Schutz von komplexen elektronischen Systemen vor Störungen durch elektromagnetischen Pulse hoher Leistung (PDF)

Das Versagen eines elektronischen Systems kann in der heutigen Zeit verheerende Folgen
haben, denn nicht nur die Wirtschaft sondern auch Menschenleben sind von diesen abhängig.
Um die volle Funktionsfähigkeit sicherzustellen, ist die elektromagnetische Verträglichkeit
(EMV) von elektronischen Systemen untereinander zu gewährleisten. Die Nachfrage nach
immer höheren Datenraten und kompakteren elektronischen Komponenten führt zu erhöhten
Nutzsignalfrequenzen, niedrigeren Betriebsspannungen und höheren Packungsdichten, die mit
einer erhöhten Empfindlichkeit der modernen elektronischen Systeme verbunden sind. Dadurch
reagieren Systeme anfälliger auf äussere Störungen, insbesondere auf Störquellen, die
bewusst zur Beeinflussung eines elektronischen Systems eingesetzt werden (z.B. aus terroristischen
Hintergründen). Diese Quellen zur Erzeugung elektromagnetischer Pulse extrem hoher
Leistung (HPEM) decken schmalbandige Mikrowellenimpulse bis hin zu ultrabreitbandigen
Pulsen ab. Bei der Einkopplung in ein System kann es zu einer vorübergehenden Beeinträchtigung
der Funktion bis hin zur Zerstörung von Halbleiterbauelementen kommen. Deshalb
ist die Entwicklung von Massnahmen zur Härtung des zu schützenden Systems essentiell.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Schutzkonzepten, die gegen
HPEM-Störungsformen eingesetzt werden können, sowie die Analyse der Wirkung von
Schutzschaltungen in verschiedenen Bereichen wie der Spannungsversorgung oder auch der
Datenübertragung von komplexen Systemen. Das Ansprechverhalten der Schutzelemente
wird hierbei messtechnisch und mit Hilfe von Simulationssoftware untersucht, was zu einer
allgemeinen Ableitung eines Schutzkonzeptes für komplexe Systeme gegen Störungen durch
HPEM und Richtlinien für neue Schutzkomponenten führt.