависимость тока
молнии от времени (из AFAL-TR-68-
290, ч. II, с. 296):
/ — первая компонента; 2 — вторая компо-
нента; 3 — повторные пики
ними кабелепроводами, трубами, кабелями и внешней вспомогатель-
ной проводкой, которая включает аэродромное освещение и системы
предупреждающей сигнализации (тревоги), или различными провод-
никами, такими, как дождевые желоба и ограды. Во всех основных
точках удара молнии, связанных с проводкой, в системах с типичным
экранированием необходимы защитные приборы, выдерживающие боль-
шой ток и кулоновский заряд. В системе необходима также вспомога-
тельная защита (главным образом от наводки на провода и для исклю-
чения прохождения через систему пиковой энергии). В наземных сис-
темах часто применяют заземленный противовес с низким импедан-
сом для шунтирования на землю сильно локализованного разряда в
обход чувствительной аппаратуры.
Увеличение стойкости аппаратуры к воздействию молнии часто об-
легчается измерениями на моделях, созданных по методу подобия, что
позволяет установить основные точки проникновения или удара мол-
нии. Если имеется соответствующее оборудование, можно также про-
вести имитационные испытания на макетах.
Вообще, меры защиты от ЭМИ и молнии являются взаимовыгод-
ными. В качестве мер против воздействия ЭМИ и молнии часто требу-
ется использовать экранированные камеры и кабели, защиты вводов
и контролируемое заземление. Существуют три главные трудности в
проблеме совместной защиты: 1) зависимость ЭМИ-защиты от противо-
молниевого заземления; 2) объединение защит вводов от воздействия
ЭМИ и молнии; 3) влияние эффектов ЭМИ на цепи, созданные специ-
ально для защиты от молнии.
Для вводов надо применять гибридные методы защиты, как это
описано в разд. 4.4. Методы, которые иллюстрируются рис. 4.45,
4.46 и 4.48—4.50, должны обеспечить основу для создания в конечном
итоге удовлетворительной комбинированной защиты.
Схема, представленная на рис. 4.52 и служащая в основном в ка-
честве цепи развязки по постоянному току с помощью последователь-
но включенного конденсатора, часто неприменима для комбинирован-
ного увеличения стойкости к воздействию ЭМИ и молнии. Это связано
с тем, что конденсатор С пропускает высокочастотные «звенящие» токи,
созданные ЭМИ. Имея в виду успешное применение противовесов с
низким импедансом в случае сильно локализованных грозовых раз-
рядов, часто предлагают использовать их для тех же целей увеличения
стойкости в случае ЭМИ. Такой подход требует внимательного рас-
смотрения, поскольку противовес образует в земле эффективную псев-
доантенну. Как показано в гл. 1 и следует из табл. 1.1, магнитная ком-
понента поля ЭМИ легко проникает через земную поверхность на глу-
бину несколько десятков метров. Аналитическая и, когда это возмож-
но, экспериментальная оценка эффективности такого заземления час-
то обходится слишком дорого, а сам процесс оценки содержит много
неопределенностей. Поэтому защита от ЭМИ не может создаваться
на основе подобных противовесов или зависеть от них. Кроме того, не
следует затрагивать обычное заземление по обеспечению электробезо-
пасности и отводу молнии. Например, рекомендуется вблизи подзем-
ных устройств и установок с повышенной стойкостью заменять про-
206
.воженные металлические трубы пластиковыми. &то можно сделать в
том случае, если другие типы противовесов способны пропускать токи
от молний или повреждающие токи. Если водопроводная система яв-
ляется частью противомолниевого заземления или заземления сис-
темы распределения энергии, пластиковые трубы нежелательны.
Необходимо изучить чувствительности к ЭМИ систем, сконструи-
рованных для противодействия молнии, например закорачивающих
устройств, применяемых в радиопередатчиках. Нельзя рассчитывать
на то, что экраны, успешно применяемые против низкочастотных сос-
тавляющих сигнала молнии, автоматически обеспечат защиту от высо-
кочастотных составляющих ЭМИ. Из сказанного в гл. 2 видно, что мол-
ниеотводов и их систем заземления часто недостаточно для необходи-
мой защиты от ЭМИ.
ЭМИ, произведенный ядерным взрывом, нарастает во времени на
два-три порядка быстрее импульса разряда молнии. Поэтому для него
характерен более широкий энергетический спектр. Кроме того,
ЭМИ-обстановка может охватывать более обширный район, чем излу-
чение локализованной молнии. Энергия молнии и ЭМИ распространяют-
ся по каналам с хорошей проводимостью. И ЭМИ, и молния имеют пер-
вопричиной разделение зарядов, однако способы разделения этих заря-
дов разные. Чаще всего ЭМИ создает высокие разности потенциала за
короткие периоды времени, в то время как молния порождает токи
большой плотности.
Электромагнитная совместимость (ЭМС), электромагнитные и ра-
диочастотные помехи (ЭМП и РЧП). Почти все системы должны отве-
чать требованиям по ЭМС, ЭМП и РЧП. Эти требования соответствуют
двум категориям электромагнитных помех: 1) межсистемных, для ко-
торых характерны эффекты РЧП протяженных полей излучения, 2)
внутрисистемных, в которых доминируют наводки и контролируемые
помехи.
Межсистемные помехи в основном связаны с эффектами далеких
источников. Учет их в первом приближении достигается классифика-
цией спектра, а также контролем характеристик антенны и эмиссии
излучения, лежащего вне частотной полосы системы. Второе прибли-
жение заключается в контроле чувствительности принимающей аппа-
ратуры к излучению за пределами частотной полосы приема.
Во многих случаях имеются конкретные данные, позволяющие ана-
литически моделировать эмиссию как в пределах, так и за пределами
основной частотной полосы, характеристики передающей и приемной
антенн, потери при распространении, чувствительность приемника и
его реакцию в пределах полосы приема. Такие данные, которые, как
правило, справедливы для незатухающих волн, можно использовать
лишь для предварительных оценок, касающихся ЭМИ, поскольку это
моделирование не соответствует реальному характеру нестационарных
сигналов. Обстановка, обусловленная межсистемными помехами, ре-
гулируется ограничением эмиссии излучения и чувствительности ап-
паратуры. Достигается это в серии стендовых испытаний, проводимых
в экранированных помещениях. При этом измеряются наведенные на-
пряжения и токи и другие эффекты «просачивания» поля. Измеренные
207
значения, превышающие установленные границы, считаются недопус-
тимыми для оборудования. Подобным же образом проводятся инжек-
ционные испытания по определению чувствительности с использова-
нием импульсов, превышающих амплитуду линейного напряжения не
более чем в два раза; аппаратуру с высокой чувствительностью от-
браковывают. Испытания на чувствительность к незатухающим полям
излучения проводят в полосе частот от 10 кГц до 10 ГГц при напряжен-
ности поля порядка нескольких десятков вольт на 1 м.
Далее эти стендовые испытания дополняют другими испытания-
ми на макете системы. Последовательно используют все рабочие ре-
жимы этой системы. Для гарантии, что помехи заметно меньше допус-
тимых уровней, во время таких испытаний проводят контроль в крити-
ческих точках системы.
Иногда приводится дополнительное требование, касающееся ха-
рактеристик одноточечного заземления. Его часто применяют к до-
вольно большим сложным системам, которые в большинстве случаев
достаточно хорошо экранированы.
Комбинирование методов увеличения стойкости к ЭМИ и регули-
рования РЧП не является главной проблемой. Аппаратура, разрабо-
танная с учетом обеспечения различных характеристик ЭМС, почти
всегда хорошо экранирована и обладает способностью к существен-
ной фильтрации частот излучения. Во многих случаях также применяют
кабели волоконной оптики и оптические изоляторы. Однако хотя такая
аппаратура соответствует требованиям ЭМС, она не включает автома-
тически все необходимое для защиты от действия ЭМИ. Точнее, глав-
ной проблемой является проникновение наведенных сигналов по кабе-
лям в хорошо экранированную аппаратуру. Большинство наиболее рас-
пространенных фильтров, применяемых для защиты от РЧП (типа ис-
пользуемых в сети и осветительной аппаратуре с напряжением
120/220 В), пе в состоянии выдержать повторные импульсы в несколько
тысяч вольт. В большинстве же испытаний на РЧП тестовые сигналы
не превышают нескольких десятков вольт. Следовательно, для защиты
фильтров ЭМП или других оконечных компонент от повреждений ЭМИ
требуются дополнительные меры против перенапряжения. Одновре-
менное удовлетворение требованиям по стойкости к ЭМИ и по одното-
чечному заземлению в сложных системах может выдвинуть свои проб-
лемы. Этот вопрос детально рассмотрен ниже. Принципиальная сторона
дела заключается в том, что для эффективного функционирования одно-
точечного заземления необходимо, чтобы электрическая длина выво-
дов системы заземления была небольшой по сравнению с длиной волны.
Токи, текущие случайными путями, например от точки заземления
через изолирующий трансформатор, намотанный конденсатор к стен-
ке экранированного объема, могут разрушить одноточечное заземле-
ние. Фактически из-за очень широкого частотного диапазона сигналов,
принимаемых аппаратурой, одноточечное заземление может быть не-
пригодно для определенных классов систем.
Электромагнитное излучение (ЭЛ МИ), опасное действие электромаг-
нитного излучения на вооружение (ОДВ), опасность излучения (ОИ).
ЭЛМИ, ОДВ, ОИ образуют отдельную, категорию понятий, относя-
208
щуюся прежде всего к очень сильным эффектам электромагнитного по-
ля и средствам противодействия им. Поля ЭЛМИ, соответствующие
этим понятиям, создаются близко расположенными мощными передат-
чиками и их объединенными антенными системами. Эти поля прост-
ранственно ограничены и, как правило, имеют напряженность выше
200 В/м и плотность мощности выше 10 мВт/см2 (или 100 Вт/м2).
Было показано, что такие поля способны вызвать сгорание высоко-
частЬтных блоков приемников, несмотря на то, что рабочая частота
сигналов излучения не совпадает с частотой настройки приемника.
Кроме того, их воздействие может привести к нарушению функции
полупроводников, если они не экранированы, а также к нарушению
работы различной аппаратуры. Типичными примерами являются вли-
яние излучения на вживленные в организм стимуляторы сердца и на-
рушение нормальной работы обычной электронной аппаратуры.
Сильные ноля ЭЛМИ вызывали преждевременные взрывы или отка-
зы пиротехнических устройств, таких, как пиропатроны, детонаторы и
электрозапалы. Очень сильные поля ЭЛМИ с плотностью мощности,
превышающей 10 мВт/см2, могут вызывать ожог живой ткани. Наибо-
лее чувствительными органами человеческого тела являются глаза и
яички, поскольку в них существенно ограничена циркуляция крови.
Остальные эффекты ОИ относятся к области воздействия ионизирую-
щего рентгеновского излучения; однако защиту от подобных эффектов
редко рассматривают совместно с проблемами воздействия электромаг-
нитного радиочастотного излучения.
Основными мерами защиты от действия ионизирующего излуче-
ния указанных уровней, вызывающего повреждения, являются укло-
нение от воздействия, поглощение фильтрами и экранирование. Аппа-
ратуру, чувствительную к ЭЛМИ, надо размещать в местах, где неже-
лательное воздействие маловероятно. Нельзя допускать присутствия
лиц с имплантированными сердечными стимуляторами в районах,
где возможно появление интенсивных полей. Многое в обеспечении за-
щиты боевой техники от интенсивного электромагнитного излучения
достигается применением поглощающих фильтров, которые предотвра-
щают возникновение возможных случайных рассогласований. Кроме
того, применяют тщательно сконструированные экраны. Другой под-
ход заключается в улучшении характеристик чувствительности пиро-
технических устройств путем увеличения критического уровня энер-
гии, способного вызвать их детонацию. Можно применять и другие
типы специальных устройств, включая разъединители и фильтры, ис-
пользующие скин-эффект.
Большая часть мер, направленных на увеличение стойкости к ЭЛМИ,
должна дополнять аналогичные меры по ЭМИ. Однако не все устрой-
ства, защищающие от ЭЛМИ или ОДВ, эффективны в отношении за-
щиты от ЭМИ. Они могут быть не испытаны на воздействие сигналов
со спектром ЭМИ, который содержит как высоко-, так и низкочастот-
ные компоненты, а последние могут легко пройти через поглощающие
фильтры.
Различные требования, связанные с электромагнитным излучением.
При наличии электрической проводки может возникнуть необходи*
209
мость в увеличении чувствительности Прерывателей, плавких предо-
хранителей и других защитных устройств систем заземления, обес-
печивающих электробезопасность и защиту электрооборудования.
Заземление аппаратуры и (или) подсистем необходимо для предотв-
ращения появления на оборудовании «плавающего» потенциала, более
высокого, чем на других соседних металлических объектах. Оно га-
рантирует равенство потенциалов на всех устройствах, к которым мо-
жет прикоснуться оператор, т. е. должна быть исключена возможность
получения оператором электрического удара, который может привести
к летальному исходу.
Часто для высокочастотных и низкочастотных антенных систем
требуются противовесы. Их применяют для улучшения эффективно-
сти излучения антенн, но они могут также функционировать как псевдо-
антенные системы для ЭМИ и при определенных условиях могут
усиливать взаимодействие с ЭМИ. Системы наружного заземления (за-
земляющие системы) можно рассматривать почти независимо от проб-
лемы стойкости к воздействию ЭМИ при условии, что они не предназ-
начены для защиты от этого воздействия.
Важной может быть и электризация, которая возникает из-за ат-
мосферных условий и близкорасположенных источников сильных
электростатических полей. Электризация имеет место, когда металли-
ческий объект изолирован относительно уровня опорного потенциала.
Действие атмосферного вещества, обтекающего электрически изоли-
рованный объект, например самолет, или действие ветра, обдуваю-
щего изолированный проводник, приводит при определенных усло-
виях к появлению на проводнике статического заряда. Заряд может
вырасти настолько, что вызовет дуговой или коронный разряд. Эти
эффекты, как правило, не катастрофические, однако могут привести к
появлению радиочастотных помех или к потенциально опасным элект-
рическим ударам. Обычными средствами для предотвращения подоб-
ного накопления зарядов являются разрядные элементы, такие, как
фитили па летательных аппаратах и стекатели статических зарядов в
виде дросселей или резисторов, для изолированных антенн.
Условия противодействия электризации, вероятно, очень хорошо
совместимы с подходящими мерами по увеличению стойкости к ЭМИ.
Однако необходимо проанализировать возможное влияние ЭМИ на
стекатели статического заряда, такие, как дроссели или высокоомные
резисторы.
Экранирование и распределение по зонам чувствительности
(зонирование) [1]
Выбор метода увеличения стойкости системы к ЭМИ и последую-
щее распределение по стойкости обычно начинаются с детального изу-
чения системы, полная геометрическая конфигурация которой, как
правило, определяется из других соображений. На основе конфигура-
ции и местоположения вероятных чувствительных подсистем можно
выделить участки, где ЭМИ-обстановка свободного пространства
должна быть либо подавлена, либо усилена. Аналогичным образом
210
определяют участки, где имеется аппаратура с одинаковыми харак-
теристиками чувствительности. Зонированием называют идентифика-
цию и возможную интеграцию участков с одинаковой ЭМИ-обстанов-
кой или чувствительностью аппаратуры. Группирование — это фи-
зическое объединение элементов с одинаковыми характеристиками и
назначением. Послойную защиту можно образовать чередованием
зон и “средств защиты, отделяющих внешнюю обстановку от защищае-
мой аппаратуры.
буферы й/ttf
устройства.
Л
я
и
8
9
г
Рис. 6.5. Зонирование:
а —зоны ЭМИ-обстановки (зона С наиболее опасна); б —зоны чувствительности (в зоне Щ
размещается аппаратура с наибольшей чувствительностью); в —идеальное совмещение зон
ЭМИ-обстановки и зон чувствительности; а — наиболее вероятное расположение зон (нару-
шение работы происходит, когда зона чувствительности перекрывается двумя или более
зонами ЭМИ-обстановки); д — коррекция зон; е—коррекция зон и группирование
Места
проникновения
наводок, вызы-
вающих на-
t \ рушение
‘ ^работы
Концепция зонирования является мощным инструментом при раз-
решении некоторых проблем, связанных с экранированием, заземле-
нием и общим оборудованием систем. Результат анализа зон электро-
магнитного излучения в пределах системы обычно явным образом вы-
ражается в виде эффективности экранирования. Границы зон, как
правило, устанавливаются в соответствии с главными геометрическими
размерами системы, а иногда они вводятся искусственно применени-
ем экранирующих камер. Зонирование по принципу чувствительности
может отличаться от обычного, однако основные группы объединяе-
мого оборудования с высокой чувствительностью можно быстро опре-
делить по аналогии с обычным зонированием.
.211
На рис. 6.5. поясняется, как эти зональные концепции можно
применить к развитию распределения по стойкости. На рис. 6.5, а
показано несколько зон, различающихся по обстановке. Зона А—
область полей свободного пространства за пределами обшивки лета-
тельного аппарата; зона В — часть внутреннего пространства лета-?
тельного аппарата; зона С —область внутри его экранированного
отсека. Следующие пространства или зоны чувствительности опреде-
ляют, как показано на рис. 6.5, 6. Предполагается, что в зоне III.
находится наиболее чувствительное оборудование. Это может быть,
например, компьютерная система, управляющая маневрированием?
аппарата. В зоне II могут находиться обычные электронные подсис-t
темы, нечувствительные к сбоям, но подверженные сгоранию при^
действии ЭМИ. Зона I соответствует относительно стойкой энергети-
ческой системе. На рис. 6.5, в изображена идеальная топография,
в которой аппаратура с наименьшей чувствительностью оказывается
в зоне воздействия наиболее сильного электромагнитного поля. Это
иллюстрирует применение концепции послойной защиты, которая
предполагает осуществление последовательного экранирования для
защиты аппаратуры с наибольшей чувствительностью.
На рис. 6.5, г показаны более вероятные зональные условия. I
Энергетическая система в зоне чувствительности I должна быть свя-
зана с аппаратурой в зонах II и III. В зоне электромагнитного излуче-
ния А поля преобразуются в токи И напряжения, которые проникают !
через систему кабелей в зоны II и IU- Считается, что нарушение име-
ет место, когда зона чувствительности перекрывает одну или более
зон ЭМИ-обстановки.
Нарушение можно скорректировать перераспределением аппара-
туры таким образом, что каждая зона чувствительности окажется
внутри конкретной зоны ЭМИ. Когда это невозможно (например, для
кабелей), необходимо предусмотреть использование буферов или уст-
ройств защиты вводов на границе разделов (см. рис. 6.5, д). На
рис. 6.5, е показано применение зональной коррекции вместе с г уп-
пированием, т. е. объединением в возможно более плотные группы
однотипной аппаратуры со сравнимой чувствительностью.
Установление различных проникновений наводок в зоны обеспе-
чивает исходную информацию, необходимую для разработки требова-
ний распределения по стойкости в отношении приборов защиты вво-
дов или буферов. Зная характеристики чувствительности аппаратуры
внутри зон II и III, можно осуществить рациональный подход к раз-
работке требований эффективной защиты от проникающих через эк-
раны или различные препятствия полей, создающих указанные зоны,
электромагнитной обстановки.
Заземление и прокладка кабелей
Заземлители делятся на группы наружных и внутренних. Наруж-
ные осуществляют заземление силовых систем, радиочастотных ан?
тенн, молниеотводов и стекателей статического электричества. Грун-
товый заземлитель состоит из врытых в землю проводников, рельсов
212
или труб. Внутренние заземлители обеспечивают общий опорный по-
тенциал для аналоговых и цифровых схем. Они также используются
для предотвращения электрических ударов и обеспечения защиты
силовой системы. Внутренние заземлители обычно состоят из общей
шины в виде прутка, сетки или опорного узла. Типичные внутренние
заземлители устанавливают в частично экранированных сооружени-
ях, таких, как здания или отсеки. Если не принять специальных мер,
оба типа заземлителей могут стать главными источниками наводок,
вызванных ЭМИ.
Наружные заземлители не могут служить в качестве «отводов»
для ЭМИ, поскольку последний широко распределен в пространстве
и глубоко проникает в землю. Изменяющееся во времени электричес-
кое поле будет воздействовать на прямые линии кабелей, а магнит-
пос поле — возбуждать токи в наружных кабельных петлях. Отсут-
ствие замкнутого контура наружного заземления еще не исключает
возможность появления наводки от ЭМИ. Оказывается, что для уве-
личения стойкости многих систем наилучшим компромиссным вариан-
том является уменьшение, насколько это возможно, размеров какого-
либо наружного проводника, который рассматривается как псевдо-
антенна. После этого система должна быть защищена от воздействия
токов, наведенных в псевдоантепне (заземлителе).
Внутренние заземлители ведут себя несколько отлично от наруж-
ных, так как электрическое поле подавляется более легко, чем маг-
нитное, даже простейшими экранами. Следовательно, прямые линии
кабелей не будут возбуждены, в то время как кабельные петли внут-
ри экранированной камеры еще будут возбуждаться лишь частично
ослабленными нестационарными магнитными полями. Чтобы пода-
вить паводки от этих магнитных полей, стараются избегать образова-
ния петель проводников, охватывающих большие площади. Всегда
предполагается, что размеры рассматриваемых устройств малы по
сравнению с наименьшей длиной волны.
Рис. 6.6, а, б схематично поясняют способы исключения образова-
ния больших петель. Кроме этих способов необходимо предусмотреть
размещение большей части кабелей с внутренней жилой, таких, как
коаксиальные, в направлении стержней заземления. Внутри каж-
дой системы, где это возможно, применяют одноточечное зазем-
ление. В приведенных схемах считается, что через землю текут нуле-
вые или минимальные токи, генерированные в системе. На
рис. 6.6, в, г показаны «идеальные» решения проблем заземления и
укладки кабелей. На каждом участке устанавливают свой собственный
репер с «плавающим» потенциалом, подсоединение к которому осу-
ществляется аналогично одноточечной системе внутреннего заземления
типа «елочки».
Конструктивные решения в виде металлического «ежа» или «елоч-
ки» сопряжены с очевидными трудностями, в частности при больших
размерах этих, систем. Все соединительные кабели должны быть сог-
ласованы, чтобы исключить резонансы на высоких частотах. Разме-
ры устройства могут оказаться сравнимыми с длиной волны, и это
может вызвать несовместимость систем. Применение «плавающей»
213
Рис. 6.6. Схема заземления:
а— «еж» (одноточечная); б—«елочка» (одноточечное заземление с помощью шины); e — схема, используемая в системах с оптиче-
ской телеметрией; г — изолирующий трансформатор; д—многоточечное заземление; е — схема многоточечного заземления со сварным
экраном, ж — региональное или зональное заземление
Таблица 6.1
< водная таблица систем заземлений
Система Условие применимости Примечание
Одноточеч- ная (0 ви- де «ежа» или «елочки») Электрические поля подав- лены экраном. Длина кабеля •СХмпп. Кабели располагаются в направлении заземляющих стрежней Как правило, применяется в небольших, экранированных, компактных подсистемах. В случае заземления типа «елоч- ка» возвратные токи земли мо- гут приводить к несовместимо- сти аппаратуры
«Плава- ющая» Каждый объем экранирован и имеет собственную систему «заземления», обычно одното- чечную. Необходимые изоли- рующие (разделяющие) уст- ройства должны эффективно поглощать сигналы произволь- ной формы «Идеальное» решение для подсистем связи. Дорогая, сложная в изготовлении, за исключением применяемой для маломощных систем связи. Опасна в отношении электри- ческого удара, если экран на- ходится под высоким «плава- ющим» потенциалом (см. рис. 6.6,в)
Многото- чечная Каждая подсистема экрани- рована. Предпочтение отдается экранировке соединительных кабелей. Лучлше, если поверх- ность «земли», которая долж- на быть низкоомной, не яв- ляется частью внешнего экра- на. Часто необходима защита вводов Единственная практически приемлемая форма заземления для многих систем. Дорогосто- ящая из-за необходимости за- щиты вводов для каждого со- единительного кабеля. Эта за- щита должна быть обоснована в процессе распределения по стойкости
Регио- нальная Каждая подсистема экрани- рована. Все проходящие на- сквозь кабели вводятся в эк- ранированный объем через не- которые изолирующие устрой- ства. Для коаксиальных кабе- лей применяют дополнительные краны Обладает комбинированными свойствами «плавающей», од- ноточечной и многоточечной систем. Степень экранирования и требования по изолированию (разделению) определяются распределением по стойкости
системы заземления связано с очевидными проблемами высокой
стоимости и опасности электрических ударов.
На рис. 6.6, д, е показан принцип многоточечного заземления,
предлагаемый для преодоления некоторых трудностей, связанных
с применением одноточечных систем. Этот подход эффективен при ус-
ловии, что системы не подвергаются воздействию интенсивных нестацио-
нарных полей и кабели максимально приближены к «земле». Любое
нестационарное магнитное поле и ток, текущий через высокоомный
сварной шов на внешней стороне заземленной плоскости, создают
215
в ней замкнутые токи, индуцирующие сигналы наводки в аппаратуре
(см. рис. 6.6, е).
Очевидно, что региональная или зональная система заземления
(см. 6.6, ж) является компромиссной между «плавающей» и много-
точечной системами заземления. В пределах каждой экранированной
зоны концепция одноточечного заземления сохраняет силу. Все
входы и выходы кабелей в подобных зонах оборудуют определенными
системами изолирования (разделения). Связь осуществляется в ос-
новном посредством дифференциальных трансформаторов и кабелей,
парной скрутки или оптических изолирующих каналов передачи
данных. Однако это невозможно в некоторых случаях передачи ра-
диочастотных сигналов и видеосигналов. Тогда соединительные ка-
бели сильно экранируют и применяют защиту вводов от перегрузок. ;
В табл. 6.1 представлены условия применения, преимущества и не-
достатки каждой системы заземления.
Вопросы защиты систем от повреждений
Защита от повреждений, как правило, касается конкретных диск-
ретных элементов, которые могут подвергнуться некоторым видам
воздействий ЭМИ. Наиболее тяжелым является, конечно, катастро-
фическое повреждение, когда от прибора после воздействия ЭМИ
нельзя ожидать удовлетворительной работы в какой-либо цепи.
Параметрическое повреждение имеет место, если некоторый параметр
деградировал до такой степени, что схема начинает работать с пони-
женной эффективностью. Понятие нарушения рабочего состояния от-
носится к нежелательному изменению состояния конкретного элемен-
та; в качестве примера можно привести перекрытие дугой последова-
тельно включенного элемента, ограничивающего ток.
Некоторые меры, предусмотренные на стадии разработки системы,
могут уменьшить вероятность повреждения, или, употребляя более
общую терминологию, отказа элементов системы. К этим мерам отно-
сятся: 1) снижение степени воздействия ЭМИ; 2) уменьшение эффек-
тивности приема излучения и степени взаимодействия с ним; 3) умень-
шение доли приложенной энергии; 4) снижение чувствительности;
5) использование поддающихся восстановлению элементов и резерви-
рование.
На начальной стадии разработки системы можно прогнозировать
снижение степени воздействия ЭМИ с помощью анализа условий экс-
плуатации. Например, если вероятность того, что система является
основным объектом ядерного нападения, мала, то ее размещение на
достаточно большом расстоянии от известных основных объектов
нападения обеспечит определенное ослабление воздействия ЭМИ.
Использование принципов экранирования и зонирования, рассмотрен-
ных выше, есть классический метод снижения степени воздействия
ЭМИ. Кроме того, не следует размещать чувствительную аппаратуру
вблизи эффективных приемников ЭМИ. Существуют некоторые ва-
рианты выбора систем, которые способствуют уменьшению эффектив-
ности взаимодействия с падающим излучением. Например, если есть
216
возможность выбора по рабочим частотам между УКВ и СВЧ-систе-
мами следует учесть, что последняя обеспечивает очень высокую
степень устойчивости к действию наводки за счет снижения энергии
ЭМИ, полученной антенной, так как спектр ЭМИ лежит гораздо
пиже по отношению к СВЧ-полосе, чем к диапазону УКВ. Используя
принцип зонирования, можно снизить эффективность взаимодействия,
если разместить кабели, присоединенные к высокоэффективным при-
емникам ЭМИ, в кабелепроводах отдельно от кабелей, присоединенных
к очень чувствительной аппаратуре. Другим методом достижения
того же результата является уменьшение размера аппаратуры и
длины кабельных трасс.
Основное внимание уделяют уменьшению приложенной энергии,
что рассмотрено в ч. II в разделах, касающихся защитных разрядни-
ков, фильтров, разъединителей. Использование распределений по
стойкости для определения количественных требований к рабочим
характеристикам этих приборов рассмотрено в гл. 7.
Существует несколько подходов к снижению чувствительности
отдельных элементов разрабатываемой системы. Один из них — это
выбор более высоких уровней рабочего напряжения. Другой метод за-
щиты элементов, связанных с электрическими силовыми системами, —
это дополнительное или многократное изолирование (разделение).
Использование во входных цепях, содержащих полупроводники,
последовательных резисторов препятствует созданию повреждений
от ЭМИ. Например, резистор, включенный последовательно с базой
транзистора, выполняет функции ограничителя тока, так как при
приложении переходного сигнала ЭМИ пробивается переход эмиттер—
база, а резистор обеспечивает значительное ограничение тока, предо-
твращающее катастрофическое повреждение. Иногда можно выбрать
альтернативные типы систем, использующих иные виды энергии, на-
пример гидравлическую или механическую.
Когда не требуется, чтобы система работала в опасный период
времени, защиту можно осуществить отключением системы от наи-
более эффективных приемников ЭМИ.
В определенных условиях, когда нет необходимости в немедленной
готовности системы, можно произвести быстрый ремонт и восстанов-
ление. Это осуществимо лишь при наличии соответствующих запасных
частей и распространяется па компоненты с очевидным фактом повреж-
дения. Другой подход — это создание резерва исправных блоков,
которые существенно удалены от наиболее эффективных приемников
ЭМИ.
Защита систем от расстройки
Часто применяемый термин «расстройка» означает временное ухуд-
шение или непреднамеренное возмущение функций системы, схемы
или элемента в результате воздействия ЭМИ. Это приводит к нежела-
тельному изменению направленности работы системы или ложному сра-
батыванию, что в конечном итоге вызывает разрушение подсистемы
пли всей системы. Неожиданный пуск ракеты из-за переходных про-
217
цессов, наведенных ЭМИ в схеме запуска, представляет собой край-
ний (и в определенной степени нереальный) пример полного нару-
шения целевых функций. Примерами деградации этих функций яв-
ляются расстройка работы компьютера, приводящая к запаздыванию
из-за перестройки программ, или потеря радаром неприятельского
самолета после взрыва из-за переходных процессов в системах радара.
Расстройки делят па два класса: временные и остаточные. Термин
«временные» используют для того, чтобы отличить обратимые изме-
нения, например изменения состояния схемы в результате «опрокиды-
вания», от необратимых (остаточных), таких, как отклонение траек-
тории полета ракеты от заданной из-за наводок, созданных ЭМИ
в системе паведения.
т
С3 У
4~
-порог _
повреждения ло~ ~ "п*"-
^осцющжфурюю । । , ।
О 20 40 60 80 100
Длительность импульса, нс
Рис. 6.7. Типичная зависимость напря-
жения расстройки логического компо-
нента диодно-транзисторной схемы
совпадений от длительности импульса
с амплитудой, превышающей напря-
жение расстройки. Наводка проникает
через питающий провод:
/ — область нестационарной расстройки:
II — область безопасности
I
Расстройки, вызванные ЭМИ, видимо, представляют для разра-
ботчиков систем наиболее серьезную часть проблемы воздействия ЭМИ.
Цифровые схемы как класс. маломощных, быстродействующих схем
с низкими пороговыми напряжениями наиболее подвержены таким
расстройкам [5]. Замена более стойких аналоговых схем управления
цифровыми схемами увеличивает чувствительность систем.
Воздействие переходных процессов, вызванных ЭМИ, на цифровые
схемы изучено на уровне элементов и подсистем. На рис. 6.7 пока-
заны результаты испытаний диодно-транзисторной схемы совпадений
на такое воздействие. Переходной сигнал от ЭМИ с изменяющейся
шириной импульса подавали на вход схемы. При очень коротких
импульсах требовались более высокие пиковые значения переходных
сигналов для возникновения расстройки. Порог по постоянному току
определяет уровень, выше которого происходит расстройка рабочих
функций, а ниже этого порога схема совпадений продолжает функцио-
нировать при воздействии длинных импульсов. В ограниченных
масштабах порог по постоянному току используют для определения
максимальных безопасных уровней переходных сигналов. Подобные
расстройки могут быть вызваны наводкой на питающие выводы и
возвратными токами земли.
Хотя магнитная компонента свободного поля ЭМИ редко достигает
значения достаточного для того, чтобы размагнитить магнитные ленты
или диски, существует вероятность того, что паводки на провода,
связанные с устройством записи, способны ввести ток в записывающую
головку и стереть часть информации, записанной на лентах или дисках.
Наводки от ЭМИ на выводы транзисторных задающих устройств
с магнитопроводами могут оказаться достаточными для того, чтобы
218
стереть информацию в памяти на ферритах или, возможно, на более
чувствительных приборах с переносом заряда.
Аналоговые схемы, хотя и не столь чувствительны, как цифровые,
обладают определенной восприимчивостью к излучению, в особенности
если уровни рабочих напряжений очень низки. Практический пример
подобной расстройки — нарушение работы интегратора, исполь-
зуемого в системе управления ракеты для включения двигателей.
Конденсатор интегратора получает заряд от наземной аппаратуры.
При запуске он начинает разряжаться с заданной скоростью. Когда
заряд станет равным нулю, электрическая схема выключит двигатель.
Переходной сигнал ЭМИ может увеличить или уменьшить заряд на
интеграторе и непредвиденно изменить точку попадания. Однако
большинство типичных аналоговых систем устойчивы к расстрой-
кам, так как они реагируют столь медленно, что действием коротких
переходных сигналов ЭЛШ можно пренебречь.
Существует пять основных способов защиты системы от расстро-
ек: 1) выбор более высоких уровней рабочих параметров системы;
2) программирование; 3) использование стойких запоминающих
устройств; 4) определение направления излучения ЭМИ и «обход» его
воздействия; 5) быстрое восстановление и перестройка программы.
Кроме того, ясно, что все методы по предотвращению повреждения
также применимы и почти всегда необходимы.
Выбор более высоких уровней рабочих параметров системы, веро-
ятно, обеспечивает лучшую защиту по сравнению с другими средст-
вами. Рассмотрим, например, с точки зрения разработчика возмож-
ность выбора между кабельной системой, работающей при 10 мВ, и
системой, работающей при 10 В. Десятивольтная система автомати-
чески обеспечивает защиту на 60 дБ большую, чем десятимилливольт-
ная система. Типы экранирования, размеры послойной защиты и зо-
нальный подход в окончательной конструкции системы также могут
быть связаны с отбором уровней рабочих параметров. Например, то-
пология системы должна быть такова, чтобы в областях, содержащих
нестойкую память, не было переходных сигналов от ЭМИ, Для све-
дения к минимуму возможности нарушения следует использовать не-
которые сигнальные устройства и методы, использующие программы.
Их тип зависит от конкретных требований к системе, но они должны
включать использование программ с обнаружением и исправлением
ошибок, повторное введение данных, проверку на четность — не-
четность, использование замкнутых носителей информации, детекти-
рующие и режекторные схемы. Можно рассмотреть некоторые вариан-
ты создания систем, например когда в течение процесса счета про-
межуточные результаты записываются в очень стойкие запоминаю-
щие устройства (ЗУ). Это обеспечивает лишь временное влияние на
систему менее стойких участков памяти в период счета при незначи-
тельном снижении его скорости. Стойкие ЗУ необходимо использо-
вать как можно раньше после поступления важной информации.
Хотя эти ЗУ представляют собой обычные ячейки памяти, по суще-
ству они изолированы от остальной части системы с помощью про-
грамм или методов «обхода».
219
Методы «обхода» часто можно применять в физически сложных
условиях по стойкости. Существует два широких класса таких мето-
дов: 1) не созданные специально в связи с ядерной угрозой, т. е. ме-
тоды обычной работы в циклическом режиме; 2) специфические, или
методы подавления. Для связи с более стойкими участками памяти
Рис. 6.8. Специальная схема «обхода» опасности излучения:
1 — чувствительный датчик; 2 — детектор; 3 — выключатель; 4 — система
вычислительных систем можно использовать синхронные и несин-
хронные схемы, работающие в циклическом режиме. Методы «обхода»,
связанные с ядерной угрозой, как правило, включают обнаружение
излучения ядерного взрыва с помощью датчиков ЭМИ, дополненных
некоторыми другими чувствительными системами, предназначенными
для исключения ложного срабатывания. Такие дополнительные сис-
темы могут быть созданы на основе фотоэлементов (рис. 6.8). Датчик
Рис. 6.9. Схема пропускания в приме-
нении к ЭМИ:
/ — нестационарный сигнал, созданный
ЭМИ; 2 — внутренний хронирующий сиг-
нал; 3 — стробирующий сигнал ог внешнего
источника; 4 — к реле времени» индикато-
ру н т. д.
с очень широкой полосой пропускания обнаруживает сигнал ЭМИ и
с помощью весьма широкополосной кабельной системы обеспечивает
«запирание» главной вычислительной системы, которая размещается
в хорошо экранированном подземном укрытии. Рассеиваясь в сильно
экранированной камере, ЭМИ взрыва растягивается во времени
из-за низкочастотных составляющих электромагнитного поля.
Вычислительные системы разработаны таким образом, что могут
быть введены в режим временной нечувствительности, так что наводка
от ЭМИ, если она возникает, оказывает на них слабое влияние. Дру-
гие типы детекторов ЭМИ можно применить для инициирования ло-
кального или общего восстановления функций. Запуски передачи
информации могут быть осуществлены как с помощью системы обна-
ружения ЭМИ, так и без нее, хотя такая система допускает повторную
передачу информации только при условии, что появление ЭМИ во время
220
передачи данных будет зафиксировано. Кроме того, можно вручную
провести восстановление и перестройку программы. Конечно, при этом
предполагается, что оператор способен найти ошибку в вычислениях,
введенную наводкой ЭМИ, или определить, когда такая ошибка мо-
жет иметь место.
Другим методом уменьшения чувствительности к наруШ вместо
ляется применение, когда это целесообразно, аналоговых сх„
цифровых. Аналоговые схемы в действительности имеют зНr0If2VI0T
меньшую эффективную полосу пропускания и поэтому иНТ н ну
эффект переходных сигналов ЭМИ- Аналогично ширина Ji°- MeJnv
пускания кабелей, связывающих вычислительные устройств*^
собой, должна быть сведена к минимуму применением код Н „
или согласованных фильтров, чтобы подавить ложные сигна
ги, вызванные ЭМИ. Использование цифровых процессоров низкия
шим быстродействием в некоторых случаях показало боле
уровень их чувствительности, чем У очень быстродействующ апоя.
ровых устройств, которые часто рассчитаны на минимальны
Жения и требуют небольшой энергии для инициирования переходного
процесса. Характерные примеры методов «обхода», не созданных
специально в связи с ядер ной угрозой, приведены на рис. 6.9 и 6.10.
Согласование защиты схем и подсистем
Для новых схем и подсистем согласования легко достичь, если
организовать внутреннее заземление и устроить вводы с учетом про-
екта заземления и прокладки кабелей. Однако главная трудность —
это более старое электронное оборудование, которое приобретается
или поставляется на основании старых планов. Доставленная аппа-
ратура такого рода часто имеет вводы коаксиальных кабелей па пе-
редней панели и ряд вводов неэкранированных кабелей на задней па-
нели, например силовых кабелей, кабелей схем управления и, воз-
можно, труб для охлаждения и воздухопроводов. В некоторых слу-;
чаях в качестве модернизации более старой аппаратуры можно допол-1
нительно переоборудовать вводы так, чтобы перегородки и корпуса-
аппаратуры соответствовали общему плану прокладки кабелей и •
заземления. ,
Для очень чувствительных подсистем, например ЭВМ, подвер- г
женных расстройке, может потребоваться специальное оборудование
внутренней кабельной проводки. Классические решения включают
использование тщательно сконструированных наружных экранов
и применение одноточечного наружного заземления, как правило,
в виде «ежа» или «елочки». Такую чувствительную аппаратуру никогда
не соединяют прямо с кабелями или с открытой проводкой. Кроме
того, ее следует располагать на достаточном удалении от наружных
экранов. Необходимо также правильное зональное размещение ка-
белей, непосредственно связанных с чувствительной аппаратурой, т. е.
следует использовать, когда это возможно, отдельные каналы для
прокладки кабелей, подсоединенных к очень чувствительной аппа-
ратуре. Подобным образом можно проконтролировать направление
и размещение наружных кабелей для указанной аппаратуры, и такому
же плану должна следовать внутренняя проводка подсистемы. Соеди-
нение с заземленными стойками с помощью металлических полос, а
для отсеков — с заземленными поверхностями надо проводить осмот-
рительно. Эти полосы хотя и выполнены с возможно меньшей индук-
тивностью (за счет большой ширины), но могут образовать резонанс-
ную цепь с емкостью отсека, тем самым введя наводку в схемы, сое-
диненные между собой не полностью экранированными кабелями.
