Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7909-1-5:2008 Tương thích điện từ - Phần 1-5: Ảnh hưởng của điện từ công suất lớn

• Số hiệu: TCVN7909-1-5:2008
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2008

Kiểu PC	Tần số sóng mang GHz	Trường E V/m	Điều biến	Ảnh hưởng quan sát được
Pentium 133 MHz	2,731 2,770 1,133 2,675 2,887	30 50 50 50,75 75	CW AM AM, Xung AM, Xung AM	Mất dữ liệu Mất dữ liệu Khởi động lại Không truy cập được Không truy cập được
Pentium II 233 MHz	1,070 1,460 1,480	100 100 100	Xung CW, AM, Xung CW	Lỗi ghi đĩa Tắt nguồn Tắt nguồn
Pentium II 300 MHz	1,040 1,400	45 100 100 100 75 75 50 85	Xung CW AM AM Xung Xung Xung Xung	Tắt nguồn Tắt nguồn Tắt nguồn Khởi động lại Tắt nguồn Tắt nguồn Tắt nguồn Tắt nguồn
AM: điều biên.

Trong các phép đo ở Bảng 1, nhận thấy rằng loại điều biến (CW, AM 80 % 1 kHz, xung có tần số lặp 217 Hz và 50 % chu kỳ làm việc) cũng là tham số quyết định trong các hạng mục quan sát được. Cả ba điều biến đều tạo ra các ảnh hưởng bất lợi lên PC. Các ảnh hưởng quan sát được bao gồm từ mất dữ liệu, khởi động lại (trong trường hợp PC tự khởi động lại) và lỗi ghi đĩa (thông báo từ hệ thống vận hành đĩa, trong trường hợp phải tắt nguồn bằng tay để phục hồi lại hệ thống) đến tắt nguồn, đòi hỏi phải rút và cắm lại phích cắm của dây nguồn. Trường điện nhỏ nhất gây ra ảnh hưởng bất lợi là 30 V/m. Dữ liệu về các ảnh hưởng này rất hữu ích để hiểu về hiện tượng ghép nối EM trong hệ thống điện tử.

Càng về sau các thiết bị càng được thiết kế tốt hơn, và do đó các mức xáo trộn điển hình đối với môi trường HPEM thường vào cỡ từ hàng chục đến hàng trăm V/m. Điều này có thể là do tốc độ xử lý cao hơn trong các thiết bị mới hơn và do các thiết bị này cần gắn với các yêu cầu EMC khác nhau đối với phát bức xạ khiến cho màn chắn thiết bị phải tốt hơn.

Một ví dụ thứ hai liên quan đến thử nghiệm tính nhạy HPEM của các PC trên ô tô và các thiết bị quân sự không có màn chắn bằng cách sử dụng các xung rađa (điển hình là xung có độ rộng một hoặc một vài giây và tần số lặp xung khoảng 1 kHz) tại 1 GHz đến 3 GHz, Backstrom [30] đã ghi lại xáo trộn (đòi hỏi phải cài đặt lại hoặc khởi động lại các thiết bị trên ô tô) xuất hiện tại các cường độ trường cỡ vài trăm V/m (giá trị đỉnh hiệu dụng của cường độ trường), trong khi hỏng hóc vĩnh viễn yêu cầu mức cao hơn 20 dB đến 30 dB.

Từ các kết quả này, có thể kết luận rằng xáo trộn có thể xuất hiện trong các hệ thống điện tử không được bảo vệ ở khoảng cách lớn nhất khoảng 500 m đối với nguồn HPM có thể được đặt trong xe tải. Đối với các nguồn có kích cỡ nhỏ hơn, ví dụ các nguồn có thể đặt trong xe thùng chuyên dụng, thì khoảng cách ước tính giảm xuống còn 50 m. Khoảng cách lớn nhất gây ra hỏng vật lý vĩnh viễn được ước tính khoảng 15 m đối với HPM có thể đặt trong xe tải, trong khi nguồn có thể đặt trong xe thùng chuyên dụng thì phải đặt rất gần, hoặc tiếp xúc trực tiếp với hệ thống. Bảng 2 tóm tắt các kết quả từ các thử nghiệm này.

Bảng 2 - ảnh hưởng HPEM lên ô tô là hàm của khoảng cách và công suất nguồn
(Dựa vào dữ liệu đo được từ Backstrom [30])

Nguồn

Khoảng cách m

15

50

...

...

...

HPM do xe tải chở

P = 10 MW

Hỏng vĩnh viễn

Xáo trộn ^b

Xáo trộn ^**)

HPM do xe thùng chuyên dụng chở ^a

P = 100 kW

Xáo trộn^**)

Xáo trộn ^b

...

...

...

HPM do xe tải chở

SE = 30 dB

Xáo trộn^**)

Không ảnh hưởng

Không ảnh hưởng

HPM do xe thùng chuyên dụng chở

SE = 30 dB

Không ảnh hưởng

Không ảnh hưởng

...

...

...

^a Có thể gây ra hỏng vĩnh viễn khi đặt rất gần với vật bị ảnh hưởng (ví dụ ở khoảng cách vài mét)

^b Xáo trộn nhìn chung thường là mất chức năng tạm thời, tuy nhiên, trong một số trường hợp có thể sẽ có hỏng hóc vĩnh viễn.

