ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 11 · МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЗАДАЧАХ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Численное моделирование влияния электромагнитных импульсов на работу типовых электронных автоколебательных систем

П.С. Глазунов1,2, Е.А. Воробьёва1,2, В.А. Вдовин3, А.И. Слепков1,2

1 МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2 Lomonosov Moscow State University, Россия
3 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.11.20 УДК 537.86 EDN VRSXTC

Аннотация

Представлены результаты теоретического исследования влияния коротких электромагнитных импульсов на устойчивость работы генераторов тактовой частоты. В качестве математической модели генератора тактовой частоты используется осциллятор Ван-дер-Поля. Исследуется зависимость вероятности сбоя генератора от характеристик импульсных помех, таких как амплитуда и длительность. Показано, что вероятность сбоя бита как функция амплитуды и длительности помехи при определённых условиях зависит от их произведения. Показано, что вероятность сбоя бита сильно зависит от момента времени, в которой происходит воздействие. В общем случае зависимость вероятности сбоя бита от момента начала воздействия импульсной помехи имеет два максимума. Предложено объяснение наличия данных максимумов на основе устойчивости решения уравнения Ван дер Поля при разных режимах работы генератора.

  • воздействие электромагнитными импульсами
  • генератор тактовой частоты
  • осциллятор ван дер Поля
  • вероятность сбоя
  • exposure to electromagnetic pulses
  • clock generator
  • van der Pol oscillator
  • probability of failure
Abstract (in English)

Numerical modeling of the influence of electromagnetic pulses on the operation of typical electronic self-oscillating systems

The results of a theoretical study of the effect of short electromagnetic pulses on the stability of the operation of clock generators are presented. The Van der Pol oscillator is used as a mathematical model of a clock generator. The dependence of the probability of generator failure on the characteristics of impulse noise, such as amplitude and duration, is investigated. It is shown that the probability of bit failure as a function of the amplitude and duration of the interference under certain conditions depends on their product. It is shown that the probability of a bit failure is highly dependent on the point in time at which the impact occurs. In the general case, the dependence of the probability of a bit failure on the moment of the onset of pulse interference has two maxima. An explanation is proposed for the presence of these maxima based on the stability of the solution of the Van der Pol equation for different operating modes of the generator.

Для цитирования

Глазунов П.С., Воробьёва Е.А., Вдовин В.А., Слепков А.И. Численное моделирование влияния электромагнитных импульсов на работу типовых электронных автоколебательных систем // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.11.20

Литература

  1. Gaynutdinov R. R., Chermoshentsev S. F. Immunity research of the electronic systems elements at the influence of intentional electromagnetic pulses. // 17th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices EDM, 30 June - 4 July 2016. P.214-218 DOI: 10.1109/edm.2016.7538727
  2. Ключник А.В., Пирогов Ю.А., Солодов А.В. Обратимые отказы интегральных микросхем в полях радиоизлучения. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2013. No.1. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jan13/18/text.pdf
  3. Пирогов Ю.А., Солодов А.В. Повреждения интегральных микросхем в полях радиоизлучения. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2013. No.6. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jun13/15/text.pdf
  4. Вдовин В.А., Кулагин В.В., Черепенин В.А. Помехи и сбои при нетепловом воздействии короткого электромагнитного импульса на радиоэлектронные устройства. //Электромагнитные волны и электронные системы. 2003. Т.8. N 1. С. 64.
  5. Кузнецов А.П., Селиверстова Е.С., Трубецков Д.И., Тюрюкина Л.В. Феномен уравнения ван дер Поля. // Известия вузов "ПНД". 2014. Т. 22. N 4. С. 3-42. URL: https://andjournal.sgu.ru/ru/articles/fenomen-uravneniya-van-der-polya
  6. Tony E.L., Sadeghpour H.R. Quantum synchronization of quantum van der Pol oscillators with trapped ions // Phys. Rev. Lett. 2013. Vol. 111. No.23-6. December. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.234101 URL: https://arxiv.org/pdf/1306.6359.pdf
  7. Walter S., Nunnenkamp A., Bruder C. Quantum synchronization of two Van der Pol oscillators. // Annalen Der Physik. 2014. Vol. 527. No.1-2. P.131-138. URL: https://arxiv.org/abs/1406.7134
  8. Huang, C. Multiple scales scheme for bifurcation in a delayed extended van der Pol oscillator.// Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications. 2017. Vol. 490. P.643-652. DOI:10.1016/j.physa.2017.08.035
  9. Amore P., Boyd J.P., Francisco M.F. High order analysis of the limit cycle of the van der Pol Oscillator // Journal of Mathematical Physics. 2017. Vol.59. No.1. URL: https://arxiv.org/pdf/1711.09978.pdf
  10. Cooper M., Heidlauf P., Sands T. Controlling Chaos-Forced van der Pol Equation. // Mathematics. 2017. Vol. 70. URL: https://www.mdpi.com/2227-7390/5/4/70
  11. Климонтович Ю.Л. Энтропия и информация открытых систем. // УФН 1999. Т.169. №4. С.443-452. URL: https://ufn.ru/ru/articles/1999/4/e
  12. Климонтович Ю.Л. Критерий относительной степени упорядоченности открытых систем. // УФН. 1996. Т.166. №11. С.1231-1243. URL: https://ufn.ru/ru/articles/1996/11/f
  13. Sklar B. Digital communications: Fundamentals and Applications, Second Edition. University of California, Los Angeles, Prentice Hall, 2001. URL:https://www.academia.edu/38995331/DIGITAL_COMMUNICATIONS_Fundamentals_and_Applications_Second_Edition
  14. Здухов Л.Н., Исаев А. П., Парфёнов Ю. В., Титов Б. А. Методика оценки вероятности сбоев цифровых устройств при воздействии сверхкоротких электромагнитных импульсов // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2011. No.5 URL: http://jre.cplire.ru/jre/may11/1/text.html
  15. Нуриев М.Г., Гизатуллин Р.М., Мухаммадиев А.А. Исследование помехоустойчивости вычислительной техники при электромагнитных воздействиях через металлоконструкцию здания на основе физического моделирования // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2019. No.4 URL: http://jre.cplire.ru/jre/apr19/8/text.pdf