Аспирантура 2020/2021

Электромагнитная совместимость технических средств

Статус: Курс по выбору

Направление: 11.06.01. Электроника, радиотехника и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1 семестр

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кечиев Леонид Николаевич, Крючков Николай Михайлович

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 56

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Электромагнитная совместимость технических средств» охватывает актуальные вопросы создания, эксплуатации и развития перспективных технических средств (ТС), связанные с обеспечением их электромагнитной совместимости (ЭМС). Согласно Техническому регламенту Таможенного союза, государственным стандартам и международным нормам ТС подвергаются обязательной сертификации на соответствие ЭМС, что требует от специалистов, занятых электронных и радиотехнических отраслях, наличие компетенций в этой области. В дисциплине рассматриваются основные понятия, термины и определения в области ЭМС ТС, базовые вопросы стандартизации и сертификации. Описываются источники и рецепторы помех; рассматриваются основные вопросы межсистемной и внутрисистемной ЭМС, а также методы и средства обеспечения ЭМС цифровой аппаратуры, реализации методов экранирования и фильтрации. В результате освоения дисциплины аспирант освоит проблематику ЭМС ТС, получит новые знания в области обеспечения ЭМС ТС, освоит основные средства и методы повышения помехозащищенности ТС и снижения уровня излучаемых от них помех, будет способен решать проблемы в области ЭМС на основе анализа и синтеза, находить, оценивать и использовать актуальную информацию по обеспечению ЭМС ТС из различных источников, включая зарубежные, необходимую для решения научных и профессиональных задач при разработке и эксплуатации ТС, участвовать в испытаниях и измерениях в области ЭМС и интерпретировать их результаты. Освоение дисциплины позволит приобрести навыки практических расчетов эффективности экранирования, проектирования печатных плат, отвечающих требованиям ЭМС. Текущий контроль предусматривает учет активности аспирантов в ходе проведения практических занятий, выступления, участие в дискуссиях, консультации с преподавателями по выполнению домашнего задания и т.п. Блокирующие элементы и промежуточный контроль не предусмотрены. Итоговый контроль в форме экзамена проводится в устной форме. Дисциплина читается по выбору по объединенному плану аспирантуры Электроника, радиотехника и системы связи.

Цель освоения дисциплины

• Целями освоения дисциплины «Электромагнитная совместимость технических средств» являются: • развитие абстрактного, ассоциативно-образного и систематического мышления при решении научных задач в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств (ЭМС ТС); • развитие способности творческого мышления при синтезе новых методов и средств обеспечения ЭМС ТС; • формирование способности целенаправленного поиска и многокритериального выбора новых методов в области ЭМС ТС.

Планируемые результаты обучения

• Знать: основные понятия развития технической сферы.
• Уметь: формулировать потребности человеческого общества, потребительские функции и цели обеспечения ЭМС ИКиСС.
• Знать: основные нормативные документы в области ЭМС технических систем.
• Уметь: формулировать потребности в области стандартов по ЭМС, определять и описывать основные методы сертификационных испытаний.
• Владеть: методикой назначения норм для проведения испытаний и измерений в области ЭМС.
• Знать: параметры основных источников и рецепторов помех. Механизм передачи помех.
• Уметь: оценивать потенциальные опасности при воздействии различных помех.
• Владеть: расчетными методиками по оценке параметров помех.
• Знать: методы и средства обеспечения целостности сигналов и целостности питания.
• Уметь: применять методики по расчету целостности сигнала, выбору развязывающих конденсаторов, выполнять трассировку цепей питания.
• Знать: Механизмы экранирования различных полей, методику расчету эффективности экранирования, определять эффективность фильтрации и методики тестирования аппаратуры.
• Уметь: рассчитывать эффективность экранирования при различных структурах полей, рассчитывать ослабление фильтров.
• Владеть: методикой выбора материалов для экранов, методикой выбора стандартных фильтров для конкретных целей, методами и средствами защиты аппаратуры от электростатического разряда.

