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.
Преподаватели
Кечиев Леонид Николаевич
Крючков Николай Михайлович
Программа дисциплины
Аннотация
Цель освоения дисциплины
Планируемые результаты обучения
Содержание учебной дисциплины
Элементы контроля
Промежуточная аттестация
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
Рекомендуемая дополнительная литература