Такие проблемы часто возникают в неправильно сконструированных
многоточечных системах заземления. Когда многоточечное заземление
необходимо, следует использовать методы, рассмотренные в этом
разделе (см. подраздел «Заземление и прокладка кабелей») и в разд. 7.2
и 7.3.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. DNA EMP Awareness Course Notes, DNA 2772T, Defense Nuclear Agency,
Washington, D. C. 20305, August 1973. '
222
2. Bernier G. J. A Practical Design Philosophy for Mechanization of Weapon System
Requirement. — In: Nuclear EMP Protection Engineering and Management
Note, Lawrence Livermore Laboratories for U. S. Defense Nuclear Agency.
3. Peabody P. B. Management Plan and Techniques for EMP Protection of Systems.
—In: Nuclear EMP Protection Engineering and Management Note, Lawrence
Livermore Laboratories for U. S. Defense Nuclear Agency.
4. Robb J. D. Coordination of Lightning and EMP Protection. — In: Nuclear
EMP Protection Engineering and Management Note, Lawrence Livermore La-
boratories for U. S. Defense Nuclear Abency.
5. Electromagnetic Susceptibility of Semiconductor Components. AFWL-TR-
74-280 Final Report, Boeing and Braddock, Runn and McDonald, Inc., Sep-
tember 1975.
Глава 7
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО СТОЙКОСТИ
7.1. МЕТОДЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Распределение по стойкости можно начинать с разбивки системы
на отдельные участки. Затем в отношении характеристик каждого
из них устанавливают конкретные количественные требования по стой-
кости к ЭМИ. Эти требования используют на начальной стадии разра-
ботки системы, во время стендовых испытаний подсистем и позднее,
при общей оценке всей системы.
Существует несколько направлений в развитии распределения
по стойкости. Одно из них включает семь* стадий {!]:
1. Установление характера опасности и соответствующих требо-
ваний по ЭМИ, основанных на целевом назначении системы, а также
установление условий сохранения ее работоспособности.
2. Определение (иногда в зависимости от характера опасности и
функциональных связей) систем, подсистем или компонентов, которые
должны остаться работоспособными.
3. Выбор некоторых технических решений на основе анализа гео-
метрии системы и определение локальных полей, токов и напряжений
в наиболее уязвимых участках.
4. Установление зон чувствительности для элементов данной аппа-
ратуры, которые должны сохранить работоспособность.
5. Определение степени необходимой защиты, исходя из уровней
чувствительности и приложенных полей, напряжений, токов.
6. Распределение функций общей защиты между компонентами,
обеспечивающими стойкость, такими, как экраны, устройства защиты
вводов и уровни рабочих режимов системы.
7.2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
После определения элементов, которые должны сохранить работо-
способность в условиях конкретного воздействия и выбора общего под-
хода к увеличению стойкости, основное внимание уделяется конверсии
* Так в оригинальном издании. — Прим. пер.
223
Таблица 7.1
Указатель разделов, содержащих сведения о распределении
по стойкости
Требования по выживаемости системы
Обстановка Опасность и задачи Методы Гл. 1 Разд. 6.1 Разд. 6.1 Разд. 6.2 ЭМИ-обстановка Основной документ План ЭМИ-контрол я Системные аспекты
Конверсия полей излучения Э1МИ в локальные поля, токи и напряжения
Антенны и псевдоантенны Наземные и подземные ка- белепроводы, экраны и их свойства Гл. 2 Разд. 2.5 Разд. 5.1 Разд. 5.2» Наводка, созданная ЭМИ Расчеты наводки Экраны Испытания экранов
Проникновение паводки в кабели Разд. 2.7 Разд. 4.2 Разд. 5.3 Подземные кабели Кабели и разъемы Испытания кабелей
Чувствительность аппаратуры и элементов
Повреждение дискретных элементов (см. приложение В) , Разд. 3.1 Разд. 3.3 Разд. 3.2 Разд. 4.3 Полупроводники Конденсаторы Резисторы Трансформаторы и катушки индуктивности
Расстройка и деградация Гл. 5 Разд. 3.1 Разд. 6.2 Лабораторные испытания Расстройка Расстройка
Стойкость
Системные аспекты Разд. 6.2 Разд. 6.2 Общая часть Расстройка
Свойства элементов, обеспе- чивающих стойкость Разд. 4.1 Экраны, кабели, фильтры, защитные разрядники
Испытания элементов, обес- печивающих стойкость аппара- туры Гл. 5
полей излучения ЭМИ-обстановки в локальные поля, токи или напря-
жения на чувствительных участках или клеммах. Для этого при экс-
пресс-анализе можно воспользоваться значительной частью материала,
изложенного в ч. 1 (табл. 7.1). Результаты этого анализа можно
рассматривать как руководство для более детального анализа. Для
установления распределения по стойкости необходимо найти чувстви-
224
вительности стойких и уязвимых подсистем, компонент и элементов.
Хотя пороги деградации определяются конкретными деталями конст-
рукции, можно получить некоторую общую информацию, касающую-
ся такого оборудования. Экспресс-данные по чувствительности аппа-
ратуры получают из: 1) анализа результатов ранее проведенных ис-
пытаний; 2) сопоставления табличных данных с деградацией парамет-
ров под действием ЭЛАИ; 3) анализа наиболее существенных изменений
па основе теоретических моделей повреждений, v
Для этого при экспресс-анализе можно использовать большую
долю материала, изложенного в ч. II. Однако для детального и на-
дежного анализа часто необходимо проводить лабораторные испыта-
ния конкретных элементов с целью определения их действительной
чувствительности или выявления ключевых параметров для исполь-
зования в анализе повреждений.
Зная степени облучения и чувствительности, можно установить
требования к различным элементам, увеличивающим стойкость систе-
мы. Как правило, эти требования вырабатываются в процессе последо-
вательных приближений, оптимизирующих отношение доли экра-
нирования к доле различных видов защиты вводов или конструктивных
особенностей системы, влияющих на экранирование. Распределение
по стойкости должно быть согласовано с ожидаемыми диапазонами
рабочих характеристик элементов, обеспечивающих стойкость, данные
по которым приведены в ч. II, а по проблемам распределения по стой-
кости для систем — в ч. III. Так как многие из связанных с ЭЛАИ
свойств элементов, обеспечивающих стойкость, не были определены
пли систематизированы в виде таблиц, может оказаться необходимым
восполнить их отсутствие с помощью лабораторных испытаний, опи-
санных в ч. II.
Ожидаемые свойства различных подсистем или элементов, свя-
занные с ЭЛАИ, устанавливают па основе распределения по стойкости.
Эти прогнозируемые свойства или требования по выживаемости в ус-
ловиях ЭЛАИ, которые в большинстве случаев связаны с вызванными
ЭМИ нестационарными токами и напряжениями на вводе в подсистему,
затем доводят до сведения разработчиков отдельных подсистем. В за-
висимости от плана увеличения стойкости к воздействию ЭЛАИ разра-
ботчик подсистемы может выбрать тот или иной класс элементов, уве-
личивающих стойкость вводов, например фильтрующих, подавляю-
щих импульсы перенапряжения, или использовать симметричные
изолирующие (разделяющие) трансформаторы.
Во время разработки различных подсистем предусматривается
обеспечение оборудованием для лабораторных испытаний этих подсис-
тем на выживаемость по мере создания макетных образцов. В перечне
распределений по стойкости наряду с током и напряжением необхо-
димо указать импедансы источника и нагрузки. Распределение по
стойкости, использующее, в частности, данные об изменении во времени
гоков и напряжений в различных входных и выходных точках, можно
использовать как основание для приобретения элементов, увеличиваю-
щих стойкость, и для контроля чувствительности критичных дис-
кретных элементов. Аналогично в процессе производства оно может
а Зак. 867 225
использоваться для составления программы различных экспресс-испы-
таний, гарантирующих, например, что экранирование критичных отсе-
ков обеспечено или что искажение полезных сигналов, поступающих
из компьютера в линию, не превышает допустимого. Если проводится
испытание готовой системы на воздействие неядерного, имитированного
ЭМИ, распределение по стойкости дает возможность реализовать ис-
ходный план эксперимента, а сравнение его результатов с результатами
распределения создает предпосылки для проведения более совершен-
ных испытаний и анализа. Модифицированное лабораторное испы-
тательное оборудование подобным же образом можно использовать
во время монтажа и приемки системы для экспресс-испытапий, гаран-
тирующих основные характеристики экранирования и устройств за-
щиты вводов.
7.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ [2]
. Был создан ряд стойких подземных сооружений. Те из них, которые
рассмотрены здесь, проектировались для укрытия примерно 200 че-
ловек на время возможной опасности порядка нескольких недель.
В сооружении размещали различную аппаратуру связи и компьютер,
который, как это ожидалось, не должен был прекращать работу
в период воздействия ЭМИ внеатмосферного пли высотного взрыва.
В то же время не требовалось, чтобы компьютер продолжал работу,
если сооружение подверглось воздействию наземного взрыва. При
строительстве сооружения предусматривались противоударные и про-
тивовзрывные меры для обеспечения выживаемости при воздействии
взрыва промежуточной мощности, произведенного на расстоянии не-
скольких километров.
Когда разрабатывали меры по увеличению стойкости, точных
данных об электронном оборудовании, которое предполагали раз-
местить в сооружении, нс было. Первоначально сооружение предпо-
лагалось оборудовать существующей аппаратурой, которую позднее
Таблица 7.2
Сравнение способов увеличения стойкости
Критерий Решетка с пересе- кающимися прутками Экран для критичного участка небольшого объема Оболочечный экран
Анализ стоимо- сти Предполагаемые рабочие характе- ристики Будущие потреб- ности Эксплуатация Проектирование заземления и про- кладки кабелей Дорого Не предсказы- ваются Допускает рас- ширение Удовлетвори- тельная Удовлетвори- тельное Дорого Удовлетвори- тельно предсказы- ваются Расширение до- рого Затрудненная Более трудное Наименьшая сто- имость Удовлетвори- тельно предсказы- ваются Допускает рас- ширение Удовлетвори- тельная Удовлетвори- тельное
226
дополнили бы новыми моделями, как только они станут доступными
для потребителя. Таким образом, не было другого способа, кроме
самых общих оценок, для выявления характерных функционально-
критических подсистем. Тем не менее на основе изучения существую-
щей и будущей предполагаемой аппаратуры было установлено, что
нарушение работы маловероятно, если наводимые напряжения от ЭМИ
внеатмосферного взрыва не превышают 1,5 В.
Отсутствие точных данных о характере аппаратуры, которую
надо установить, модифицировать или дополнить в сооружении, потре-
бовало широкого применения местного экранирования. Первона-
чально рассматривали и применяли четыре типа экранов: 1) решетку
в виде сварных замкнутых витков; 2) решетку с пересекающимися
Рис. 7.1. Конструкции экранов:
и — сварная решетка из замкнутых витков; б —сварная решетка с пересекающимися прут-
ками; в - для экранирования критичных участков небольшого объема; г — оболочечный
экран
прутками; 3) экран для небольших объемов, содержащих критичную
аппаратуру; 4) сложный оболочечный экран. Тщательное изучение
показало, что наиболее экономичным и практичным подходом является
использование оболочечного экрана со сплошными стенками. Фак-
торы, обусловившие принятие такого решения, сведены в табл. 7.2.
Конфигурации экранов, рассмотренные в предыдущих параграфах,
представлены на рис. 7.1. Совместно с оболочечным экраном должно
применяться внутреннее — наружное одноточечное заземление. Внут-
реннюю проводку надо прокладывать в обычных трубопроводах или
кабелепроводах при условии, что распределения по стойкости допу-
скают это. Кабели, испытывающие воздействие сильных внешних
токов и напряжений, необходимо изолировать (проложить в отдель-
ных кабелепроводах) от кабелей, связанных с критичными подсисте-
мами. Все наружные кабели следует разместить в трубчатых экранах
со сплошными стенками (лучше всего под землей). В местах ввода на-
ружных кабелей в основное сооружение надо применять устройства
защиты вводов, встроенные в экранированные своды. Предполагая,
что можно сконструировать и эксплуатировать оболочечный экран,
обеспечивающий основную долю экранирования, и использовать
одноточечное заземление внутри сооружения, по крайней мере на уров-
не отсека, определили толщину экранирующей стенки в серии итера-
тивных процессов, применяя уравнения (4.15), (4.16), (4.18), (4.20).
Результаты этих расчетов сведены в табл. 7.3. Свободное поле ЭМИ
здесь связано с типичным полем высотного взрыва с напряженностью
порядка 50 000 В/м. Так как сооружение размещали под землей
8* 227
Таблица 7.3
Сводные данные по распределению для экранирования
(приближенный анализ)
Обстановка Пиковое значение Н = 250 А/м, время спада в «е» раз — 10-* с, функция спада
Камера Н (0 = 250 ехр ( — //10-в) Радиус а = 10 м; толщина стенки d -- — 10”3 м, о = 1061/(Ом«м), относительная магнитная проницаемость: — 100; ц0 — = 1,2- 10-в, 1,2. Ю-*
Пиковое значение магнитного поля, прошедшего через экран [уравнения (4.15), (4.16), 4.18)] Время нарастания [уравнение (4.20)] Производная от напряженности магнитного поля Наводка, моделируемая витком площадью 10 ма Коэффициент безопасности, оп- ределяемый отношением значения допустимой наводки 1,5В к значе- нию наводки при наличии экрана Hi смаке) ’ 10-2 А/м /г«5,4 . 10-5 с Н = 1,1 • 10» д/(м . С) V = 1,4 < 10~2 В Коэффициент безопасности = "2°,в 1,4. W- ”“'Е
и сигнал ЭМИ для данного местоположения мог поступать под любым
углом, наихудший случай для магнитного экранирования соответст-
вовал углу падения, при котбром сигнал приходит почти сверху и
энергия электрического поля конвертируется в энергию магнитного
поля, сравнимую по значению с энергией магнитного поля падающей
волны. Это фактически удвоило магнитную компоненту внешнего
поля, так что в пике напряженность магнитного поля составила при-
мерно 250 А/м. Установили, что, по всей видимости, время спада
не должно превышать 10-в с. Наиболее подходящей была признана
сферическая камера, размеры которой приведены в табл. 7.3. Стенки
предполагали изготовить из холоднокатаной стали, приближенные
значения проводимости и проницаемости которой даны в этой же таб-
лице.
Было подсчитано, что скорость изменения пика напряженности
проникающего магнитного поля порядка 1,1 • 10s А/(м • с). Это соот-
ветствует уменьшению скорости изменения внешнего магнитного поля
при проникновении его внутрь камеры примерно па 130 дБ.
На основе анализа наихудшей ситуации и предположения о том,
что одноточечное заземление можно использовать на уровне отсека,
установлено, что площадь эквивалентного витка для наводки, воз-
действующей на чувствительный элемент, не должна превышать 10 м2.
Исходя из значений скорости изменения напряженности поля
1000 А/(м • с) и площади витка 10 м2, нашли, что ЭДС паводки соста-
вит 140 мВ. Это примерно на 40 дБ ниже максимально допустимой
ЭДС наводки, равной 1,5 В, при которой может произойти местное
нарушение работы. Хотя, на первый взгляд, этот предел кажется
удовлетворительным, опыт эксплуатации экранированных камер по-
228
Таблица 7.4
Сводка требований по защите вводов
Подземный кабель
Оболочка
Проводимость почвы
Параметры ЭМИ-обстановки
Максимальный ток оболочки
Падение напряжения на 1 км дли-
ны кабеля, отнесенное к /Зо
Отношение времени спада к време-
ни рассеяния
Отношение пикового значения пе-
реходного напряжения к Ио
Пиковое значение переходного на-
пряжения на кабеле длиной 0,2 км
Длина трассы 0,2 км
Свинец, толщина 0,51 мм, диаметром
3,08 см
10-3 1/(Ом-м)
Ер = 50 кВ/м, время спада Ю-’ с,
угол падения произвольный
/«о = 3000 А (см. рис. 2.30)
1/0 — 1,2 км-1 • /“* (см. рис. 4.30)
10-»/(1,5- 10-») (см. рис. 4.29)
|/о_т; в пике
------------ =0,7 (см. рис. 4.32)
"о
Vo(vo-p/V0)/Iao (длина кабеля) =
= 1,20 • 0,7 • 3 • 10» • 2 • 10-1 = 500 В
казал, что в течение длительного срока желательно, но очень трудно
обеспечить эффективность экранирования от нестационарного магнит-
ного поля, превышающую 90 дБ. Если эта эффективность соответст-
вует примерно 90 дБ, наводка в случае наименее выгодной площади
витка должна достигнуть уровня, вызывающего нарушение.
Чтобы противодействовать такой возможности, компоненты, кото-
рые подвергались функциональным нарушениям и являлись функ-
ционально-критическими (в течение вероятного времени воздействия
высотных взрывов), испытывали более детально. Установили, что эти
компоненты обычно размещали в отсеках, обеспечивающих эффектив-
ность экранирования по крайней мере 40 дБ. Опыт показал, что при
расположении отсеков рядом и размещении всей проводки, осущест-
вляющей связь между ними, в стальных трубах, соединенных муф-
тами, эффективность экранирования возрастает на 30—40 дБ. Ока-
залось также, что использование методов «обхода» с временной се-
лекцией и ручного управления хранимыми исходными данными долж-
но являться удовлетворительной контрмерой против появления
ложных сигналов, наведенных на наружных и внутренних кабелях.
Кроме того, провели сравнительные исследования с целью выработки
требований по обеспечению стойкости защиты вводов. Например, был
исследован 200-метровый подземный кабель (табл. 7.4). В первона-
чальной конструкции этого кабеля предусматривали свинцовую обо-
лочку толщиной ~0,05 см и диаметром 5 см. С помощью метода, опи-
санного в разд. 2.3, найдено, что максимальный ожидаемый ток обо-
лочки составляет порядка 3000 А. Используя это значение, методом,
упомянутым в разд. 4.2, определили, что ЭДС наводки для 200-мет-
ровой трассы кабеля должна быть порядка 1000 В. Время нараста-
ния должно примерно соответствовать времени рассеяния «250 нс.
Для упрощения первичных стендовых испытаний предположили, что
импеданс источника этого 1000-вольтного сигнала с длительностью
229
250 не порядка 100 Ом, что сравнимо с волновым сопротивлением;
нескольких кабелей в кабелепроводе. 5
Остальные аспекты подземного сооружения изложены гораздо
более подробно в специальной литературе. Кратко они представлены
ниже. В целях защиты от молнии, обеспечения электробезопасности,
а также в качестве заземлителя силового оборудования использовали
противовес наружного заземления. Был проведен анализ всех механи-
ческих вводов в сооружение, включая водопроводные, сточные и ото-
пительные трубы, выход осветительной магистрали, отводные трубы
насоса, телефонные наземные линии и кабели передающей и приемной
антенн. При одноточечном вводе вся проводка электро- и электронного
оборудования была защищена устройствами ввода, встроенными в сво-
ды. Наибольшая трудность в организации защиты вводов связана с от-
ключением от электросети общественного пользования. В ч. I отме-.
чено, что наводка на линию электросети может достигать нескольких
мегавольт. К счастью, в периоды возможной опасности не было бы;
необходимости в использовании системы общественного энергоснаб- j
жения: внутреннее энергетическое обеспечение создавалось дизель-i
генераторами. Следовательно, единственным требованием было, что- Г
бы разъединитель выдерживал мегавольтпое перенапряжение без обра-1
зования дуги. Полагали, что разъединитель на напряжение 400 кВ1
в устойчивом режиме по переменному току пригоден для этих целейI
при условии, что со стороны линии передачи обеспечивается защита-
путем соединения с землей через разрядник перенапряжения. Для;
исключения проникновения остаточного перенапряжения внутрь соо-’
ружения применяли закорачивающие выключатели, встроенные в спе-
циальный свод. Непосредственно перед возникновением опасности,
разъединитель можно привести в разомкнутое состояние после того,'
как линия обесточена с помощью обычных (только более низко-
вольтных) масляных прерывателей.
Кроме прочего, применяли двери, экранирующие от радиочастот-
ных помех. Лучшими на сегодняшний день являются пневматические!
двери, в которых отсутствуют легко повреждаемые упорные контакты.
Альтернативой является использование дверей с утопленными упор-
ными контактами. Для создания электрической непрерывности ава-
рийных люков и других редко эксплуатируемых устройств можно ус-
тановить прокладки, обеспечивающие защиту от РЧП.
Воздухозаборник и вытяжные отверстия защищают экранами
ячеистой конструкции.
Наиболее критичным участком в таком сооружении, как стойкая
к ЭМИ установка, являются изготовление и сборка оболочечного
экрана, поскольку почти вся надежда — па эффективность этого
экрана. Поэтому могут потребоваться сварочные работы для контроля
качества сварных швов. Можно также обратиться к методам неэлект-
рических неразрушающих испытаний, а во время окончательной
сборки всей оболочки, но до того, как в нее заключено оборудова-
ние, —к методам испытаний па РЧП, подобным изложенным в разд. 5. 1,
для контроля всей системы, а также для окончательной проверки спо-
собности дверей, люков, прокладок противостоять ЭЛМИ.
230
Критерий экранирования для этого испытания должен быть срав-
ним с упомянутым выше критерием, причем правильнее связывать его
<• ослаблением незатухающих волн, чем отождествлять с критерием
ослабления влияния скорости изменения магнитной индукции. Это
можно осуществить для того же самого материала, параметров и раз-
меров, которые приведены'в табл. 7.3, используя соотношения, харак-
терные для экранирования от незатухающих волн. Паспортные данные
тщитных разрядников и приборов защиты вводов можно дополнить
перечнем процедур стендовых испытаний, описанных в разд. 5.3 и
5.4.
Поскольку экранирование камеры должно осуществляться с высокой
с тепенью надежности, желателен длительный контроль эффективности
экранирования с целью выявления ее возможного снижения. Для этого
можно использовать проложенные под землей периодически излучаю-
щие петли, охватывающие устройство, контролируя внутренние поля
и фиксируя любые изменения эффективности как функцию времени.
Выше изложена только часть мер, предпринимаемых в период строи-
тельства стойких подземных устройств. Для гарантии правильности
разработки, конструирования и установки деталей, стойких к ЭМИ,
необходима соответствующая техническая документация, обеспечи-
вающая переход от одного этапа создания к другому (см. разд. 6.1).
Эта документация может также включать планы защиты, например,
от интенсивного электромагнитного излучения, близко расположен-
ных радаров и молнии, а также возможно, другие методы ослабления
РЧП.
7.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ПОДВИЖНЫХ ЭКРАНИРОВАННЫХ ВАГОНАХ
При разработке передвижного экранированного вагона следует
с самого начала предусматривать стойкость к ЭМИ. Приблизительные
размеры вагона: 10 м в длину, 3 м в ширину, 3 м в высоту. Предпо-
лагается, что вагон может находиться в любой точке земного шара и
подвергаться воздействию либо вертикально, либо горизонтально
поляризованного излучения ЭМИ. Ожидается, что система сохранит
работоспособность при воздействии ЭМИ внеатмосферного взрыва.
Вероятное пиковое значение напряженности поля в этом случае сос-
тавляет 50000В/м, время нарастания ~7 нс и время спада в«е» раз—
I мкс.
В вагоне размещается аппаратура преобразования сигналов, свя-
занная с системой управления ракетами класса земля—воздух, вы-
полненная на современных новейших интегральных схемах с поро-
гами повреждений по энергии порядка 10-в Дж, по пиковой мощности
порядка 1 Вт и по напряжению 10 В для приложенного импульса
длительностью порядка 1 мкс. Вагон оборудуют двумя антенными сис-
темами: УКВ и ВЧ. Вводы кабелей располагают на торцовых стенках
вагона. Предполагается также, что группа обслуживания будет обе-
спечивать вагон по возможности электроэнергией от промышленной
сети, если это не силыю скажется на стойкости к ЭМИ.
23)
Важность и высокая стоимость аппаратуры, размещенной в вагоне,
делают необходимым сохранение ее работоспособности при прямом
попадании молнии либо в антенну, либо в сам вагон или в присоеди-
ненную кабельную систему. Типичный ток разряда молнии в пике
по оценкам составляет примерно 30 000 А при времени нарастания
порядка 1 мкс и полной длительности около 500 мс.
После предварительного анализа проблемы оптимизации стойко-
сти в качестве основного элемента, обеспечивающего стойкость, вы-
брали оболочечный экран. Кроме этого, предполагают использовать
Рис. 7.2. Основные характерные приемники сигналов ЭМИ:
а—антенная система, работающая в диапазоне УКВ; б — антенная система, работающая
в диапазоне ВЧ; в — соединительные длинные кабели; г —линии электропередач
защиту вводов кабелей и антенн. Видимо, проблематичным является
вопрос заземления, поскольку одноточечное заземление не допускает
конструкционных изменений.
На рис. 7.2 показаны характерные основные приемники ЭМИ, а
в табл. 7.5 собраны результаты экспресс-оценок для них (см. гл. 3,
в которой даны типичные расчеты наводок от ЭМИ). Приведенные
данные важны для организации удовлетворительной защиты от воз-
действия ЭМИ. Токи паводок в оболочках кабелей, проложенных на
поверхности земли, можно оцепить из графиков и номограмм гл. 2.
В случае наиболее неблагоприятного влияния наводки проводимость
земли составляет порядка 10-3Ом-1. Разность потенциалов, возникаю-
щая между оболочкой и землей, можно приближенно определить, ум-
ножив значение тока оболочки на волновое сопротивление кабеля
относительно земли, которое заключено в диапазоне от ~10
до '•-'100 Ом.
232
Таблица 7.6
Экспресс-оценки реакций основных Приемников ЭМЙ
Приемник ЭМИ Частота зату- хающей сину- соиды, МГц Время спада при 50-омной на- грузке, нс при 50-ом- ной нагрузке, кВ СО * и уя ,SSI Скорость нара- стания, кВ/нс Энергия, Дж
50-омная нагрузка Разомк- нутая цепь
1,5-метровый полу- волновый вибратор 50 5 30 500 8 100 40 400 2,2 3 1 2 5 10 10-2 10«
Приемник ЭМИ Импульс в виде раз- ности двух экспонент V и / на Скорость нараста- ния, кВ/нс Импеданс источника, Z, Ом
Время нараста- ния, нс Время спада, нс V, кВ /, кА
Длинный соедини- тельный кабель Промышленная ли- ния электропередачи 100 100 1000 1000 50—500 1200 5 4 10 10 10-100 400
В гл. 3 также описана наводка, связанная с промышленной линией
передачи. При горизонтально поляризованном излучении ЭМИ эта
наводка может достигать нескольких мегавольт. В случае длинных
соединительных кабелей и промышленных линий передачи, являю-
щихся типичными приемниками наводки, не рассматриваются нели-
нейные, зависящие от времени явления, такие, как возникновение
дуги между линией передачи и заземленными мачтами или между кабе-
лем, проложенным на земле, и самой землей. Подобные явления, свя-
занные с возникновением короны и напряжения пробоя, могут огра-
ничивать уровень или длительность протекания тока и приложения
напряжения в силовых линиях.
. Внешний экран вагона намереваются изготовить (по крайней
мере по первоначальному плану) из алюминиевого листа толщиной
около 1 мм. Окончательный вариант создания будет определен позд-
нее, однако ожидается, что из-за жестких требований к механической
прочности, связанных с ударами и вибрацией при транспортировке,
можно обеспечить в течение длительного срока лишь минимум эф-
фективности экранирования, равный 40 дБ. Это же значение требует-
ся и при решении некоторых проблем, связанных с полями от близко-
расположенных мощных радаров. На рис. 7.3 представлена зависи-
мость минимума эффективности экранирования от частоты электро-
магнитного излучения. Спад эффективности экранирования магнитного
поля при более низких частотах получен ранее при испытаниях подоб-
ных вагонов. Анализ идеализированных камер показывает, что спад
233
эффективности экранирования магнитного поля должен иметь место
ниже примерно 10 кГц вместо •—! МГц, наблюдающегося на прак-
тике. Эта разница связана с сопротивлением швов из-за усиленной
коррозии или ухудшения качества сварных швов, если они исполь-
зуются.
На рис. 7.4 показаны устройства типичных возможных приемников
проникающих полей, расположенных внутри вагона. На рис. 7.4, а
изображен характерный полуволновый вибратор в экранированном
вагоне; на рис. 7.4, б представлен замкнутый контур голой воздуш-
пой линии; на рис. 7.4, в показаны связи между двумя локально за-
земленными подсистемами, благодаря которым ток на наружной сто-
роне вагона создаст разность потенциалов на внутренней стороне
Частота, Г и.
Рис. 7.3. Изменение уровня минималь-j
но необходимой эффективности экра*
нироваппя с ростом частоты сигнал^
излучения f
некачественного шва. Подобная конфигурация обеспечивает экстре**
мальную связь через внутренний кабель; (см. рис. 7.4, г). Прежде^
чем перейти к дальнейшим расчетам, необходимо оценить импеданс-
шва. Это можно осуществить, если учесть, что определение проникно-
вения низкочастотных полей связано с последовательно включецными;
сопротивлением и индуктивным реактивным сопротивлением (см.
рис. 4.14). Сопротивление шва (/? ,) надо добавить к последовательному,
сопротивлению, т. е.
R - [2«/(3do)l -г R». (7.1)*
Значение последовательной индуктивности можно вычислить так:
L --= 2лр0а/9. (7.2)4
Увеличение приводит к смещению вправо спадающего участка
характеристики эффективности экранирования, так что вместо ~40 дБ
для идеальной характеристики получаем 3 дБ для реальной на часто-
те 30 кГц, т. е. точку начала крутого участка зависимости эффектив-
ности экранирования от частоты на рис.&7.3. Полное значение этого
добавочного импеданса можно найти из равенства реактивного и ак-
тивного сопротивлений экрана в точке характеристики, где ослабле-
ние равно 3 дБ:
<oL = R. (7.3)
Для проводимости 3 • 1071/(Ом • м), толщины стенки ~10-3м, радиуса
цилиндрического или сферического экрана 1,5 м и ослабления 3 дБ-
* Смысл величин, входящих в (7.1) и (7.2), я и из табл. 7.3.—Прим» пер.
234
в точке 30 кГц полное значение последовательного сопротивления, свя-
занного со швами, «0,2 ом. Если окружность цилиндрического экра-
на ~10 м, а экран состоит из метровых секций, средний импеданс
шва на метр длины секции составляет ~20 мОм. Исходя из этих зна-
чений, можно оценить значения сопротивлений, показанных на рис. 7.4.
а
Рис. 7.4. Конфигурации типичных приемников и цепей наводки внутри вагона:
а — аналог полуволнового вибратора; б — аналог контура воздушной линии с голыми про-
водникам»; в — связь между заземленными подсистемами; г — эквивалентная цепь кабеля
внутри вагона
Используя в зависимости от обстоятельств приближенные или точ-
ные- выражения, исходя из минимума необходимой эффективности
экранирования для конфигураций, представленных на рис. 7.4, про-
вели расчеты характерных паводок от ЭМИ, результаты которых при-
ведены в табл. 7.6. Реакцию 1,5-мстрового полуволнового вибратора
внутри вагона рассчитывали с помощью приближенных соотношений
235
Таблица 7.6
Оценки наводки, созданной ЭМИ в вагоне с минимальной эффективностью
экранирования 40 дб
Конфигурация Напряже- ние, В Примерная форма сигнала Энергия, Дж Мощность в пике, Вт
1,5-метровый полувол- новый вибратор внутри вагона. Согласован с 50- омной нагрузкой 80 Затухающая сину- соида с частотой 50 МГц io-® ~103
1,5-метровый полувол- новый вибратор-электро- метр с высокоомной на- грузкой > 104 Ом 40 Затухающая сину- соида с частотой 60 МГц, наложенная на сигнал, описывае- мый разностью двух экспонент 10-7 -101
Низкоиндуктивный кон- тур с площадью 0,5 м2 внутри вагона со 100-ом - ной полной нагрузкой, не экранированный от изменяющегося магнит- ного поля 250 Импульс длитель- ностью — 10 нс ~ю-$ 10»
Потенциал стенки, на- веденный на швах с со- противлением на едини- цу длины от 0,02 до 2 Ом-м током внешнего экранаотЮ8 до 104 А/м, созданным наводкой на подсоединенные кабели Нижний предел 20, верх- ний пре- дел 2000 Разность двух экс- понент, время спада 1 мкс 10-5—Ю-2 101—10*
Потенциал внутрива- гониого кабеля длиной Юме гибкой оплеткой и Zr = 3-10’2 Ом, опре- деляемый потенциалом стенки в наихудшем слу- чае, когда на внешней поверхности вагона при полном последовательном сопротивлении швов, равном 0,2 Ом, течет ток 104 А/м 120 Разность двух' экс- понент, время спада 1 мкс ю-4 102
(2.9), (2.10) и (2.15), исходя из ослабления экраном внешнего излуче-
ния на 40 дБ. При расчетах наводки на контур использовали уравнения
(2.1)—(2.4). Для контура площадью 0,5 м2 значение падающего магнит-
ного ноля удваивалось из-за конверсии электрического поля в земле
и ближайших металлических конструкциях. Предполагалось, что ин-
дуктивность контура порядка 150 нГн включена последовательно
со 100-омной полной нагрузкой контура.
Можно лишь очень грубо оценить влияние последовательных
сопротивлений швов камеры (как следует из предыдущего, диапазон
их значений составляет примерно от 20 до 200 мОм на 1 м длины сек-
236
ции). Ток, наведенный в вагоне, вызван током оболочек кабелей, под-
соединенных к торцам вагона. На некоторых подобных длинных ка-
бельных системах, подсоединенных к любой стороне вагона, могут
создаваться токи до 10 000 А на 1 м длины вблизи ввода кабеля.
Используя уравнения (7.4)—(7.6), получили следующие результаты
для конфигураций, изображенных па рис. 7.4, г:
(К + М) / = Vopp, a>L » Я; (7.4)
Е р
Z(/)=_f2»Jexp ( — «/)<#; (7.5)
о
V=I,ltZT, (7.6)
где R и L — сопротивление и индуктивность последовательного
контура, образованного кабелем и стенками вагона; Ет — пиковое
напряжение на шве; a — постоянная спада внешнего тока; /4,1а и Zt —
ток в оболочке, длина и проходной импеданс кабеля.
Предполагается, что контур па рис. 7.4, г замкнут накоротко,
так что ток определяется интегралом по времени от функции, описы-
вающей изменение приложенного поля, деленным на индуктивность
контура (7.4) и (7.5). Полная последовательная индуктивность контура
«5 мкГн. Максимальное значение приложенного напряжения будет
—2000 В при ожидаемом на внешней стороне стенке тока 10 000 А/м,
а последовательное сопротивление между крайними точками —200 мОм.
Для сигнала с экспоненциальными фронтом и спадом полное значение
тока защитной оболочки кабеля, находящегося внутри вагона, соста-
вит —400 А. Этот ток затем растекается по экранирующей оболочке
кабеля. Внутреннюю разность потенциалов между жилой и оболочкой
можно подсчитать с помощью уравнения (7.6), содержащего проходной
импеданс. В наихудшем случае, когда он равен 30 мОм, внутреннее
наведенное напряжение достигает 120 В.
Аналогичные расчеты можно выполнить для случая удара молнии
в вагон или кабельные системы. Здесь, по сравнению с результатами
расчетов при воздействии ЭМИ, ситуация осложняется из-за появления
разности потенциалов на стенках, где она превышает 1000 В. Другая
.проблема, касающаяся влияния грозового разряда, связана с его
кулоновским зарядом. Для второй компоненты типичного разряда
(см. рис. 6.4) произведение тока на время —2000 А • 0,5 с= 1000 Кл.
Этого заряда достаточно для прожигания однослойной алюминиевой
стенки. На рис. 7.5 показана зависимость времени переноса заряда,
необходимого для прожигания, от прошедшего заряда и толщины
стенки.
Из-за вероятности прожигания экрана при прямом попадании мол-
нии можно использовать второй экран на некотором расстоянии от
первого, внешнего.
В результате проведенного обсуждения получена сводная характе-
ристика проникновения ЭМИ и наводок для типичной передрижной на-
земной аппаратуры.
•237
Проблемы, близкие к рассмотренным, ставились разработчиками
различной подвижной аппаратуры, занимающимися вопросами влияния
ЭМИ. Подход к увеличению стойкости такой аппаратуры [3] основыва-
ется по существу на применении двух групп экранов: экранирующей
оболочки вагона, и различных расположенных внутри него противо-
радиочастотных камер. Каждая такая камера (РЧП-камера) пред-
ставляет собой характерную зону со своей собственной зональной точ-
кой заземления. РЧП-камеры внутри вагона связаны между собой
кабелями, эффективность дополнительного экранирования которых
за счет кабелепровода достигает по току ~30 дБ. Для наружных ка-
0,0001 0,0005 0,001 0,005 0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10
пороговое значение времени, необходимого для проплавления
Рис. 7.5. Пороговое значение перенесенного кулоновского заряда, вызывающее
проплавление алюминия при скпп-эффскте (AFAL-TR-68-290, ч. II, с. 305):
— — экспериментальные данные;------------------экстраполяция. Параметром является тол-
щина скин-слоя, в см
белей, подведенных к вагону, требовалась эффективность допол-
нительного экранирования 60 дБ. Проектная эффективность как
оболочки вагона, так и каждой из РЧП-камер составляла 60 дБ.
Для защиты от основных компонент спектра ЭМИ применяли схему
зонального заземления, аналогичную показанной на рис. 7.4. Она
основана на низкочастотном заземлении в каждом из локальных участ-
ков и использует только одну точку внутри каждой РЧП-камеры, что
позволяет разработчикам конкретных схем применять разнообразные
устройства заземления и экранирования. Связь между зонами, как
правило, осуществляется кабелями парной скрутки в экранированных
кабелепроводах через изолирующие (разделяющие) устройства, вклю-
чающие симметричные трансформаторы или оптические изоляторы.
Мощность постоянного тока подводится отдельно к каждому локаль-
ному участку аппаратуры через трансформаторы, входящие в ис-
238
точник постоянного тока. При этом второй выходной зажим источника
соединен с «землей» локальных участков, находящихся внутри каждой
РЧП-камеры. Если необходимо, то трансформатор в источнике пита-
ния можно в дальнейшем изолировать с помощью последовательных
дросселей. При распределении мощности изолирование (разделение)
достигается аналогично или с помощью последовательных симмет-
ричных трансформаторов. Когда использование защитных устройств,
буферов, симметрированных вводов невыгодно, как, например, в неко-
торых широкополосных видеосхемах, для которых почти всегда
необходимы коаксиальные кабели, связь между различными зонами
осуществляется с использованием хорошо экранированных кабеле-
проводов или кабельных экранов.
7.5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО СТОЙКОСТИ В САМОЛЕТЕ
На одной большой самолетной системе в стадии разработки был про-
веден простой анализ распределения по стойкости к ЭМИ [4]. Пер-
вым этапом в таком распределении является моделирование внешних
токов и напряжений самолета при воздействии излучения ЭМИ.
В табл. 7.7 приведены результаты подобного исследования. Макси-
мальный внешний ток имеет место вблизи кабины во время дозаправ-
ки горючим. Это не является неожиданным, поскольку полный размер
псевдоантенны сильно увеличивается из-за присутствия самолета-
заправщика и связи с ним. Максимальный ток ~ 30 000 А сравним
с пиковым значением тока, наведенного типичным грозовым разрядом.
В основе анализа стойкости лежит предположение, что определенное
экранирование обеспечивается обшивкой фюзеляжа; опыт показы-
вает, что типичная эффективность экранирования фюзеляжем сос-
тавляет 20 дБ. Остальное распределение защитных функций проис-
Таблица 7.7
Поверхностные токи обшивки самолета, вызванные
воздействием мощного ЭМИ
Участок Доминирующая частота, МГц Пиковое значе- ние тока, А Время спада тока в е раз, мкс
Центр фюзеляжа: |
в полете $ 3 8850 0,37
па земле f Фюзеляж в области наружных . подвесок: £ 2,5 25000 0,22
в полете i, 3 8 000 0,4
на земле ? Кабина экипажа: г 2,5 21 600 0,2
в полете 3,3 5600 0,2
на земле 2,5 12 700 0,2
при заправке в воздухе (в полете) 1,5 26 700 0,3
Фюзеляж вблизи крыла 1,5 22 600 0,28
Центр стреловидного крыла в полете 10 2000 0,2
239
ходит между внутренними экранами и устройствами защиты вводов.
За счет внутренних оболочечных экранов и кабелепроводов рассчи-
тывали получить дополнительно ослабление 50 дБ. Остальную часть
защиты от 10-амперного внутреннего тока обеспечивают устройства
защиты выводов. Эти устройства ставятся отдельно для каждой под-
системы.
Наружная сторона
обшивки самолета
ЗООООР
грубо-
провод
Элемент внутренних кон-
струкций самолета обе-
спечивающий дополнитель-
ное экранирование
Рис. 7.6. Распределение по стойкости для самолета В-1. Ток обшивки самолета
30 000 А при наличии скин-эффекта ослабляется обшивкой, и на трубопроводе и
экранах внутри фюзеляжа уже наводится ток, равный 3000 А. Трубопровод и
отсеки вйосят ослабление 50 дБ, что прйводит к появлению тока 10 А на внутрен-
них жилах кабелей и элементах внутренних конструкций самолета
Рис. 7.7. Схема инжекции тока внутрь кабелей:
1 — источник сигнала; 2 — механизм протяжки кабелей; 3 — щзибор контроля; 4 — датчик
тока; 5 — элемент связи через частичные емкости; 6 — связка кабелей
240
Рис. 7.6 иллюстрирует изложенное. Ток на внешней стороне
обшивки самолета 30 000 А ослабляется обшивкой с эффективностью
20 дБ, так что ток, протекающий по внутренней стороне обшивки,
равен уже 3000 А>Предполагалось, что большую часть последующего
ослабления на 50 дБ, приходящегося на долю оболочечных экранов
и кабелепроводов, в течение длительного срока могут обеспечить
дополнительные внутренние экраны самолета. Это должно привести
к тому, что вместо тока 3000 А па внутренней стороне обшивки самолета
получается ток 10 А внутри кабелепроводов и экранирующих камер.