Содержание учебной дисциплины

• Раздел 1. Основные понятия, термины и определения в области ЭМС ТС. Нормативно-техническая документация в области ЭМС ТС
  Тема 1. Рассматривается проблема ЭМС, ее роль в повышении конкурентоспособности продукции, приводятся примеры последствий несоблюдения требований ЭМС ТС, регулирование в области ЭМС ТС. Тема 2. Рассматривается система стандартизации в области ЭМС ТС: международные стандарты, региональные стандарты, стандарты РФ, технические регламенты. Международные стандарты и региональные стандарты. Военные стандарты США.
• Раздел 2. Источники и рецепторы помех. Межсистемная ЭМС
  Тема 3. Рассматриваются источники помех искусственного и техногенного происхождения, источники преднамеренных помех, рецепторы в виде чувствительной аппаратуры, механизм проникновения помех в ТС. Дается характеристика основным методам обеспечения ЭМС: зонирование, рациональный монтаж, экранирование, заземление, фильтрация и ограничение. Указываются их особенности и возможности. Тема 4. Взаимодействие радиотехнических систем. Типы помеховых сигналов. Международное регулирование в области распределения радиочастот, таблицы распределения частот, частотные зоны. Тема 4. Элементная база цифровых быстродействующих систем. Излучение от цифровой аппаратуры. Спектр цифрового сигнала.
• Раздел 3. Внутрисистемная ЭМС ТС
  Тема 5. Помехи в радиоэлектронной аппаратуре. Аналоговая и цифровая аппаратура. Показатели быстродействия. Рассматривается поведение проводов и компонентов электронных схем на высоких частотах, изучаются их модели на высоких частотах, причины возникновения помех. Тема 6. Модели компонентов: резисторов, конденсаторов, индуктивностей. Неидеальное поведение компонентов. Тема 7. Рассматриваются основные типы проводных и кабельных межсоединений в ТС, даются их электрические характеристики, оценивается уровень защиты от внешних помех, даются рекомендации по применению.
• Раздел 4. Обеспечение целостности сигнала и целостности питания
  сигнала, модель линии передачи в печатной плате, влияние конструкторских факторов на целостность сигнала. Тема 9. Дифференциальная передача сигнала как средство повышения помехозащищенности аппаратуры. Модель, модовый анализ и рекомендации по проектированию. Модели линий передачи, первичные и вторичные параметры линии, волновое сопротивление и его влияние на работу линии передачи. Тема 10. Помехи (перекрестные и отражения) в линиях передачи. Конструкции печатных плат, задачи обеспечения ЭМС и целостности сигнала, дается классификация помех в печатном монтаже быстродействующих ТС. Механизм образования помех в шинах питания. Требования к параметрам шин питания, шины питания в многослойных печатных платах (МПП). Развязывающие конденсаторы: выбор и установка.
• Раздел 5. Экранирование и фильтрация с целью обеспечения ЭМС ТС
  Тема 11. Роль экранирования в обеспечении ЭМС ТС. Разновидности задач экранирования. Материалы, применяемые при экранировании. Этапы проектирования экранов. Электростатическое экранирование, магнитостатическое экранирование. Классификация структуры поля. Понятие ближней и дальней зоны. Основные расчетные соотношения. Рекомендации по экранированию статических полей. Электродинамическое экранирование, расчет электродинамического экрана. Выполнение точек ввода воздуховодов и коммуникаций. Рекомендации по электродинамическому экранированию. Тема 12. Фильтрация как метод подавления помех в цепях аппаратуры. Классификация фильтров, их конструкции, области применения, рекомендации по выбору и установке. Механизм работы ограничителей перенапряжений. Стабилитроны, варисторы, диоды, газоразрядные приборы − основные характеристики и области применения. Тема 13. Статическое электричество и его влияние на электронику. Методы и средства устранения электростатического разряда в электронной аппаратуре. Тема 14. Измерения помехоэмиссии, измерения помехозащищенности, измерение стойкости к кондуктивным помехам, измерение уровня кондуктивных помех. Условия тестирования и основное оборудование.

Элементы контроля

• семинар
  Дистанционный формат со 2-го модуля.
• домашние задания
  Дистанционный формат со 2-го модуля.
• экзамен
  В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: ОПК-1, ОПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6 Формат проведения экзамена во 2 модуле может быть дистанционный, офлайн или смешанный в зависимости от ситуации. Информация доводится до студентов не позднее 10 дней до сессии.
• коллоквиум
  Дистанционный формат со 2-го модуля.
• cамостоятельная работа
  Студенты занимаются самостоятельной подготовкой к семинарским занятиям, коллоквиуму и экзамену по заданным темам с использованием материалов лекций и рекомендованной литературы.

Промежуточная аттестация

• Промежуточная аттестация (I семестр)
  0.3 * домашние задания + 0.1 * коллоквиум + 0.1 * семинар + 0.5 * экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Защита электронных средств от воздействия статического электричества : учеб. пособие для вузов, Кечиев, Л. Н., 2005
• Экранирование радиоэлектронной аппаратуры : инженерное пособие, Кечиев, Л. Н., 2019
• ЭМС для разработчиков продукции, Уилльямс, Т., 2003

Рекомендуемая дополнительная литература

• ЭМС для систем и установок, Уилльямс, Т., 2004