ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №8
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.10
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ
ДЛЯ ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ БОРТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
В.П. Костелецкий, Е.Б. Черникова, Е.С. Жечев, А.М. Заболоцкий
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
634050, Томск, пр. Ленина, д. 40
Статья поступила в редакцию 23 июня 2022 г.
Аннотация. Правильная и бесперебойная работа бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), работающей в экстремальных условиях космического пространства, является важным требованием при разработке и эксплуатации космических аппаратов (КА), так как ее нарушение может нанести непоправимый ущерб. Рассматривается обеспечение помехозащищенности силовой шины электропитания (СШЭП) бортовой РЭА КА. При проектировании СШЭП решалась задача обеспечения целостности питания путем разработки устройства защиты от кондуктивных помех, включая защиту от сверхкоротких импульсов (СКИ). Длительность таких воздействий лежит в наносекундном и субнаносекундном диапазонах. Из-за широкого спектра такие помехи преодолевают традиционные средства защиты. Для защиты от СКИ, предложены устройства, называемые модальными фильтрами (МФ). Конструкция МФ позволяет интегрировать его в СШЭП и обеспечить эффективную защиту от СКИ. Между тем для получения комплексного эффекта защиты КА от излучаемого и кондуктивного СКИ большой амплитуды предлагается совместное использовать МФ и помехозащитный фильтр (ПФ) на элементах с сосредоточенными параметрами. Впервые представлены рекомендации по поэтапной разработке устройства защиты СШЭП от СКИ, которое представляет из себя гибрид, состоящий из МФ и ПФ. Экспериментальные исследования показали, что такой гибрид ослабляет синфазные и дифференциальные помехи в диапазоне частот до 5 ГГц в 5,81 и 11,9 раз, соответственно. Кроме того, устройство обладает небольшими размерами и весом, что важно при использовании в космической отрасли.
Ключевые слова: электромагнитная совместимость, силовая шина электропитания, устройство защиты, модальный фильтр, сверхкороткий импульс, синфазный и дифференциальный режимы.
Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по проекту FEWM-2022-0001.
Автор для переписки: Черникова Евгения Борисовна, chiernikova96@mail.ru
Литература
1. Ковалев А.П., Алексеев В.П. Факторы, определяющие надежность и долговечность конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов (информационное исследование). Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2015. Т.13. С.1006-1010.
2. Kučera M., Šebök M. Electromagnetic compatibility analysing of electrical equipment. Diagnostic of electrical machines and insulating systems in electrical engineering. 2016. P.1-6. https://www.doi.org/10.1109/DEMISEE.2016.7530476
3. Huiqing W., Jun L., Xuhui Z., Xuhui W. Electric vehicle drive inverters simulation considering parasitic parameters. 13th Power Electronics and Motion Control Conference. Poznan, Poland. 2008. P.417-421. https://www.doi.org/10.1109/EPEPEMC.2008.4635301
4. Lehr J., Pralhad R. Foundations of Pulsed Power Technology. NY, Wiley-IEEE Press. 2017. 664 p.
5. Baisden A.C., Boroyevich D., van Wyk J.D. Enhanced design of an integrated transmission-line bus filter. Power Electronics Specialists Conference (PESC). Orlando, USA. 2007. P.3029-3033. https://www.doi.org/10.1109/PESC.2007.4342507
6. Mora N., Vega F., Lugrin G., Rachidi F., Rubinstein M. Study and classification of potential IEMI sources. System and assessment notes. 2014. №41. 92 p.
7. Mojert C. UWB and EMP susceptiblity of microprocessors and networks. Proc. of the 14th International Zurich symposium on electromagnetic compatibility. Zurich, Switzerland. 2001. P.47-52.
8. Zhechev Y.S., Kosteletskii V.P., Zabolotsky A.M., Gazizov T.R. Electromagnetic interference filter for spacecraft power bus. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V.560. №012133. P.1-6. https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/560/1/012133
9. Gazizov A.T., Zabolotsky A.M., Gazizov T.R. UWB pulse decomposition in simple printed structures. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2016. V.58. №4. P.1136-1142. https://www.doi.org/10.1109/TEMC.2016.2548783
10. Khazhibekov R.R., Zabolotsky A.M., Zhechev Y.S., Kosteletskii V.P., Gazizov T.R. Development of modal filter prototype for spacecraft busbar protection against ultrashort pulses. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V.560. №012145. P.1-6. https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/560/1/012145
11. Khazhibekov R.R., Zhechev Y.S., Kosteletskii V.P., Zabolotsky A.M. A device for an ultrashort pulse attenuation in common and differential modes in the highvoltage power supply circuits of the spacecraft. 21st International conference of young specialists on micro/nanotechnologies and electron devices EDM. Erlagol, Altai. 2020. P.179-182. https://www.doi.org/10.1109/EDM49804.2020.9153483
12. Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Электромагнитная совместимость: модальные технологии. Томск, Издательство Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2018. 132 с.
13. Richard L., Timothy M. EMI filter design. CRC Press. 2012. 264 p.
14. Zhechev Y.S., Zabolotsky A.M. The analysis of shielding effectiveness of the enclosure of an EMI-filter for a spacecraft power bus. International Journal of Circuits, Systems and Signal Processing. 2021. V.15. P.470-475. https://doi.org/10.46300/9106.2021.15.51
Для цитирования:
Костелецкий В.П., Черникова Е.Б., Жечев Е.С., Заболоцкий А.М. Разработка устройства защиты от сверхкоротких импульсов для цепей электропитания бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.10