Рис. 7.8. Зависимости, характеризующие требования, предъявляемые при разра-
ботке и испытании подсистем:
а — частотный спектр тока, инжектируемого внутрь кабеля. Участок от 0,01 до 1 МГц может
изменяться в зависимости от реакции подсистемы и всего летательного аппарата на воз-
действие наводки. Участок от 1 до 4 МГц — диапазон частот инжектируемых токов, вызы-
вающий наибольшую паводку в самолете В-1. Участок от 4 до 100 МГц может изменяться
в зависимости от реакции подсистемы; б — форма тока, в течение 6 периодов которого сис-
тема проверяется на эффект «накопления»
Вся аппаратура Внутри отсека должна противостоять 10-амперному
импульсу тока, импеданс источника которого не более нескольких сотен
ом. Защита от такого импульса могла быть осуществлена либо приме-
нением аппаратуры с низкой чувствительностью, либо с помощью
фильтров, защитных разрядников или симметричных изолирующих
трансформаторов.
Для гарантии стойкости оборудования к воздействию подобного
импульса предложен метод лабораторного стендового испытания
(рис. 7.7). Такие испытания должны сопровождаться анализом, под-
крепляющим результаты испытания и дающим возможность выяснить
подробности того, как например наведенный ток распределяется среди
различных проводов внутри самолета.
Форма сигнала источника инжекции и максимально допустимый ток
внутри самолета были определены как функции частоты на основании
многих экспериментальных результатов по реакции на наводку и из-
мерению чувствительности.
241
Йа рис. 7.6 показано распределение наведенного тока внутри са-
молета. Пиковые значения наведенной амплитуды в кабелях лежа'1
в более низкочастотной области полосы высоких частот. Инжекцион-
ные токи представляют собой затухающие синусоиды с большей дли-
тельностью полупериода, чем ожидавшаяся от реакции самого самолета.
Это до некоторой степени уменьшает возможность появления эффек-
тов типа «накопления»* или выпрямления тока. Амплитуды внутренних
токов на частотах, отличных от тех, на которых они принимают мак-
симальное значение, уменьшаются в соответствии с составом электро-
магнитного спектра моделируемого излучения и реакциями системы.
Для проведения приемных испытаний оборудования используют
примерно шесть значений частот для инжектируемого тока из распре-
деления амплитуд по частоте (рис. 7.8).
7.6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Очевидно, что распределения по стойкости можно осуществить
во многих других известных системах с набором различных требова-
ний для каждой из них. Одпако после определенной практики читатель
должен: 1) уметь самостоятельно использовать уравнения, таблицы
и другие табулированные данные предыдущих глав для оценок уров-
ней чувствительности; 2) усвоить основные положения и уметь пользо-
ваться изложенными методами и рекомендациями, чтобы создать стой-
кую к воздействию ЭМИ-систему. Основным методам можно обучиться
по этой книге. Они не всегда приводят к наиболее быстрым решениям
для конкретной системы, но указывают оптимальный подход к пробле-
ме учета воздействия ЭМИ. Увеличение стойкости к ЭМИ не пред-
ставляет трудности, если оно выполняется в период или до передачи
окончательного варианта образца в производство.
Ясно также, что описанные выше аспекты, касающиеся подземных
устройств, подвижных экранированных вагонов, самолетов, подразу-
мевают выпуск сотен страниц документации и другие опущенные де-
тали. Рассмотрение таких вопросов лежит за пределами данной книги,
в которой, можно надеяться, достигнуты основные цели — введение
в предмет импульсного электромагнитного излучения, демонстрация
наиболее приемлемых методов защиты и изложение их}таким образом,
чтобы читатель па практике мог: 1) провести оценку и определить
наиболее уязвимые участки; 2) рекомендовать способы защиты;
3) проверить, что система в -действительности удовлетворяет требо-
ваниям стойкости к воздействию ЭМИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dahnke John Е. In: Consideration and Techniques with Allotment of EMP
Protection Requirements to Subsystem End Items in Well Shielded Ground
Based Systems. — In: Nuclear EMP Protection Engineering and Management
Note, Lawrence Livermore Laboratories for U. S. Defense Nuclear Agency.
♦ Появление постоянной составляющей наведенного тока. — Прим., пер.
242
2. Bridges J. E., Miller D. A., Valentino A. R. EMP Directory for Shelter De-
sign. — In: Nuclear EMP Protection Engineering and Management Note, Law-
rence Livermore Laboratories for U. S. Defense Nuclear Agency.
3. Warner G. L., Doskocil A. C. EMP Hardening Approach for SAM-D. — In:
Nuclear EMP Protection Engineering and Management Note, Lawrence Liver-
more Laboratories for U. S. Defense Nuclear Agency.
4. Stevens D. J. Summary of EMP Control Management for the B-l Aircraft. Ove-
rall Design Practices Testing Philosophy and Management Plan in EMP Har-
dening Tor the B-l Aircraft. — In: Nuclear EMP Protection Engineering and-
Management Note, Lawrence Livermore Laboratories for IL S. Defense Nuc-
lear Agency.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Азимутальное магнитное поле (azimuthal magnetic field). Так как почва
является лучшим проводником, чем воздух, то после наземного взрыва она за-
корачивает радиальное электрическое поле, созданное около места взрыва. Вбли-
зи поверхности электроны проводимости двигаются к земле и возвращаются об-
ратно в направлении места взрыва. В результате образуется виток тока, который
создает азимутальное магнитное поле.
Активная компонента (active component). Компонента, управляющая на-
пряжением или током и предназначенная для усиления или переключения в цепи.
Такими компонентами являются диоды, ферромагнитные сердечники, насыщен-
ные дроссели, электронные лампы и транзисторы. Активная компонента также
называется активным прибором или активным элементом.
Анализ уязвимости (vulnerability analysis). Анализ или изучение данных
по испытаниям системы и теория, приме лепные к определенным условиям, в ре-
зультате чего вычисляется вероятность выживания системы.
Аппаратура (hardware). Физическая аппаратура — механические, магнит-
ные, электрические или электронные приборы.
Асимметрия (asymmetry). Отсутствие симметрии. Для излучения электромаг-
нитной энергии системой радиальных токов требуется нарушение ее сферической
симметрии. Анизотропия у-излучения, созданного ядерным взрывом, мала и су-
ществует короткое время по сравнению с другими факторами. Граница земля —
атмосфера вызывает асимметрию для наземных взрывов. Для высотных взрывов
асимметрия создается вследствие градиента плотности атмосферы и геомагнит-
ного поля Земли.
Бездефектность (zero defects). Степень совершенства продукции, т. е. такой
уровень качества, при котором из-за дефектов конструкции отказов быть не долж-
но.
Белый шум (white noise). Случайный электрический шум, имеющий равную за
период энергию во всей заданной полосе частот.
Бериллий — медь (berillium — copper). Твердый, коррозионно-стойкий,
сильно проводящий, упругий материал, который можно использовать для лап-
чатых контактов при экранировании.
Бросок обратного напряжения (kickback). Напряжение, созданное на индук-
тивности, когда протекающий ток выключен и магнитное поле падает.
Быстродействие (operating speed). Время, необходимое для выполнения
электрической цепью своих функций.
Варактор (varactor). Полупроводниковый прибор, который характеризует-
ся изменяющейся с напряжением емкостью области объемного заряда на по-
верхности полупроводника, ограниченной слоем изолятора.
Варистор (varistor). Двухэлектродный полупроводниковый прибор с нели-
нейным сопротивлением, уменьшающимся с ростом напряжения.
Вектор Пойнтинга (Pointing vector). Вектор, указывающий направление и
значение потока энергии волны в данной точке в данный момент времени.
Вероятность поражения (kill ratio). Термин, используемый при определении
числа боеголовок, требуемых для поражения мишени. Вероятность поражения
один к одному означает один взрыв на мишень.
244
Вертикально поляризованная волна (vertically polarized wave). Линейно
ляризовапная волна, электрический вектор которой вертикален.
Взрыв в верхней атмосфере (upper atmospheric burst). Любой ядерпый взрк
на высоте 20—50 км.
Вихревой ток (eddy current). Круговой ток, созданный в проводящем матерц
ле переменным магнитным полем. Ток, созданный на экране строения или схе7а"
падающим магнитным и электрическим полями. *=*
Внеатмосферный взрыв (cxoatmosphcric burst). Любой ядерный взрыв, пк
взведенный на высоте свыше 50 км.
Внешнее взаимодействие (external coupling). Взаимодействие ЭМИ с внешц
ми частями системы.
Возвращаемый аппарат (reentry vehicle). Часть ракетной системы, предн^
начепная для возвращения в атмосферу Земли.
Воздушный взрыв (air burst). Взрыв ядерного оружия, произведенный
такой высоте, что при достижении максимального свечения увеличивающийся
ценный шар не касается поверхности Земли.
Воздушный взрыв на малой высоте (lower atmospheric burst). Любой ядерц ъ
взрыв на высоте до 20 км от поверхности Земли- 4411
Волна (wave). Распространяющееся возмущение, для которого интенс.
ность в любой точке среды есть функция времени, а в данный момент — фу^ь*
ция положения точки.
Волновое сопротивление (wave impedance). Отношение напряженностей э.’к
трического и магнитного полей в точке наблюдения, выраженное в омах.
Время задержки (для разрядного промежутка) [response time (of spark .
Время между приложением быстро нарастающего острого импульса напряжешь
и зажиганием разряда в промежутке, когда напряжение на нем перестает ра^15*
Время нарастания (rise time). Интервал времени, в течение которого импу^11,
возрастает от 10 до 90% максимальной амплитуды.
Время спада (затухание) [fall time (decay time)]. Интервал времени, в течек
которого импульс уменьшается от 90 до 10% его максимальной амплитуды.
Вставная (plug in). Панель прибора или узла, на которой замену элемец.
можно производить просто вставкой одного элемента на место другого. При
не требуются пайка, сварка, скрутка и другие виды крепления. °М
Вторичная электронная эмиссия (secondary electron emission). Излучение
нерирует в материалах и цепях электроны, часть из которых поглощается
же.Некоторые быстрые электроны, образованные вблизи поверхности, могут
ти из нее, оставив нескомпенсированный заряд в облученном объеме. Этот з$ ***'
будет нейтрализоваться электронами, притекающими из земли. Эффект назыцяД
ся вторичной эмиссией: это важный источник ложных сигналов.
Входной импеданс (input impedance). Импеданс прибора относительно
точника.
Выброс статистический (maverick). Характеристика или параметр люк
испытываемого элемента или подсистемы, которые классифицированы как н^0го
носящиеся к испытываемой группе, т. е. характеристика или параметр, кот$ь°т-
изменяются так существенно по сравнению с нормой, что их вкладами в стат^^
чсские результаты можно пренебречь.
Выделение повреждения (fault isolation). Определение местонахождение
вреждепия с целью его ликвидации.
Высотный взрыв (high-altitude burst). Ядерный взрыв, произведенный 1ц
соте свыше 30 км от поверхности Земли. Распределение энергии между удар
волной и тепловым излучением существенно изменяется с увеличением вы^°й
взрыва из-за изменений характеристик огненного шара. Первым достигает
излучение ЭМИ.
Выход (или энергетический выход) [yield (or energy yield)]. Общая эфл
тивпая энергия, освобожденная при ядерпом взрыве. Обычно выражена в
минах эквивалентного количества ТНТ (тринитротолуола) в тоннах, необ^р.
$45
мого для освобождения такой же энергии при взрыве. Полный энергетический
выход проявляется в виде ядерного и теплового излучений и ударной (взрывной)
энергии, причем действительное распределение выхода зависит в основном от
среды, в которой происходит взрыв, а также от типа оружия и времени, прошед-
шего после взрыва.
Выход у-излучения feamma outp ut). Начальная энергия у-квантов с энер-
гией каждого кванта свыше 0,5 МэВ, произведенных ядерным оружием.
Гальваническая коррозия (galvanic corrosion). Коррозия при соприкосно-
вении двух металлов в присутствии влаги, действующей как электролит. При
этом образуется гальванический элемент, а степень коррозии зависит от относи-
тельного положения металлов в ряду ЭДС.
Генератор Маркса (Marx generator). Высоковольтный генератор с искровым
промежутком, питающий специально сконструированные антенны для модели-
рования поля ЭМИ.
Геомагнитное поле (geomagnetic field). Магнитное поле Земли, созданное
несимметричным диполем с осью, направленной по вектору намагниченности, пе-
ресекающему земную поверхность. Точка пересечения называется полюсом. По-
лярность северного полюса — отрицательная, южного — положительная. Вплоть
до высоты от ~650 до 1000 км над поверхностью Земли поведение заряженных
частиц в атмосфере определяется геомагнитными силами.
Гибридная интегральная схема (hybrid integrated circuits). Конструкция, со-
стоящая из одной или более интегральных схем в комбинации с одним или не-
сколькими дискретными приборами или совокупность интегральных схем более
чем одного типа в одном приборе.
Группирование (clustering). Группировка элементов с близкими характерис-
тиками и одинаковым назначением.
«Грязная бомба» (salted weapon). Ядерное оружие, которое имеет, в допол-
нение к обычным компонентам, определенные элементы или изотопы, захваты-
вающие нейтроны во время взрыва, в"результате чего количество образующихся
радиоактивных продуктов превышает обычный уровень радиоактивных осколков
деления.
Деградация (degradation). Нежелательное изменение в рабочих характерис-
тиках'испытываемого образца. Ухудшение его работы нс обязательно означает
его неисправность.
Демпфировапие*(гёатрНпд). Использование элементов или материалов с по-
терями для поглощения энергии ЭМИ.
Диэлектрическая прочность (dielectric strength). Максимальное значение
электрического поля, при котором матер и а л''еще может выдержать без пробоя.
Диэлектрические потери (dielectric loss). Потери в диэлектрике, помещенном
в переменное электрическое поле, в результате перехода энергии поля в тепло.
Диэлектрическая изоляция, изготовление изоляции (dielectric isoTation).Tex-
нoлoгичccкий процесс, при котором вокруг действующей электрической детали
создастся полностью диэлектрическая среда.
Добротность (Q-factor). Соотношение между запасенной энергией и степенью,
диссипации. 1. Для катушки индуктивности—отношение реактивного сопро-
тивления катушки к ее комплексному сопротивлению на любой фиксированной
частоте. 2. Для конденсатора — отношение реактивной проводимости ’к комп-
лексной шунтирующей проводимости на данной частоте.
Дрожание (Jitter). Малые быстрые изменения формы волны из-за колебаний,
флуктуаций и неустойчивостей.
Емкостная связь (capacitive coupling). Взаимодействия двух или более цепей
через емкости между ними.
Жесткий провод [hard wire (fixed wiring)]. Соединительный провод, который
надо отпаять или оборвать, чтобы отключить подсистему.
Живучесть (survivability). Мера способности системы с известным уровнем
уязвимости выполнять данную задачу, связанную с определенной опасностью.-
«Завал» импульса (pulse droop). Какое-либо искажение существенно пря-
моугольного импульса, характеризующееся спадом вершины импульса.
Заземляющая шина (ground plane). Топкий плоский проводник, находящий-
сягпод потенциалом Земли, к которому можно присоединить заземляющий’про-
водник схемы.
246
ЗаземлйюЩее соединение (grounding connection). Соединение, используемой
для контакта с землей. Оно состоит из заземляющего проводника, заземляющего
электрода и земли, окружающей этот электрод. Такая конструкция может дей-
ствовать как приемная антенна, которая поглощает энергию ЭМИ.
Закон обратных квадратов (inverse-square law). Закон, который гласит, что
когда излучение (тепловое, ЭМИ) от точечного источника изотропно, энергия,
падающая па единицу поверхности на любом данном расстоянии от источника
при отсутствии поглощения, обратно пропорциональна квадрату расстояния.
Защита (shielding). Материал или любое препятствие, поглощающее или
отводящее излучение и тем самым защищающее персонал или материальные сред-
ства от воздействия ядерного взрыва. Слой средней толщины любого непрозрач-
ного материала обеспечивает удовлетворительное экранирование от теплового
излучения, однако для защиты от ядерного излучения (у-квантов) необходим
материал значительной толщины с высокой плотностью. Многие проводящие ма-
териалы (сталь, алюминий) могут быть хорошими экранами от ЭМИ.
Защитный фактор (protection factor). Фактор, используемый для выражения
соотношения между числом поражений и дозой излучения, которую должен по*
лучить незащищенный персонал, и числом поражений и дозой, полученной персо-
налом, находящимся в укрытии. Например, незащищенный персонал должен
получить в 100 раз большую дозу, чем персонал, находящийся в укрытии с за-
щитным фактором 100.
Зенеровский пробой (Zener breakdown). Неразрушающий пробой в полупро-
водниках, имеющий место, когда напряженность электрического поля, приложен-
ного к барьеру, становится достаточно высокой и вызывает полевую эмиссию, ко-
торая резко увеличивает концентрацию носителей в области барьера.
Зона действия (area of coverage). Полная площадь (район) земной поверх-
ности, подверженный во время ядерного взрыва действию электрического поля
£, наибольшее значение которого равно или превышает 1000 В/см.
Зона излучения (radiation region). Район вне области выделения энергии
у-изл учения, в котором существует опасность воздействия ЭМИ.
Зонирование (zoning). Идентификация и интеграция районов с одинаковыми
условиями распространения ЭМИ и чувствительностью к нему. Деление сложных
конфигураций на более мелкие, подобные районы для более быстрого анализа
и испытания на уязвимость от ЭМИ.
Избыточное давление (overpressure). Переходное давление, как правило, вы-
раженное в кг/см2, превышающее обычное давление и проявляющееся в ударной
(или взрывной) волне, порожденной взрывом. Изменение избыточного давления
во времени зависит от энергетического выхода взрыва, расстояния от места взры-
ва и среды, в которой взорвано оружие. Пик пли максимум избыточного давления
в данной точке обычно определяется экспериментально в момент, когда ударная
(или взрывная) волна достигает данной точки.
Измеритель положения повреждения [fault-isolation meter (FIM)]- Схема,
включенная в работающее оборудование специально для определения положения
повреждения с целью его ликвидации.
Измерительный зажим (test jack). Клемма или зажим, к которым подсоеди-
няется испытываемая нагрузка.
Измерительное покрытие (test pad). Проводящий участок (обычно в печатной
схеме), предназначенный для «прозванивания» с целью поиска повреждения или
инженерных измерений.
Изоконтуры (isocontours). Контуры (на поверхности), которые соответствуют
постоянному значению некоторого параметра, такого, как полная доза(100 рад),
избыточное давление (~0,3 кг/см2), тепловое излучение (20 кал/см2) или макси-
мальное электрическое поле Е (10б В/м) вблизи места ядерного взрыва.
Изучение уязвимости (vulnerability study). Анализ возможностей и ограни-
чений воздействия в конкретных условиях с целью определения способности си-
стемы к противодействию в наиболее уязвимых местах.
Импульс (на единицу площади) [impulse(per Unit area)}. Произведение избы-
точного (или динамического) давления ударной волны взрыва и времени, в тече-
ние которого она действует в данной точке. Точнее, это интеграл по времени от
избыточного (или динамического) давления, где интегрирование проводится от
247
момента прихода ударной волпы’до момента, когда избыточное давление в данной
точке падает до нуля.
Импульсное напряжение пробоя (Vpli> в применении к защитным от ЭМИ
устройствам) [pulse breakdown voltage (КрЛ)]. Пиковое напряжение, достигну-
тое при определенной скорости нарастания переходного процесса до пробоя за-
щитного прибора, как, например, в импульсе, имеющем в максимуме 10 кВ, а ско-
рость нарастания 5 кВ/нс (Ер = 10 кВ, Иг = 5 кВ/нс).
Индуктивная связь (inductive coupling). Взаимодействие двух или более це-
пей с помощью взаимных индуктивностей или общей для них собственной индук-
тивности.
Индуктивные компоненты (inductive components). Компоненты, которые об-
разуют магнитное поле, когда к ним приложено напряжение, хотя это может не
быть их основной функцией.
Инжекционный метод (injection technique). Метод непосредственного запу-
ска, в котором используется импульсный генератор, подающий энергию в систе-
му в экспериментах по определению элементов, чувствительных к перегоранию,
сбою и т. п.
Интегральная схема (integrated circuit). Физическая реализация двух или
более элементов схем, нераздельно связанных на подложке или внутри ее и об-
разующих электрический четырехполюсник.
Ионосфера (ionosphere). Сильноионизоваппая область атмосферы, прости-
рающаяся на высоту примерно от 65 до 400 км. Наличие заряженных частиц
в этой области влияет на распространение длинноволнового электромагнитного
излучения (радиоволн и радарных волн).
Исправление (fixes). Меры, принятые для исправления нарушения работы
элемента, системы.
Исчерпавший срок хранения (off-the-shelf). Готовый для немедленной от-
грузки .
Код Харрингтона (Harrington code). Программа ЭВМ, которую используют
для вычисления зависимости поверхностных токов от времени в любой точке
ракетной конструкции.
Количество излучения (quantity of radiation). Полная излученная энергия,
проходящая через единицу площади (Дж/м2).
Комплексы (clusters). Оборудование и работающие установки, функциональ-
но связанные с помощью металлических проводников или другими способами.
Комптоновский ток (Compton current). Ток, созданный при комптоновских
столкновениях у-квантов ядерного взрыва с веществом; вырванные из атомов
электроны отдачи движутся после столкновения преимущественно вперед, при-
водя к образованию направленного потока электронов—тока, вызывающего
Комптоновское столкновение (Compton collision). Взаимодействие у-излу-
чения с веществом, приводящее к столкновениям между первичным у-квантом
(фотоном) и электроном. При этом электрон отдачи получает энергию в соответ-
ствии с законами сохранения энергии и импульса и может оторваться от роди-
тельского атома. Пространственное разделение положительно заряженного иона
и отрицательно заряженного электрона создает источник ЭМИ.
Корона (corona). Светящийся разряд, созданный ионизацией воздуха, ок-
ружающего проводник, вокруг которого существует электрическое поле, пре-
вышающее некоторое критическое значение.
Коэффициент затухания (dampfing factor). Отношение амплитуды любого
из затухающих колебаний к амплитуде последующего колебания.
Коэффициент рассеяния (dissipation factor). Отношение мощности потерь
к входной мощности для изолирующей системы (то же самое, что и коэффициент
мощности для изолирующей системы).
Лавинный пробой (avalanche breakdown). Неразрушающий пробой в полу-
проводниковом диоде, когда электрическое поле в р — n-переходе достаточно
велико, чтобы вызвать лавинное размножение носителей.
Ларморовский радиус (Larmor radius). Радиус, с которым электрон постоян-
ной энергии вращается в постоянном магнитнбм поле, перпендикулярном пло-
скости вращения.
248
Линейное падение (line drop). Падение напряжения между двумя точками
па линии.
Линия наблюдения (line of signt). Кратчайшее расстояние между точкой под-
рыва ядерного устройства и положением наблюдателя.
Максимальный импульсный ток [maximum pulse current (Z^p)]. Ток, который
в состоянии выдержать защитный разрядник. Обычно зависит от времени спада
(10 нр — 15 мкс) и предшествующего разряда в приборе.
Максимальный остаточный ток [maximum follow current (Z^p)]. Ток от
источника питания, который протекает через предохранитель с разрядником
в течение и после переходного процесса.
Мегатонная энергия (megaton energy). Энергия ядерного (или атомного)
взрыва, эквивалентная энергии взрыва I млн. т тринитротолуола (т. е. 101Б кал
или 4,4 • 1022 эрг).
Местные помехи (clutter). Ложные случайные импульсы или отраженные *
сигналы на входе схемы; термин, в частности, применяется к сигналам на экра-
нах радарных индикаторов. Речь идет об отношении сигнал—помеха приемни-
ков, обеспечивающем определенные вероятности обнаружения ложных сигналов
тревоги. 4
Метод Монте-Карло (Monte-Carlo method). Метод решения некоторых фи-
зических проблем посредством серии статистических экспериментов, выпол-
ненных с помощью математических операций со случайными числами.
Механизм повреждения (destruct mechanism). Условие или несколько усло-
вий, при которых прибор будет необратимо поврежден.
Микроминиатюризация (microminiaturization). Уменьшение физических раз-
меров цепей, аппаратуры и составляющих элементов без изменения их целевого
назначения.
Микроэлектроника (microelectronics). Составная часть электроники, назна-
чение которой—создание или применение электронных систем, состоящих из
чревычайно малых электронных элементов.
Минимизация рабочего цикла* (duty cicle minimization). Рабочая про-
цедура, посредством которой система в течение нерабочего или аварийного пе-
риода поддерживается в условиях меньшей чувствительности.
Модель (model). Математическое описание процесса, прибора или понятия.
Модель предполагает математические действия с переменными величинами,
подобными тем, которые характерны для условий ЭМИ. Были предложены раз-
личные модели повреждения полупроводниковых приборов при воздействии
ЭМИ. Наиболее существенными среди них являются модели Ванша —Белла
([16], гл. 3) и Таска ([10], гл. 3). В настоящее время пе существует сколь-либо
законченной теории механизмов повреждения, которая бы обеспечила инженер-
ную оценку порогов повреждения переходов с точностью до двойки.
Модификация (retrofitting). Создание защиты от ЭМИ, не предусмотренной
заранее в существующей структуре или в дополнение к предусмотренной, но
не соответствующей нужным требованиям.
Модуль (module). Единица компоновки схемы, повторяющаяся с дискретной
регулярностью. Модуль может быть отделим или неотделим от других модулей
’после изготовления. Электронный блок элементов соединений, в котором части
физически объединены и скомпонованы. Вообще модуль есть наименьший «кир-
пичик» электроники в процессе изготовления.
Мощность бомбы (weapon yield). Гидродинамический выход ядерного взрыва,
обычно выраженный в терминах освобожденной энергии, эквивалентной энергии
сильного взрыва (как правило, в килотоннах тринитротолуола).
«Мягкая» система—(soft system). Система, которая не была рассчитана на
воздействие ядерного взрыва или нс была испытана для определения уровня
стойкости. Этот уровень для таких систем составляет обычно менее 0,07 кг/см2
и 0,1 рад (Si).
Наземный ядерный взрыв (nuclear surface burst). Взрыв ядерного оружия на
поверхности земли или воды либо, если выше поверхности, — взрыв на высоте
менее максимального радиуса огненного шара.
* Под рабочим циклом понимается последовательность: пуск—работа— оста-
новка— п ростой. — Прим. пер.
249
Назначение системы (system mission). Функции, для выполнения которых
создана система, с учетом времени работы до, в течение или после ядерного воз-
действия.
Наихудший случай (worst case). Условия электромагнитной связи в системе,
при которых вся энергия поля падающего излучения передается системе без по-
терь. Ориентация системы по отношению к падающей волне (или импульсу)
такова, что имеет место максимум связи.
Наклонная дальность (slant range). Расстояние вдоль линии визирования
между данными точками, например между центром ядерного взрыва и наблюда-
телем (или мишенью).
Напряжение ограничения (Ис) (clamping voltage). Напряжение на защитном
разряднике, остающееся после спада начального выброса во время действия
импульса перенапряжения.
Напряжение «прокола» (punch-through voltage). Напряжение между кол-
лектором и базой транзистора, при котором слой пространственного заряда кол-
лектора, расширяется вплоть до касания эмиттерного перехода.
Нарушения (violations). Понятие, характеризующее эффекты с позиций стой-
кости системы.
Начальное напряжение образования короны (corona inception voltage).
Напряжение, необходимое для инициирования короны в определенных условиях.
Недогрузка (derating). Использование элемента при значениях параметров,
меньших, чем допустимые номинальные значения, для предотвращения его де-
градации в экстремальных физических условиях, таких, как высокие темпера-
туры.
Неисправность. Повреждение. Отказ в работе (fault). Физическое условие,
которое вызывает невыполнение прибором, компонентом или элементом своих
функций.
Настройка (tuning). Регулировка переменного резистора, копде нсатора или
других элементов, влияющих на работу системы.
Непригодность (throwaway). Состояние узла или элемента, при котором вос-
становление считается невозможным. •
Неупругое рассеяние (inelastic scattering). Взаимодействие частиц с вещест-
вом, в результате которого изменяется их энергия. Примером является рас-
сеяние нейтронов с испусканием у-кваптов.
Номинальный ток периодического разряда (^д, в применении к защитным
от ЭМИ устройствам) [rated ас discharge current (/дд)]. Среднее квадратическое
значение тока частотой 60 Гц в пяти последовательных циклах, разделенных 5-ми-
нутными интервалами, причем каждый цикл состоит из двух односекундных волн
с промежутком в 5 с. Ток в испытаниях задается 100-амперными (в пике) ступе-
нями до тех пор, пока вольт-амперные характеристики не изменятся на ± 10%,
что надо рассматривать как уровень отказа.
Номинальный остаточный ток в применении к защитным от ЭМИ уст-
ройствам) [rated follow current Переменный ток, который может выдер-
жать защитное устройство до изменения на J-10%. Этот ток небольшой, если
вольт-амперная характеристика устройства имеет положительную производную
по напряжению.
Номинальный импульсный ток (/рР), в применении к защитным от ЭМИ уст-
ройствам) [rated pulse current (Z^p)]. Пиковый ток, который защитное устройство
может выдержать в течение серии импульсов без превышения критерия отказа.
Эта величина важна, если надо учитывать переходные процессы, индуцированные
светом или ЭМИ.
Нулевой потенциал (zero potential). Выражение, обычно применяемое к по-
тенциалу Земли. Когда волна ЭМИ проникает в земную кору, точки коры (даже
соседние) не находятся при одном и том же или нулевом потенциале в течение
всего периода воздействия.
Область выделения энергии (deposition region). Область пространства, где
у-излучсние ядерного оружия отдает свою энергию и образует комптоновские
электроны и где создана проводимость, равная илц превышающая ~107 Ом”1.
Эта область называется также районом источника.
2&0
Область распространения (propagation region). Часть пространства, куда
проникают электромагнитные поля.
Облучение (irradiation). Применение излучения, когда что-либо облучено,
подвергнуто действию некоторого вида излучаемой энергии.
Образец (prototype). Оригинал или макет аппаратуры, котрую надо создать.
«Обход» (circumvention). Принцип, применяемый для защиты от случайных
воздействий, например для предотвращения влияния переходных эффектов излу-
чения ЭМИ путем обхода критических участков или отключения схемы на
несколько микросекунд, пока имеет место переходной процесс. Аппаратура для
защиты системы состоит в основном из схемы, которая «чувствует» начало излу-
чения по изменению первичного фототока диода, перенапряжению, активации
специального датчика и т. п. и может отключить источник питания или сделать
нужную схему, подсистему нечувствительной па несколько микросекунд, а за-
тем через определенное время задержки вернуть систему в исходное состояние,
предотвратив таким образом остаточные повреждения любой из се чувствитель-
ных частей.
Огненный шар (fire ball). Светящаяся сфера, состоящая из горячих газов,
которая образуется в течение нескольких микросекунд после ядерного (или атом-
ного) взрыва в результате поглощения в окружающей среде рентгеновских лучей,
эмиттированных чрезвычайно горячими остатками оружия, температура кото-
рых достигает нескольких миллионов градусов. Наружная сторона огненного
шара в воздухе резко очерчена в начальный момент светящимся ударным фрон-
том, а позже — границей садшх горячих газов (фронт излучения).
Ограничение (clipping). Желательное или нежелательное ограничение ам-
плитуды сигнала, произведенное ограничителем.
Октава (octave). Интервал между двумя частотами, имеющими отношение
2 : 1.
Осаждение из пара (vapor deposition). Процесс образования тонкой металли-
ческой пленки конденсацией паров расплавленного металла в вакууме.
Ослабление (attenuation). Уменьшение интенсивности сигнала, пучка частиц
или волны ЭМИ в результате поглощения энергии. Уменьшение напряженности
поля из-за поглощения или отражения излучения. Обычно выражается как
логарифм отношения соответствующих величин в децибелах (дБ).
Отражение (reflection). Ослабление мощности падающего поля полями про-
тивоположной полярности, вызванными самоиндуцироваиными вихревыми токами
в отражающей поверхности.
«Отсечка» («clip»). Уменьшение выброса напряжения или тока до заранее
определенного уровня.
Оценка живучести (survivability evaluation). Любая программа оценки
живучести должна быть связана с выяснением необходимости предпринять кон-
кретные усилия ио обеспечению выживаемости системы. Применение той или иной
тактики может быть ограничено нс только недостаточной стойкостью системы,
но также недостаточностью данных о стойкости. Установление степени живучести
в условиях ядерного взрыва—это сложный процесс анализа рабочих характе-
ристик,.получения экспериментальных данных, создания условий имитации опас-
ности, формирования предложений и мнений, каждое из которых надо точно до-
кументировать и периодически пересматривать.
Оценка ядерного поражения (nuclear damage assesment). Определение пора-
жения населения, войск и ресурсов в результате реального ядерного нападения.
Оно выполняется во время и после атаки и не включает определение тактического
значения оценок ядерного поражения.
Пакетирование (packaging). Процесс физического размещения, соединения
и защиты приборов или элементов.
Паразитная эмиссия (spurious emission). Любое электрохмагнитное излучение
с выхода электронного прибора, лежащее вне его полосы излучения.
Пассивная подложка (passive substrate). Непроводящая подложка.
Пассивные элементы (passive elements). В основном фильтрующие приборы
и цепи, не пропускающие определенную часть энергетического спектра, ненуж-
ную для работы системы.
251
Перегорание (burnout). Отказ (повреждение) прибора из-за выделения чрез-
мерного количества тепла, созданного избыточным током.
Перегрузка (overload). Уровень тока, напряжения или мощности, превыше
ющий номинальное рабочее значение этих параметров прибора. Нагрузка выпи-
той, на которую рассчитан прибор.
Перегрузочная способность (overload capacity). Уровень тока, напряжения*1
или мощности, превышение которого приводит к непрерывному разрушению
данного прибора. Перегрузочная способность обычно выше, чем допустимая
нагрузочная способность.
Перекрестная помеха (cross talk). Нежелательная энергия, оказавшаяся
в одном из каналов из-за влияния других каналов. Электрическое возмущение,
возникшее в схеме в результате связи с другой схемой.
Пиковое напряжение импульса (|/рР, применимое к защитным от ЭМИ устрой-
ствам [peak pulse voltage (VpP)]. Пиковое напряжение па защитном приборе при
определенной скорости нарастания и пиковой амплитуде испытательного импуль-
са. Является мерой индуктивного выброса.
Пластина (wafer). Форма подложки, на которой обычно изготавливаются по-
лупроводниковые интегральные схемы.
Плотность пакетирования (packaging density). Число приборов или экви-
валентных приборов на единицу объема в работающей системе или подсистеме.
Повреждение, отказ (failure).
1. Надежность. Способность отдельного устройства выполнять требуемые функ-
ции в заданных условиях.
2. Катастрофическое. Внезапное и полное повреждение.
3. Полное. Повреждение, приводящее к отклонению в характеристике до оп-
ределенных пределов и вызывающее полное прекращение выполнения за-
данной функции.
Пределы, относящиеся к этой категории, являются специфическими дли
данной задачи.
4. Деградация. Медленное и частичное повреждение.
5. Постепенное. Повреждение, которое можно предвидеть при предварительном
испытании.
6. Собственное. Повреждение, приписываемое недостаткам, присущим самому
предмету, когда он подвергается воздействиям, не превышающим его устанон
ленные возможности.
7. Неправильное использование. Повреждение, вызванное воздействиями,
превышающими установленные возможности детали.
8. Частичное. Повреждение, возникшее из-за отклонения в характеристике,
выходящего за указанные пределы, но не такое, чтобы вызвать полное пре-
кращение выполнения заданной функции.
9. Случайное. Повреждение, появление которого непредсказуемо во времени,
10. Вторичное. Повреждение детали, вызванное непосредственно или косвенно
повреждением другой детали.
11. Внезапное. Повреждение, которое нельзя предсказать при предварительных
испытаниях.
12. Амортизация. Повреждение, происходящее в результате износа (в том числе
механического), его вероятность растет во времени.
13. В условиях ядерного взрыва. Повреждение, которое происходит в специфи-
ческих условиях действия ядерного оружия, таких, как наличие у-излучс
ния, нейтронов ударной волны, теплового импульса, ЭМИ и вызвано только
этими условиями.
Повреждение элемента (component damage). Остаточные изменения в харак-
теристиках прибора вследствие взаимодействия с электромагнитным излучением.
Поглощающий контур (absorption circuit). Последовательный резонансный
контур, используемый для поглощения мощности в нежелательной полосе частот.
Поглощающий слой (absorption layer). Слой вещества, в котором поглощается
большая часть энергии у-квантов и рентгеновского излучения; в частности, этот
термин применяется к излучению, созданному ядерным оружием.
Поглощающий фильтр—пробка (absorption trap). Параллельный резонансный
контур, используемый для поглощения и тем самым ослабляющий нежелательные
переходные процессы. 1
252
Поглощение (absorption). Ослабление электромагнитной волны в экране,
вызванное наведенными в нем токами и приводящее к потерям, пропорциональ-
ным Л/?.
Подземный ядерный взрыв (nuclear underground burst). Взрыв ядерного
оружия, когда центр детонации находится ниже поверхности земли.
Подложка (substrate). 1. Слой вспомогательного материала для любого основ-
ного слоя: металлического, полупроводникового или диэлектрического. 2. Сп-
лошной материал, на поверхности или внутри которого изготовлены элементы
цени.
Полупроводниковая интегральная схема (semiconductor integrated circuit).
Два или более элементов цепи, неразрывно связанных на (или внутри) полупро-
водниковой подложке с образованием электрической цени.
Полуширина [full width at half-maximum (FWHM)]. Ширина (импульса)
па пол у высоте.
Послойная защита (layering). Чередование зон и средств защиты между внеш-
ней и внутренней ЭМИ-обстаповками.
Постоянный элемент с сосредоточенными параметрами (lumped constant
clement). Определенный калиброванный электрический элемент (катушка ин-
дуктивности или конденсатор), который используется совместно с другим элект-
рическим или электронным оборудованием для контроля напряжения или тока.
Потери (loss). Уменьшение мощности сигнала в передающей линии от одной
। очки к другой.
Предельная проверка (marginal check). Профилактическая процедура,
предусматривающая изменение определенных рабочих характеристик (например,
перенапряжения на схеме) около их нормальных значений для обнаружения и
определения положения участков с зарождающейся неисправностью.
Преобразователь (transducer). Прибор для преобразования энергии из одной
формы в другую.
Прибор (device). Составная часть электронной схемы, целенаправленно вли-
яющая иа ее работу. Примерами частей, которые не являются приборами, служат
проводники, клеммы и плавкие предохранители.
Приборы с потерями (lossy devices). Приборы, преобразующие часть входной
шергии в тепло, которое теряется в окружающей среде.
Пробой (breakdown). Резкое изменение от практически бесконечного до
оиюсительно малого значения сопротивления прибора, предохраняющего от
действия Э1ЧИ.
Продукты взрыва (weapon debris). Сильнорадиоактивный материал, остаю-
щийся после взрыва, состоит из осколков деления, различных продуктов захвата
нейтронов и остатков урана и плутония, не охваченных реакцией деления.
Промежуток с затухающим разрядом (quenched spark gap). Разрядный про-
межуток с быстрой деионизацией.
Противовес (counterpoise). 1. Непрерывный проводящий материал, обычно
помещаемый по периметру здания или антенны для уменьшения эффективного
сопротивления заземления. 2. Ячейка или сетка из проводников, электрически
« вязанных вместе в одной или нескольких точках, с целью соединения в систему,
обеспечивающую низкоомнос заземление.
Прямая связь (direct coupling). Связь между внутренними частями электрон-
ного оборудования, которые непосредственно облучены ЭМИ. Такая связь воз-
никает из-за отсутствия металлического экранирования.
Путь утечки (leakage path). Путь, соответствующий минимальному сопротив-
лению электрических потерь.
Работа с «перебросом» (latchup). Любая разновидность стабильной или
квазистабильной работы прибора, в которой соотношение между входным и вы-
ходным электрическими сигналами прибора после облучения существенно от-
личается от такого соотношения до облучения.
Равновысотное удаление (coaltitude range). Расстояние от наблюдателя до
•|очки взрыва, когда он находится на той же высоте, где произошел взрыв.
253
Радиационная обстановка (nuclear or weapons environment). Ядерный взрыв
заканчивается менее чем за 1 мкс и сопровождается импульсом нейтронов, 7-
квантов и тепловой энергии, порождающим облако радиоактивных продуктов
взрыва.
