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

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

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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.