Электромагнитная совместимость инфокоммуникационных и связных систем

Бакалавриат 2020/2021

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
Дистанционный формат со 2-го модуля.
домашняя работа 1
Дистанционный формат со 2-го модуля.
домашняя работа 2
Дистанционный формат со 2-го модуля.
домашняя работа 3
Дистанционный формат со 2-го модуля.
коллоквиум
Дистанционный формат со 2-го модуля.
экзамен
Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия. Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе zoom https://us04web.zoom.us/j/3442140455?pwd=NmU0ZStTWjhmSUlNRUpoem5XNjFpdz09 К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка zoom. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение более одной минуты. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.

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