По определению, взрыв мощностью I Мт производит энергию, равную
4,2 • 1022 эрг. Интенсивность поля радиации в любой точке обратно пропорцио-
нальна квадрату расстояния от центра взрыва. Относительный вклад произве-
денной взрывом радиации в общий выход энергии можно определить для любой
точки делением выхода радиации в процентах на квадрат расстояния от места
взрыва до этой точки. На малых высотах воздух трансформирует энергию уско-
ренных частиц в тепловую и ударную волны. В космосе воздуха нет, следователь-
но, энергия ускоренных частиц представлена там в широком спектральном диа-
пазоне. Комиссия по атомной энергии США связывает ее главным образом с рент-
геновским излучением. Его энергетический спектр варьируется в зависимости от
конструкции ядерного устройства. Среди наиболее важных результатов выде-
ляются переходные радиационные эффекты и остаточные эффекты повреждений
элементов электроники.
Радиационное повреждение (nuclear damage). 1. Слабое повреждение не
исключает немедленного использования аппаратуры и установок, против ко-
торых было направлено оружие. От пользователей может потребоваться лишь
некоторый ремонт, чтобы полностью восстановить аппаратуру или установки.
2. Средняя степень повреждения исключает использование аппаратуры или уста-
новок до проведения существенного ремонта. 3. Тяжелое повреждение полностью
выводит из строя аппаратуру или установки.
Радиоактивное (атомное) облако [radioactive (or atomic) cloud]. Всеобъем-
лющий термин для смеси горячих газов, дыма, пыли и других частиц вещества от
ядерного (или атомного) оружия и окружающей среды. Облако поднимается
вместе с огненным шаром, произведенным взрывом бомбы.
Радиоактивный материал (radioactive material). Материал, характеризую-
щийся самопроизвольным распадом ядер нестабильных элементов с испусканием
ядерного излучения, как правило, а- или р-частиц, часто в сопровождении 7-
излучения.
Радиовспышка (radioflash). Электромагнитный импульс, произведенный
взрывом ядерного оружия или другими взрывами. Термин обычно использовали
в Великобритании. То же самое, что и ЭМИ.
Разветвление (fanout). Способность с выхода данной схемы запускать па-
раллельные схемы.
Рассеивать (dissipate). Уменьшать ток и напряжение, созданное полем,
путем преобразования электромагнитной энергии в тепло на внутреннем со-
противлении.
Расслаивание (delamination). Разделение материала па относительно боль-
шие куски из-за быстрого поглощения энергии.
Распределение по стойкости (allocation, hardening by). Распределение или
разбиение системы па компоненты и элементы по степени их ст-ойкости.
Расстройка (upset). Нежелательное изменение функции системы, цепи или
элемента вследствие воздействия ЭМИ, в результате чего характеристики си-
стемы либо деградируют, либо полностью нарушаются.
Рассеяние (dissipation). Уменьшение тока и напряжения, созданных полем
путем превращения энергии в тепло в заземляющих проводах и сопротивлении
земли.
Рассеяние излучения (radiation scattering). Отклонение излучения ( тепло-
вого, электромагнитного или ядерного) от первоначального направления в ре-
зультате взаимодействия или столкновений с атомами, молекулами или крупными
частицами в атмосфере или иной среде между источником излучения (ядерным
взрывом) и точкой пространства па некотором расстоянии от него. В результате
рассеяния излучение (особенно у-квапты и нейтроны) приходит в данную точку
с разных сторон.
Рентгеновское излучение (X-ray). Проникающее электромагнитное излучение
с длинами волн 10~7 — 10~10 см. Обычно генерируется высокоэнергетическими
электронами, сталкивающимися с металлическими мишенями. Отличается от
у-квантов, которые представляют собой фотоны, излучаемые ядрами атомов.
254
Роль компоненты (component part). Физическая реализация какого-либо
электрического свойства физически независимым телом, которое нельзя прак-
тически уменьшить или разделить па части без нарушения его функции.
Сбалансированная стойкость (balanced hardness). Состояние, при котором
система обладает достаточной стойкостью к максимальным уровням воздействия,
существующим на определенном расстоянии от места взрыва ядерного оружия.
Сбой схемы (circuit upset). Реакция схемы, которая вызывает кратковремен-
ный сбой в работе какой-либо электрической системы или подсистемы.
Свободное поле (free field). Поле, для которого в рассматриваемой области
влияние границ пренебрежимо мало.
Связь (coupling). Взаимодействие электромагнитного поля с электрической
системой, посредством которого часть энергии поля передается системе. Связь
может быть прямой (с помощью провода), резистивной (через резистор), индуктив-
ной (магнитная связь через трансформатор или дроссель) или емкостной (электро-
статическая связь через конденсатор).
Секунда (second). Длительность 9 192 621 770 периодов излучения, соответ-
ствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния
атома 138Cs.
Симметрирующий трансформатор (balun). Пассивный прибор, используемый
для связи симметричной системы или прибора с несимметричной системой или
прибором. Четырехполюсник, используемый для такого преобразования.
Синергический эффект (synergistic effect). Совместный или полный эффект
всех воздействий, которые можно охарактеризовать но отдельности. Например,
синергический эффект в условиях ядерного воздействия может включать у-
лучевое, рентгеновское, нейтронное, ударное, тепловое, электромагнитное, ра-
диоактивное поражения одновременно.
Скин-эффект (skin effect). Свойство переменного тока концентрироваться
в поверхностном слое проводника. Эффект усиливается с ростом частоты и спо-
собствует увеличению эффективного сопротивления проводника.
Скоростная защита (crowbar). Прибор или действие, приводящее к высокой
перегрузке рабочего элемента прерывателя или другого защитного прибора, по-
добное короткому замыканию сети питания путем закорачивания се концов.
Скорость корпускулярного облучения (интенсивность) [particle exposure
rate (intensity)]. Число частиц (протонов, электронов и т. п.), проходящих через
данную поверхность материала в единицу времени. Обычно опа выражена как
число частиц па квадратный сантиметр в секунду.
Скорость обращения (slew rate). Она вычисляется как произведение частоты
сигнала на его размах (jVpp) и выражается в вольтах в микросекунду. В поле
ЭМИ скорость обращения напряжения, наведенного в высокочастотном блоке
приемника, может достигать 1000 В в размахе за 1 нс, или 10s В/мкс.
Скорость распространения (propagation speed). Скорость, с которой волна
распространяется в данной среде.
Случайное согласование (fortuitous matching). Согласование (случайным об-
разом) фильтра с импедансом схемы, который может быть не равным 50 Ом, как
определено военным стандартом 220 по методам испытаний, а также средства,
используемые для получения относительно близкого согласования, с помощью S
параметров (см. разд. 4.3).
Смешивание (fanin). Способность схемы принимать многократные входные
сигналы.
Согласование (tradeoff). Выполнение оптимизации, в течение которого регу-
лируется один или более параметров для улучшения качества в целом.
Согласование, подбор (matching). Подбор двух или более элементов, в ре-
зультате которого при их совместном использовании обеспечиваются такие ха-
рактеристики, которые нельзя было бы получить при произвольном выборе эле-
ментов.
Соединение (bonding). Практические приемы, используемые для электри-
ческого соединения всех заземленных проводов, кабелей, кожухов и т. п. таким
образом, чтобы они находились, насколько это возможно, при том же самом по-
тенциале*
255
Сопротивление, определяемое процессом переноса (transistance). Электри-
ческое свойство проводящих сред, которое оказывает непосредственное влияние
на напряжение и ток в процессах усиления или переключения. Примерами со-
противления такого типа являются транзисторы, диоды, управляемые выпрями*
тел и, электронные трубки.
Сосредоточенный параметр (lumped parameter). Постоянная величина, ха-
рактеризующая дискретный элемент, которая электрически эквивалентна полной
распределенной постоянной такого же типа для системы или схемы.
Способ группировки (cluster mode). Несколько разъемов, соединяющих ка-
бели от различных групп схем, либо контактная пластина, смонтированная на
опорной узловой точке (со стороны питающего или сигнального проводника).
Средняя длина свободного пробега (mean free path). Среднее расстояние,
которое частица проходит между последовательными столкновениями с другими
частицами ансамбля.
Срок службы (operating life). Время, в течение которого можно ожидать
удовлетворительной работы прибора, подсистемы или системы без учета нера-
бочего времени.
Срок хранения (shelf life). Время, в течение которого прибор, подсистема
или система, хранящиеся в неработающем состоянии, сохраняют свои рабочие
функции.
Статическое напряжение пробоя (VSB) [static breakdown voltage
Значение медленно меняющегося квазистатического напряжения, приложен-
ного к разряднику, при котором разрядник начинает проводить. Не представ-
ляет особой важности, так как зависит от скорости изменения прикладываемого
напряжения.
Стойкая система (hard system). Система, подобная позиции межконтинен-
тальных баллистических ракет или центру военного управления и контроля,
которая специально защищена от действия ядерного оружия и испытана для
гарантии ее уровня стойкости. Bq многих случаях стойкими считаются систе-
мы, способные выдержать ударную волну 0,7 кг/см2 и излучение свыше 1 рад
(Si) или поле напряженностью свыше 50 кВ/м либо оба указанных воздействия
вместе.
Стойкость (hardness). Способность систЬмы противостоять действию ядер-
иого оружия до определенного уровня воздействия, в частности действию удар-
ной волны, ядерного излучения и ЭМИ.
Стратосфера (stratosphere). Относительно стабильный слой атмосферы меж-
ду тропосферой и высотой около 50 км, в котором температурные изменения
очень невелики (в полярной и умеренной зонах) или возрастают (в тропиках)
с высотой. В стратосфере никогда не образуются водяные облака и практически
пет конвекции.
Ступенчатая нагрузка отказа (step stress for failure). Значения уровней
энергии или уровней облучения, возрастающих ступенями до тех пор, пока в
объекте при испытании нс будет отмечено неверное срабатывание или непрерыв-
ное повреждение.
Схема из дискретных элементов (discrete component circuit). Схема, в кото-
рой отдельные дискретные активные и пассивные элементы, изготовленные до
монтажа схемы, разделены и установлены на панели или подложке.
Твердая схема (monolithic circuit). Разновидноегь полупроводниковой мик-
росхемы, в которой трудно выделить отдельные элементы.
Температурная характеристика (temperature characteristic). Показатель ра-
боты прибора при изменении температуры в заданных пределах.
Теневой эффект (shadowing effect). Когда металлический проводник под-
вергается действию электромагнитного импульса, ток, наведенный на облучае-
мой стороне, отличается от тока на противоположной или теневой стороне. Для
плотных структур с форм-фактором Q выше 6 (снаряд) и при условии (юа)/с>1,
где о) — круговая частота, а — радиус цилиндра, I — длина цилиндра, с —
скорость света, Q 2 In (Z/a), поверхностный <гок равномерно распределен по
метал л ичес кому п р оводн и ку,
256
Тепловой удар (thermal shock). Образование резкого температурного гра-
диента, сопровождающееся сильными напряжениями внутри данной структур
ры.
Тепловые напряжения (thermal stresses). Напряжения в материалах, яв-
ляющиеся следствием неоднородного распределения температуры.
Термостойкость (thermal endurance). Соотношение между характерной тем-
пературой и временем работы электрического элемента при данной температуре,
потребным для определенной его деградации. Тепловая модель создается в тер-
минах С, т. е. мощности в ваттах, умноженной на корень квадратный из време-
ни в секундах.
Точечные дефекты (point defects). Дефекты, связанные с решеточными
вакансиями, междоузельными и примесными атомами. Решетка может быть ис-
кажена па протяжении нескольких межатомных расстояний вокруг точечного
дефекта.
Тренировка или приработка (burnin). Эксплуатация элементов, узлов или
систем ограниченное время, в течение которого интенсивность отказов принима-
ет стационарное значение. После такого испытания интенсивность отказов
обычно существенно меньше, чем без пего.
Тропосфера (troposphere). Атмосферный слой между поверхностью Земли
и тропопаузой, в котором температура закономерно падает с увеличением высо-
ты; образуются облака, имеет место активная конвекция, непрерывное и более
или менее полное перемешивание.
Увеличение стойкости (hardening). Процесс уменьшения уязвимости к об-
лучению, включая ЭМИ.
Увеличение радиационной стойкости (nuclear hardening). Понятие, озна-
чающее изготовление чего-либо (элементов, цепей, систем) менее чувствитель-
ными к воздействию ядерного излучения (обычно у-квантов, нейтронов, тепло-
вой энергии, радиоактивных осколков и ЭМИ).
Ударная волна (shock wave). Непрерывно распространяющийся в окружаю-
щей среде (воздухе, воде или земле) импульс давления (или волны), связанный с
расширением горячих газов в результате взрыва. Ударная волпа в воздухе
обычно называется взрывной волной, поскольку подобна (и сопровождается
ими) сильным порывистым ветрам. В развитии ударной (взрывной) волны раз-
личают две фазы. Первая называется положительной или компрессионной фазой,
в течение которой давление растет очень быстро до значения, превышающего
давление окружающей среды, после чего быстро уменьшается до этого давления.
Длительность положительной фазы для динамического давления несколько боль-
ше, чем для избыточного давления, из-за инерции движущихся воздушных масс
за фронтом ударной волны. Длительность положительной фазы растет, а мак-
симум (пик) давления падает с увеличением расстояния от взрыва данной мощ-
ности.
Во второй фазе, отрицательной, или фазе всасывания, давление падает
ниже давления окружающей среды, и затем возвращается к исходному значе-
нию. Длительность отрицательной фазы остается почти постоянной в течение
времени существования волны и может превышать в несколько раз длительность
положительной фазы. Отклонения от давления окружающей среды в течение
отрицательной фазы никогда не бывают большими и уменьшаются с увеличе-
нием расстояния от места взрыва.
Узкополосная эмиссия (narrowband emission). Эмиссия, основная энергия
спектра которой лежит в пределах полосы пропускания измерительного прибо-
ра — приемника излучения.
Укрепленная позиция (hardened site). Позиция, созданная для того, чтобы
противостоять взрыву и сопутствующим ему эффектам ядерного нападения, а
также выдерживать химическое и бактериологическое нападение.
Укрытие (shelter). Обитаемое сооружение или пространство с запасами не-
обходимого провианта, используемое для защиты его обитателей от поражения
излучением.
9 Зан. 867
257
Уровень опасности (threat level). Значения электрических и магнитных
полей, ожидаемые от данного ядерного взрыва на данном расстоянии.
Уровень относительно земли (ground level). Разность потенциалов между
заземленной точкой и второй точкой в заземленной системе.
Уровень чувствительности (susceptibility level). Пороговый уровень между
областью ложных срабатываний и областью нормальных характеристик уст-
ройства при воздействии электромагнитного излучения. Считается, что система
(элемент, прибор, цепь, модуль и т. п.) чувствительна ниже этого уровня, а
выше она существует без какого-либо заметного влияния данного ЭМИ.
Утечки (leakage). Электрические потери, возникающие из-за плохой изоля-
ции.
Утечки кода (code leakage). Синхронизованные электромагнитные утечки
в течение некоторых циклов кодирования, которые могут дать информацию для
расшифровки кода.
Уязвимость системы (system vulnerability). Описание слабых мест системы
с точки зрения как воздействия конкретного оружия, так и некоторых других
воздействий.
Фантомный контур (phantom loop). Цепь связи, образованная из двух дру-
гих цепей связи или из другой цепи и «земли» без дополнительных проволочных
линий.
Фильтр (filter). Элемент схемы, используемый для ограничения диапазона
частот.
Формула Клейна — Нишииы (Klein — Nishina formula). Формула, кото-
рая выражает сечение рассеяния фотонов свободным электроном путем эффек-
та Комптона. Она определяет поперечное сечение как функцию энергии фотона.
Фронт ударной волны (фронт давления) [shock front (or pressure front)].
Резко выраженная граница между областью возмущенного давления, порожден-
ной взрывом (в воздухе, в воде или под землей), и областью невозмущенного
давления.
Функционально-критические (mission-critical). Компоненты, которые в слу-
чае их разрушения или искажения ими* информации препятствуют выполнению
системой своих функций.
Целевой ядерный груз (prescribed nuclear load). Определенное количество
ядерного оружия, которое должно транспортироваться данным средством до-
ставки. Размещение и пополнение этого груза после очередного использования
определяются решением командования и зависят от тактической ситуации, ядер-
ной обстановки и возможности средствами доставки транспортировать и реали-
зовать груз. Все это может меняться ежедневно.
Частота разделения (crossover frequency). Частота, на которой раздели-
тельный фильтр передает равную мощность ВЧ- и НЧ-каналам, когда оба рабо-
тают на определенную нагрузку.
Чувствительность (susceptibility). Основная характеристика электронной
аппаратуры, которая может неверно сработать при воздействии электромагнит-
ных сигналов разнообразной формы.
Шейк (shake). Интервал времени, равный 10 нс.
Широкополосное излучение (broad band emission). Достаточно широкий,
однородный и непрерывный энергетический спектр, такой, что чувствительность
измерительного приемника существенно не меняется при его широкополосной
настройке.
Шум (noise). Любое нежелательное электрическое возмущение, мешающее
нормальной работе цепи.
Шунт (bypass). Любое соединение или прибор, создающий низкоомный
путь для ВЧ-токов в обход токового элемента, чувствительной подсистемы или
всей установки.
Шунтирующая емкость (С$, в применении к защитным от ЭМИ устройствам)
(shunt capacitance, Cs). Межэлектродная емкости, обычно измеряется на частоте
1 кГц. Она может зависеть от постоянного напряжения смещения и может быть
258
ниже 1 пФ. Обычно измеряется импедансным мостом типа «Дженерал Рэйдио
1650В». Варисторную емкость можно измерить емкостным мостом типа 1615А.
Шунтирующее сопротивление (jRs) (shunt resistance, #8). Сопротивление
по постоянному току при определенном напряжении. Обычно очень высокое
(10го ОМ), по труднодоступное для точных измерений. Как правило, использу-
ется измеритель сопротивлений НР4329А.
Экран (shield). Материал, используемый для подавления действия электри-
ческого или магнитного поля внутри определенных областей или за ними.
Электрически непрерывная конструкция для ограждения аппаратуры, площа-
ди или элемента, используемая для ослабления падающих электрического, маг-
нитного и других полей путем их поглощения и отражения.
Экранирование (screening). Операция, испытание или комбинация испыта-
ний, направленные на устранение нежелательных явлений, которые могут с оп-
ределенной вероятностью привести к преждевременному отказу.
Электрический импульсный разрядник [electric surge arrester (ESA)]. При-
бор, который ограничивает в схеме переходное напряжение определенного зна-
чения. Схема разрядника может включать резисторы, конденсаторы и катушки
индуктивности в комбинации с газоразрядными и полупроводниковыми прибо-
рами.
Электромагнитная совместимость (electromagnetic compatability). Способ-
ность электронного оборудования или систем работать с определенной надежно-
стью в окружающих условиях при заданных уровнях или эффективности без
деградации, вызванной помехами.
ЭМИ высотного взрыва (high-altitude EMP). ЭМИ от внеатмосферного
взрыва.
ЭМИ-обстановка! (EMP environment). Области пространства, характе-
ризуемые наличием ЭМИ-сигналов, созданных ядерным взрывом.
Эмиссия (emission). Распространение электромагнитной энергии от источ-
ника радиации путем излучения или проводимости.
Эмиттированное излучение (radiated emission). Компоненты радиационного
и наведенного полей в пространстве.
Эффективность бомбы (weapon efficiency). Значение выхода для массы дан-
ной бомбы; для изучения воздействия ЭМИ важна доля полной энергии у-из-
лучения от гидродинамического выхода. Энергия ЭМИ составляет примерно
0,1% энергии у-излучения.
Эффективность у-излучения (gamma efficiency). Отношение мощности мгно-
венного у-излучения ядерного оружия к его полной (гидродинамической)
мощности.
Эффективность экранирования (shielding effectiveness). Ослабление интен-
сивности электромагнитной волны в данной точке пространства после введения
экрана между этой точкой и источником; выражается в децибелах.
Эффективное поперечное сечение антенны (effective antenna cross section).
Площадь листа полностью поглощающего материала, который при расположе-
нии перпендикулярно направлению падения излучения поглощает ту же энер-
гию, что и антенна.
Ядерная защита (nuclear defense). Методы, планы и процедуры, применяемые
при выработке и осуществлении защитных мер от факторов ядерного нападе-
ния или радиологической войны. Защита включает как подготовку, так и осу-
ществление указанного.
Ядерный столб (nuclear column). Полый цилиндр из воды и брызг, обра-
зующийся в результате подводного взрыва ядерного оружия, через который го-
рячие газы, образованные взрывом, под высоким давлением выходят в атмос-
феру. До некоторой степени похожий столб грунта образуется при подземном
взрыве.
Ядерное излучение (nuclear radiation). Корпускулярное и электромаг-
нитное излучение, эмиттированное атомными ядрами в различных ядерных про-
цессах. Характерными для бомбы являются ядерные излучения £- и а-частиц,
9* 259
^-квантов и нейтронов. Все ядерные излучения являются ионизирующими, но
не наоборот: рентгеновское излучение, например, относится к ионизирующим
излучениям, но оно не относится к ядерным излучениям, поскольку не связано с
атомными ядрами. Даже ЭМИ и тепловые импульсы, хотя они и генерированы
ядерным оружием, обычно пе называются ядерными излучениями, поскольку
являются отражением вторичных процессов.
Ядерное облако (nuclear cloud). Обобщенный термин для обозначения объе-
ма горячих газов, дыма, пыли и других взвесей как от самой ядерной бомбы,
так и от окружающей среды, который переносится вместе с огненным шаром,
произведенным взрывом ядерного оружия.
Ядерное оружие (или бомба) [nuclear weapon (or bomb)]. Общее наименова-
ние любого оружия, взрыв которого — результат выделения энергии в процессе
реакций атомных ядер: деления или синтеза либо и того и другого. Таким обра-
зом А-бомба и Н-бомба являются ядерным оружием. Также правильно называть
их атомным оружием, поскольку в обоих случаях реализуется энергия атомных
ядер. Однако становится более или менее обычным, если не строго точным, на-
зывать Л-бомбами или атомными бомбами оружие, в котором вся энергия осво-
бождается при делении. В отличие от этого оружие, в котором часть энергии ос-
вобождается в процессе термоядерных реакций (синтез) изотопов водорода, наз-
вано водородными бомбами.
Ядерный атмосферный взрыв (nuclear airburst). Взрыв ядерного оружия в
воздухе на высоте большей, чем максимальный радиус огненного шара.
Ядерный взрыв (nuclear detonation). Спонтанная цепная реакция ядерного
устройства, характеризующаяся синтезом и (или) делением элементов, входя-
щих в устройство (таких, как 233 U), и вызывающая различного типа радиацион-
ные, ударный и тепловой эффекты.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ТЕРМИНОВ
BIP (built-in pulser). Встроенный генератор импульсов.
BITE (built-in test equipment). Встроенная система самоконтроля.
BRA (bench-replacement assembly). Сменный узел в установке.
CQAR (component qualification acceptance report). Отчет о приемке.
DNA (Defence Nuclear Agency). Управление ядерных боеприпасов министерства
обороны США.
ЕМ I (electromagnetic interference). Электромагнитная помеха (ЭМП). Нестацио-
нарный шум или нежелательная помеха, созданная электрической или элект-
ронной схемой внутри системы. Нежелательные электрические возмущения, в
том числе нестационарные, обусловленные проводим остью или излучением,
которые могут накладываться на работу электронного оборудования. Эти воз-
мущения могут происходить в любой части электромагнитного спектра.
ЕМР (electromagnetic pulse). Электромагнитный импульс (ЭЛАИ). Мощная им-
пульсная электромагнитная волна, созданная ядерным или химическим взры-
вом. При ядерном взрыве электромагнитное излучение вызвано комптоновскими
электронами отдачи или фотоэлектронами, созданными фотонами, рассеянными
в ядерном устройстве или в окружающей среде.
EMR (electromagnetic radiation). Электромагнитное излучение, созданное ра-
дарными или другими системами связи.
ЕОС (emergensy operating center). Центр аварийных работ.
GSI (grand-seabe integration). Высокая] степень интегрирования (в интег-
ральных схемах).
HEMP (high-altitude electromagnetic pulse). ЭМИ высотного ядерного взрыва.
HERO (hazardous electromagnetic radiation effects on ordnance). Опасные воздей-
ствия электромагнитного излучения па вооружение.
260
HI REL (high reliability). Высокая надежность.
HOB (height of busrt). Высота взрыва.
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Институт (общество) ин-
женеров по электротехнике и радиоэлектронике.
1ЕМР (internal EMP). Внутренний ЭМИ.
JFET (junction field effect transistor). Униполярный транзистор с р — п-перехо-
дом.
LRU (line replacement unit). Заменяемый узел линии. Большой сложный фупк-
пиональный узел, который можно легко заменить аналогичным узлом.
LSI (large-scale integration). Большая степень интегрирования. Сложные моно-
литные подложки, содержащие множество схем.
МВО (metallization burnout). Сгорание металлизации.
ММ A (microelectronic modular assembly). Блок микромодулей.
MOS (metall oxide semiconductor). Металл-оксид-полупроводник. Диффузионная
технология изготовления на небольших площадях полупроводниковых элемен-
тов, работающих по принципу полевого элемента.
MTBF (mean time between failures). Среднее время между отказами.
MTTR (mean time to repair). Среднее время до восстановления работоспособно-
сти.
PC (printed circuit). Печатная схема.
PIN. p-i-n-Полупроводниковый диод, имеющий область собственной проводимо-
сти между р и n-областями. р- Область имеет акцепторный характер, п-область—
донорный.
РОЕ (point of entry). Точка входа.
RF1 (radio-frequency interference). Радиочастотная помеха (РЧП). Термин,
взаимозаменяемый с ЭМИ. Обычно РЧП ограничена полосой частот радиосвязи.
SECURE (system evaluation code under radiation environment). Система изменения
кода в условиях действия излучения.
SGEMP (system-generated EMP). ЭМИ, генерированный в системе.
SSI (single-scale integration). Малая степень интегрирования.
TDR (time-domain reflectometry). Временная рефлектометр и я. Методика, ис-
пользующая импульсный генератор (частотой 10 имп./с) и импульсный осцил-
лограф. Импульс подастся по кабелю. Отраженный сигнал несет информацию
об импедансе кабеля, рассогласовании кабеля, повреждениях экрана, свойствах
соединений и изгибах линии.
TREE (transient radiation effects on electronics). Переходные радиационные эф-
фекты в электронике.
WRU (weapon replaceable unit). Заменяемая единица оружия.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ТАБЛИЦЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
В этом приложении содержатся данные по чувствительности электронных
схем и элементов, составленные по результатам испытаний, проведенных раз-
личными организациями в течение последних пяти лет. Выбранные значения
являются средними, причем статистическое распределение экспериментальных
данных может заметно отличаться от нормального. Эти данные можно исполь-
зовать только как ориентировочные, так как результаты испытаний многих
приборов могут не повторяться при изменении конкретных условий испытаний.
Ключ к использованию таблицы дан на с. 364,^О(>
9В Зак. 867 261
го - р со Класс Изготовитель хМодель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения Чувствительность Примечание Помер прибора
AMxMETR SIMPSON 12Г2С DNA1 ES PEGGED 3.00E— 03 J MICROAMMETER 1
CAPACITOR WES CAP .022UF DNA2 1KV8 NF 10 PULSES 8.00E—03 VS KF223KM 600VDC 2
;> GE100VDC 0.5UF TAN TAS ,1US NF 1. ЗОЕ—03 J 250VFWD, 250VREV 3
•Л GE35/VDC 0.56UF TAN .1US » 4.90E—04 J 80V FWD, 80V REV 4
)) SPR2//VDC 1UF DNA2 1KV8 NF10PULSES 8.0E—03 VS 96P 5
» CD 10PF в » » 8.00E -03 VS СЮ0К 6
» CD15VDC 100UF » » » 8.00E—03 VS CL25BL101TB3 7
» SPR15VDC 2.2UF TAN IIDL 2USS DBZ25X9015A2 1.20E--03 J 54V REV 8
» SPR35VDC » » 1.2U DB225X9035B2 3.ЗОЕ—03 J - 110V REV 9
» SPR35VDC » » 5.5U DB225X9035B2 3.50E—03 J 150V FWD Ю
в SPR35VDC » в 1.2U . DB225X9035B2 3.ЗОЕ—03 J 110V REV 11
» SPR15VDC » » l.US DB225X9015A2 1.00E-03 J 140V FWD 12
в CDL5VDC 400UF DNA2 1KV8 NF3PULSES 8.00E—03 VS CL25BE401VP3 13
» CD500VDC 4700PF » » NF10PULSES 8.00E— 03VS CK62 14
» GE50VDC 5.0UF TAN TAS JUS NF 1.90E- 04 J 32V FWD, 32V REV 15
» SPR35VDC 90047UF TAN HDL HDL ,7US DB472X9035A2 6.10E -04 J 110V REV 16
» » 90047UF TAN » ,25U DB472X9035A2 8.60E -04 J 150V FWD 17
CIRCUIT AMPLIFIER DNAI ES INTERFERENCE 4.00E- 21 J HIGH GAIN 18
в » FLIP FI.OP » » CKT UPSET 1.00E—Of) J LOGIC CARD 19
» » INVERTER » 3.00E-09 J XISTOR GATE 20
COLL COLLINS 5420916002 DNA2 1KV8 NV 8.00Е-03 VS 2UH AT 1000 HZ 21
DIODE » AM2 » PU BU 1.40E-03 J VBD OF 50 22
» TH DA54-1 » » » 2.20E-04 J 10 MS PULSE SW 23
» TI » DNA3 » TSB 7.00E 02 C SI REFERENCE 24
» D4 330 DNA2 » BU 1.00F-06 J 25
» FD 300 » » » 1.80E—01 J VBD OF 125 26
» FSC FD 700 HDL » TSB 4.00E—05 J REV,S 27
» » » » » » 4.90E—06 J FWD,S 28
» GIC G 100 J DNA2 » BU 1 80E—02 J 10 MS PULSE RECT 29
» TH G 129 » » 5.40E-03 J 10 MS PULSE STB 30
с, TT » DNA3 » TSB 1.69E 1 00 C SI REFERENCE 31
9В*
DIODE НРА НРА1 001 HDL PU TSB 2.10Е—05 J FWD,S 32
» В в В в в 3.00E—04 Л REV.S 33
в ТЕС IN0769 DNA3 в в 2.00Е—00 С 34
в TRW PS10245 в в в 3.09E-I-00 С SI REFERENCE 35
в в В DNA2 в ви 9.80Е 03 J 10 MS PULSE 36
в SG222 В в в 2.ЗОЕ--04 J 37
» ТЕС SG5598 в в в 5.70Е—04 J 10 MS PULSE HF Z 38
» в в DNA3 в TSB 1.80Е—01 С SI REFERENCE 39
в в SV138 DNA2 в ви 6. ЗОЕ—03 Л 10 MS PULSE REF 40
в в В DNA3 в TSB 2.50Е-00 С SI REFERENCE 41
в SV2092 DNA2 в ви 2.60Е—03 Л 42
в SV2183 в в в 2.60Е—03 Л 43
в DES SV3145 в в в 2.10Е—03 J 10 MS REF 44
в В SV9847 в » в 6.00Е—03 Л 10 MS PULSE Z 45
в SY1035 в в в 1.71Е—03 Л VBD OF 26 46
в ТМ124 в в в 1.10Е—02 J VBD OF 1200 47
в ТМ21 в в в 1.80Е—02 Л VBD OF 200 48
в ТМ27 в в в 2.00Е--02 J в 49
в ТМ7 » в в 2.00Е—02 Л VBD OF 70 50
в ТМ84 в в в МОЕ—02 Л VBD OF 800 51
в UT242 в в в 2.60Е—03 Л VBD OF 200 52
в UNI UZ110 DNA3 в TSB 4.79Е—00 С SI REFERENCE 53
в в в DNA2 в ви 1.50Е—02 Л 10 MS PULSE REF 54
в в UZ130 в в в 1.80Е—02 Л 10 AIS PULSE REF 55
в в UZ160 DNA3 в TSB 5.59Е+00 С SI REFERENCE 56
в в UZ9079 DNA2 в ви 1.70Е—01 Л 10 MS PULSE 57
в MIC 1N0023B МХ2 в OS 2.90Е—07 Л MICROWAVE MIXER 58
в в DNA2 в ви 9.00Е--07 Л в 59
в SYL 1N0023RF DNA3 в TSB 9.40Е—04 С в 60
в в DNA2 в MAL BU 2.90Е—06 Л 10 MS PULSE 61
в 1N0023WF в в ви 2.90Е—07 J 62
в в в в MAL BU 9.20Е-07 Л » G3
в в в DNA3 в TSB 2.'90Е—04 С 64
в КЕМ 1N0025 DNA3 в TSB 2.60Е—02 С в 65
в 1N0025 DNA2 в ви 2.60Е—05 J » 66
в 1N0025 » MAL BU 8.20Е-05 J в 67
в SYL 1N0034A DNA3 в TSB 1.40Е—02 С в 68
в 1N0034A DNA2 в ви 1.40Е—05 Л VRD OF 60 69
Класс Изготовитель Модель
DIODE SYL 1N0034A
» МММ 1N0034A
в SYL 1N0034A
» LN0039A
» SES 1N0039B
в 1N0043B
в в 1N0048
> в 1N0056
» в 1N0064
» SYL 1N0064
в 1N0064
в 1N0067A
в 1N0069A
в SES 1N0070A
в 1N0081
в SYL 1N0082A
в 1N0082A
» 1N0082A
в МММ 1N00091
» 1N0093A
в 1N0126A
в в 1N0128
в SES 1N0135
в МММ 1N0191
в в 1N0238
в в 1N0249
в в 1N0250
в 1N0250B
в в 1N0250B
в » 1N0251
Продол ж е н и е
Лаборатория пли отчет Условия испытаний Тин повреждения Чувствительность Примечание 1 Iomcp прибора
BDM PU TSB 1. ЗОЕ—02 С S OF 9 70
D1NA2 в МАЕ BU 4.40Е— 05 J 10 MS PULSE 71
BDM » TSB 1.30Е- 05 J L OF 2000 72
DNA2 » BU 6.00E—06 J VBD OF 200 73
МХ2 » DTBP 5.90E—04 J 200V P1V 74
DNA2 » BU 5.00E—06 J VBD OF 70 75
МХ2 » в 4.00E—06 J 80V PIV 76
В в OS 5.00E—04 J 150V PIV 77
DNA3 в TSB 1.40E--02 C в 78
DNA2 » MAL BU 1. ЗОЕ—04 J 10 MS PULSE 79
в » BU 4.10E—05 J VBD OF 25 80
в в в 3.00E—06 J VBD OF 80 81
» в в 5.00E—06 J VBD OF 70 82
МХ2 в в 1.80E—04 J 125V PIV 83
DNA2 » в 3.00E—06 J VBD OF 10 84
BDM » TSB 7.00E—04 C Z OF 30 85
DNA2 » MAL BU 2.20E-06 J 10 MS PULSE 86
» в BU 7.00E—07 J VBD OF 5 87
в в в 5.50E—06 J VBD OF 100 88
в в в 7.00E—03 J VBD OF 9 89
в ЕС MAL 1.00E-05 J GE GEM PORPUSE 90
в PU BU 5.00E—06 J VBD OF 40 91
МХ2 в OS 5.00E—06 J 75V PIV 92
DNA2 в BU 5.00E—06 J VBD OF 90 93
» ЕС MAL 1.00E—07 J SI MICROWAVE 94
в PU BU 4.00E—02 J VBD OF 100 95
в в в 4.00E—02 J VBD OF 200 96
в в MAL BU 2.50E-01 J 10 MS PULSE 97
» в BU 8.00E—07 J VBD OF 200 98
в в в 3.00E—05 J VBD OF 40 99
DIODE GE 1N0253 BDM PU TSB 8.60E-01 C Z OF 174 100
> В DNA2 в MAL BU 2.70E—03 J 10 MS PULSE 101
» МММ в в в BU 8.60E—02 J VBD OF 95 102
в 1N0254 в в в 3.50E—03 J VBD OF 190 103
» SES В МХ2 в OS 3.00E—03 J RECTIFIER 104
в МММ 1N0260 DNA2 в BU 2.70E—60 J VBD OF 30 105
в в 1N0270 > в в 2.20E—05 J VBD OF 100 106
в в 1N0276 в в в 5.60E—06 J > 107
в в 1N0277 в в в 2.70E—05 J VBD OF 125 108
> CDC В DNA3 в TSB 2.70E—02C 109
в МММ 1N0295A DNA2 в BU 5.00E—06 J VBD OF 40 110
в SES 1N0318 МХ2 в DTBP 1.50E—03 J RECTIFIER Hl
в МММ 1N0320 DNA2 в BU 1.20E—03 J VBD OF 300 112
в SES 1N0323 МХ2 в OS 1.40E—03 J RECTIFIER 113
В МММ 1N0332 DNA2 в ви 3.50E—03 J VBD OF 400 114
в в 1N0333 В в в 1.50E—03 J в 115
£ SES в МХ2 в OS 1.80E—03 J RECTIFIER 116
в МММ 1N0335 DNA2 в ви 1.50E—03 J VBD OF 300 H7
в в 1N0337 В в в 1.50E—03 J в 118
ТЕС 1N0338 в в MAL BU 5.80E—02 J 10 MS PULSE RECT 119
в МММ в в в ви 1.83E—02 J VBD OF 100 120
В В 1N0341 в в в 3.50E—03 J VBD OF 400 121
в в 1N0342 в в в 1.50E—03 J в 122
в » в в в 1.50E—03 J в 123.
