Электромагнитная совместимость инфокоммуникационных и связных систем

Бакалавриат 2019/2020

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

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

Когда читается: 4-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кечиев Леонид Николаевич, Крючков Николай Михайлович

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 56

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Электромагнитная совместимость инфокоммуникационных и связных систем» охватывает актуальные вопросы создания, эксплуатации и развития перспективных инфокоммуникационных и связных систем (ИКиСС), связанные с обеспечением их электромагнитной совместимости (ЭМС). Технический регламент Таможенного союза, международные нормы требует обязательной сертификации продукции на соответствие требованиям ЭМС, что требует от специалиста в области ИКиСС наличие компетенций в этой области. В дисциплине рассматриваются основные понятия, термины и определения в области ЭМС ИКиСС, вопросы стандартизации и сертификации. Описываются источники и рецепторы помех; приводятся основные вопросы межсистемной и внутрисистемной ЭМС. Рассматриваются методы и средства обеспечения целостности сигнала и целостности питания, а также экранирования и фильтрации. В результате освоения дисциплины студент получит новые знания в области ЭМС, средств и методов повышения помехозащищенности ИКиСС и снижения уровня излучаемых от них помех, будет способен решать проблемы в области ЭМС на основе анализа и синтеза ИКиСС, находить, оценивать и использовать информацию по обеспечению ЭМС из различных источников, необходимую для решения научных и профессиональных задач при разработке и эксплуатации ИКиСС, 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 студентов в ходе проведения практических занятий, выступления, участие в дискуссиях, консультации с преподавателями по выполнению домашнего задания и т.п.; коллоквиум; выполнение домашнего задания. Блокирующие элементы и промежуточный контроль не предусмотрены. Итоговый контроль в форме экзамена проводится в устной форме. Дисциплина читается в 1 и 2 модуле 4 курса бакалавриата.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Электромагнитная совместимость инфокоммуникационных и связных систем» являются: • развитие абстрактного, ассоциативно-образного и систематического мышления при решении инженерных задач в области обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС); • развитие способности творческого мышления при синтезе новых технических средств обеспечения ЭМС; • формирование способности целенаправленного поиска и многокритериального выбора новых технических решений в области ЭМС технических средств. В результате освоения дисциплины «Электромагнитная совместимость инфокоммуникационных и связных систем» студент приобретает следующие компетенции: • способен решать проблемы в профессиональной деятельности на основе анализа и синтеза; • способен работать с информацией: находить, оценивать и использовать информацию из различных источников, необходимую для решения научных и профессиональных задач в области ЭМС (в том числе на основе системного подхода).

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 ИКиСС. Нормативно-техническая документация в области ЭМС ИКиСС и функциональной безопасности
продукции, приводятся примеры последствий несоблюдения требований ЭМС, регулирование в области ЭМС. Тема 2. Рассматривается система стандартизации в области ЭМС: международные стандарты, региональные стандарты, стандарты РФ, технические регламенты. Международные стандарты и региональные стандарты. Военные стандарты США. Стандарты в области функциональной безопасности ИКиСС.
Раздел 2. Источники и рецепторы помех. Межсистемная ЭМС
Тема 3. Рассматриваются источники помех искуИКиССвенного и техногенного происхождения, источники преднамеренных помех, рецепторы в виде чувствительной аппаратуры, механизм проникновения помех в ИКиСС. 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
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 ИКСиСС, даются их электрические характеристики, оценивается уровень защиты от внешних помех, даются рекомендации по применению.
Раздел 4. Обеспечение целостности сигнала и целостности питания
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 ИКиСС. 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
Тема 11. Роль экранирования в обеспечении ЭМС ИКСиСС. 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

активность на семинарах
домашняя работа 1
домашняя работа 2
домашняя работа 3
коллоквиум
экзамен
В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: УК-1, УК-2, УК-5, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-7, ПК-9, ПК-10.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.1 * активность на семинарах + 0.1 * домашняя работа 1 + 0.1 * домашняя работа 2 + 0.1 * домашняя работа 3 + 0.1 * коллоквиум + 0.5 * экзамен

Программа дисциплины