в в 1N0346 в в в 1.50E—03 J VBD OF 200 124
в МОТА 1N0347 МХ2 в OS 1.80E—02 J 100V PIV RECTIFIER 125
в МММ 1N0429 DNA2 в MAL BU 2.10E—02 J 10 MS PULSE TC 126
в DIC в BDM в TSB 6.50E--00 C VRD OF 6.2 127
в МММ в DNA2 в BU 6.00E—04 J 128
в RCA 1N0446B МХ2 в OS 1.00E—03 J RECTIFIER 129
в CDC 1N0457 DNA2 в MAL BU 3.80E—04 J 10 MS PULSE 130
в МММ 1N0457 DNA2 в BU 1.20E—04 J VRD OF 70 131
в ТА » HDL в TSB 7.50E—01 C REV 620 132
в С DC в DNA3 в в 1.20E—01 C VBD OF 150 133
в МММ 1N0458 DNA2 в BU 5.00E—04 J 134
> ТЕС 1N0459 BDM в TSB 5.90E—01 C Z OF 830 135
в в HDF ТЕС в в в DNA2 в в в MAL BU 6.00E—01 C 1.90E—03 J 10 MS PULSE RECT 136 137
to 8 —
Продолжен и с
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения Чувств ите л ы j ость Примечание Номер прибора
DIODE МММ 1N0459 DNA2 PU ви 5.90Е—04 J VBD OF 200 138
CRL 1N0459A BDM в TSB 9.00Е—01 С Z OF 1200 139
в TRW В МХ2 в DTBP 5.90Е—04 J 200V PIF 140
в CRL в DNA2 в MAL BU 3.00Е—03 J 10 MS PULSE 141
в МММ в В в ви 9.60Е—04 J VBD OF 200 142
в в 1N0461 DNA2 в в 2.40Е—04 J VBD OF 35 143
в SES в МХ2 в OS 4.00Е -04 J 35V PIV 144
в МММ 1N0462 DNA2 в ви 5.00Е--05 J VBD OF 80 145
в в 1N0466 В в в 7.80Е—04 J VBD OF 3.5 146
в в 1N0467 в в в 7.80Е—04 J VBD OF 4.1 147
в в 1N0468 в в в 7.80Е—04 .1 VBD OF 4.9 148
в DIC 1N0469 МХ2 в OS 3.20Е--03 J SI REF DIODE 149
в в 1N0470 в в ви 1.00Е—03 J 7.1V SI REF 150
в МММ в DNA2 в в 7.80Е—04 J VBD OF 7.1 151
в в 1N0474A в в в 2.19Е—04 J VBD OF 5.8 152
- в TII 1N0482 МХ2 в OS 8.00Е—04 J 36V PIV 153
в МММ 1N0482A DNA2 в ви 9.60Е—04 J VBD OF 36 154
в S1L в в в MAL BU 3.00Е—03 J 10 MS PULSE 155
в МММ 1N0483 в )> ви 3.00E—04 J VBD OF 70 156
в в 1N0484 в )) в 4.50Е—04 J VBD OF 130 157
в ТЕС 1N0484A DNA3 )) TSB 4.50Е—01 С 158
в в в DNA2 MAL BU 1.40Е—03 J 10 MS PULSE 159
в МММ 1N0485 в в ВО 3.00Е—04 J VBD OF 180 160
в в 1N0486 в в в 2.90Е—04 .1 VBD OF 225 161
в в 1N0487 в в в 3.00Е—04 J VBD OF 300 162
в в 1N0488 в в в 3.00Е—04 J VBD OF 380 163
в GE 1N0536 DNA3 в TSB 1 .OOE-i-OO С 164
в RCA в МХ2 в ви 1.40Е—03 J RECTIFIER 165
в МММ в DNA2 в MAL BU 1.00Е—03 J SI RECT К 166
в GESY в в в в 3.20Е—03 J 10 MS PULS RECT 167
» МММ в в > ви 1.00Е—03 J VBD OF 50 168
DIODE МММ 1N0537 DNA2 PU BU 5.10E—04 J VBD OF 100 169
» GE » BDM » TSB 6.10E—01 C Z OF 130 170
» GESY » DNA2 » MAL BU 1.60E—03 J 10 MS PULSE RECT 171
» » » » » 5.00E—04 J SI RECT К 172
» МММ 1N0538 » BU 1.00E—03 J VBD OF 200 173
» » » EC MAL 6.00E—04 J SI RECTIFIER 174
» TI 1N0539 NDL PU TSB 7.50E—04 J L OF 811 175
» МММ » DNA2 » BU 1.00E—03 J VBD OF 300 176
» » 1N0540 » » » 9.30E—04 J VBD OF 400 177
» GE » BDM » TSB 9.30E—01 C Z OF 94 178
GESY » DNA2 » MAL BU 2.90E—03 J 10 MS PULSE RECT 179
» » » » » 9.50E—04 .1 SI RECT К 180
» GIC 1N0547 DNA3 » TSB 1.2IE—02 J EXP1 181
» МММ » DNA2 » BU 1.21E—02 J VBD OF 600 182
» GIC » » » •MAL BU 3.80E—02 J 10 MS PULSE RECT 183
» » ъ I.21E—02 J SI RECT К 184
» МММ 1N0560 » BU 6.25E-04 J VBD OF 800 185
» 1N0561 » » » 6.25E—02 J VBD OF 1000 186
» 1N0562 » » » 1.80E--03 J VBD OF 800 187
» 1N0619 » » » 3.COE—04 J VBD OF 10 188
» 1N0622 » » » 3.47E—04 J VBD OF 150 189
» 1N0625 » » 1.64E—04 J VBD OF 30 190
» 1N0625A » » 4.50E—05 J VBD OF 20 191
» TH 1N0627 MX2 » DTBP 5.00E—04 J SWITCHING DIODE 192
» 1N0643 DNA2 » BU 4.40E—04 J VBD OF 200 193
» TRW MX2 » DTBP 1 .OOE—04 J SWITCHING DIODE 194
» 1N0643A DNA2 » BU 1.00E—04 J VBD OF 200 195
» ITT 1N0643A \ DNA3 » TSB 1.00E—01 C 196
» МММ » DNA2 » MAL BU 3.20E—04 J 10 MS PULSE SW 197
» TI 1N0645 HDL » TSB 7.19E+00 C L OF 1100 198
» BOX » DNA2 » MAL BU 1.80E—03 J 10 MS PULSE RECT 199
» МММ » » » 5.60E—04 J MIN SI RECT К 200
» » » » BU 2.80E—03 J VBD OF 225 201
» Til 1N0646 DNA3 » TSB 2.28E 1-00 C 202
» GTC » » » 2.28E i-00 C 203
TH » DXA2 » MAL BU 7.20E—03 J 10 MS PULSE RECT 204
» 1N0646 » » » 2.29E—03 J MIN SI RECT К 205
tc •о » » » BU 2.29E—03 J VBD OF 300 206
to о> со в: S
Класс Изготовитель Модель Лаборато[ или отчет Условия испытаний
DIODE 1N0647 DNA2 PU
» »
1 NO 647
» TRW HDL »
» 1N0648 DNA2 >
» 1N0649 х>
л ON К DNA3
» DNA2
» »
» 1N0658 » >
» МММ » >
» CDC DNA3
» 1N0660 DNA2 »
» FSC 1N0661 DNA3 >
» » DNA2 »
FSC » »
» ТП » МХ2 >
» 1N0662 DNA2 »
» TRW » МХ2 »
IN0663 DNA2 »
» 1N0670B МХ2 >
» » DNA2 »
я 1N0676 [DNA2 »
1N0689 » »
» 1N0691 >
1N0692 »
» ТЕС 1N0702A BDM
» » DNA2
» я » >
» CRL 1N0703 МХ2 »
> 1N0703A DNA2 в
П родолжение
Тип повреждения Чувствительность Примечание Номер прибора
ви 2.80Е—03 J VBD OF 400 207
MAL BU 1.20Е—02 J 10 MS PULSE RECT 208
3.90Е—03 J MIN SI RECT К 209
TSB 4.19Е4-00 С S OF 17.2 210
ви 2.80Е—03 J VBD OF 500 211
MAL BU 9.29Е—03 J 10 MS PULSE RECT 212
TSB 2.89Е+00 С > 213
MAL BU 2.90Е—03 J MIN SI RECT К 214
ви 2.90Е—03 J VBD OF 600 215
ви 9.20Е—04 J VBD OF 120 216
MAL BU 2.90Е—03 J 10 MS PULSE SW 217
TSB 9.20Е—01 С » 218
ви 4.40Е—04 J VBD OF 100 219
TSB 4.60Е—01 С » 220
ви 4.ЮЕ—04 J VBD OF 200 221
MAL BU 1.40Е—03 J 10 MS PULSE SW 222
ви 1.00Е—04 J SWITCHING DIODE 223
2.90Е—04 J VBD OF 100 224
DTBP 4.00Е—04 J SWITCHING DIODE 225
ви 4.40Е—04 J VBD OF 100 226
я 1.90Е—03 J VBD OF 24 227
з> 1.00Е—03 J » 228
ви 2.70Е-04 J VBD OF 100 ' 229
$ МОЕ—03 J VBD OF 60 230
4.18Е—04 J VBD OF 80 231
ви 5.00Е—04 J VBD OF 100 232
TSB 1.00Е+00 С Z OF 0.51 233
MAL BU 3.20Е—03 J 1 OMS PULSE REF 234
ви 1,00Е—03 J VBD OF2.6 235
DTBP МОЕ—03 J 3.5V SI REF 236
ви 1.00Е—03 J VBD OF 3.5 237
DIODE CRL 1N0704 1N0704A MX2 DNA2 PU » BU » 8.00E-04 J 1.00E—03 J 4.1V SI REF VBD OF 4.1 238 239
* > > CRL TEL 1N0705 1N0705A MX2 DNA2 > DTBP MAL BU BU 9.00E—04 J 2.90E—03 J 9.10E—04 J 4.8V SI REF IO MS PULSE REF VBD OF 4.8 240 241 242
> 1N0706 1N0709A 1N0710 1N0711 1N0711A » 2.88E—04 J VBD OF 5,8 243
> » » > > DIC CRL MX2 DNA2 » » DTBP MAL BU BU 7.80E—04 J 7 .'80 E—04 J 2.00E—03 J 6.60E—03 J 2.10E—03 J VBD OF 6.7 VBD OF 6.8 7.5V SI REF 10 MS PULSE REF VBD OF 7.5 244 245 246 247 248
» » » » > > CRL > 1N0712 1N0714A 1N0715A 1N0718A 1N0719A 1N0721 1N0725 BDM DNA2 » » TSB BU > » » 2.09E+00 C 7.80E—04 J 7.80E—04 J 7.80E—04 J 1.00E—04 J 1.00E—04 J VBD OF 8.2 VBD OF 10 VBD OF 11 VBD OF 15 VBD OF 16 249 250 251 252 253 254
> > » > » 3.50E—04 J 3.49E—04 J 6.00E—05 J VBD OF 20 VBD OF 30 VBD OF 43 255 256 257
> 1N0729 1.10E—03 J VBD OF 3.3 258
» TH J N0746 MX2 DNA2 > » 1.50E—03 J 3.3V SI REF 259
» » 1N0747 1N0748A 1N0749 1N0750A 1N0751 1N0751A Ш0752 » 1.10E—03 J 1,10E—03 J VBD OF 3.6 VBD OF 3.9 260 261
> » DNA2 ъ » » » 1.10E—03 J 1.10E—03 J 1.10E—03 J VBD OF 4.3 VBD OF 4.7 VBD OF 5.1 262 263 264
> > TH % » » MAL BU BU 2.00E—02 J 1.10E—03 J 10 MSJPULSE REF VBD OF 5.6 265 266
> TH a $ 3.80E—03 J 10 MS PULSE REF 267
» > 1N0752A 1N0753 MX2 DNA2 » DTBP BU 1.00E—03 J 1.20E—03 J 6.2V SI REF VBD OF 6.7 268 269
> » » TI TH » 1N0753A 1N0754 BDM MX2 DNA2 » » TSB DTBP BU 1.19E4-00 C 7.00E—04 J 6.30E—04 J Z OF 0.4 6.8V SI REF VBD OF 6.8 270 271 272
> 1N0755 6.30E—04 J VBD OF 7.5 273
» $ 4k $ 6.ЗОЕ—04 J VBD OF 8.2 274
> > •Э - Лч. > TH 1N0756 y> IN 0757 MX2 DNA2 if » DTBP BU 8.00E—04 J 6.30E—04 J 7.7V SI REF VBD OF 9.1 275 276
to Продолжение
о Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения Чу вствитсльность Примечание 1 lowep прибора
DIODE 1N0758 DNA2 PU ви 6.ЗОЕ-04 J VBD OF 10 277
в 1N0759 в в в 6.30Е—04 J VBD OF 12 278
в 1N0761 в » в 1.80Е -03 J VBD OF 4.9 279
в 1N0762 в в в 1.80Е-03 J VBD OF 5.8 280
в TEC 1N0763 в в в 9.50Е—03 J 10 MS PULSE REF 281
в в в в » 1.80Е—03 J VBD OF 7.1 282
в 1N0765 в в в 1.80Е—03 J VBD OF 12.8 283
в 1N0767 в в в 1.80Е—03 J VBD OF 15.8 284
в MOTA 1N0769 MX2 в в 5.00Е-03 .1 23.5V SI REF 285
» TEC » DNA2 в в . 6.ЗОЕ—03 J 10 MS PULSE REF 286
в IN 0769A В в в 1.80Е—03 J VBD OF 23.5 287
в GIC 1N0770 МХ2 в OS 4.50Е-03 J 20V PIV SWITCHING 288
> SES 1N0804 в в в 3.00Е—04 J SWITCHING DIODE 289
в » 1N0805 в в DTBP 5.00Е—06 J 40V PIV 290
» TEC 1N0810 DNA2 в ви 4.70Е—03 J 10 MS PULSE REF 291
» 1N0816 в в в 1.50Е—03 J VBD OF 26 292
* TEC в BDM в TSB 1.50Е4-00 С 293
в ITT » HDL в в 5.19Е+00 С FWD OF 10 294
» 1N0817 MX2 в OS 3.00Е—04 J SWITCHING DIODE 295
в в DNA2 в ви 4.60Е—04 J VBD OF 200 296
в 1N0821 » в в 5.77Е-04 J VBD OF 6.2 297
в 1N0823 » в в 1.80Е—03 J в 298
в TEC » BDM в TSB 1.79Е 00 С Z OF 0.79 299
в в DNA2 в ви 5.70Е—03 J 10 MS PULSE REF 300
в 1N0845 в в в 3.65Е—04 J VBD OF 200 301
» 1N0890 в в в 3.60Е—04 J VBD OF 600 302
в в в в 3.60Е -04 J в 303
в CSR 1N0891 MX2 в OS 1.40Е-03 J 78V SI REF 304
» в в в в 1,40Е—03 J 68V SI REF 305
1N0893 в в в 1.80Е—03 J 82V SI REF 306
> FSC 1N0914 HDL в TAS 7.00Е—04 J REV.S 307
DIODE GE 1N09I4 HDL PU TAS
> UNK ж DNA3 ж TSB
ж FSC ж HDL ж TAS
ж CDC ж ж ж ж
ж ж ж ж ж ж
> GE . ж ж ж ж
» CDC (JAN) ж ж ж ж
ж ж ж ж ж ж
ж МММ ж DNA2 ж ви
ъ ж ж ж ж
ж TI ж HDL ж TSB
ж ж ж ж ж ж
ж TI (JANTX) 1N0914 ж ж TAS
ж 1N0916 DNA2 ж ви
ж 1N0933 ж ж ж
ж ERI ж DNA3 » TSB
ж ж 1N0933 J DNA2 ж ви
ж ERIE ж BDM ж TSB
» 1N0936 DNA2 ж ви
ж ж ж ж ж
ж UNK ж DNA3 ж TSB
ж 1N0937 DNA2 ж ви
ж 1N0938 ж ж ж
ж 1N0939 ж ж ж
ж DIC 1N0939A ж ж ж
ж МОТА 1N0940 МХ2 ж OS
ж TRW 1N0956B HDL ж TSB
ж 1N0960B DNA2 ж ви
ж 1N0961B ж ж ж
ж 1N0963B ж ж ж
ж 1N0964B ж ж ж
ж 1N0965B ж ж ж
ж ICDC . 1N0967B ж ж ж
ж ж ж ж ж
ж * ’ GNS. 1N0967B BDM ж TSB
ж 1N0968B МХ2 ж ви
ж 1 ж DNA2 ж ж
ж 1N0969B МХ2 ж ж
» ж DNA2 ж ж
G.OOE—04 J REV, S 308
9.60Е—02 C » 309
8.30E—07 J FWD,S 310
1.20E—03 J REV,S 311
5.10E—07 J FWD,S 312
5.40E—05 J » % 31.1
1.90E—04 J 314
1.20E—03 J REV.S 315
3.00E—04 J 10 AIS PULSE SW 316
8.50E—04 J VBD OF 10 317
2.10E—01 C Z OF 40 318
2.20E—05 J » 319
1.40E- 04 J FWD,S 320
4.40E—04 J VBD OF 100 321
1.40E—05 J » 322
1.40E—02 C » 323
3.20E—04 J 10 MS PULSE PC 324
l.OOE—01 C » 325
4.40E—04 J 10 MS PULSE REF 326
1.40E—04 J VBD OF 9 327
1.40E-01 C » 328
8.24E-04 J » 329
7.00E—03 J » 330
8.24E—04 J » 331
2.70E-02 J 10 MS PULSE REF 332
5.ЗОЕ—03 J SI REF DIODE 333
1.50E r00 C S OF 2047 334
l.OOE—03 J VBD OF 9 335
l.OOE—03 .1 VBD OF 10 336
l.OOE—03 J VBD OF 12 337
l.OOE--03 J VBD OF 13 338
l.OOE—03 .1 VBD OF 15 339
2.30E—03 J 10 MS PULSE REF 340
7.30E—04 J VBD OF 18 341
7.30E—01 C Z OF 1.9 342
1.50E—03 J VBD OF 20 343
l.OOE—03 J » 344
2.00E—03 J VBD OF 22 345
l.OOE—03 J 346
ю
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет
Условия ис-
пытаний
DIODE МОТА 1N0970 ГМХ2 PU
1N0972B 1N0973B DNA2 » »
> 1N0974B »
1N0975B »
1N0976B
1N0977B »
1N0979B »
DIC 1N0981B » »
» » FBDM »
» DNA2
1N0983A »
» 1N0987A
» SES 1N1052 МХ2 >
GE 1N1095 BDM >
» » DNA2 »
1NI095 »
» GESY » >
» 1N1096 > »
> 1N1118 >
» 1N1I24A
1N1126A DNA2
» 1N1184 > »
» 1N1199
» SES » МХ2
» 1N1200 DNA2 »
» 1N1201 DNA
» * МОТ » HDL2
Продолжение
Тип повреждения Чувствительность Примечание Номер прибора
ви 5.00E—03 J 24V SI REF 347
» 1.00E—03 J VBD OF 30 348
» 1.00E—03 J VBD OF 33 349
1.00E—03 J VBD OF 36 350
> 1.00E—03 J VBD OF 39 351
» 1.00E— 03 J VBD OF 43 352
1.00E—03 J VBD OF 47 353
1.00E—03 J VBD OF 56 354
» 4.40E—03 .1 10 MS PULSE REF 355
TSB 1.39E+00 C Z OF 15 356
ви 1.40E—03 J VBD OF 68 357
» 1.00E—03 J VBD OF 82 358
» 1.00E—03 J VBD OF 120 359
DTBP 6.00E—03 J RECTIFIER 360
TSB 8.80E—01 C » 361
ви 9.00E—04 J VBD OF 500 362
MAL BU 9.00E—04 J SI RECT К 363
BU 2.80E—03 J 10 MS PULSE RECT 364
» 9.00E—04 J VBD OF 600 365
» 1.14E— 02 J VBD OF 400 366
> 7.99E—03 J VBD OF 250 367
> 1.40E—02 J VBD OF 500 368
» 3.15E—02 J VBD OF 100 369
» 1.50E—02 J VBD OF 50 370
> 2.00E—02 J RECTIFIER 371
> 6.23E—02 J VBD OE 100 372
> 6.23E—02 J VBD OF 150 373
> WOE—02 J Z OF 46 EXP1 374
DIODE 1N1202 DNA2 PU
в GE в HDL >
в BDX IN1202A в в
в 1N1204A DNA2 в
в INI 206 в в
» 1N1217 в в
в 1N1222B в в
в SES INI 227 МХ7 в
в 1N1317A DNA2 в
в 1NI319A в в
в WESY 1N1342A в в
в в в в
в IN1348A в в
в 1N1367 в в
в SES 1N1485 МХ2 в
в GIC IN 1576 в в
в INI 583 DNA2 в
в 1N1585 в
в ТЕС в в
в 1N1614 в в
в 1N16I5 в в
в SEC INI 645 МХ2 в
в IN 1693 DNA2 в
в IN 1695 в
в 1N1731 в
в GIC IN 1733A в в
в GIC INI 733A в в
в 1N1770A * в
в HOF в в в
в DIC INI 773 МХ2 в
в INI 773A DNA2 в
в 1N1780A в в
в HOF 1N1783 в в
ви 2.10E—02 J VBD OF 200 375
TSB 4.00E—-02 J Z OF 44 EXP1 376
» 1.12E—01 J S OF 9 EXP1 377
ви 4.61E—02 J VBD OF 400, 378
» 6.23E — 02 J VBD OF 600 379
» 5.80E—03 J » 380
» 2.56E—03 J VBD OF 400 381
DS 5.80E—03 J RECTIFIER 382
BU 1.90E — 04 J VBD OF 19 383
» 1.90E—04 J VBD OF 28 384
L20E — 01 J 10 MS PULSE RECT 385
3.84E —02 .1 VBD OF 100 386
1.83E — 03 J VBD OF 200 387
» 3.40E—02 J VBD OF 47 388
DS 1.90E—03 J SI REF DIODE 389
1.00E—02 J RECTIFIER 390
BU 1.14E—02 J VBD OF 200 391
3.50E—03 J VBD OF 400 392
1.10E— 02 J 10 MS PUISE RECT 393
3.80E—04 J VBD OF 200 394
6.66E—• 04 J VBD OF 480 395
DS 3.00E—03 J 100V PIV RECIFIER 396
BU 3.20E—03 J VBD OF 200 397
» -3.20E—03 J VBD OF 400 398
» 3.20E—03 J VBD OF 1500 399
» 3.60E—02 J 10 MS PULSE RECT 400
BU 1.13E—02 J VBD OF 3000 401
1.42E—-02 J VBD OF 9.1 402
» 4.50E—02 J 10 MS PULSE REF 403
DTBP 2.00E—03 J 12V SI REF 404
BU 1.90E —03 J VBD OF 12 . 405
» 1.90E — 03 J VBD OF 24 406
6.72E—02 J 10 MS PULSE REF 407
> 2.13E—02 J VBD OF 33 408
Класс
Изготовитель
Модель
DIODE 1N1818RA DNA2 PU
» 1N1823C » »
» 1N1828C » »
1N1834C »
1N1835C »
1N1836C »
1N1904 »
1N1909 »
» 1N2037C »
» 1N2154 »
1N2158 »
» 1N2164 »
SES IN2291 MX2 »
» 1N2483 DNA2 »
» SES 1N2576 MX 2 »
» 1N2610 DNA2 »
1N2611 »
» ' 1N2613 »
» 1N2615 DNA2 »
» INRC 1N2705 MX 2 »
1N2789 DNA2 »
1N2795 »
» IN 2796 »
» 1N2808 » »
» 1N2818 »
1N2823B » »
1N2824 » »
> 1N2826B » »
IN2844B » »
9 1N2846B » »
[П р о д о’л ж е н и е
Условия
испытаний
Тип повреждения Чувствительност ь Примечание i Номер 1 прибора
BU 4.ЗОЕ—03 J VBD OF 16 409
4.ЗОЕ—03 J VBD OF 27 410
» 4.ЗОЕ—03 J VBD OF 43 411
3.38Е—02 J VBD OF 75 412
4.ЗОЕ—03 J VBD OF 82 413
4.ЗОЕ -03 J VBD OF 91 414
» 2.80E—02 J VBD OF 100 415
6.80E—03 J VBD OF 200 416
» 5.00E—05 J VBD OF 12.8 417
» 2.00E—02 J VBD OF 50 418
2.15E—02 J VBD OF 400 419
2.ЗОЕ—03 J VBD OF 9.4 420
DS 6.8ЭЕ—03 J 200V PIV RECTIFIER 421
BU 2.10E—03 .1 VBD OF 400 422
DS 2.00E—02 J RECTIFIER 423
BU 2.60E—03 J VBD OF 100 424
» 2.60E—03 J VBD OF 200 425
2.60E-03 J VBD OF 400 426
2.60E—03 J VBD OF 600 427
DS 1.80E—02 J RECTIFIER 428
4.00E—02 J VBD OF 400 429
4.00E -02 J VBD OF 150 430
» 4.00E—02 J VBD OF 200 431
» 2.49E—01 J VBD OF 10 432
» 2.49E—01 J VBD OF 20 433
» 2.49E—01 J VBD OF 30 434
1.56E—01 J VBD OF 33 435
2.49E—01 J VBD OF 39 436
❖ 1.50E—02 J VBD OF 160 437
1.50E—02 J VBD OF 200 438
DIODE 1N2862 DNA2 PU
1N2864 »
1N2929A » »
HOF 1N2929A » »
» HOF 1N2929A BDM
» 1N2930 DNA2 »
1N2970B » »
» 1N2976B »
2N2979B
1N2984
1N2985 »
» 1N2986B »
» 1N2987B
1N2988B
1N2989B » »
MOTA 1N2989B MX2 »
» 1N2991B DNA2
ЛЮТА 1N2993 MX2
» 1N2995B DNA2
» 1N2997B » »
» 1N3001B » »
2> 1N3008B »
1N3015B
1N3016B »
» DIC 1N3016B »
» 1N3017B
» 1N3019B
» 1N3022B » »
» 1N3022B MX2
» 1N3024B DNA2 л
» 1N3025B »
» 1N3026B
» 1N3027B » »
» 1N3028B »
» 1N3029B » »
» 1N3030B »
ви 2.80E—03 J VDD OF 400 439
» 2.80E—03 J VBD OF 600 440
» 7.ЗОЕ—05 J VBD OF 1 441
» 2.ЗОЕ—04 J 10 MS PULSE TUNNEL 442
TSB 7.ЗОЕ—02 C » 443
ви 1.96E—04 J VBD OE 0.74 444
» 1.50E-02 J VBD OF 6.8 445
1.50E--02 J VBD OF 12 446
» 1.50E-02 J VBD OF 15 447
» 1.50E —02 J VBD OF 20 418
» 1.50E—02 J » 449
» 1.50E — 02 J VBD OF 24 450
» 1.50E—02 J VBD OF 25 451
» I.50E —02 J VBD OF 27 452
» 1.50E— 02 J VBD OF 30 453
DTBP 1.50E—02 J 30V SI REF 454
BU 1.50E—02 J VBD OF 36 455
DTBP 4.00E—03 J 43V SI REF 456
BU 1.50E—02 J VBD OF 47 457
1.50E—02 J VBD OF 51 458
» 1.50E-02 J VBD OF 68 459
» 1.50E—02 J VBD OF 120 460
» 3.38E-02 J VBD OF 200 461
» 1.95E—02 J VBD OF 6.8 462
6.20E—02 J 10 MS PUI.SE REF 463
» 1.90E—03 J VBD OF 7.5 464
1.90E—03 J VBD OF 9.1 465
» 1.90E—03 J VBD OF 12 466
DTBP 2.00E —03 J 12V SI REF 467
BU 1.90E — 03 J VBD OF 13 4(58
1.90E—03 J VBD OF 16 469
» 1.90E- -03 J VBD OF 18 470
» 1.90E— 03 J VBD OF 20 471
» 1.90E —03 J VBD OF 22 472
» 1.90E-03 J VBD OF 24 473
» 1.90E-03 J VBD OF 27 474
to
s
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или o’i чет Условия испытаний
DIODE 1N3031B DNA2 PU
» 1N3033B » »
» 1N3035B » »
» 1N3037B » »
» 1N3040B »
» 1N3041B »
» IRC 1N3047B HDJ »
» 1N3051B DNA2
» RAY 1N3064 HDL »
» 1N3064 DNA2 »
1N3070 » »
» 1N3157 » »
1N3189 2>
» 1N3190 » »
DIC 1N3324B MX2 »
1N3560 DNA2
9 1N3561 » »
В 1N3582A »
» TEC 1N3600 »
»
В TEC » BDM
» 1N3604 MX2
» 1N3659 DNA2 ES
» ITT 1N3666 HDL PU
» DIC 1N3710A MX2 »
В 1N3720 DNA1 ES
» 1N3720 DNA2 ES
» DIC 1N3821 MX2 PU
> 1N3821 DNA2
Продолжение
Тип повреждения Чувст внтельность Примечание Номер । прибора
ви 1.90E—03 J VBD OF 30 475
» 1.90E-03 J VBD OF 36 476
1.90E—03 J VBD OF 43 477
1.90E—03 J VBD OF 51 478
1.90E—03 J VBD OF 68 479
1.90E—03 J VBD OF 75 480
TSB 1.70E—05 J S OF 7 481
ви l.OOE—03 J VBD OF 200 482
TSB 8.00E — 01 C Z OF 5 483
ви 2.00E —05 J VBD OF 75 484
>> 3.65E—04 J VBD OF 200 485
» 6.25E—04 J VBD OF 8.4 486
» l.OOE—02 J VBD OF 200 487
» 4.10E—03 J VBD OF 600 488
DTBP 2.50E—01 J 33V SI REF 489
в и 3.80E—05 J VBD OF 0.475 490
» 3.80E—05 J VBD OF 0.475 491
» 3.50E—04 J VBD OF 11.7 492
5.40E—04 J 10 MS PULSE SW 493
1.80E—04 J VBD OF 50 494
TSB 1.80E—04 J S OF 5 495
ви 2.00E—05 J SWITCHING DIODE 496
MAL 8.00E—03 J SI AUTO RECT 497
TSB 4.10E—01 C Z OF 7.1 498
DTBP 2.00E—02 J 200V SI REF 499
MAL 5.00E—04 J TUNNEL DIODE 500
MAL 5.00E—04 J TUNNEL DIODE 501
OS 1.70E—03 J 3.3V SI REF 502
BU 1.95E—03 J VBD OF 3.3 503
DIODE 1N3828A DNA2 PU BU 1.95E—03 J VBD OF 6.2 504
> 1N3893 » 6.41E—03 J VBD OF 400 505
> 1N3976 » » 1.32E—01 J VBD OF 200 506
> DIC 1N3999A MX2 » 1.50E—02 J 6.8V SI REF 507
» MDT 1N4003 HDL TSB 7.80E—01 C Z OF 200 508
> GE 1N4148 TAS PU 2.00E—02C 5 WATTS 1 509
> GE 1N4148 » > » 3.00E—05 J 5 WATTS 510
> DIC 1N4158 MX2 OTBP 2.00E—02 J 6.8V SI REF 511
> DIC 1N4178 OS 3.00E-- 02 J 47V SI REF 512
> 1N4241 DNA2 BU 3.38E—02 J VBD OF 6 513
> 1N4242 » 2.40E—03 J VBD OF 200 514
> 1N4249 > » » 2.40E — 03 J VBD OF 1000 515
> 1N4312 > » 1.16E—04 J VBD OF 150 516
> SES 1N4343 MX2 OS 4.00E—02 J RECTIFIER 517
> 1N4370A DNA2 BU 6.25E—04 J VBD OF 2.4 518
> TRW 1N4627 MX2 > » 6.00E—04 J 6.2V SI REF 519
» 1N4816 DNA2 » » 6.80E — 03 J VBD OF 50 520
> WESY 1N4816 > 2.10E—02 J 10 MS PULSE RECT 521
» WESY 1N4817 » » x> 2.10E—02 J 10 MS PULSE RE CT 522
» 1N4817 » 6.80E—03 J VBD OF 100 523
» WESY 1N4820 » » 3.20E—02 J 10 MS PULSE RECT 524
» 1N4820 1.00E—02 J VBD OF 400 525
» 1N4823 2.08E—04 J VBD OF 100 526
TRW 1N4982 MX2 OS 2.00E—02 J 100V SI REF 527
> 1N4989 DNA2 BU 1.43E—02 J VBD OF 200 528
> MOTA 1N5388 MX2 OS 2.00E—02 J 200V SI REF 529
> 1N5437 » » 2.60E—05 J MICROWAVE MIXER 530
» 1N5518 DTBP 1.70E—03 J 3.3V SI REF 531
» 1N5524 BU 5.50E—04 J SI REFERENCE DIODE 532
» 1N55258 DTBP 6.00E—04 J 6.2V SI REF 533
> TH 1N7591 MX 2 PU OS 8.00E—04 J 12V SI REV 534
EXPL BOLT EBW 8—AMP DNA1 ES IGNITION 6.00E—04 J MKI-10 L’SEC 535
FILTER BONDY 21—0526—00 DNA2 1KV8 NV 8.00E-03 VS NOTCH AT.4E1.2KHZ 536
> VARO 9540429400 » > BANDPASS 400HZ 537
FUEL PROPANE DNA! ES IGNITION 3.00E—03 J VAPOR 175 MM GAP 538
QD
Класс Изготовитель Модель , Лбборатория или отчет Условия испытаний
IC мот MC267G BDM PU
> МОТА МС2670 DNA2 в
> МОТ МС3516 NDR в
> мот MC355G BDM в
> МОТА МС3556 DNA2 в
в в МС715 DNA1 ES
в TI N73H BDM PU
> РНВ Q25AH HDL в
» в в в в
> » в в в
в в в в в
> » » в в
» в в в в
» в в А в
» » Q85AH В в
> * » » В в
» » » В в
» в в В в
> в » в в
» » в в в
» » RD211 в в
в в в в в
> RAD RD220 в в
в в » в в
> » в в в
» » » » в
» » в в в
в » » в в
1 » в в
Продол жснис
Тип повреждения Чу ветви тсльн ос ть Примечание Номер прибора
TSB 9.80Е—03 С INP TO CA 539
ви TSB 3.20Е—05 J 7.50Е—03 С IMP TO INPUT-GATE 540 541
» 6.20Е—03 С INP TO BE 542
ви СКТ UPSET 2.00Е—05 J 8.00Е—05 J SI GATE 543 544
TSB 8.20Е—02 С INP TO BVCC 545
в 5.20Е—06 J INP TO GND—OUT.S 546
в 8.40Е—05 J INP TO GND— (+INI,S 517
в 1.12Е—04 J INP TO-| IN—GND,S 548
в 2.20Е—05 J INP TO OUT—GND,S 549
в 1.20Е—05 J 1NPTO GND—(—IN),S 550
в 2.70Е—05 J INP TO (V+)—(V-),S 551
» 1.20Е—04 J 1NPTO (V-)—(V-'),S 552
в 2.40Е—04 J INP TO(OUT, JN)-GN 553
в 1.40Е—05 J INP TO (V-)—(Vj-),S 554
в 2.25Е—04 J INP TO (V-)— (V-J.S 555
в 8.ЗОЕ—05 J INP TO GND—(—IN),S 556
в 3.20Е—05 J INP TO (-IN)-GND,S 557
в 2.50Е- -05 J INP TO GND—OUT 558
в 9.00Е 06 3 FWD, BIAS, S 559
в 4.00Е- -05 J REF, BIAS, S 560
в 4.00Е—05 J INP TO BND—1NP.S 561
в 1 J0E—05 J INP TO INP • -VCC,S 562
в 2.40Е—04 J INP TO VCC—GND,S 563
в 1 JOE—04 J INP TO GND--VCC,S 564
в 4.80Е—05 J INP TO OUT -GND,S 565
в 6.00E—05 J INP TO GND—OUT,S 566
в 1.55E—05 J INP TO INP—OUT.S 567
ic RAD RD220 « PU TSB 6.00E—05 J INP TO OUT- INP.S 568
« « » » 3.50E—05 J JNP TO VCC-INP.S 569
» l.OOE—04 J JNR TOOUT-VCC.S 570
» » » » » 6.00E- 04 J JNP TO OUT - 1NP.S 571
» » » » l.OOE -04 J jnp to vec-ouT.s 572
» RD221 » » » 6.00E—05 J JNPTO GND—OUT.S 573
» » » » » >> 4.50E—05 J » 574
» » » » » » 9.00E—05 J JNP TO RD-GND,S 575
» » » » » 7.00E- 05 .1 JNP TO OUT-GND.S 576
> » » 2.50E—04 J JNP TO VCC—GND.S 577
» » » » » 7.00E -04 J JNP TO RD—GND,S 578
16 — » » » 9.50E—05 J JNP TO CP—GND,S 579
» » « » 1.20E-04 J JNP TO GND-VCC,S 580
» RD239 » » » l.OOE-05 J JNP TO (VGND.S 581
» » » » 7.50E—06 J JNP TO GND -NU,S 582
» >/ » » » 1.70E -05 J JNP TO GND—OUT.S 583
’ » » » » » 6.80E—05 J JNP TO Nil—GND.S 584
» » » » » » 2.40E—01 J JNP TO GND—V-|-,S 585
» » » » » 2.10E-05 J JNP TO Vq—GND.S 586
» » » » » 1.60E--05 J JNP TO OUT—GND.S 587
5» » » 7.90E--06 J JNP TO GND-V—,S 588
SILVANTA SF50 DHA1 ES CKT UPSET 4.00E—10 J JK FLIP FLOP 589
» TH SN544ON DHA2 PU BU 6.00E—04 J 590
» SN7311 » » » 9.00E—05 J 591
» FSC TYPE 3102 NDR » TSB 1.80E—02 J JNP TO D—SUB,MOS 592
» TYPE 4501 > » » 6.40E -03 C JNP TO EB 593
* » » » » » 6.40E—03 C JNP TO DIODE. 594
» TI TYPE 5470 » » 2.50E—02 C JNP TO INPUT HAND 595
> ,FSC UA 709 DNA2 » 1.20E—05 J 596
» » HDL » » 1.20E—02 C 597
» TI 2N7311 BDM » » 8.20E—02 C JNP TO BVCC 598
MEMORY BURROUGHS FC 2001 DNA1 ES CORE ERASURE 2.00E—09 J FAST SPEED CORE 599
» FC 8001 » » » 5.00E—08 J MED SPEED CORE 600
» * ' RCA 269M1 » » » 3.00E—09 J MED SPEED CORE 601
POT COMP-IN51 Ml 8—178105 DNA2 1KV8 NV 8.00E—03 VS 400 OHMC 602
to
3
Продолжение
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип по в ре Ж' дения Чувствитель- ность Примечание Номер прибо- ра
РОТ OHMITE 51927—1 DNA2 1KV8 NF 8.00E—03 VS 250 OHMS 603
» 51927—3 » 8.00E -03 VS 25 OHMS 604
RELAY C.P. CLARE A5245—1 » 8.00E—03 VS ARM RES4-1.7 oz 605
STRU-DUNN FC6 -365 > » 8.00E—03 VS ARM RES NO CHANGE 606
> POTT—BRUM FLB 4002 > » » 8.00E—03 VS MAG LATCHING_1% 607
> BABCOCK RP11573—62 » 8.00E—03 VS ARM RES4-6 % 608
» SIGHA HF DNA1 ES WELD CONTACT 1.00E—01 J 1—AMP RELAY 609
» POTT—BRUM 539 » > 2.00E—03 J LOW CURRENT 610
> HATHAWAY 63862 DNA2 1KV8 NF 8.00E—03 VS MAG REED+2.5 % 611
RESISTOR IRC—MEB 1.05K MF SL 20US 700V MAX 4.90E—04 MW RATING 1/4 W 612
» IRC—MEA I.IK MF » 1250V > 1.40E-03 MW » 1 /8 W 613
» AB I.IM OCC » » 18KV > 3.40E-04 MW » 1 W 614
» 1.2M CC » » 10KV » 1.00E—04 MW » 1/4 W 615
IRC—MEA 1.54K MF » 500V » 1.66E—04 MW » 1 /8 W 616
» 1.96K MF » 1250V » 8.00E-04 MW » 1/4 W 617
i AB, IK OHM CC > 750V > 6.00E—04 MW » 1/4 W 618
> » IK OHM CC » » 8KV > 6.40E—02 MW » 1 W 619
» IK OHM CC > » 2KV > 4.00E—06 MW » 0,5 W 620
> IRC-MEH IK OHM MF 3KV » 9.00E— 06 MW » 2 W 621
IRC—MEC » 800V » 6.00E-07 MW » 0.5 W 622
$ IRC—MEF » 2KV » 4.00E-03 MW » 1 W 623
» DALE NS—5 IK OHM ww » 20KV » 4.00E—01 MW » 5 W 624
> 1 DALE NS—2 > » 14KV » 2.00E—01 MW » 2 W 625
» DALE RS—2C » х> 12KV > 1.40E-01 MW » 3 W 626
> 1 DALE NS—10 IK 90HM W 30KV » 9.00E—01 MW » 10 W 627
» AB IM OHM CC » » I2V » 1.00E-04 MW » 0.5 W 628
> IRS-MEF IM OHM MF » 32KV > 1.00E—06 MW » 1 w 629
> DALE » » » 50KV » 2.50E—06 MW » 2 W 630
» > > » 50KV » 5.00E-07 MW » 2 W 631
> IRC—MEB 10.5K MF » » 1500V » 2.25E—04 MW » 1/4 W 632
AB 10K cc SL 20US 4KV MAX 1.60E-03 MW RATING 1/4 W 633
IRC—MEF 10K MF » » 8KV » 6.40E-06 MW » 1 W 634
IRC—MEH » » 40KV 1.60E-04 MW » 2 W 635
DALE NS—10 10K OHM ww » » 45KV » 2.00E—01 MW » 10KW 636
AB 100K cc » » 7KV » 5.00E-04 MW » 0,5 W 637
IRC-MEH 100K MF » 46KV » 2. ЗОЕ—05 MW » 2 W 638
IRC—MEC » > 7KV » 5.00E—07 MW » 0.5 W 639
IRC—MEF > » 18KV 3.60 E -06 MW » 1 W 640
IRC—MEB » » 7KV > 3.00 E—04 MW 1/4 W 641
AB 100 OHM cc » 750V » 5.60 E—04 MW » 1.5 W 642
» » » 500V » 2.50 E—03 MW » 1/4 W 643
IRC—MEA 100 OH1M MF 200V 4.00 E—04 MW » 1/8 W 644
IRC—MEB » 150 V » 2.95 E—04 MW 1/4 W 645
IRC—MEC » » 400V » 1.60 E—06 MW 0,5 W 646
DALE NS—10 100 OHM ww » 24KV » 6.00 E -00 MW » 10 W 647
DALE NS—5 20KV > 4.00 E-FOO MW » 5 W 648
DALE NS—2 » » 12KV 1.39 E+00 MW » 2 W 649
DALE RS—5 105 OHM WW » » 24KV » 6.00 E—07 MW » 5 W 650
IRC MEA 11 К MF » » 1250V 1.45 E—04 MW » 1/8 W 651
AB по к cc » 9KV » 7.00 E—04 MW » 1/4 W 652
» 110 OHM cc 1KV » 1.00 E—03 MW » 1 W 653
DALE RS—5 125 OHM WW » 30KV 7.00 E—07 MW » 5 W 654
AB 150 к CC » 10KV > 7.00 E—04 MW » 1/4 W 655
IRC MEB 150 К MF » > 7KV » 3.30 E—04 MW » 1/4 W 656
AB 160 к CC 11V » 8.00 E—04 MW 0.5 W 657
IRC MEC 16200 MF 1500V » 1.50 E—05 MW » 0.5 W 658
IRC МЕЛ 178 OHM MF » $ 250V » 3.50 E—04 MW » 1/8 W 659
IRC MEB 196 OHM MF > 200V » 2.00 E—04 MW 1 /4 W 660
AB 2.2KD CC 12KV » 6.70 E—02 MW » 1 W 661
» 2K OHM CC $ 2KV 2.00 E—03 MW » 1/4 W 662
» » » $ 2KV » 2.00 E—03 MW » 0.5 W 663
IRC—MEB 20 К MF ъ 2KV » 2.00 E—04 MW » 1/4 W 664
AB 20 К D CC $ 12KV » 7.00 E—03 MW 0.5 W 665
» » 20KV » 2.20 E—07 MW » 1 W 666
» 200 к cc » 8KV » 3.00 E—04 MW » 1/4 W 667
200 OHM CC $ 500V » 1.20 E—03 MW 1/4 W 668
» > » & 2KV > 2.00 E— 02 MW » 1 W 669
» 750V » 2.80 E—04 MW 0.5 W 670
Класс Изготовитель Модель
RESISTOR IRC MEF 200 OHM MF
» IRC МЕС
» DALE NS-10 200 OHM WW
» DALE RS2C »
» DALE RS5 »
» IRS MEB 215 К MF
AB 220 К D CC
» z » 240 OHM CC
» IRC МЕЛ 3.48 К MF
AB 3.6 К D CC
DALE NS2 3K OHM WW
DALE RS2C »
» DALE 3M OHM MF
» AB 300 OHM CC
» »
» IRC MEC 300 OHM MF
» 31600 MF
» IRC MEB 365 OHM MF
» DALE NS -10 37K OHM WW
AB 39K 0 CC
’» 390K CC
» » 390 OHM CC
» IRC MEB 4.22K MF
SPRAGUE 4.5K WW
DALE RS—10 4.99K WW
DALE NS—5 4K OHM WW
IRC MEB 40K MF
IRC MEA 442 OHM MF
» IRC MEC 464 К MF
Продолжение
Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения Чувствитель- ность Примечание Номер при- бора
SL 20 US 600V МАХ 1.80 Е—06 MW RATING 1W 671
в » 600V в 1.80 Е—06 MW в 0.5W 672
в » 40KV в 8.00 ЕЧ-00 MW в 10W 673
в в 12KV в 7.50 Е—01 MW в 3W 674
» в 24KV в 2.89 E-t-00 MW в 5W 675
в в 12KV в 7.00 Е -04 MW в 1/4W 676
в » 18KV в 1.40 Е—03 MW в 1W 677
в » 8KV в 2.50 Е—01 MW в 1W 678
в » 1250V в 4.00 Е-04 MW в 1 /4W 679
в в 14KV в 5.80 Е -02 MW в 1W 680
в в 20K-V в 1.30 Е -01 MW в 2W 681
в в 18KV в 9.00 Е- 02 MW » 3W 682
» в 28KV в 3.00 Е—07 MW в 1W 683
в в 1250V в 5.00 Е—03 MW в 1/4W 684
в » 750V в 1.90 Е—03 MW в 0.5W 685
в в 600V в 1.20 Е—06 MW в 0.5W 686
в в 1500V в 8.00 Е -07 MW в 0.5W 687
в в 300V в 2.59 Е -04 MW в 1/4W 688
в в 44KV в 5.00 Е -02 MW в low 689
в в 18KV в 8.00 Е—03 MW в 1W 690
в в 12V в 8.00 Е—04 MW в 0.5W 691
в в 8KV в 1.30 Е—01 MW в 1W 692
в в 1750V в 7.00 Е—01 MW в 1/4W 693
» в 36KV в 3.00 Е -01 MW в low 694
в в 48KV в 5.00 Е—01 MW в low 695
в в 28KV в 2.00 Е -01 MW в 5W 696
в в 3.5KV в 3.00 Е—04 MW в 1 /4W 697
в в 200V в 9.00 Е—05 MW в 698
в в 16KV в 5.00 Е -07 MW в 1/oW 0.5W 699
IRC MEB 487 К MF SL 20 US 12KV MAX 3.00 E—04 MW RATING 1/4W 700
DALE RS—10 499 OH/M WW 40KV « 3.29 E-l-00 MW » low 701
DALE RS—2 » » » 14KV « 4.00 E—01 MW » 3W 702
DALE RS—5 » » » 22KV 1.00 E-; 00 MW » 5W 703
DALE NS—5 5K OHM WW » 24KV » 1.20 E—01 MW 5W' 704
DALE NS—2 50 OHM WW » » 8KV 1.29 E-l-00 MW » 2W 705
DALE RS—5 50 OHM WW 10KV » 2.00 E-l-00 MW » 5W 706
DALE NS—10 50 OHM WW » » 10KV 2.00 E—00 MW » 10W 707
IRC MEC 50K MF » » 6KV 7.00 E—07 MW » 0.5W 708
AB 500 OHM CC » 750V « 1.10 E-ОЗ MW » 0.5W 709
500 OHM CC » » 2KV 8.00 E—03 MW » 1 /4W 710
51 OHM CC » 1KV 2.00 E—03 MW » IW 711
» » 750V « 1.10 E—02 MW » 0.6W 712
» » 200V « 8.00 E—04 MW » 1 ,’4W 713
51К CC » 6KV « 7.00 E—04 MW 1 /4 W 714
» 51000 CC » 2KV « 8.00 E—04 MW » 1 /4W 715
» 56K 0 CC » » 14KV « 4.00 E--03 MW » 0.5W 716
IRC—MEC 59000 MF » 2000V « 7.00 E—07 MW » 0.5W 717
AB 6.2K 0 CC » » 16KV 4.00 E—02 MW » 1W 718
DALE RS—5 6K OHM MF » » 20KV « 7.00 E—02 MW » 5W 719
IRC—MEB 60K MF » » 5KV » 4.00 E—04 MW » 1 . 4W 720
1RC-MEC 600 OHM MF » 700V 8.00 E—07 MW » 0.5W 721
DALE NS—2 » » 16KV 4.00 E—01 MW » 2W 722
IRC MEA 6191 0 MF » » 2KV 1.60 E—04 AW » 1 /8W 723
AB 62,К 0 CC » 18KV » 5.00 E—03 MW IW 724
» 75 К CC » » 8KV » 9.00 E--04 MW » 1/4W 725
IRC MEB 75 К MF » » 6KV » 4.80 E—04 MW » 1/4W 726
IRC MEC 750 К MF » » 16KV » 3.00 E -07 MW » 0.5W 727
AB 750 OHM CC » 2KV « 5.00 E -03 MW » 1/4W 728
IRC MEB 750 OHM MF » 400 V 7.10 E—04 MW » 1/4W 729
AB 75000 CC » » 2 KV 5.00 E -04 MW » 1/4W 730
IRC MEA 825 OHM MF 600V » 4.50 E—04 MW » 1/8W 731
IRC MEC 86000 MF 2000V » 5.00 E—07 MW » 0.5W 732
AB 91K 0 CC 14KV 2.20 E—02 MW » IW 733
IRC MEC 900 К MF » 16KV 3.00 E—07 MW 0.5W 734
TEC SW 3042 DNA2 PU BU 5.30 E—04 J SCR 735
GESY 2N 1596 DNA2 » » 3.00 E—03 J » 736
TH 2N 1602 DNA2 » » 1.30 E—03 J 737
£
Продолжение
Класс
Изготовитель
Модель
SCR тп 2N I777A DNA2 PU
» GESY 2N 2346 в в
» в 2N 3528 DNA1 ES
» в 2N 685 DNA2 PU
» TRW 2N 687 в в
SQU 18 > N8 ELFC DNA1 ES
VACTUBE в 5878 DNA2 1KV8
в в 6А F4 DNA 1 ES
> в 6VX7 DNA2 1KV8
VARISTOR в 670—5010 DNA 1 ES
XFORMER в в в в
> DEKTRONICS D787222 DNA2 1KV8
> В D787225 в в
» FREED 667038600 в в
> VARO 9501622200 в в
» в 9990197200 в в
XISTOR RCA LN75497 в PU
» в » DNA3 в
» в LN75638 DNA2 в
> в » DNA3 в
> AML NIS17331 DNA2 в
> в TIXM101 в в
> в Т14829 в в
> в TI4879 в в
> в 2N 0036 в ES
> в 2N 0036 DNA1 в
> в ' 2N 0043 DNA2 PU
> в 2N 0043А MX в
> МММ 2N 0043А DNA 2 ES
» в 2N 0044А MX PU
л-
>а С
Тип повреж- дения Чувствитель- ность Примечание Номер при- бора
ви 6.30 E—03 J SCR 738
в 1.00 E—02 J в 739
MAL 3.00 E—03 J SI 740
ви 4.40 E—03 J SCR 741
в 3.70 E—02 J в 742
IGNITION 2.00 E—05 J 35 WATTS-5USEC 743
NF 8.00 E—03 VS HIGH U VHF 744
MAL 1.00 E4-00 J UHF USC 745
NF 8.00 E—03 VS MED U TWIN 746
MAL 1.00 E—04 J GE 30 JOULE 747
DAMAGED 1.00 E+06 J POWER 748
NV 8.00 E—03 VS AUDIO 749
в 8.00 E—03 VS ISOLATION POWER 750
nf ; 8.00 E—03 VS AUDIO 751
в < 8.00 E—03 VS ISOLATION POWER 752
в * 8.00 E—03 VS ISOLATION-STEPDOWN 753
ви 6.00 E—03 J NPN 754
TSB 1.89 EH-00 C INP TO EB 755
ви 7.30 E—03 J NPN 756
TSB ! 2.29 E4-00 C INP TO EB 757
BU 3.20 E—04 J FET 758
AVK 1.00 E—05 J VBDO OF (0,3, 15, 7) 759
» 4.50 E—03 J VBDO OF (5, 20, 20) 760
» 4.50 E—03 J VBDO OF (6 , 80 , 60) 761
MAL 4.00 E—02 J GE PNP AUDIO 762
» 4.00 E—02 J GE PNP AUDIO 763
AVK 2.80 E—04 J VBDO OF (5. 45, 30) 764
OP 1.50 E—03 J GE PNP 765
MAL 7.00 E—02 J GE PNP AUDIO 766
в 1.50 E—04 J GE PNP 767
в » в в 2N0078A 2N0117 DNA2 в в в AVK
в » 2N0117 MX в MAL
» в 2N0H8 DNA2 в AVK
» в 2N0118 MX в MAL
в в 2N0119 в в в
в в 2N0123 в в ор
» » 2N0123 DNA2 ES MAL
в в 2N0128 в PU AVK
в в 2N0128 MX в ОР
в в 2N0158 в в OS
•» » 2N0158 DNA2 в AVK
в в 2N0160 MX в MAL
» в 2N0167A в в в
» в 2N0174A в в в
в в 2N0176 DNA2 в AVK
» в 2N0189 в в в
» в 2N0190 в в в
» ЕТС В DNA3 в TSB
в в в DNA2 в AVK
в в в в в ви
в МММ 2N0220 MX в MAL
» в 2N0224 DNA2 ES в
в в 2N2260 в в в
» в 2N0240 MX PU UR
» в в DNA2 ES MAL
в в 2N0243 в PU AVK
» в 2N0244 в в в
в в 2N0263 MX в MAL
в в в DNA2 в AVK
» в 2N0264 в в в
в RGA 2N0270 HDL в TSB
» в в в в в
» GIC 2N0270A в в в
в в в в в в
в в 2N0274 DNA2 в AVK
в в 2N0279A в в в
tc » в 2N0291 в ES MAL
ОС
СП .
6.00 Е—05 J GE NPN LOWPOWER 768
1.50 E—04 J VBDO OF (1, 45, 45) 769
1.50 E—04 J SI NPN LOWPOWER 770
1.50 E—04 J VBDO OF (1, 45, 45) 771
1.50 E—04 J SI NPNLOWPOWER 772
1.50 E—04 J » 773
1.50 E—03 J GE PNP LOW POWER 774
8.00 E—03 J GE PNP SWITCH 775
1.70 E—05 J VBDOOF(10, 10, 4.5) 776
2.50 E—05 J GE PNP LOW POWER 777
2.80 E—07 J GE PNP 778
4.99 E—04 J VBDO OF (30 , 60, 60) 779
1.50 E—04 J SI NPN LOW POWER 780
7.00 E—05 J GE NPN LOW POWER 781
2.00 E—01 J GE PNP HIGH POWER 782
4.66 E—04 J VBDO OF (—, 40, 30) 783
1.70 E—04 J VBDO OF (—, 25, 25) 784
5.80 E—04 J VBDO OF (—, 25, 25) 785
5.80 E—01 C INP TO EB 786
5.80 E—04 J VBDO OF (—, 25, 25) 787
1.80 E—03 J IO MS PULSE GE 788
2.00 E—05 J GE PNP LOW POWER 789
5.00 E—03 J GE PNP AUDIO 790
1.50 E—02 J » 791
2.50 E—03 J GE PNP 792
1.00 E—02 J GE PNP SWITCH 793
5.00 E—05 J VBDO OF (1, 60 , 60) 794
5.00 E—05 J VBDO OF (1, 60, 60) 795
1.50 E—04 J SI NPN LOW POWER 796
3.80 E—04 J VBDO OF (1, 45, 30) 797
3.60 E—04 J VBDO OF (-, 45 , 30) 798
2.00 E—04 J S OF 18 TO EB 799
5.00 E—01 C L OF 107 TO EB« 800
1.00 E—04 J L OF 3400 801
2.30 E—01 C S OF 22.5 802
7.60 E—06 J VBDO OF (0,15, 35, 40) 803
4.70 E—05 J VBDO OF (—, 45 , 60) 804
4.00 E—03 J GE PNP AUDIO 805
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения
XISTOR BDX 2N0297A HDL PU TSB
» » » DNA2 » AVK
» » » MX OS
» MOT » HDL » TSB
» » 2NO326 MX » MAT.
» » 2NO327A DNA2 ES
» GRY 2NO328A HDL PU TSB
» » » MX » OS
» » HDL » TSB
» » 2NO329 DNA2 » AVK’
» » 2NO329A MX » OS
?> TH » DNA2 » BU
» UNK » BDM » TSB
» » » » » »
У> » 2NO331 MX » UP
ъ » » DNA2 ES MAL
?> » 2NO332 » PU AVK
» » 2NO333 » »
» » » MX » MAL
» МММ 2NO333A » »
» GE 2NO335 BDM » TSB
» » » MX » MAL
» » » DNA2 » AVK
)> » » ‘ » » MAL BU
GESY » » » BU
МММ 2NO335A MX » MAL
» GE 2NO336 BDM » TSB
» DNA2 » AVK
» » » » » MAL BU
» » » BDM » TSB
Продолжение
Чувс твитсльность Примечание Помер прибора
1.29 Е-|-00 С S OF 9.5 ТО ЕВ 806
4.99 Е—04 J VBDO OF (40. 60, 40) 807
6.70 Е-03 J GE PNP HIGH POWER 808
6.30 Е—01 С L OF 190 TO EB 809
1.20 Е—02 J GE NPN 810
1.60 Е —02 J SI PNP AUDIO 811
4.20 Е—02 С L OF 480 TO EB 812
4.00 Е—05 J SI PNP 813
1.60 Е—05 J S OF 16 TO EB 814
2.10 Е-04 J VBDO OF (20 , 50, 40) 815
4.00 Е—04 J SI PNP 816
6.60 Е-04 J 10 MS PULSE PNP 817
2.60 Е—01 С JNP TO GE 818
2.10 Е—01 С INP TO BE 819
2.00 Е -03 J GE PNP 820
1.00 Е—02 J GE PNP AUDIO 821
4.50 Е—04 J VBDO OF (1, 45, 30) 822
3.20 Е—04 J VBDO OF (1. 45. 30) 823
1.50 Е-04 J SI NPN LOW POWER 824
5.00 Е-04 J SI NPN 825
5.50 Е—01 С INP TO BE 826
1.50 Е-04 J SI NPN LOW POWER 827
5.50 Е-04 J VBDO OF (1. 45, 45) 828
5.40 Е-04 J SI NPN RF К 829
1.70 Е-03 J 10 MS PULSE NPN 830
5.00 Е—03 J SI NPN 831
5.50 Е—01 С INP TO BE 832
5.50 Е—04 J VBDO OF (1, 45, 30) 833
5.50 Е-04 J SI NPN RF К 834
1.80 Е-04 J INP TO BE 835
в в в в в в
в в в мх » MAL
» в 2N0336A BDM в TSB
» GESY В DNA2 в PU ви
в МММ 2N0336A DNA2 PU MAL BU
в В В MX в MAL
в в 2N0337 DNA2 » AVK
в в В MX в MAL
в в 2N0338 DNA2 » AVK
в в в MX в MAL
в в 2N0339 DNA2 в AVK
» в В MX в MAL
в в 2N0340 в в в
в в 2N0341 » в UP
в в В DNA2 в AVK
» в в MX в MAL
в в 2N0342 в в в
в в 2N0343 DNA2 в AVK
в тп в в в BU
в TI в BDM в TSB
в МММ в MX в MAL
в в 2N0343A DNA2 в AVK
в в 2N0357 в в в
в в 2N0358 » ES MAL
в в 2N0358A MX PU »
в в 2N0359 DNA2 в AVK
» » 2N0375 в в в
в мот в BDM в TSB
» в в в в TSB
в MOTOROLA в DNA2 в BU
в МММ 2N0384 MX в MAL
в ТП 2N0385 DNA2 в BU
в в 2N0388 в в AVK
в МММ в MX в MAL
в в 2N0389 DNA2 в AVK
в в в MX в UP
в UNK в DNA3 в TSB
в в 2N0393 DNA2 ES MAL
1.59 Е+00 С INP ТО СЕ 836
1.50 Е—04 J SI NPN LOW POWER 837
3.40 Е—01 С INP ТО BE 838
1.10Е—03.Т 10 MS PULSE NPN 839
3.40 E—04 .1 SI NPN RF К 840
5.00 E—03 J SI NPN 841
1.20 E—04 J VBDO OF (1. 45. 30) 812
1.25 E—04 J SI NPN LOW POWER 843
1.20 E—04 J VBDO OF (1. 45 , 30) 844
1.25 E—04 .1 SI NPN LOW POWER 845
2.00 E—03 .1 VBDO OF (1, 55, 55) 846
1.00 E-03,1 SI NPN 847
1.00 E—03 J SI NPN 848
7.50 E—04 J SI NPN 849
1.00 E—03 J VBDO OF (1, 125, 85) 850
1.00 E—03 J SI NPN 851
1.00 E-03.1 SI NPN 852
4.70 E 05 J VBDO OF (1, 60 , 60) 853
1.50 E—04.1 10 MS PULSE 854
4.70 E—02C INP TO BE 855
1.00 E—04 .1 SI NPN 856
5.00 E—05 J VBDO OF (1, 60 , 60) 857
5.00 E—05 J VBDO OF (20 , 20, 15) 858
4.00 E—03 J GE NPN SWITCH 859
1.50 E—03 J GE NPN LOW POWER 860
4.00 E—05 J VBDO OF (6 , 25, 18) 861
1.02 E—03 J VBDO OF (40 , 80 , 60) 862
1.95 E—01 C INP TO GE 863
1.01 E-|00C INP TO BE 864
3.20 E -03 J 10 MS PULSE GE 865
1.20 E—04 J GE PNP LOW POWER 866
6.80 E—03 J 10 MS PULSE NPN 867
8.40 E—05 J VBDO OF (15 , 25 , 20) 868
1.50 E-05 J GE NPN LOW POWER 869
2.14 E—03 J VBDO OF (10, , 60) 870
5.00 E—03 J SI NPN HIGH POWER 871
2.13 EH-00 C INP TO EB 872
1.00 E—02 J GE PNP SWITCH 873
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения
XISTOR МММ 2N0393 MX PU UP
в в 2N0395 DNA2 в AVK
в в 2N0396A MX в OS
в в 2N0398 DNA2 ES MAL
» в 2N0398A MX PU В '
в в 2N0404 в в OS
в в в DNA2 в AVK
в в в в ES MAL
в в 2N0416 MX PU в
в в 2N0417 в ES OS
в в 2N0422 в PU UP
» в 2N0424 в в MAL
> в 2N0424A DNA2 в AVK
в в 2N0425 MX в MAL
в в 2N0426 в в в
в в 2N0427 в в в
'» в 2N0428 в ES UP
в в 2N0456B в PU MAL
в в 2N0457B в в в
в в 2N0458B в в в
в в 2N0461 в в в
в в 2N0463 DNA2 в ви
в SPR » DNA3 в TSB
в в В MX в OS
в в В DNA2 в AVK
в МММ 2N0464 MX в OS
в в 2N0465 в в MAL
в в 2N0466M в в OS
в в 2N0467 в в в
в в 2N0480 DNA2 в AVK
Продолжение
я
Чувствительность Примечание Номер прибор
3.50 Е—03 J GE PNP 874
9.00 Е—05 J VBDO OF (20, 30, 15) 875
2.00 Е—04 J GE PNP 876
8.00 Е—04 J GE PNP SWITCH 877
1.50 Е—04 J GE PNP 878
1.50 Е—05 .1 GE PNP 879
5.00 Е—05 J VBDO OF (12, 25, 24) 880
1.00 Е—03 J GE PNP SWITCH 881
1.50 Е—04 J GE PNP 882
1.50 Е—04 J GE PNP 883
1.50 Е—04 J GE PNP LOW POWER 884
5.00 Е—02 J SI NPN HIGH POWER 885
1.00 Е—02 J VBDO OF (10 , 80 , 80) 886
1.50 Е—04 J GE PNP 887
1.50 Е—04 J » 888
1.50 Е—04 J 889
1.50 Е—04 J » 890
2.00 Е—01 J GE PHP HIGH POWER 891
2.00 Е—01 J 892
2.00 Е—01 J GE PNP HIGH POWER 893
2.50 Е—04 J GE PNP 894
2.10 Е—02 J 10 MS PULSE GE 895
6.59 Е+ООС INP TO EB 896
6.70 Е—02 J GE PNP HIGH POWER 897
6.60 Е—03 J VBDO OF (50, 60, 60) 898
1.50 Е—04 J GE PNP 899
1.50 Е—04 J GE PNP LOW POWER 900
1.50 Е—04 J GE PNP 901
1.50 Е—04 J GE PNP LOW POWER 902
1.32 Е—04 J VBDO OF (2, 45, 45) 903
ъ Т1 2N0489A HDL » TSB 1.60 E—01 C Z OF 160 TO EB 904
в в » HDL в в 1.00 E—04 J FWD OF 190 TO EB 905
в в 2N0490 DNA2 в AVK 1.00 E—03 J VBDO OF (60 , 58, —) 906
в в 2N0491 DNA2 в в 1.00 E—03 J » 907
» SPR 2N0495 DNA2 в AVK 7.00 E—04 J VBDO OF (20, 25, 25) 908
» в 2N0495A BDM в TSB 7.00 E—01 C INP TO BE ' 909
в в » DNA2 в ви 2.20 E—03 J 10 MS PULSE PNP 910
> в 2N0497 в » AVK 8.00 E—04 J VBDO OF (8, 60, 60) 9H
в МММ » MX в UP 8.00 E—04 J SI NPN 912
в тп 2N0498 DNA2 в ви 2.50 E—03 J 10 MS PULSE NPN 913
TI » BDM в TSB 8.00 E—01 C INP TO BC 914
в МММ » MX в OS 8.00 E—04 J SI NPN 915
в в » DNA2 в AVK 8.00 E—04 J VBDO OF (8, 100, 100) 916
в в 2N0499A MX в UP 6.00 E—05 J GE PNP 917
в » 2N0501A в в MAL 6.00 E—05 J » 918
» в 2N0502A в в UP 7.50 E—05 J GE PNP 919
» в 2N0525 DNA2 в AVK 3.00 E—04 J VBDO OF (15 , 45 , 30) 920
в GESY 2N052G в в BU 1.20 E—03 .1 10 MS PULSE GE 921
в МОТ » HDL в TSB 1.09 E-]-00C Z OF 15 TO EB 922
» в MX в OS 2.25 E—04 J GE PNP LOW POWER 923
в GE » BDM в TSB 1.50 E—01 C INP TO CE 924
в в » в в в 3.90 E—01 C INP TO BE 925
в в 2N0527 DNA2 в AVK 3.00 E—04 J VBDO OF (15 , 45, 30) 926
в в 2N0537 в в в 1.20 E—05 J VBDO OF (1, 30, —) 927
в в MX в MAL 2.25 E—05 J GE PNP 928
в в 2N0538 DNA2 в AVK 5.29 E—04 J VBDO OF (28, 80 , 60) 929
в в 2N0539 в в в 6.00 E—03 J VBDO OF (28, 80 , 55) 930
в в » MX в OS 4.40 E—03 J GE PNP 931
в в 2N0539M в в в 4.60 E—02 J » 932
в в 2N0540 DNA2 в AVK 5.29 E—04 J VBDO OF (28, 80, 55) 933
в в 2N0542 в в в 1.80 E—04 J VBDO OF (2, 30, 30) 934
в МММ 2N0545 MX в MAL 6.00 E—04 J SI NPN 935
в в 2N0551 DNA2 в AVK 1.60 E—03 J VBDO OF (6 , 60 , 60) 936
в в 2N0559 MX ES OS 1.50 E—04 J GE PNP 937
в в 2N0560 в PU в 5.00 E—04 J SI NPN 938
в в 2N0574 в в в 2.50 E—01 .1 GE PNP HIGH POWER 939
в в 2N0575 в в в 2.50 E—01 J 940
в в 2N0576A DNA2 в AVK 2.30 E—05 J VBDO OF (15, 40, 20) 941
Класс Изготовитель Модель ратория отчет ВИЯ таннй Тип повреждения
о о 3
ю е; S о
Й S >» =
XISTOR ЕТС 2N0576A DNA2 PU ви
В в в BDM в TSB
в в 2N0587 DNA2 в AVK
в в 2N0594 в ES MAL
» в 2N0595 в PU AVK
в GIC 2N0598 HDL в TSB
» МММ в MX в MAL
» в 2N0599 в ES ОР
» в 2N0600 в PU OS
» в 2N0604M в в UP
в MOTOROLA 2N0618 DNA2 в BU
» В в в в AVK
в МОТ в BDM в TSB
в в 2N0650A MX в MAL
в в 2N0651A в в в
'» в 2N0652A в в BU
}> в в DNA2 » AVK
ъ RAYN 2N0656 в в BU
в RAY в DNA3 в TSB
в МММ в MX в OS
в в в DNA2 в AVK
ъ в 2N0657 в в в
в тп в в в BU
в TI в BDM в TSB
в TI в в в в
в МММ » MX в OS
в Т1 2N0657A BDM в TSB
в GEI в в в в
в в в в в в
в в в DNA2 в AVK
Продолжение
Чувств итсльность Примечание Номер прибора
7.30 Е—05 J 10 MS PULSE GE 942
2.30 Е—02 С INP TO BE 943
1.40 Е—04. J VBDO OF (40. 40, 30) 944
6.00 Е—03 J GE NPN SWITCH 945
1.20 Е—05 J VBDO OF (—, 20, 13) 946
5.00 Е- 01 С Z OF 160 TO EB 947
2.50 Е—04 J GE PNP 948
2.50 Е—04 J » 949
7.50 Е—04 .1 » 950
1.20 Е—04 .1 GE PNP LOW POWER 951
2.80 Е—03 J 10 MS PULSE GE 952
8.80 Е—04 .1 VBDO OF (40 , 80 , 60) 953
8.80 Е- 01 С INP TO BC 951
2.00 Е— 04 .1 GE PNP 955
2.00 Е—04 .1 » 956
2.00 Е—04 J GE PNP LOW POWER 957
1.18 Е—04 J VBDO OF (30 . 45 , 30) 958
6.30 Е—04 J HIGH POWER NPN 959
2.00 Е—01 С INP TO EB 960
8.00 Е—04 J SI NPN 961
2.00 Е—04 J VBDO OF (8, 60, 60) 962
6.60 Е—04 .1 VBDO OF (8, 100, 100) 963
2.10 Е—03 .1 HIGH POWER NPN 951
6.20 Е -01 С INP TO BE 965
6.90 Е—01 С INP TO CE 966
8.00 Е—04 J SI NPN 967
1.27 Е-| 00 С INP TO CE 968
1.06 E-L00 С » 969
9.60 Е—01 С INP TO BE 970
1.07 Е—03 J VBDO OF (8. 100, 100) 971
TH » » » » BDM » » BU TSB 3.40 E—03 J 1.06 E—00 C HIGH POWER NPN INP TO BE 972 973
» 2N0661 DNA2 ES MAL 8.00 E—04 J GE PNP SWITCH 974
» 2N0665 MX PU OS 5.00 E—02 J GE PNP IIIGH POWER 975
» 2N0682 DNA2 » AVK 3.30 E—04 J VBDO OF L—, —, 50) 976
GE 2N0685 BDM » TSB 1.39 E-j-00 C INP TO GE 977
» » DNA2 » AVK 1.40 E- 03 J VBDO OF ( —. 200) 978
» 2N0687 » » » 1.17 E—02 J VBDO OF , 300) 979
TRW » DNA3 TSB 1.17 E—02 J INP TO CG EXP1 980
» 2N0690 DNA2 » AVK 3.10 E—03 J VBDO OF (—. —, 800) 981
МММ 2N0695 MX » OP 7.50 E—05 J GE PNP LOW POWER 982
2N0696 DNA2 » AVK 1.00 E—03 J VBDO OF (5 , 60, 40) 983
» MX » MAL 6.00 E—03 J SI NPN 984
2N0697 » » 6.00 E-04 J » 985
DNA2 AVK 2.00 E-04 J VBDO OF (5 . 60 , 40) 986
» 2N0699 » » 2.50 E -04 J VBDO OF (5, 120 , 80) 987
RCA » BDM » TSB 2.50 E—01 C INP TO BE 988
» » DNA2 » BU 7.90 E—04 J LOW POWER NPN 989
МММ 2N0700A MX OS 7.50 E—05 J GE PNP LOW POWER 990
» 2N0702 » » MAL 3.00 E-04 J SI NPN 991
2N0703 » » » 3.00 E-04 J » 992
» » DNA2 » AVK 8.00 E—05 J VBDO OF (5, 25, 25) 993
» » MX OS 1.50 E—04 .1 GE PNP 994
RAY 2N0706 DNA3 TSB 7.53 E—03 C INP TO EB 995
RAYN » DNA2 » BU 2.40 E—05 J LOW POWER NPN 996
МММ » MX OS 3.00 E—05 J SI NPN 997
» » DNA2 » AVK 7.50 E—06 J VBDO OF (3, 25 , 20) 998
GDC 2N0708 » » BU 9.50 E—05 J NPN, SWITCH 999
» 2N0798 DNA3 TSB 3.00 E—02 C INP TO EB 1000
МММ 2N0708 MX » MAL 3.60 E—05 J SI NPN 1001
» DNA2 » AVK 3.00 E-05 J VBDO OF (5, 40, 15) 1002
» 2N0717 » » 1.30 E-04 J VBDO OF (5 , 60 , 40) 1003
» 2N0718 » » 1.30 E-04 J VBDO OF (5 . 60, 40) 1004
» 2N0718A MX y> OS 5.00 E—04 J SI NPN 1005
» » DNA2 » AVK 3.50 E-04 J VBDO OF (7 , 75 , 32) Ю06
» 2N0720A MX OS 5.00 E-04 J SI NPN 1007
» 2N0726 DNA2 » AVK 2.10 E—05 J VBDO OF (5 , 25 , 20) 1008
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения
XISTOR ТП 2N0730 DNA2 PU AVK
В в 2N0736 » в ви
в TI В BDM в TSB
в » в » в в
в » в DNA2 » AVK
в 2N0738 HDL в TSB
в в В » в в
> » 2N0744 MX в OS
» в 2N0756A DNA2 в AVK
в 2N0757 в в в
в МММ 2N0757A MX в MAL
В в 2N0759A в в в
в NSC 2N0760A DNA2 в ви
в » » BDN в TSB
в в » DNA2 в AVK
МММ 2N0780A MX в MAL
в в 2N0834 DNA2 в AVK
в в 2N0859 в » в
в UNK » DNA3 в TSB
в МММ » DNA2 » ви
в в 2N0869A в в AVK
» » » MX » OS
» » 2N0910 в в в
в » » DNA2 в AVK
в в 2N0911 MX в OS
в в 2N0912 в в в
я в » DNA2 в AVK
» в 2N0914 в в в
в в 2N09I6 MX в UP
в в » DNA2 в AVK
Продолжение
Чувствительность Примечание Номер прибора
1.65 Е—04 J VBDO OF (5.60, 40) 1009
3.20 Е—04 J LOW POWER NPN 1010
1.00 Е—01 С INP TO BE 1011
4.20 Е—02 С INP TO GE 1012
1.00 Е—04 J VBDO OF (5. 80, 60) 1013
1.10 Е—01 С Z OF 18 TO EB 1014
5.30 Е—07 J S OF 5.4 TO EB 1015
3.00 Е-04 J SI NPN 1016
3.20 Е—04 J VBDO OF (6 , 60 , 60) 1017
3.20 Е—05 J VBDO OF (6, 45, 45) 1018
5.00 Е—05 J SI NPN 1019
5.00 Е—04 J SI NPN 1020
1.10 Е—04 J LOW POWER NPN 1021
3.40 Е—02 С INP TO BE 1022
3.40 Е—05 J VBDO OF (8, 60, 60) 1023
5.00 Е—04 J SI NPN 1024
3.00 Е—05 J VBDO OF (5 , 40 , 30) 1025
1.80 Е-04 J VBDO OF (25, 40, 40) 1026
1.80 Е—01 С INP TO EB 1027
5.70 Е—04 J LOW POWER NPN 1028
9.00 Е—06 J VBDO OF (5, 25, 18) 1029
3.60 Е—05 J SI PNP 1030
5.00 Е—04 J SI NPN 1031
2.18 Е—04 J VBDO OF (7, 100, 600) 1032
5.00 Е—04 J SI NPN 1033
5.00 Е—05 J SI NPN 1034
7.00 Е—05 J VBDO OF (7, 100, 60) 1035
4.00 Е—05 J VBDO OF (5, 40, 15) 1036
3.60 Е—05 J SI NPN 1037
4.30 Е—05 J VBDO OF (15, 45, 25) 1038
» TEC 2N0917 2N0918 HDL » » TSB
TI (JANTX) » » »
TEC » » » »
» » » »
TEC (JANTX) » » »
» » » » »
» » MX » OS
I » HDL » TSB
» » » »
» » » »
» » » » »
» » » »
» » »
» DNA2 » AVK
FSC » HDL » TSB
» »
TI (JANTX) »
FSC » »
» » » »
» » » »
» »
TEC » »
» »
» »
SOD 2N0927 BDM » »
DNA2 » AVK
» » DNA2 » BU
» 2N0929 MX MAL
FSC 2N0930 HDL » TSB
МММ » MX » OS
FSC » HDL » TSB
» »
» » » »
TI BDM » »
FSC » HDL »
Til DNA2 BU
» » AVK
4.00 Е—06 J VBDO OF (3, 30, 35) 1039
4.00 E—05 J INP TO CE, BIAS, S 1040
2.60 E—06 J INP TO EB, BIAS, S 1041
4.00 E—05 .1 INP TO BC, S 1042
2.50 E—06 J INP TO EB, BIAS, S 1043
3.20 E—06 J INP TO EB, BIAS, S 1044
3.50 E—06 J INP TO EC, BIAS, S 1045
2.00 E—05 J SI NPN 1046
3.70 E—06 J INP TO EB, S 1047
2.00 E—05 J INP TO BE, S 1048
6.00 E—05 J INP TO CB, S 1049
4.00 E—05 J INP TO BC, S 1050
2.50 E—06 J INP TO EC, S 1051
2.00 E—05 J INP TO CE, S 1052
4.00 E—06 J VBDO OF (3 , 30, 15) 1053
2.80 E—06 J INP TO EB, S 1054
3.50 E—06 .1 INP TO BE, S 1055
1.50 E—06 J INP TO EC, BIAS, S 1056
2.80 E—06 J INP TP CB, S Ю57
1.00 E—05 J INP TO BC, S 1058
7.20 E—07 J INP TO EC, S 1059
1.50 E—05 J INP TO CE, BIAS 1060
3.30 E—05 J INP TO EB,S 1061
1.50E-05J INP TO BE,S 1062
6.00 E—06 J INP TO CB,S 1063
1.00 F—01 C INP TO SB 1064
1.00 E—04 J VBDO OF (70, 60, 60) 1065
3.20 E—04 J LOW POWER PNP 1066
3.00 E—04 J SI NPN 1067
4.00 E—04 J INP TO CE, BIAS 1068
3.00 E—04 J SI NPN 1069
6.00 E—04 .1 INP TO BC,S 1070
2.50 E—05 J INP TO EC, BIAS 1071
4.00 E—04 J INP TO BE,S 1072
3.40 E—02 C INP TO BE 1073
3.40 E—05 J INP TO EB.S 1074
1.40 E—04 J LOW POWER NPN 1075
4.60 E—05 J VBDO OF (5, 45, 45) 1076
Класс Изготови тель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения
XISTOR FSC 2N0930 HDL PU TSB
в мот 2N0930A BDM в в
в МОТА в DNA2 в ви
в В в в в AVK
в в 2N0962 MX в UP
в в В в ES OS
в в 2N0964 в в MAL
в SES 2N0994 в PU OS
в в 2N1008В в в UP
в в 2N1011 в в OS -
в в 2N1016 DNA2 в AVK
» WESY 2N1016B в в BU
» ъ В MX в в
» в в BDM в TSB
» МММ 2N1017 DNA2 ES MAL
» в 2N1021A MX PU в
» в 2N1022A в в в
в в 2N1025M в в OS
в в 2N1026M в в в
в в 2N1039 DNA2 в ви
» в в MX в OS
» UNK в BDM в TSB
в в в в в в
в в в DNA2 в AVK
в в 2N1041 в ES MAL
» в 2N1042 MX PU OS
» в 2N1045 DNA2 в AVK
» в 2N1046 MX в OS
» в 2N1048 DNA2 в AVK
в в 2N1049 1 в в
Продолжение
Чувствительность Примечание Номер прибора
4.00 Е—04 J INP ТО СВ, S 1077
2.00 Е—02 С INP ТО BE 1078
6.30 Е-05 J LOW POWER NPN 1079
2.00 Е—05 J VBDO OF (6, 60, 45) 1080
3.60 Е—05 J SWITCHING TRANS 1081
1.50 Е—04 J GE PNP 1082
1.50 Е—04 J GE PNP LOW POWER 1083
2.40 Е—04 J NPN LOW POWER GE 1084
1.67 Е— 04 J GE PNP 1085
6.70 Е—02 J GE PNP HIGH POWER 1086
1.60 Е—03 J VBDO OF (25, 100, 100) 1087
5.10 Е—03 J HIGH POWER NPN 1088
5.20 Е—03 J HIGH POWER NPN 1089
3.00 E-j-00 С INP TO BE 1090
2.00 Е—04 J GE PNP SWITCH 1091
2.00 Е—01 J GE PNP HIGH POWER 1092
2.00 Е—01 J » 1093
2.50 Е—04 J SI PNP LOW POWER 1094.
2.50 Е—04 J » 1095
4.40 Е—03 J HIGH POWER GE 1096
4.00 Е—04 J GE PNP 1097
5.20 Е—01 С INP TO CE 0098
1.39 Е+00 С INP TO BE 1099
1.40 Е—03 J VBDO OF (20, 60 , 60) 1100
2.00 Е—02 J GE PNP AUDIO 1101
2.60 Е—02 J GE PNP 1102
5.50 Е—04 J VBDO OF (20, 100, 60) 1103
4.00 Е—02 J GE PNP 1104
3.90 Е—03 J VBDO OF (6, 120, 120) 1105
3.90 Е—03 J » (6, 80, 80) 1106
1 в в в 2N1050 2N1051 MX в в MAL
» в 2N1066 DNA2 ES в
в в 2N1069 в PU AVK
в в 2N1072 MX в OS
в » 2N1094 в ES MAL
в мот 2N1099 BDM PU TSB
» МОТА В DNA2 в BU
» в в в в AVK
» ЕТС 2N1115 в в BU
в в В BDM в TSB
» в в МХ2 в AVK
в в в DNA2 в в
ъ IEC 2N1116A BDM в TSB
в В В МХ2 в BU
в в в DNA2 в в
в в в в AVK
» P1L 2N1H8 DNA3 в TSB
> в В DNA2 в BU
в в в в в AVK
в в 2N1119 MX в BU
в в 2N1120 в в MAL
в FSC 2N1121 NOR в TSB
в в в МХ2 в в
в в в NOR в в
в в в в в в
в в в в в в
в в 2N1131 MX в UP
» МОТ 2NH32 HDL в TSB
» ТЕС в BDM в в
в в в DNA2 в BU
в ' в в МХ2 в в
в FSC в HDL в TSB
в в в DNA2 в AVK
ТЕС в BDM , в TSB
в МОТ в HDL в в
в FSC в в в в
в RAY • 2N1132A в в в
8 СП - ।
6.80 E-03 J 5.00 Е-04 J » (6, 120, 120) SI NPN 1107 1108
3.00 Е—04 J GE PNP HF DRIFT 1109
9.30 Е—03 J VBDO OF (9 60 , 45) 1110
1.00 Е—02 J SI NPN 1111
1.50 Е-04 J GE PNP 1112
1.00 Е+00 С IMP TO BE 1113
3.20 Е—03 J HIGH POWER GE 1114
1.00 Е—03 J VBDO OF (40 , 80 , 60) 1115
1.20 Е—03 J LOW POWER GE 1116
3.80 Е—01 С INP TO BE 1117
4.80 Е—04 J VBDO OF (—, 20, 15) 1118
3.80 Е—04 J VBDO OF (—, 20, 15) 1119
9.80 Е—01 С INP TO BE 1120
3.30 Е—03 J LOW POWER NPN 1121
3.10 Е—03 J LOW POWER NPN 1122
9.80 Е—04 J VBDO OF (6 , 60, 60) 1123
1.90 Е—01 С INP TO EB 1124
6.00 Е—04 J LOW POWER PNP 1125
1.90 Е-04 J VBDO OF (10, 25, 25) 1126
1.50 Е—04 J SI PNP LOW POWER 1127
1.20 Е—01 J GE PNP HIGH POWER 1128
1.60 Е—02 С INP TO CB. Z OF 15 1129
8.40 Е—03 С INP TO EB. Z OF 15 1130
6.40 Е- 03 С INP TO EB. Z OF 15 1131
9.00 Е—03 С INP TO EC, Z OF 6 1132
3.80 Е—02 С INP TO CE, Z OF 2 1133
6.00 Е—04 J SI PNP 1134
2.80 Е—01 С INP TO GE, S 1135
2.30 Е—01 С INP TO BE 1136
7.30 Е—04 J LOW POWER PNP 1137
8.00 Е—04 J LOW POWER PNP 1138
2.60 Е—01 С INP TO CE, S 1139
2.30 Е—04 J VBDO OF (5, 50 , 35) 1140
6.30 Е—01 С INP TO CE 1141
2.30 Е—06 С INP TO EC. S 1142
2.10 Е—01 С INP TO EC. S 1143
5.70 Е—01 С FWD OF 1.4 1144
I
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний
XISTOR FSC 2N1132A HDL PU
в MOT в » в
в 2N1136B DNA2 в
в 2N1142 MX ES
в 2N1150 DNA2 PU
» 2N1151 MX в
в 2N1154 DNA2 в
в 2N1156 в в
в 2N1157A MX в
в МММ 2N1173 в в
в 2N1I74 в ES
в 2N1183 в PU
в 2N1184 DNA2 в
МММ 2N1195 MX ES
в 2NI197 в PU
мот 2N1204 HDL в
в 2N1205 MX в
в 2N1212 DNA2 в
в МММ 2NI224 MX в
в » 2N1225 в в
в 2N1302 в в
в 2N1303 DNA2 в
» 2N1303 MX в
в в 2N1304 в в
в 2NI305 DNA2 ES
в 2N1305 MX в
» .2N1306 в PU
» 2N1307 в ES
в в 2N1308 DNA2 в
в 2N1308 в PU
Продолжение
Тип повреждения Чувствительность Примечание Номер прибора
TSB 1.00 E—01 C FWD OF 1.4 1145
2.10 E—01 C S OF 18 TO EB 1146
AVK 1.84 E—02 J VBDO OF (—, 100, 65) 1147
OS 3.00 E—04 J GE PNP 1148
AVK 1.80 E—04 J VBDO OF (1, 45, —) 1149
MAL 1.50 E—04 J SI NPN LOW POWER 1150
AVK 2.10 E—02 J VBDO OF (1, 50, 28) 1151
» 1.80 E—02 J VBDO OF (1, 120 , 68) 1152
-OS 2.50 E—01 J GE PNP HIGH POWER 1153
» 2.50 E--04 J GE NPN LOW POWER 1154
» 2.50 E—04 J GE PNP 1155
» 1.00 E—02 J GE PNP 1156
AVK 4.70 E—04 J VBDO OF (20, 45, 20) 1157
MAL 2.50 E—04 J GE PNP 1158
UP 3.50 E—04 J SI PNP 1159
TSB 1.00 E—02 C INP TO EB 1160
MAL 1.50 E—04 J SI NPN LOW POWER 1161
AVK 1.31 E—02 J VBDO OF (10, 60, 60) 1162
MAL 1.20 E—04 J GE PNP 1163
UP 1.20 E—04 J GE PNP 1164
MAL 1.50 E—04 J GE NPN LOW POWER 1165
AVK 8.70 E—05 J VBDO OF (25, 30, —) 1166
MAL 1.50 E—04 J GE PNP LOW POWER 1167
» 1.50 E—04 J GE NPN LOW POWER 1168
8.00 E—03 J GE PNP SWITCH 1169
1.50 E—03 J GE PNP LOW POWER 1170
OS 1.50 E—04 J GE NPN LOW POWER 1171
UP 1.50 E—04 J GE PNP 1172
MAL 5.00 E—05 J GE NPN SWITCH I 1173
AVK 8.40 E—05 J VBDO OF (25, 25, 15) 1174
10 Заи. 867
XISTOR
»
»
»
в
в
в
в
в
в
в
в
в
»
в
в
в
в
в
в
в
в
в
в
В
В
В
»
В
В
В
В
В
»
»
В
TI
GIC
ММ/М
в
CNS
UNK
МММ
в
2N1308 HDL PU TSB
2N1308 в в в
2N1309 DNA2 ES MAL
2NI309- В PU AVK
2N1310 MX в MAL
2x41358 » в в
2N14I1 в в UP
2N1412 В в MAL
2N1445 DNA2 в AVK
2N1450M MX в UP
2N1458 DNA2 в AVK
2N1469 в в BU
2N1469 BDM в TSB
2N1469 DNA2 в AVK
2N1469M MX в MAL
2N1472 в в в
2NI480 DNA2 в AVK
2NI480 MX в MAL
2N1481 DNA2 в AVK
2N1483 в в в
2N1484 MX в OS
2NL485 DNA2 в AVK
2N1-486 в в в
2NL488 в в MAL
2NL489 DNA2 в AVK
2LN490 в в в
2NL493 MX в OS
2NL499A в в MAL
2NL500 в в UP
2NL506A в в OS
2NL549N в в в
2NL556A в в MAL
2NI-558A в в в
2N1564 DNA2 в AVK
241565 в в в
2NI566 в в в
2NI596 в в в
2N1596 BDM в TSB
2N1602 в в в
1.20 Е—05 J L OF 550, S OF 68 1175
7.50 E—05 J INP TO EB 1176
8.00 E—04 J GE PNP SWITCH 1177
8.70 E—05 J VBDO OF (25, 30, —) 1178
1.20 E—04 ,1 GE NPN LOW POWER 1179
2.00 E—01 J GE PNP HIGH POWER 1180
2.50 E—05 J GE PNP 1181
1.00 E—01 J GE PNP HIGH POWER 1182
5.00 E—04 J VBDO OF (8, 120, 120) 1183
1.20 E—04 J GE PNP 1184
5.29 E-04 J VBDO OF (15, 80, 65) 1185
2.Ю E—03 J LOW POWER PNP 1186
6.50 E—01 C 1187
6.50 E—04 J VBDO OF (40, 40, 35) 1188
2-50 E -03 J SI PNP LOW POWER 1189
1.50 E-04 J SI NPN LOW POWER 1190
5.50 E—03 J VBDO OF (12, 100 , 55) 1191
2.80 E—03 J SI NPN 1192
2.20 E—03 J VBDO OF (12, 60, 40) 1193
3.63 E—03 J VBDO OF (12 , 60 , 40) 1194
1.40 E—02 J SI NPN 1195
4.10 E- 03 J VBDO OF (12, 60. 40) 1196
5.00 E--03 J VBDO OF (12, 100 , 55) 1197
4.20 E—02 J SI NPN 1198
1.23 E—02 J VBDO OF (10 , 60 , 40) 1199
1.23 E—02 J VBDO OF (10, 100 , 55) 1200
5.00 E—04 J SI NPN 1201
6.00 E—05 J GE PNP 1202
6.00 E—05 J GE PNP LOW POWER 1203
8.00 E—01 J SI NPN 1204
2.00 E—02 J GE PNP 1205
1.20 E—01 J GE PNP HIGH POWER 1206
1.20 E -01 J GE PNP HIGH POWER 1207
5.60 E—04 J VBDO OF (5 , 80 , 60) 1208
1.10 E—04 J VBDO OF (5 , 80 , 60) 1209
1.10 E—04 J VBDO OF (5 , 80 , 60) 1210
9.40 E—04 J VBDO OF (—, -, 100) 1211
9.40 E-01 C INP TO CG 1212
4.00 E- 01 C INP TO CG 1213
Продолжение
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения Ч у нет ви т сльность Примечание I lowep прибора
XISTOR DNA2 PU AVK 4.00 Е—04 J VBDO OF , 200) 1214
» 2N1613 в в В 2.70 Е—04 J VBDO OF (7, 75 , 50) 1215
мот HDL в TSB 1.00 ЕН-00 С Z OF 2 1216
в MX в OS 8.00 Е—04 J SI NPN 1217
в 2N1615 DNA2 в AVK 5.63 Е—04 J VBDO OF (8, 100, 100) 1218
» TI 2N1642 BDM в TSB 1.30 Е—01 С INP TO BE 1219
» В DNA2 в AVK 1.30 Е—04 J VBDO OF (30, 30, 6) 1220
» CRY в в в BU 4.10 Е—04 J SWITCH 1221
в МММ 2N1616M MX в OS 1.50 Е—04 J GE PNP LOW POWER 1222
» 2N1652 в в MAL 1.20 Е—01 J GE PNP HIGH POWER 1223
в 2N1700 DNA2 в AVK 4.13 Е—03 J VBDO OF (6, 60, 40) 1224
в 2N1701 DNA2 в в 4.50 Е—03 J VBDO OF (6, 60, 40) 1225
в 2N1711 MX в OS 8.00 Е—04 J SI NPN 1226
в в DNA2 в AVK 3.60 Е—04 J VBDO OF (7, 75, 50) 1227
в мот в HDL в TSB 1.30 Е—01 С FWD OF 1.8 1228
FSC в в в в 1.30 Е—01 С REV OF 4.3 1229
в МММ 2N1714 MX в OS 8.00 Е—04 J SI NPN 1230
в МММ 2N1715 в в в 8.00 Е—04 J SI NPN 1231
в МММ 2N1716 в в в 8.00 Е—04 J SI NPN 1232
в МММ 2N1717 в в в 8.00 Е—04 J SI NPN 1233
в 2N1722 в в MAL 6.70 Е—02 J SI NPN HIGH ROWER 1234
в TII в DNA2 в BU 1.70 Е—01 J HIGH POWER NPN 1235
в в в в AVK 5.45 Е—02 J VBDO OF (10, 175, 80) 1236
в TI в DNA3 > TSB 5.45 Е—02 J INP TO EB EXPI 1237
в 2N1751 DNA2 в AVK 1.05 Е—03 J VBDO OF (2, 5, 80, 80) 1238
в мот 2N1753 DNA2 в в 3.90 Е—05 J VBDO OF (, 5, 80, 18) 1239
в 2N1772A в в в 6.51 Е—04 J VBDO OF (—, -, 100) 1240
в 2N1776A в » в 1.58 Е—03 J VBDO OF (—, 300) 1241
в TI 2N1777A BDM в TSB 3.29 Е-|-00 С INP TO CA 1242
в GE в в в в 4.00 Е+00 С INP TO CG 1243
XISTOR TI 2N1777A BDM PU TSB
о * » МММ 2N1853 MX в MAL
» 2N1854 в ES OS
» 2NI871A DNA2 PU AVK
» 2NI890 MX в OS
в В DNA2 в AVK
в TI 2N1893 BDN в TSB
в в в в
в в MX в OS
в в DNA2 в AVK
в TII в в в BU
в 2N1916M в в AVK
в 2N2015 в в в
в 2N2016 MX в MAL
в 2N2034 в в OS
в 2N2035 DNA2 в AVK
в 2N2060 MX в MAL
в В DNA2 в AVK
в МММ 2N2084 MX в MAL
в 2N2I02 DNA2 в AVK
в 2N2150 MX в UP
в 2N2156 DNA2 в AVK
» 2N2188 в ES MAL
в ЕТС в HDL PU TSB
в 2N2218 MX в OS
в 2N2218A DNA2 в AVK
в 2N2219 MX в в
в в в в OS
в в DNA2 в AVK
в 2N2219A MX в в
в в DNA2 в в
в МММ 2N222I MX* в UP
в в 2N2222 в в »
в FSC в DNA2 в BU
в в в BDM в TSB
в TI в в в в
в мот в в в »
в FSC в в в »
о в FSC в DNA2 в AVK
2.00 Е+00 С INP ТО CG 1244
1.50 Е—04 J GE PNP 1245
1.50 Е-04 J GE PNP 1246
1.10 Е—03 J VBDO OF (—, —, 60) 1247
8.00 Е-04 J SI NPN • 1248
2.70 Е-04 J VBDO OF (7, 100, 60) 1249
4.00 Е—01 С INP ТО СЕ 1250
4.00 Е—01 С INP ТО BE 1251
8.00 Е—04 J SI NPN 1252
4.00 Е— 04 J VBDO OF (7, 120 , 80) 1253
1.30 Е—03 J LOW POWER NPN 1254
2.22 E—03 J VBDO OF (—, —, 400) 1255
2.65 E—02 J VBDO OF (10, 100, 60) 1256
8.50 E—02 J SI NPN HIGH POWER 1257
7.50 E—02 J SI NPN 1258
3.63 E—03 J VBDO OF (10 , 80 , 60) 1259
5.40 E-04 J SI NPN 1260
2.10 E—04 J VBDO OF (7, 100, 60) 1261
1.25 E—04 J GE PNP LOW POWEP 1262
7.70 E—04 J VBDO OF (7, 120, 65) 1263
4.00 E—02 J SI NPN 1264
4.71 E—04 J VBDO OF (25 , 45 , 30) 1265
1.00 E—04 J GE PNP FA 1266
5.50 E-01 C Z OF 5 1267
8.00 E—04 J SI NPN 1268
2.64 E-04 J VBDO OF (6, 75, 40) 1269
2.50 E—04 J 1270
8.00 E—04 J SI NPN 1271
3.00 E—04 J VBDO OF-(5, 60. 30) 1272
2.50 E—04 .1 VBDO OF (6, 75, 40) 1273
2.61 E—04 J VBDO OF (6 , 75, 40) 1274
5.00 E—04 J SI NPN 1275
5.00 E—04 J SI NPN 1276
3.20 E-04 J LOW POWER NPN 1277
1.00 E—01 C INP TO BE 1278
8.00 E—02 C INP TO BE 1279
1.00 E—01 C INP TO BE 1280
2.50 E—05 J INP TO BE 1281
1.00 E—04 J VBDO (5,60,30) 1282
Со О о
Класс Изготовитель Модель Лаборатория игш отчет Условия
XISTON •fl 2N2222 BDM PU
» Т1 в в в
в 2N2222A DNA2 в
в 2N2223 в в
» 2N2253 MX в
в 2N2270 DNA2 в
в МММ 2N2273 MX в
в RAY 2N2297 HDL в
в FSC в в в
в GE 2N2323 в в
в в 2N2346 BDM в
» в в в в
в в DNA2 в
в 2N2369A в в
в » MX в
"в 2N2377 в в
в 2N2378 в в
в 2N2417A DNA2 в
в МММ 2N2430 в в
в 2N2432 в в
» в DNA2 в
» мот 2N2453 HDL в
в FSC в в в
» 2N2481 DNA2 в
в в MX в
в 2N2484 в в
» 2N2509 DNA2 в
» 2N2516 в в
в 2N2553 MX в
в 2N2555 в в
Предо л ж е н и е
3 Тип повреждения Чувст вит елыюс гь Примечание 11омер прибора
TSB 1.00 Е—01 С INP ТО BE 1283 TSB 1.00 Е—01 С INP ТО СЕ 1284 AVK 1.00 Е—04 J VBDO OF (6 . 75 , 40) 1285 » 2.10 Е—04 J VBDO OF (7, 100 . 60) 1286 MAL 1.50 E—04 J SI NPN LOW POWER 1287 AVK 5.00 E—01 J VBDO OF (7 , 60 , 45) 1288 MAL 1.00 E—04 J GE PNP 1289 TSB 1.00E-I00C Z OF 9.1 1290 » . 6.00 E--01 C Z OF 9.1 1291 » 4.00 E—01 C Z OF 3.2 1292 » 3.69 E+00 C INP TO CG 1293 » 2.69 E+00 C INP TO CA 1294 AVK 3.20 E—03 J VBDO OF ( -, 100) 1295 » 3.00 E—05 J VBDO OF (4, 5, 40, 15) 1296 BL’ 3.60 E—04 J SI NPN 1297 OS 1.50 E—04 J SI PNP LOW POWER 1298 BU 1.50 E—04 J SI PNP LOW POWER 1299 AVK 5.49 E—04 J VBDO OF (30, 35, -) 1300 MAL 2.80 E—04 J GE NPN LOW POWER 1301 » 3.00 E-04 J SI NPN 1302 AVK 1.89 E 04 J VBDO OF (15, 30, 30) 1303 , TSB 6.00 E- 02 C REV OF 7.К 1304 » , 8.00 E--02 C FWD OF I 1305 AVK 9.90 E -05 .1 .VBDO OF (5, 40, 15) 1306 UP 3.60 F.-05 J SI NPN 1307 MAL 3.60 E -04 J SI NPN 1308 AVK 1.26 E-04 J VBDO OF (7, 125, 80) 1309 » 2.09 E- -04 J VBDO OF (8 , 80 , 60) 1310 MAL 9.00 E 04 .1 GE PNP 1311 BU 9.00 E -04 J GE PNP 1312
XISTOR 2N2557 MX PU OS 1.40 E—03 J GE PNP 1313
В 2N2559 в в MAL 1.40 E—03 J , GE PNP 1314
в 2N2563 DNA2 в AVK 5.50 E-04 J VBDO OF (20, 100, 100) 1315
» 2N2592 MX в В 4.00 E—05 J SI PNP 1316
в 2N2593 в в в 4.00 E—05 J SI PNP 1317
» МММ 2N2604 в в MAL 3.60 E—04 J SI PNP 1318
в 2N2605 в в в 3.60 E—04 J SI PNP 1319
» 2N2631 в в OS 5.00 E—03 J SI NPN 1320
в 2N2639 в в MAL 3.00 E—04 J SI NPN 1321
в 2N2642 в в В 3.00 E-04 J SI NPN 1322
в 2N2646 DNA2 в AVK 7.20 E-04 J VBDO OF (30, 35, —) 1323
в 2N2708 В в в 1.80 E—05 J VBDO OF (3, 35, 20) 1324
» МММ 2N2708 MX в MAL 2.00 E—05 J SI NPN 1325
» GE 2N2727 HDL в TSB 2.09 E+00 C Z OF 1 1326
в В в в в в 1.20 E—03 J Z OF 1 1327
в FSC 2N2801 в в в 1.10 E—01 C Z OF 3 1328
в МОТ В в в в 2.20 E—01 C FWD OF l.K 1329
в 2N2812 MX в MAL 5.00 E—02 J SI NPN HIGH POWER 1330
в 2N2834 в в в 1.00 E—01 J GE PNP HIGH POWER 1331
в 2N2857 DNA2 в AVK 1.80 E—05 J VBDO OF (2, 5, 30, 15) 1332
в 2N2857 MX в MAL 2.00 E—05 J SI NPN 1333
» 2N2858 в в OS 7.50 E—03 J SI NPN 1334
» 2N2876 в в MAL 1.00 E—02 J SI NPN 1335
» 2N2880 в в в 3.00 E—02 J SI NPN 1336
в 2N2894 DNA2 в AVK 3.00 E—03 J VBDO OF (4, 12, 12) 1337
в 2N2904 MX в UP 6.00 E—05 J SI PNP 1338
в 2N2904A DNA2 в AVK 2.21 E-04 J VBDO OF (5 , 60 , 40) 1339
в 2N2905 MX в MAL 6.00 E—04 J SI PNP 1340
в » DNA2 в AVK 2.21 E—04 J VBDO OF (5 , 60 , 40) 1341
в 2N2906 в в в 4.40 E—05 J VBDO OF (5 , 60 , 40) 1342
в NSC BDM в TSB 4.40 E- 02 C INP TO BE 1343
в » » MX в BU 1.60 E—04 J PNP SWITCH 1344
в » в в UP 4.00 E —05 J SI PNP 1345
в » » DNA2 в BU 1. 40 E—04 J PNP SWITCH 1346
в 2N2906A в в AVK 2.21 E—04 J VBDO OF (5, 60, 40) 1347
в 2N2907 MX в UP 4.00 E—04 J SI PNP 1348
в МОТА 2N2907A DNA2 в BU 3.20 E-04 J LOW POWER PNP 1349
в МОТ » BDM в TSB 1.00 E—04 J INP TO BC 1350
о в » » в в в 1.00 E—01 C INP TO BC 1351
Продолжение
р
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия
XISTOR МОТ 2N2911 MX PU » 2N2919 » » » ТП 2N2920 DNA2 » » TI » BDM » » » DNA2 » » » MX » » 2N2945A » » » 2N2946A » » » МММ » » » » » DNA2 » » 2N2997 MX » » » 2N3013 » » » 2N3014 DNA2 » » 2N3019 MX » » 2N3050 DNA2 » » МММ 2N3053 » » -» 2N3054 » » » 2N3055 MX » » » DNA2 » » 2N3057A MX » » 2N3118 DNA2 » » 2N3127 MX » » » 2N3135 » » » 2N3217 DNA2 » » 2N3235 » » > 2N3240 » » 2N3250A MX » 2N3251 DNA2 » 2N3251A MX » 2N3253 » »
испытани!
Тип
повреждения
Чувствительность
Примечание
MAL » 7.50 E—03 J 3.00 E—04 J SI NPN SI NPN 1352 1353
ви TSB 1.30 E—04 J 4.00 E—02 C DUAL XISTOR 1354 1355
AVK 4.00 E—05 J VBDO OF (6. 60, 60) 1356
MAL 3.00 E—05 J SI NPN 1357
» 4.00 E—04 J SI PNP 1358
» 4.00 E—04 J SI PNP 1359
OS 7.60 E—04 J GE PNP LOW POWER 1360
AVK . 1.00 E—05 J VBDO OF (, 3, 15, 10) 1361
MAL 7.50 E—05 J GE PNP 1362
BU 3.60 E—04 J SI NPN 1363
AVK 2.00 E—05 J VBDO OF (5, 40, 20) 1364
OS 8.00 E—04 J SI NPN 1365
AVK 1.00 E—05 J VBDO OF (5, 25, 20) VBDO OF (5, 60, 40) 1366
7.23 E—04 J 1367
» 3.63 E—03 J VBDO OF (7, 90, 60) 1368
MAL 6.70 E—02 J SI NPN 1369
AVK 2.01 E—02 J VBDO OF (7, 100, 70) 1370
OS 4.00 E—04 J SI NPN 1371
AVK 5.30 E—04 J VBDO OF (4, 85, 60) 1372
UP 1.00 E—04 J GE PNP 1373
y> 4.00 E—05 J SI PNP 1374
AVK 1.26 E—04 J VBDO OF (15, 15, 10) 1375
» 2.00 E—02 J VBDO OF (7, 65, 55) 1376
» 1.50 E—03 J VBDO OF (8, 160, 160) 1377
MAL 3.60 E—04 J SI PNP 1378
AVK 1.43 E—04 J VBDO OF (5, 50, 40) 1379
MAL 3.60 E—04 J SI PNP 1380
2.80 E—02 J SI NPN 1381
XISTOR 2N3268 MX PU MAL
В 2N3308 DNA2 » AVK
в 2N3375 MX в OS
» 2N3384 DNA2 в AVK
в 2N3420 MX в MAL
в 2N3436 DNA2 в AVK
в 2N3439 MX в OS
» 2N3440 DNA2 в AVK
в в MX в OS
в 2N3441 в в в
в 2N3442 в в MAL
в 2N3444 в в в
в 2N3449 в ES в
в 2N3468 в PU в
в 2N3485A в в UP
в 2N3486A в в в
в 2N3497 в в в
в 2N3498 в в MAL
в 2N3500 в в в
в 2N3505 в в UP
в • 2N3506 в в MAL
в 2N3553 в в OS
в 2N3584 в в MAL
в 2N3585 DNA2 в AVK
в 2N3605 MX в UP
в » в в в
в 2N3606 в в в
в » в в в
в МММ 2N3636 в в MAL
в МОТ » HDL в TSB
» 2N3700 MX в MAL
в 2N3708 DNA2 в AVK
в 2N3726 MX в MAL
в 2N3735 в в в
в 2N3736 в в UP
в » в в в
в МММ 2N3737 в в OS
в 2N3739 в в UP
о GO в 2N3742 в в MAL
1.50 Е—04 J SI NPN LOW POWER 1382
1.20 E—04 J VBDO OF (3, 30, 25) 1383
6.60 E—03 J SI NPN 1384
9.40 E—05 J VBDO OF (—', 30, —) 1385
1.00 E—03 J SI NPN 1386
4.08 E—04 J VBDO OF (—, 50, —) 1387
8.00 E—04 J SI NPN 1388
1.75 E—03 J VBDO OF (7 , 300 , 250) 1389
8.00 E—03 J SI NPN 1390
1.40 E—02 J SI NPN 1391
6.70 E—02 J SI NPN 1392
2.80 E—03 J SI NPN 1393
1.50 E—04 J GE PNP 1394
2.80 E—04 J SI PNP 1395
4.00 E—04 J SI PNP 1396
4.00 E—04 J SI PNP 1397
4.00 E—05 J SI PNP 1398
2.80 E—03 J SI NPN 1399
2.80 E—02 J SI NPN 1400
4.00 E—05 J SI PNP 1401
2.80 E—03 J SI NPN 1402
4.00 E—03 J SI NPN 1403
2.00 E—02 J SI NPN 1404
5.28 E—03 J VBDO OF (6 , 440 , 300) 1405
3.60 E—05 J SWITCHING TRANS 1406
3.60 E—05 J SWITCHING TRANS 1407
3.60 E—05 J SWITCHING TRANS 1408
3.60 E—05 J SWITCHING TRANS 1409
2.80 E—03 J SI PNP 1410
1.00 E+00 C Z OF 1 1411
5.00 E—04 J SI NPN 1412
5.07 E-04 J VBDO OF (6 , 30 , 30) 1413
8.50 E—02 J SI NPN HIGH POWER 1414
5.70 E—04 J SI NPN 1415
3.60 E—05 J SWITCHING TRANS 1416
3.60 E—05 J SWITCHING TRANS 1417
5.00 E—04 J SI NPN 1418
2.00 E—02 J » 1419
2.80 E—03 J » 1420
Класс Изготовитель Модель Лаборатория или отчет Условия испытаний Тип повреждения
XISTOR 2N3749 MX PU MAL
в 2N3763 в в в
» 2N3765 в в UP
в 2N3772 в в MAL
В 2N3777 DNA2 в AVK
В 2В3785 в в в
» 2N3791 MX в MAL
» 2N3792 в в в
В 2N3796 DNA2 ES в
В МОТ 2N3801 HDL PU TSB
В 2N3819 DNA2 в AVK
В 2N3823 в в в
В МММ 2N3833 MX в MAL
в 2N3834 в в в
В в 2N3855 в в в
В 2N3866 в в в
В ' 2N3868 в в в
В 2N3902 DNA2 в AVK
В » MX в MAL
В 2N3907 DNA2 в в
В 2N3959 MX в OS
В 2N3960 в в в
В 2N3993 в в MAL
В 2N4016 в в UP
В 2N4039 DNA2 в AVK
В 2N4150 MX в OS
В 2N4220 DNA2 ES MAL
В 2N4224 в в в
В 2N4440 MX PU OS
« 2N4449 в в в
Продолжение
Чувствительность Примечание Номер прибора
3.00 Е—02 J SI NPN 1421
5.70 Е—04 J SI PNP 1422
5.00 Е—04 J 1423
8.60 Е—02 J Sf NPN 1424
2.00 Е—03 J VBDO OF (8, 100, 100) 1425
1.20 Е—05 J VBDO OF (, 5, 50, 12) 1426
8.50 Е—02 J SI PNP HIGH POWER 1427
8.50 Е—02 J 1428
2.00 Е—05 J SI FET 1429
5.00 Е-03 С L OF 450 1430
2.20 Е—04 J VBDO OF (25, 25, 0) 1431
2.28 Е—04 J VBDO OF (30, 30, —) 1432
1.00 Е—03 J SI NPN 1433
1.00 Е-03 J » 1434
1.00 Е—03 J » 1435
2.80 Е—03 J » 1436
5.60 Е—03 J SI PNP 1437
4.34 Е—02 J VBDO OF (5, 400, 400) 1438
1.30 Е-02 J SI NPN 1439
1.65 Е—04 J VBDO OF (6, 60, 45) 1440
4.00 Е—04 J SI NPN 1441
4.00 Е—04 J 1442
3.30 Е—02 J » 1443
4.00 Е—05 J SI PNP 1444
4.50 Е—05 J VBDO OF (7, 60, 40) 1445
5.00 Е—03 J SI NPN 1446
1.00 Е—05 J SI FET RF 1447
3.00 Е—05 J SI FET VHF 1448
6.60 Е—03 J SI NPN 1449
3.00 Е—04 J » 1450
XISTOR 2N4453 MX PU UP
в 2N4926 в в MAL
» 2N4930 » в MAL
в 2N5146 в в UP
» 2N5156 в в MAL
в 2N5238 в в OS
» 2N5241 в в MAL
» 2N5332 в в OS
в 2N5399 в в в
в 2N5581 в в MAL
в 2N5582 в в в
в ТП 3N035 в в в
в в 3N074 в в UP
в в 3N075 в в в
в в 3N076 в в в
в ТЕС 3N093 в в OS
в 3N127 в в MAL
в RCA 3N128 МХ2 в BU
в в 3N138 в в в
3.00 Е—03 J PNP 1 1451
2.80 Е—03 J SI -NPN 1452
2.80 Е—03 J SI NPN ‘ 1453
4.00 Е—05 J SI PNP 1454
1.29 Е+00 J ' GE PNP HIGH POWER 1455
5.00 Е—03 J SI NPN 1456
7.20 Е—02 J 1457
3.60 Е—04 J SI PNP 1458
3.60 Е-04 J SI NPN 1459
5.00 Е—04 J » 1460
5.00 Е-04 J 1461
1.25 Е—04 J SI NPN LOW POWER 1462
3.00 Е—04 J SI NPN 1463
3.00 Е—04 J 1464
3.00 Е-04 S » 1465
3.00 Е—04 J SI PNP LOW POWER 1466
2.00 Е—04 J SI NPN 1467
3.30 Е—04 J SI FET 1468
3.00 Е—04 J SI FET N CHANNEL 1469
КЛЮЧ К ТАБЛИЦАМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Class EXPL BOLT IC POT SCR Класс EXPLOSIVE BOLT — разрывной болт INTEGRATED CIRCUIT — интегральная схема POTENTIOMETER — потенциометр SILICON CONTROLLED RECTIFIER — кремние- вый управляемый вентиль
VAC TUBE XFORMER XISTOR Mfgr. AB AML BDX CD CDC CNS COMP-INST CRL CRY CSR DAI DES DIC ERI ERIE ETC FSC GE GESY GIC HOF HPA INRC IRC ITT КЕМ MIC МММ VACUUM TUBE — электронная лампа TRANSFORA1ER — трансформатор TRANSISTOR — транзистор Изготовитель ALLEN-BRADLEY AMELCO SEMICONDUCTOR BENDIX CORNELL-DUBLIER CONTINENTAL DEVICE CORP. CONTINENTAL SEMICONDUCTOR COMPUTER INSTRUMENTS CENTRALAB SEMICONDUCTOR CRYSTALONICS DIVISION, TELEDYNE CSR INDUSTRIES, INC. DIC AND INRC DELTA SEMICONDUCTORS, INC. DICKSON ELECTRONICS CORP. ELECTRON RESEARCH, INC. ERIE TECH ELECTRONIC TRANSISTOR CORP. FAIRCHILD, SEMICONDUCTOR DIVISION GENERAL ELECTRIC CO. GENERAL ELECTRIC, SEMICONDUCTOR DEPT. GENERAL INSTRUMENT CORP. HOFFMAN HEWLETT-PACKARD ASSOCIATES INTERNATIONAL RECTIFIER CORP. INTERNATIONAL RECTIFIER CORP. ITT SEMICONDUCTORS KEMTRON ELECTRON PRODUCTS MICROWAVE ASSOCIATES MANY MANUFACTURERS ON MARKET -прибо- ры, испытанные не менее чем тремя организациями- изготовителями
MOT MOTA NSC PHB PIL POTT-BRUM RAD RAY RAYN RCA SES SOD SPR STRU-DUNN SYL TEC TI TH TRW 306 MOTOROLA SEMICONDUCTOR PRODUCTS MOTOROLA NATIONAL SEMICONDUCTOR CORP. PHILBRICK PHILCO POTTER-BRUMIELD RADIATION, INC. RAYTHEON, SEMICONDUCTOR DIVISION RAYTHEON RCA CORP. ELECTRONIC COMPONENTS SEMITRONICS CORP. SOLITRON DEVICES SPRAGUE ELECTRIC CO. STRUTHERS-DUNN SYLVANIA TRANSITRON ELECTRIC CORP. TEXAS INSTRUMENTS TEXAS INSTRUMENTS, INC. TRW SEMICONDUCTOR, INC.
UNI WESY Model CC UNITRODE CORP. WESTINGHOUSE, SEMICONDUCTOR DEPT. Модель CARBON COMPOSITION RESISTOR - угольный
CER ELEC MF TAN объемный резистор CERAMIC CAPACITOR — керамический конденса- тор ELECTRIC — электрический ЛАЕТ AL FILM — металлическая пленка TANTALUM CAPACITOR — танталовый конденса-
WW IN SERIES тор WIRE WOUND — проволочный Обозначение для диодов, приведенное в D. А. Т. А.
2n SERIES BOOK FOR CHARACTERISTIC Обозначение для транзисторов, приведенное в D. А. Т. A. BOOK FOR CHARACTERISTIC
F/R (Facility of Report) BDM Публикация или отчет BRADDOCK, DUNN MCDONALD (см. работу
DNA1 DNA2 DNA3 HDL Ванша и Марцетелли, 1969) DNA2772T — отчет DNA 2114Н — отчет DNA 2114Н — 2 справочник HARRY DIAMOND LABORATORY, WOODBRID- GE, VA. (см. отчет Майлетта)
MX MX2 NOR MAGNAVOX LAB TEST MAGNAVOX TESTS, SERIES 2 NORTHROP RESEARCH AND TECHNOLOGY
SL CENTER (см. отчет DNA 2865F) SANDIA LABORATORIES, ALBUQUERQUE, N. M.
TAS Test Cond CAL TASCA, DOCUMENT 70sd 401, Jan. 1970. Условия испытаний DAMAGE, CONSTANT CALCULATED FROM ONE OF THE SUSCEPTIBILITY MODELS — константа повреждений, подсчитанная по одной из моделей
ES PU чувствительности ENERGY SOURCE — источник энергии PULSER DIRECT DRIVE — импульсный генера-
1KV8 тор с прямой связью ONE KILOVOLT FOR EIGHT MICROSECONDS—
20US — 1 кВ за 8 мкс 20 MICROSECOND PULSE WIDTH — длительность импульса, равная 20 мкс
Failure Type AVK Тип повреждения AVERAGE OF DAMAGE CONSTANT, К — усред-
BD BU DB DE ненная константа повреждения К BULK DAMAGE — объемное повреждение BURNOUT — сгорание DIELECTRIC BREAKDOWN — пробой диэлектрика DIGITAL ERROR, CHANGE OF STATE, BIT ERROR, OR DROPOUT — ошибка счета, изменение состояния,
DIBP ошибка или пропуск бита DIODE TESTER REVEALED BAD PARAMETER AFTER PULSE TEST — прибор для регистрации деградированного параметра диода после воздействия испытательного импульса
307
MAL ENERGY TO MALFUNCTION — энергия, вызываю-
NF щая нарушение работы NO FAILURE AT LEVELS INDICATED - отсутствие повреждений на определенных уровнях
OS OUT OF SPECIFICATION LIMITS — за пределами технических условий
pv PARAMETER VARIATION GREATER THAN 10% DUE TO PULSE ENERGY — изменение параметра больше чем на 10%, вызванное воздействием им- пульса
SD - TSB SURFACE DAMAGE — поверхностное повреждение THERMAL SECOND BREAKDOWN — тепловой вто- ричный пробой
UP Susceptibility E UPSET — нарушение Чувствительность EXPONENT OF 10 OR 3.25Е-02 MEANS 0.0325 — десятичный логарифм, например 3.25Е-02 означает 0.0325
Units Единицы С = Р*Т**0.5 означает, что С равно мощности, Вт,
J умноженной на корень квадратный из времени, с JOULES OR WATTS TIMES SECONDS TO DESTROY — джоули или ватт-секунды — единицы энергии,
MW идущей ла разрушение MEGAWATT PULSE POWER ТО DESTROY RESIS- TOR — мегаваттный импульс, необходимый для раз- рушения резистора
VS VOLT-SECOND — вольт-секунда. Прибор подвер- гался воздействию импульса с амплитудой 1000 В в те- чение 8 мкс
Comments A В BD Примечания ALLOY OR ANODE — сплав или анод BASE — база BREAKDOWN (VOLTAGE) — пробой (но напряже- нию)
C CP COLLECTOR OR CATHODE — коллектор или катод A TERMINAL ON RD221 (RADIATION, INC). IN- TEGRATED CIRCUIT — выходной зажим интег- ральной схемы RD221 (Radiation, Inc.)
D DIFFUSED OR DRAIN — рассеянный или потреб- ляемый ток
EXP1 Пояснение: I — чувствительность в единицах С рав- на чувствительности в джоулях, умноженной на 1000
FA FET FUSED ALLOY — перекристаллизованный сплав FIELD-EFFFCT TRANSISTOR — полевой транзис-
FWD тор FOR WARD BIASED — смещенный в прямом направ- лении
G GROWN OR GATE — выращенный или схема совпа- дений
GD GE GND INP GROWN DRIFT — выращенный дрейфовый GERMANIUM — германий GROUND — заземление INPUT, INP ТО BE (BASE-EMITTER) MEANS POI- TIVE POLARITY ON BASE — вход; вход BE (база- эмиттер) означает, что база находится под положи- тельным потенциалом 'PULSE POWER DAMAGE
. К CONSTANT — константа повреждения при действии импульса
308
L LONG PULSE MIDTII (IN NANOSECONDS) - ши. рина длинного импульса, нс
ME MS Nil MESA — меза MILLISECONDS — миллисекунды Л TERMINAL ON RA239 (RADIATION, INC.) IN- TEGRATED CIRCUIT — выходной зажим интег-
OUT ральной схемы RA239 (Radiation Inc.) OUTPUT TERMINAL OR PIN — выходная клемма пли штеккер
(OUT, GND) OUTPUT LEAD AND GROUND ARE COMMON — выходной вывод заземлен
P PA PC PIV PLANAR — планарный PRECISION ALLOY — прецизионный сплав POINT CONTACT — точечный контакт PEAK INVERSE VOLTAGE — пиковое обратное напряжение
RD A TERMINAL ON RD221 (RADIATION, INC.) IN- TEGRATED CIRCUIT — выходной зажим интег- ральной схемы RD221 (Radiation Inc.)
RECT RF REV S RECTIFIER — выпрямитель RADIO FREQUENCY — радиочастота REVERSED BIASED — обратносмещенный SOURCE OR SHORT PULSE WIDTH LESS THAN 100NS — источник или короткий импульс длитель- ностью менее 100 нс
SI SCR SILICON — кремниевый SILICON CONTROLLED RECTIFIER — кремние- вый управляемый вентиль
SI REF SILICON REFERENCE DIODE — кремниевый опор- ный диод
STB SUB sw UNK US VBD STABISTOR — стабилизирующее сопротивление SUBSTRATE — подложка SWITCH — ключ UNKNOWN — неизвестный MICROSECONDS — микросекунда BREAKDOWN VOLTAGE OF DIODE — напряже- . ние пробоя диода
VBDO BREAKDOWN VOLTAGES OF TRANSISTOR (VEBO, VCBO, VCEO) — напряжение пробоя тран- зистора (Уэво> ^кбо> ^кэо)
VHF VT Z VERY HbjH FREQUENCY — УКВ VOLTAGE THRESHOLD — пороговое напряжение Объемное импульсное сопротивление в омах или зе- неровский
ПРИЛОЖЕНИЕ С
ИМИТАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ
В приложении приведены наиболее характерные свойства аппаратуры и
установок, используемых для приближенной имитации полей ЭЛАИ, произведен-
ных ядерпыми взрывами в различных условиях'. Дополнительные данные можно
найти в литературе, приведенной в конце приложения, или получить как в про-
цессе эксплуатации, так и в результате проведения специальных испытаний.
Читатель должен понимать, что создание новых и модификация старых имита-
торов могут сопровождаться изменениями, связанными с размещением оборудова-
ния и (или) заменой более современной аппаратурой. Поэтому приведенные здесь
данные включают только основные характеристики.
309
C.I. TEMPS
Транспортабельный имитачор электромагнитного импульса является по-
лустационарной установкой, созданной Physics International Company для лабо-
ратории Гарри Даймонда и представляющей собой синхронизированный двусто-
ронний генератор Маркса--накопительный импульсный генератор (рис. С.1),
питающий 300-метровую дипольную антенну, расположенную горизонтально
над землей на высоте до 30 м (рис. С.2). Установка может быть демонтирована,
Рис. С.1. Импульсный генератор:
/ — генератор Маркса; 2 — оптический передатчик; 3 — передаточная трубка; 4 — внутренний
несущий конус; .5 — переключатель; 6 — биконус; 7 —оптический приемник; 8 — га* SFe
(1/1 атм); 9— оконечный узел; 10 — SF<? (7 атм); // — выравнивающие сопротивления; /2 —
фреон (^1 атм); /3 — цилиндрический корпус; 14 — цилиндр, содержащий генератор Маркса
Рис. С.2. Транспортабельный имитатор ЭМИ
310
перевезена на значительное расстояние, быстро собрана, проверена и введена
в строй в течение нескольких педель.
Антенна представляет собой цилиндрическую систему проволок, отходящих
от каждого конца генераторного блока, вместе с крепежными кольцами, оконеч-
ными узлами, тягами и оконечными заземленными выходными устройствами, ко-
торые формируют и направляют электромагнитную волну, созданную разрядом
импульсного генератора, на антенну. На рис. С.З показана форма импульса при
малых временах. Амплитуда импульса здесь равна примерно 200 А/м (с учетом
Рис. С.З. Форма импульса при испы-
тании на установке TEiMPS
опережающего импульса), а фронт — 8 пс (па отрезке временной оси между
точками от 0,1 до 0,9 максимума амплитуды). Соответствующая пиковая на-
пряженность электрического поля в пределах 50-метрового радиуса вокруг ан-
тенны составляет в экваториальной плоскости системы около 46 кВ/м. Время
спада импульса ^300 нс. Некоторые дополнительные характеристики даны
в табл. С.1.
С.2. ALECS
Установка электромагнитной калибровки и имитации лаборатории воору-
жения ВВС и Лос-Аламосской научно-исследовательской лаборатории (AFWL—
LASL) представляет собой линию передачи па связанных волнах. Она находится
южнее дороги запад-восток в Киртленде на базе ВВС в Ныо-Мексико. Размеры
рабочего объема: высота 13 м, длина 15 м, ширина 24 м. Длина переходных
секций равна 50 м. Импеданс линии 95 Ом.
Электромагнитный импульс генерируется разрядом последовательности
калиброванных конденсаторов па короткую 41-омную коаксиальную линию
передачи (метод формирующей емкости), а затем — на плоскость основания и
верхнюю плоскость антенной решетки, состоящую из параллельных проволок.
Начальный напосекундный участок импульса формирует 41-омная коаксиальная
линия; последовательность калиброванных конденсаторов обеспечивает фор-
мирование остальной части импульса с большой энергией. Перед разрядом
формирующая система заряжается от 2,2-мегавольтного генератора Ван-де-
Граафа. Управляемый разрядник обеспечивает максимальную частоту 1 им-
пульс в минуту.
Электромагнитный импульс, подводимый к рабочему объему, имеет на-
пряжение в пике около 1,7 МВ, фронт—примерно 6 пс и время спада (в е раз) —
150 нс. Эксперимент дает в рабочем объеме пиковое значение £-поля 125 кВ/м.
Диагностическая аппаратура для осуществления программы необходимых
испытаний размещена в подземном экранированном помещении. Аппаратурную
проводку можно вывести за пределы рабочего объема имитатора или аппаратур-
ного помещения.
Контрольно-измерительный комплекс установки ALECS представляет собой
10-канальную СВЧ-систему с проводной линией передачи данных, приборами
записи, регистрации времени, зажигания разряда и дополняется средствами
предупреждения и контроля. Большая часть этих систем заключена в поме-
щениях с двойными стенками из сварных стальных экранирующих листов,
обеспечивающих ослабление электромагнитного излучения 120 дБ.
311
ОС
Ю
Параметры имитатора TEMPS
Таблица С. 1
Импульсный генератор Генераторы Маркса
Длина 9,6 ы Проектное напряжение 3,5 МВ (в максимуме) на высоко-
Диаметр 3,4 м Число ступеней одного генера- омной нагрузке 35
Число генераторов Мар к- Два- по одному с каждой сто- тора Изменение напряжения на сту- 100 кВ (в максимуме)
са Число формирующих кон- роны 16—по 8 с каждой стороны пень Общая индуктивность одного 2,15 мкГн
денсаторов Масса 6,5 т генератора Полное последовательное огра- 10,5 Ом
Выходной переключатель Длина Диаметр 1,1 м 0,76 м ничивающее сопротивление (сосредоточенное, распреде- ленное) Напряжение запуска 125 кВ
Межэлектродный зазор От 13 до 25 см Масса одного генератора 925 кг
Давление газа (макси- мальное) Биконусы Максимальный диаметр 7 атм 9,2 м Система регулирования Первичный источник Силовая система 28 В, бортовой импульсный гене- ратор Генератор переменного токае гид-
Половинный угол Импеданс 40,4° 120 Ом Высоковольтное напряжение равлическим приводом ±50 кВ
Антенна Длина Диаметр кольца Число проволок Переменная от 100 до 300 м, меняется отрезками по 15 м 9,2 м 36 питания Органы регулирования Отношение напряжений на вхо- де и выходе системы запус- ка Время синхронизации запуска Пневматическое управление с на- земного пульта 1,5 В/160 кВ /Менее чем 1,5 нс (среднее квад- ратическое значение)
Оконечная секция Решетка с перевернутым кону- Конструкция крепления
Импеданс на хвосте им- сом, с постоянным отношени- ем диаметра к высоте —250 Ом на 20 м Полная высота 30 м
пульса ~150 Ом на 20 м Высота системы импульсный ге- Меняется в пределах 20 м '
Заземление Формирующие конден- саторы Емкость Длина Подземные горизонтальные алю- миниевые полосы толщиной 0,25 см, шириной 15см, дли- ной 6,1 м 100 пФ на каждый 1 м нератор—антенна Опоры Верхние брусья Внешний диаметр 38 см, толщина стенки 1^27 см, материал- -эпок- сид нофибсрглассовые волокна 35,6 X 22,9 см—с лоеное плотное дерево. Входят в конструкцию импульсного генератора
Диаметр 0,39 м Проектная нагрузка Испытательная нагрузка Ветер Масса (полная без бетонных блоков) 230 кг для антенной системы, 7,3 т для системы импульсного генератора 450 кг для антенного устройства, 9,5 т для устройства импуль- сного генератора 65 км/ч—система генератор—ан- тенна находится вверху; 270 км/ч — система генератор- антенна находится внизу и закреплена 25 т
co
GO
С.З. ARES
Другим имитатором, использующим линию передачи на связанных волнах,
является новейшая исследовательская установка имитации ЭМИ, принадлежащая
DNA. Она находится в Киртленде на базе ВВС в Ныо Мексике. Обычные размеры
рабочего объема: высота 40 м, длина 30 м, ширина 40 м; длина переходных
секций линии 76 м. Импеданс линии « 100 Ом.
Номинальное напряжение зарядки импульсного генератора установки
ARES равно 6 МВ, а запасенная энергия составляет 50 кДж. Максимальное
значение пикового выходного напряжения 45 МВ.
Напряженность электрического поля в районе взаимодействия излучения
с испытываемым объектом может достигать «110 кВ/м. Время нарастания им-
пульса 6 нс, а ширина импульса меняется в пределах 100—500 нс. Нижняя
часть установки — это экранированная комната с аппаратурой записи и конт-
роля. Наряду с проводными линиями передачи данных имеется многоканаль-
ная СВЧ-липия.
С.4. HEMP
На аналогичном принципе основан имитатор HEMP (рис. С.4), принадле-
жащий Safeguard Communication Agency (SAFCA) и расположенный в форте Хо-
шука, штат Аризона. В этом имитаторе отсутствует специальный рабочий объем.
Длина каждой из двух переходных секций 68 м; в месте стыка этих участков вы-
сота линии над землей 15 м, а ширина 24 м. Импеданс линии 135 Ом.
Рис. С.4. Линия передачи имитатора
HEMP.
а — вид сверху; б — вид сбоку
Рис. С.5. Имитатор, работающий на
принципе связанных волн:
/ — металлическая сетка; 2 — испытывае-
мый объект; 3 — коническая или рупорная
линия передачи
Источником переходного сигнала служит десятикаскадный LC-генератор,
создающий на выходе напряжение от 50 до 400 кВ. При 400 кВ пиковая напря-
женность электрического поля 26 кВ/м, причем это значение достигается за 3 нс*
Постоянная времени спада «300 нс.
С.5. SIEGE
Имитатор подземной ЭМИ-обстановки использует линию передачи па связан-
ных волнах с большим числом излучателей или переходных секций и предназ-
начен для испытания подземных систем. Рабочий объем имеет высоту 3 м. В ка-
честве нижней обкладки используют землю. Четыре 80-омных переходных
секции возбуждают линию.
314
С.6. TEFS
Транспортабельный имитатор электромагнитного поля (рис. С.5) с боль-
шим числом излучателей, разработанный для нужд SAFCA, основан на том же
принципе, что и предыдущий, и предназначен для генерации переходного
сигнала излучения, направленного вертикально вниз. В имитаторе исполь-
зуется 576 "переходных секций, каждая с вводным сопротивлением 200 Ом.
Каждые* четыре переходных секции соединены параллельно и возбуждаются
от 50-омного кабеля.
Сигналы на кабеле (всего 144 кабеля) поступают обычно от одного пере-
ключателя и батареи конденсаторов. 144 секции можно разместить различным
образом для облучения площади 40X40 м. Имитатор создает импульс излуче-
ния с напряженностью поля 50 кВ/м с фронтом 4 нс и с постоянной времени
спада 350 нс.
С.7. Имитаторы на длинной линии
Одним из первых созданных имитаторов ЭМИ был имитатор фирмы Sandia
на длинной линии. Это устройство, разработанное и сконструированное Sandia
Corporation и расположенное в Киртленде на базе ВВС в Нью Мексико, пред-
ставляет собой горизонтальный вибраторный излучатель с дискретными сосре-
доточенными сопротивлениями в нагрузке. «Длинная линия» здесь есть не что
иное, как алюминиевая ирригационная труба диаметром 15 см. 50 секций этой
трубы по 6 м каждая соединены в 300-метровую антенну. Антенна укреплена
на телефонных опорах на высоте 12 м над землей.
Два постоянных 20-киловольтпых источника питания подсоединены к гер-
метизированному переключателю с плоскопараллельными электродами. Каждый
из источников заряжает «свою» половину антенны зарядами, противоположными
по знаку зарядам другой половины. Затем центральный переключатель проби-
вается при напряжении, определяемом давлением газа и межэлсктродным рас-
стоянием. Выходной импульс приближенно можно описать разностью двух
экспоненте временем нарастания менее 10 нс и временем спада до уровня 0,1 от
пика примерно 1 мкс.
Объект испытаний (например, ракету) располагают примерно в 30 м от ан-
тенны и на высоте от 3 до б м над землей. В этих условиях в месте расположения
объекта пиковое значение напряженности поля ~ 1000 В/м.
MARTIN MARIETTA
Эта установка, аналогичная предыдущей, находится в Орландо, штат Фло-
рида. Антенна 300-метровой длины расположена на высоте 14 м над землей.
Она питается от двух 125-киловольтных источников и снабжена охранными
кольцами для минимизации потерь на коронный разряд.
Искровой промежуток заполнен смесью, состоящей из 6% кислорода и
94% азота при давлении от 3,5 до 350 атм. Меняя давление, межэлектродный
зазор, зарядное сопротивление и напряжение, можно изменять частоту следо-
вания импульсов, их амплитуду и время нарастания, которое заключено в пре-
делах от 5 до 30 нс. Длительность импульса от 100 до 700 нс. На расстоянии
30 м от антенны максимальная напряженность электрического поля в пике
— 1000 В/м. Частоту следования импульсов можно довести до 10 в секунду.
С.8. AFSWC ЭМИ-диполь
ЭМИ-диполь Центра специального оружия ВВС (AFSWC) является другой
установкой с сосредоточенными сопротивлениями в нагрузке. Она находится по-
близости от стоянки самолетов на базе ВВС в Киртленде. Общая длина
имитатора 98 м, высота над землей 14 м. Линия заряжается с того или дру-
гого конца от 100-киловольтного источника и излучает повторяющуюся серию
импульсов с частотой 10 импульсов в секунду. На расстоянии — 90 м от антенны
напряженность поля ^300 В/м, причем это значение достигается за 7 нс и
спадает за 200 нс.
315
С.9. Биконическая установка HDL
Лаборатория Гарри Даймонда (HDL) в Вудбридже, штат Вирджиния, имеет
в своем распоряжении имитационную установку с горизонтальным вибрато-
ром. Длина и диаметр каждой биконической секции вибратора ~ 2,75 м, а
импеданс —150 Ом. Вибратор собран из стальных прутков, оканчивающихся
40-омным сопротивлением, соединенным с землей. Общая длипа' —300 м, высота
над землей —30 м. Генератор Маркса, содержащийся в биконической секции,
через промежуточный конденсатор заряжает разрядный промежуток до 1,6 МВ.
Напряженность электрического поля на расстоянии 90 м/от центра антенной
линии достигает 4500В/М за 4 нс и проходит через ноль при I — 900 нс.
С.10. RES
Лаборатория вооружения ВВС (AFWL) располагает «летающим» исследова-
тельским имитатором электромагнитного излучения (RES), который представляет
собой биконичсский излучатель, возбуждаемый генератором Маркса.
В горизонтальном варианте имитатор имеет длину 60 м и использует распреде-
ленное резистивное покрытие элементов вибратора для ослабления антенных
токов. Антенна по конструкции аналогична антенне имитатора HDL, и ее мож-
но транспортировать вертолетом. Длина вертикального варианта имитатора
180 м.
С.11. Установка 1ITR1 (находится в ведении NOL-лаборатории
вооружения ВМС)
Рассматриваемые до сих пор имитаторы являются либо простыми излуча-
телями связанных волн, либо простыми вибраторными излучателями. В Кристл
Лэке, штат Иллинойс, находится гибридный имитатор, принадлежащий IITRI,
в котором применяется коническая вертикальная антенна высотой 15 м и 90-мет-
ровая горизонтальная линия с боковым излучением.
Установка предназначена для генерации подкритичных полей до 100 В/м
в одиночном импульсе или 10 В/м в серии с частотой 60 импульсов в секунду.
Фронт импульса —10 нс; время спада — 10э—10Б нс. Созданные на площади
20X50 м поля существенно неоднородны. Коническая антенна производит высо-
кочастотный короткий импульс; горизонтальная линия создает боковое квази-
статическое поле и генерирует низкочастотный длинный переходной сигнал.
Два излучателя питаются от общего источника, создавая вертикально поляри-
зованное поле для испытаний.
С.12. Установка Шерри Крик для имитации ЭМИ
Примером имитатора ЭМИ, находящегося в частном владении, является
установка Денверского университета в местности Шерри Крик в 16 км юго-вос-
точнее Денвера. В этой типичной установке для полевых испытаний используют
2-мегавольтпый импульсный генератор фирмы Physics International, питающий
антенну типа RES I. Характерная форма сигналов представлена на рис. С.6—С.8.
На рис. С.6 отражена зависимость от времени вертикально поляризованного
электрического поля на расстоянии 100 м от антенны, на рис. С.7 —соответст-
вующий этой зависимости частотный спектр, на рис. С.8 — зависимость ампли-
туды потенциала от частоты. Импульсный генератор может запускаться 25 раз
в минуту и работать на другие типы антенн. Вспомогательные устройства состоят
из компьютера Burroughs В-5500, большого набора систем записи, осциллогра-
фов, портативных источников питания и аппаратуры индикации.
Испытания, использующие прямую связь с объектом
Испытания, основанные па так называемом принципе прямой связи, можно
провести на небольших'элсктронных приборах, таких, как диоды и транзисторы.
Импульсный генератор для этих испытаний должен создавать 500-вольтные
316
импульсы с варьрирусмой длительностью на 50-омных нагрузках с временем
нарастания ~0,5 нс.
Следует обратить внимание исследователей, занимающихся такими испы-
таниями, что результаты, включая выгорание, неправильное срабатывание,
расстройку и прочес, зависят от многих факторов, в числе которых можно наз-
вать следующие:
1. Туп используемого генератора импульсов или передатчика.
2. Импеданс йспытываемого прибора и характеристика передаточной
линии, соединяющей генератор с этим прибором.
3. Сложность прибора. Известны случаи, когда 25 различных испытаний
не дают возможности полностью охарактеризовать чувствительность интеграль-
ной схемы. Некоторые комбинации повреждений трудно осмыслить как из-за
сложности схемы, так и из-за невозможности контролировать процессы внутри
объекта во время испытаний.
О 20 40 60 80100120
Время,не
Рис. С.6. Вертикально
поляризованный им-
пульс па расстоянии
100 м от антенны
Рис. С.7. Спектр вер-
тикально поляризо-
ваного импульса
Рис. С.8. Амплитудный
спектр
4. Форма импульса. Результаты, полученные на высоковольтном коротком
прямоугольном импульсе, отличаются от результатов, полученных на длинном
импульсе с умеренным значением амплитуды напряжения. Уровень энергии
повреждения при воздействии 10-микросекундного импульса на порядок выше,
чем для 100-паносекундного. Повреждение от сигнала, имеющего форму зату-
хающей синусоиды, отличается от повреждения, вызванного прямоугольным
импульсом.
5. Геометрия прибора. Некоторые транзисторы, имеющие одни и тс же
первые два знака маркировки 2N, различаются по конструкции, определяемой
предприятием-изготовителем. Приборы одного предприятия-изготовителя могут
быть в 100 раз более чувствительными к переходным токам и напряжениям,
чем приборы другого.
6. Поверка аппаратуры, используемой для контроля испытании.
7. Надежность испытываемого образца приборов. При определенных ус-
ловиях конкретные испытываемые приборы (транзисторы или диоды) могут
уже быть весьма ненадежными и, таким образом, более чувегвительными к ис-
пытаниям на принципе прямой связи.
8. Опыт испытателей или решения, принимаемые ими.
9. Цель испытания. Одни испытания проводятся для определения чувстви-
тельности отдельного прибора, другие — для определения чувствительности
прибора, включенного в цепь подсистемы. Во многих случаях испытывается
партия образцов, полученная с поточной линии, для определения вероятности
отказа при воздействии конкретного импульса напряжения.
317
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Tutorial Issue on High Speed Pulse Instrumentation Techniques. — «Nucl.
Sei.», 1973, v. 20, N 5.
2. EMP Simulator Facility ALECS I, EG & C, January 1969.
3. AFSWC EMP Dipole Facility Field Mapping Report, Braddock, Dunn. &
McDonald, BDM/A-102-70-R. September 17, 1970.
4. Electromagnetic Pulse Environmental Handbook, Air Force Weapons Labora-
tory, EMP Phenomenology 1—1. Schlegel, Messier, Radawski, January 1972.
5. Partridge R. E. EMP Testing Facility. — In: Los Alamos Scientific Laboratory.
Electromagnetic Pulse Sensor and Simulation Notes, 1968, № 1.
6. Baum С. E. Impedances and Field Distribution for Parallel Transmission Line
Simulators. Air Force Weapons Laboratory. Sensor and Simulation Notes, 1966,
N 21.
7. The ARES Environment (Braddock, Dunn and McDonald rough draft).
8. Development of Five EMP Generators.—In: Ion Phvsics Corporation. AFWL-
TR-70-6, October 1971.
9. Merewether D. E., Steigerwald C. A. Predicted Fields Produced by RES 1 An-
tennas and the AFSWC Dipole Excited by a Voltage Step* Sandia Laborato-
ries, SC-DR-69-623, Septemberl969.
10. Merewether D. E. Transient Pulse Transmission Using Impedance Loaded Cy-
lindrical Antennas. University of New Mexico, Bureau of Engineering, Research
Report EE-148, February 1968.
11. Baum С. E. In.: Air Force Weapons Labaratory. «Sensor and Simulation Notes»,
1969, № 69.
12. Factors Which Affect CMRR. Tektronics P60646 Instruction Manual, p. 22.
13. «Sensor and Simulation Notes», 1969, N 2—5, 7, 8, 11, 13, 15, 18, 30, 38, 40,
11—43, 56, 74, 78.
14. Electromagnetic Pulse Sensor Handbook. V. 1. Air Force Weapons Laboratory f
EMP Measurement 1, June 1971:
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Адиабатический процесс 77
Азимутальное магнитное поле 17
Акцепторы 67
Амплитудный спектр 317
Анализ
— гармонический 45
—• временной 45
Аналитические модели 201
Анизотропия 243
Антенна 204
— биконическая «летающая» 316
— емкость 51
— логпериодичсская 44
— парабсллическая 44
— поперечное сечение 259
— ромбическая 44
— рупорная 44
— цилиндрический несимметрич-
ный вибратор 51
— шлейф-антенна 50
— эффективная площадь 43
Асимметрия 13, 243
— коэффициент 24
Большая степень интегрирования 261
Быстрый энергетический анализ (экс-
пресс-анализ) 37, 116, 224
Вагон
— распределение но стойкости 231
Варисторы 153
Вероятность поражения 244
Взаимодействие с колебаниями обще-
го вида 42
Взрыв
— внеатмосферный 25
— воздушный 244
- наземный 13, 16, 19, 21
— подземный 253
— средневысотиый 24
— точка 26
Вихревой ток 245
Влияние напряжения смещения на
повреждения полупроводниковых
элементов 86
Влияние ЭМИ на элементы 64
Внутренние заземлители 213
Внутренний Э1МИ 31
Военный стандарт
— 220, 140, 188, 189
— 220А, 140, 141, 189
— 285, 181
Волоконный кабель 172
Волоконный световод с малыми по-
терями 170
Время задержки 71, 160
Встроенная система самоконтроля
203, 263
Встроенный генератор импульсов 260
Вторичный пробой 70, 73
Выделение повреждения 245
Выпуск системы 202
Высокая надежность (HIREL) 261
Высокая степень интегрирования 260
Высокоимпедапсиое электрическое
ноле 102
Высокоэнергетический защитный при-
бор 159
Высота взрыва 14, 24, 261
Высотный (внеатмосферный) взрыв
13, 245
Выход (энергетический) 245
Гальваническая коррозия 246
Гальванически покрытая ткань 113
Гамма-излучение 12
Гармонический анализ 45
Гаситель дуги 137
Гауссова форма импульса 104
Генератор Маркса 246, 312
Геомагнитное поле 25, 246
Гибридный имитатор 316
Гибридная интегральная схема 245
Гибридные защитные приборы 147
Гибридные фильтры 162
Гидравлическая логическая система
173
Гидродинамический выход 259
Гирорадиус 25
Глубина проникновения поля 24
319
Горячее пятно (точка перегрева) 74,
82
Градиент плотности атмосферы 244
Границы безопасности 64
Группирование 211, 246
Давление газа в разрядниках 148
Дальнее поле 16
Двери 114
Двухплоскостиая линия 183
Деградация 246
- - порог 225
— элемента 37
— энергия 37
Деление ядер 260
Дельта'функция 49
Детонаторы 209
Дефекты изготовления 67
Дефекты экранов 100
Диагностическая аппаратура 314
Динамический импеданс 82
Динамическое напряжение пробоя
151
Диод 65, 70
Диодный ограничитель 137
Диполь 38, 40
Дифференциальное уравнение тепло-
проводности 77
Дифференциальное уравнение линйи
передачи 48
Дифференциальные характеристики
проникновения 116
Дифференциальный генератор 47
Дифференциальный трансформатор
12о
Диэлектрический волновод 172
Дроссели 133
Дуговой разряд 91, 148
— между металлизациями 67
— на трансформаторе 144
Дюамель 85
Задающий источник напряжения 186
Заземление 208, 214, 227
Заземление типа «ёлочка» 214
Замыкание по поверхности прибора
82
Запрещенной зоны ширина 69
Затраты на увеличение стойкости 15,
64, 199
Защита систем и схем 100, 216, 217,
222
Защитные разрядники 50, 52, 145,
162, 191
Защитные устройства 99, 145
---гибридные 147
---радиационная стойкость 161
---сравнительные данные 161
Защитный фактор 247
Зональная система заземления 216
320
Зонирование 211
Зоны чувствительности 211, 212
Идеальная экранирующая камера 108
Избыточное давление 32, 34, 36
Изменение во времени магнитной ин-
дукции 122, 200
Изменение состояния 89
Измеритель положения повреждения
247
Изолирующий трансформатор 143
Изоляторы типа световодов 171
Имитаторы ЭМИ
------на биконических секциях
Лаборатория Гарри Даймонда 310
----на длинных линиях
----«летающий»
----на связанных волнах
ARES, HEMP 314
----на связанных волнах лабора-
тории вооружения ВВС 311
----прямая связь с объектом 316
----установка в Шерри Крик 316
Импеданс
— выходной широкополосный 190
— свободного пространства 18
Импульс в виде разности двух экспо-
нент 51, 151, 233
Импульсная функция 49
Импульсное напряжение пробоя 146
Инжекционные испытания 180, 208
Инжекционный метод 248
Исправление нарушения работы 248
Испытания, использующие прямую
связь с объектом 316
Испытания с помощью двух диполей
181
Источник энергии 307
Кабели 116, 185
— бесконечно длинные 58
— волоконной оптики 172
— коаксиальные в оплетке 119
— комплексная проводимость (ад-
миттанс) 48
— наводка 22, 116
— подземные 20, 56, 129
---- переходной сигнал 60
Каналы передачи данных 171
Катушки 143, 167
Квазистатическая аппроксимация
29
Кинокамеры 178
Код Харрингтона 248
Компьютер 226
— расстройка 218
Конденсаторы 96
— керамические 137, 96
— Ьегнетоэлектрические 142
— тангаловые 96, 97
— уровень повреждения 96
Концентрация примеси 67, 68
Коэффициент
— заполнения 92
— затухания 248
— направленности 56
— оптической плотности 127
— отражения 141
— прямой передачи фильтра 140
— рассеяния 248
— теплового расширения 69, 70
— экранирования по току 187
Кривая отказов 77
Критерий начала выживания 199
Критический уровень напряжения 82
Лабораторное оборудование 177
Лавинный 150
«Летающая» биконическая система
316
Логпериодическая антенна 44
Локальная точка перегрева 76
Локальный нагрев 74
Магнитное поле 187
---высокоимпедансное 102
---низкоимпедансное 102
--- проникновение 105
--- реакция кабелей 121
--- скорость изменения 101
Максимальный импульсный ток 146
Метод
— емкости перехода 88
— нелинейного сосредоточенного
параметра (НСП) 49
— площади перехода 87
— ступенчатых напряжений 92
— теплового сопротивления 88
— Фурье-преобразований 49
Методы испытаний
---военный стандарт 285, 181
---стандарт ИИЭР 299, 181
---экранирующих подсистем с
помощью большой низкочастот-
ной петли 181
-----------двух малых нетель
181
----------- двух диполей 181
---.электромагнитных уплотне-
ний 183
--- кабелей и разъемов 185
---фильтров 188
---защитных разрядников 191
---трансформаторов 193
'----на СВЧ 181
Методы увеличения стойкости систем
196
Механизм дивертирования 107
Механизм нарушения 89
Минимальные напряжения и ток под-
держания разряда 161
Многократные пробои прибора 73
Модель 64, 249
— Ванша—Белла 76, 249
— «поля смещения» 32
— с полубесконечной геометрией
78
— «собственная» 75
— Таска 249
— тепловая с конечной геометри-
ей 81
— теплового вторичного пробоя 73
— электрическая 75
Молниеотвод 207
Молния 147, 165, 191, 200, 204, 205,
206, 231, 237
Мощность переданная 173
Наводка 36
— в виде затухающей синусоиды
178
— квазистатическая 36, 38
— механизм 117
— на самолет 29
--- при заправке в воздухе 239,
240
— расчеты 51
— с эквивалентной схемой типа
витка 51
Наземные сооружения 200
Наземный ядерный взрыв 16, 248
Накопленная энергия 29
Напряжение
в виде затухающей синусоиды 52
— гашения 146, 150
— зажигания 150
— ограничения 146, 151, 250
— поддержания разряда 150
— пробоя 68, 150, 254, 256
— пробоя статическое 146, 256
— расстройки диоднотранзистор-
пой схемы совпадений 218
Наружное заземление 212
Нарушение герметизации 82
Начальное гамма-излучение 16
Невосприимчивость к помехам 172
Недогрузка 250
Непосредственное облучение 31
Несимметричный вибратор 40
Номинальные нагрузки 178
Номинальный импульсный ток 250
Номинальный ток периодического
разряда 146, 250
Пулевая точка Земли 26
Обедненный слой
---ширина 88
Область возможных повреждений 70
Область выделения энергии 250
Облучение незатухающими радиовол-
нами 203
Оболочка (экран) 230
Оболочка кабеля 118, 119, 120, 121
Обработка поверхности р—«-перехо-
да 90
321
Образование нити (в р—п-перехо-
де) 75
Обратные токи земли 34
Объемное волновое сопротивление
82, 125
Объемный ток 56
«Обход» 200, 219 250
— временная селекция 229
Общие требования к оборудованию
177
Ограничители
— беспроволочные 169
— жесткие 145, 148
— мягкие 145, 153
Опасное действие Э7ШИ на воору-
жение 208
Опасность самопоражения 198
Опасность ЭЛМИ 208
Определение направления излучения
ЭМИ 219
Оптические волокна 169
Оптические изоляторы 208, 238
Оптические ограничители 169
Отверстия 100
— в экране 111
Оценка живучести 251
Оценка поражения 251
Ошибка счета 307
Пальцеобразный контакт 114
Память на ферритах 219
Парадокс малой мощности 32
Паразитные сигналы 32
Параметры рассеяния 140
Переданная энергия 151, 157, 163
Передвижной вагон 231
Перегорание 89, 252
Перекрестная помеха 252
Петли 116
Пиковое напряжение импульса 146,
252
Плавающий потенциал 213
Плавление
— выводов 72
— металлизации 67, 72
— по нити 74
— температура 65
План распределения по стойкости
198
Плетеные кабельные экраны 127
Плотность
— лавинного тока 74
— мощности ЭЛМИ 209
— энергетического спектра 29
Поведения элементов подсистем 64
Поверхностные эффекты 90
Поверхностный вихревой ток в са-
молете 54
Повреждение
— внезапное 252
— вторичное 252
— вторичный пробой 67
322
— выводов 83
— защита 197
“ изменение уровня 86, 147
— катастрофическое 216, 252
— конденсаторов 96
— контакта 87
— кривая 84
— металлизации 83
— механизм 64
— модели 71
— нарушение герметизации 82
— нестационарное 64
— объемное 89
— остаточное 74
— от сигнала сложной формы 84
— параметрическое 216
— поверхностное 89
— полное 252
— полупроводниковых приборов
65
— предсказание 85
— при постоянном уровне рассея-
ния энергии 77
— резисторов 92
— р—«-перехода 81
— элемента
----слабое 254
---среднее 254
---тяжелое 254
Подземное поле 20
Подземные сооружения 226
----стойкость 226
Подземные ядерные взрывы
Поглощение 253
Поле
— азимутальное магнитное
244
— излучение 19
— магнитное земли 13, 25, 244
16
17,
— ортогональное электрическое
182
— проникновение 47
— радиальное 17
— тангенциальное магнитное 182
Полевой транзистор 261
Полуширина импульса 253
Помехи
— внутрисистемные 207
— меже истомные 207
— радиочастотные 200, 261
Поперечный комптоновский ток 26
Поперечный ток 83
Порог
— повреждения по энергии 231
— проплавления 238
Последовательность калиброванных
конденсаторов 289
Послойная защита 211, 253
Поставщик защитных приборов 159
Постоянная времени
— деградации 56
— рассеяния 56, 129, 130
Ноток
— насыщения магнитных материа-
лов 112
— кажущейся мощности 101
— энергии 43
Прерыватели 173
Прибор '
— активный 244
— деградация 70
— защита 100
— повреждение 83
— с газовым промежутком 148
Приемники ЭМИ 216
Проблема стойкости 198
Проблемы систем 196, 204
Пробой
— диэлектрика 67, 89, 91, 307
— катастрофический 142
— лавинный 65, 248
— объемный 89, 91
— поверхностный 89
Проводимость
— воздуха 18
— земли 232
— локального пробоя 74
— пик 19
— • проходная 186
— скрещенного поля 101
Программа ЕСАР 36, 46
Программы
— исправляющие ошибки 219
— машинные 36, 46
Продольная симметрия 193
Проектирование и разработка 200
Прокладки (уплотнения) 113, 115,
176, 183, 184
Проникновение
— глубина 23
— магнитного поля 105, 108
— наводки 212
— электрического поля 100, 119
— характер 45
— S-параметры 141, 255
Пропуск бита 307
Противовес 206, 230, 252
— заземляющий 230
Проходной импеданс 129
— скрещенного поля 101
Проходной конденсатор 135
Прямая связь 253
Псевдоантенна 213
Работа с перебросом 253
Радиационное повреждение 254
Разветвление 254
Разрывной болт 306
Разрядник защитный 49, 52, 145,
156
Разъединители 173
Разъемы 126, 176, 185, 187
Распределение
— увеличение стойкости систем
223, 238
Рассеянная энергия 179
--- диапазон 155
Расслоение 31, 254
Расстройка 197, 224, 253, 296
Район источника 12, 19, 33, 199, 250
-----асимметричный 13
-----в форме полусферы 13
Реакция приемников 233
Результаты испытания для больших
импульсов 93
Региональная система заземления 216
Резисторы 65, 92, 93, 94, 95
Реле 65, 167, 169, 173
Ремонт системы 203
Рупорная антенна 44
Сбой схемы 255
Свободное поле 15
Светодиод 169
Свойства материалов с высокой про-
ницаемостью 112
Свойство квазистатичности 101
Сигнал в виде затухающей синусоиды
51
Сигнал молнии 204, 205
Синергический эффект 255
Система на миллиметровых волнах
172
Слой атмосферы, поглощающий гам-
ма-излучение 25
Случайное согласование 139, 255
Случайные резонансы 134, 138
«Собственная» модель вторичного
пробоя 75
Соединение 255
Сопротивление излучения антенны 45
Сопротивление скрещенного поля 101
Средневысотнып взрыв 15, 24
Средняя плотность мощности 43
Стадии распределения по стойкости
223
Стандарт ИИЭР 299, 181
Старение 203
Стоимость увеличения стойкости 199
Стойкий полупроводниковый разряд-
ник 167
Строгий анализ 45
Схема заземления 214
Схема с сосредоточенными парамет-
рами 36, 108
Схемы аналоговые 218, 221
Схемы скоростной защиты 173, 255
Тангенциальный радиус для высот-
ного взрыва 25
Телеметрические системы с использо-
ванием волоконной оптики 178
Температура эвтектики 69
Теневой эффект 256
323
Тепловая модель с конечной геомет-
рией 81
Тепловые свойства германия и крем-
ния 67
Теплота плавления для кремния 68
Термическая генерация носителей до-
норами и акцепторами 67
Ток
— вихревой 54, 245
— жилы 56
— зависимость от времени 225
— замкнутый 17
— локальный 224
— минимальный поддержания раз-
ряда 161
— наведенный 29
— наводки фюзеляжа 240
— насыщения 69
— оболочки кабеля 118
— объемный 56
— смещения 104
— утечки 68
Трансформаторы 133, 143, 193, 238
— симметрирующие 45, 193, 255
Трансформация обыкновенной навод-
ки в дифференциальную 167
Требования к защитным разрядни-
кам, обеспечивающим стойкость 54
Тренировка пли приработка 257
Увеличение стойкости 223, 257
----- сбалансированное 198
Угол
— азимутальный 59
— возвышения 57
— наклонения 55
— падения 228
Ударная волна 246, 256
— компрессионная фаза 257
Ударный генератор звуковых частот
179
Указатель разделов, содержащих све-
дения о распределении по стойко-
сти 224
Уплотнения 113, 115, 183
Управление ядерных боеприпасов
Министерства обороны США
(DNA) 260
Управляемые лавинные вентили 152
Усиление 31
Усиливающая интерференция 30
Устройство накачки (задающее
устройство) светоизлучающего дио-
да 169, 171
Уязвимость 244, 247
— системы 256
Фазовая диаграмма Al—Si 69
Фантомный контур 256
Ферритовые кольца 137
Ферромагнитные сердечники 142
Фильтры 36, 133, 188
324
— Баттерворза 133
— заграждающие 143
— полосовые 143
Фронт давления 258
Функционально-критические 258
. — подсистемы 227
— элементы 199
Функция
— Грина 48
— единичная 49
— импульсная 49
Фурье-преобразование 45
Хайперном 112
Хевисайда единичная функция 85
Центр аварийных работ (ЕОС) 260
Циклический режим работы 220
Цилиндрические экраны 107
Цилиндрический несимметричный
вибратор 51
Частотная компонента поля 23
Чувствительность аппаратуры 224
Швы 105, 114, 115, 234
Эквивалентный прямоугольный им-
пульс 84
Эквифазная плоскость 43
Экран 100, 116, 181, 238
— дефекты 100, 105
— изготовление ИЗ
— конструкции 113
— материалы 100
— поведение 100
— ячеистой конструкции 230
— электростатический 143
Экранирование
— высокочастотное 106
-----эффективность 107
— коэффициент для кабеля 188
— медным экраном 113
— низкочастотное 106
— эффективность 101, 182
----- проектная 238
Эксперименты ио исследованию све-
тового излучения 74
Экспоненциальное ослабление 110
Эксцентриситет кабеля 121
Электрические модели 75
Электрический импульсный разрядник
259
Электрическое поле
— в морской воде и почве 22
— квазистатпческое 101
Электромагнитная
— помеха (ЭМП) 207
— совместимость (ЭхМС) 207
Электромагнитное излучение (ЭЛМИ)
200, 208, 260
Элемент (компонента)
— активный 244
— воздействия 64
— деградация 37
- - защита 100
— поведение 64
— повреждение 87
ЭМИ 12
— взаимодействие с системой 64
— внеатмосферного взрыва 25, 28
- - внутренний 31
— воздействие 14
— высотного взрыва 259
— генерация 12
— генерированный в системе 31
— датчик 220
— затраты на увеличение стойко-
сти 15
- защитные разрядники 145
— имитаторы 177
— наводка 36
---на внешние оболочки подзем-
ных кабелей 61
- — созданная в вагоне 236
— - усиление 210
— наземный 21, 32
- -- невосприимчивость к воздейст-
вию 172
— обстановка
---варианты 15, 16
— план 199, 224
— подземный 32
— полостной 31
— приемники 216, 232
— применение методов распреде-
ления 223
— прямой и отраженный 28
— упрощенная форма сигнала 39,
40
— фильтры 188
Эмиттированное излучение 256, 257,
„ 259
Энергетические уровни повреждения
65
Энергетический выход 245
Энергия
— вызывающая нарушение работы
308
— полезная 43
Эффективная
— длина 40. 50
— площадь антенны 37
— теплопроводность 76, 78
Эффективный коэффициент ограни-
чения 154
Эффект экранирования Фарадея 102
Я дерна я защита 258
Ядерный столб 258
Якоря 143
ИБ № 863
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИМПУЛЬС
И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
Л. У. Рикетс, Дж. Э. Бриджес,
Дж. Майлетта
Редактор Т. Е. Бузаева
Художественный редактор А. Т. Кирьянов
Переплет художника А. И. Шаварда
Технический редактор Л, Ф. Шкилевич
Корректоры Н. А. Смирнова и М. В. Косарева
Сдано в набор 09.02.79. Подписано к печати 10 10 79.
Формат 60Х901Ле. Бумага run. № 2. Гарнитура литературная.
Печать высокая. Уел. псч. л. 20,5. Уч -изд. л. 26,24.
Тираж 3000 экз. Зак. изд. 77511. Зак. тип 867. Цена 4 р. 20 к
Атомиздаг, 103031 Москва К 31, ул. Жданова, 5
Московская типография № 4 Союзнолиграфпрома
I осударствениого комитета СССР
по делам издательств» пол hi рафии и книжной торюилн
Москва 129041, Б. Переяславская ул, 46
УВАЖАЕМЫЙ ЧИТАТЕЛЬ!
Атомиздат выпускает в свет в 1980 г. книги:
Аблеков В. К.» Денисов Ю. Н., Прошкин В. В. Химические ла-
зеры. Под род. В. С. Авдуевского. 18 л. 3 р. (книга объявлена в ан-
нотированном плане па 1980 г., позиция 31).
Изложены закономерности характерных для химических лазе-
ров — квантовых генераторов (ХКГ) газофазных реакций, основы
квантовомеханического описания молекулярных систем, процессы об-
разования возбужденных частиц в ходе неравновесных химических
реакций. Рассмотрена кинетика процессов в ХКГ, которые класси-
фицированы по их гндрогазодинамическим признакам на устройства
с неподвижной средой, с дозвуковым, сверхзвуковым потоками и
с детонационными процессами в среде. Описаны конструктивные
схемы современных ХКГ и принципы их работы.
Для инженеров и научных работников, занимающихся разработ-
кой и исследованием лазеров. Может быть использована студентами
и аспирантами физических и инженерно-физических факультетов.
О’Шиа Д., Коллен Р., Родс У. Лазерная техника. Пер. с англ.
25 л. Пер. изд., США. 1977. 3 р. 70 к. (книга объявлена в аннотиро-
ванном плане на 1980 г., позиция 33).
Доступно и достаточно полно изложены физические основы
квантовой электроники, описаны различные типы квантовых генера-
торов, рассмотрены их характеристики и режимы работы. Большое
внимание уделено описанию различных современных областей при-
менения лазеров (исследования по лазерному управляемому термо-
ядерному синтезу, голография, оптическая связь и т. д.).
Для специалистов, занимающихся вопросами применения лазе-
ров в науке и технике. Может быть использована также студентами
и аспирантами соответствующих специальностей.
Заказы на книги просим направлять по одному из перечислен-
ных адресов магазинов — опорных пунктов Атомиздата или в мест-
ные книжные магазины, распространяющие научно-техническую ли-
тературу.
Адреса магазинов — опорных пунктов Атомиздата:
141980 Дубна, Московская обл., ул. Векслера, 1, книжный магазин
«Эврика».
375019 Ереван, ул. Баракамутяна, 24, книжный магазин № 29.
191040 Ленинград, Пушкинская ул., 2, магазин № 5 «Техническая
книга».
220000 Минск, Ленинский пр., 48, магазин № 13 «Техническая
книга».
327
121019 Москва, проспект Калинина, 26, магазин № 200 «Московский
дом книги».
630090 Новосибирск, Академгородок, ул. Ильича, Торговый центр,
книжный магазин № 2.
249020 Обнинск, Калужская обл.» ул. Мигунова, 4, магазин № 1.
432000 Ульяновск, ул. Гончарова, 3, магазин № 9 «Техническая
книга».
310000 Харьков, ул. Свердлова, 17, магазин № 1 «Научная книга».
634950 ГСП-22, Томск-50, нер. Батенькова, 5, книжный магазин № 2.