Ví dụ thứ ba về ghép nối HPEM là việc chiếu xạ CW của nhiều thiết bị điện tử, ở tần số của lò vi sóng 2,4 GHz, được Giri và Kaelin ghi lại [8]. Trong thử nghiệm này, anten hình loa tiêu chuẩn được sử dụng để bức xạ ra năng lượng tạo ra từ lò vi sóng thương mại và chiếu đến một số vật thử nghiệm. Các vật thử nghiệm này được đặt cách nguồn khoảng 6 m và trường điện chiếu vào cỡ 350 V/m. Thử nghiệm này chứng tỏ những gì có thể làm được khi sử dụng các thiết bị bán sẵn.

Đối tượng bị phơi nhiễm trong các trường này gồm:

- máy thu thanh AM, FM;

- đồng hồ đeo tay vỏ nhựa;

- thiết bị kích nổ bằng điện (EED) cỡ nhỏ;

- máy tính tay;

- vật liệu hấp thụ;

...

...

...

Các ảnh hưởng quan sát được gồm:

a) máy thu thanh bị hỏng do nhiệt;

b) đồng hồ vỏ nhựa bị hỏng hoàn toàn;

c) EED bị nổ khi dây dẫn tạo thành một lưỡng cực nửa sóng;

d) máy tính bị hỏng, màn hình LCD bị cháy;

e) gây tăng nhiệt độ ở vật liệu hấp thụ;

f) làm sáng bóng đèn huỳnh quang.

Những ví dụ trên đây cho thấy rằng việc ghép năng lượng EM vào hệ thống điện tử là hàm số của một số tham số của môi trường tới cũng như của các đặc trưng riêng của bản thân hệ thống điện tử.

6.3 Linh kiện/hệ thống con bị cháy và hỏng vĩnh viễn

...

...

...

Từ năm 1970, đã có những nỗ lực đáng kể để hiểu và định lượng mức hỏng hóc và xáo trộn của các linh kiện do kích thích HPEM. Đã có lượng lớn các dữ liệu liên quan đến hỏng linh kiện do HPEM [1], và cũng có sẵn các kết quả của thử nghiệm mở rộng trên các hệ thống truyền thông, hệ thống và linh kiện điện [31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 và 42].

Gần đây, một số thử nghiệm đã được thực hiện để đánh giá xáo trộn và hỏng hóc linh kiện, hệ thống con riêng rẽ (ví dụ PC nối với đường điện hoặc đường dây viễn thông), và để kiểm tra khả năng lan truyền của các quá độ hỏng tiềm ẩn trên cáp điện từ bên ngoài vào bên trong của tòa nhà. Kết quả này được thảo luận trong các điều nhỏ dưới đây.

6.3.1 Hỏng linh kiện

Như đã lưu ý trước đây, môi trường HPEM bức xạ khác với trường HEMP bức xạ, và do đó, không phải tất cả các dữ liệu hỏng hóc linh kiện HEMP đều có thể áp dụng trực tiếp cho các nghiên cứu HPEM. Nghiên cứu gần đây của Goransson [43] về độ nhạy của HPEM lên các linh kiện đã kết luận rằng, liên quan đến độ nhạy HPM trên các mạch số, có thể có những khác biệt lớn về độ nhạy giữa các công nghệ mạch số khác nhau. Goransson cũng quan sát thấy những khác biệt nhỏ giữa những mẫu khác nhau của cùng một loại và cùng một nhà chế tạo; tuy nhiên cũng ghi lại được những khác biệt lên đến 16 dB trong mức nhạy của linh kiện đối với các nhà chế tạo khác nhau. Goransson cũng ghi nhận được sự phụ thuộc rất mạnh của tần số vào độ nhạy của linh kiện, với mức ngưỡng nhạy tăng nhanh khi tần số tăng. ảnh hưởng này trong linh kiện của mạch TTL được minh họa trên Hình 8.

Hình 8 – Ví dụ về ngưỡng nhạy đo được trong vi mạch DM74LS00N [TTL] 4 cổng NAND 2 đầu vào là hàm của tần số, thể hiện ngưỡng nhạy tăng tại các tần số cao hơn [43]

Lưu ý rằng độ nhạy hệ thống có thể khác với độ nhạy của từng linh kiện riêng rẽ. Đối với hệ thống analog, mức nhạy HPM được Goransson nhận thấy là phụ thuộc vào ứng dụng. Tuy nhiên, thường có thể đạt được biện pháp độc lập với ứng dụng của ảnh hưởng HPM. Do đó có thể tính được mức nhạy đối với các ứng dụng khác nhau.

6.3.2 Ảnh hưởng quá độ dẫn lên PC

Đối với nghiên cứu này, Radasky và những người khác [44] quyết định sử dụng máy phát thử nghiệm quá độ lặp lại được và được hiệu chỉnh tốt. Vì lý do này, máy phát thử nghiệm được sử dụng là loại được IEC xác định để thử nghiệm thiết bị với quá độ sinh ra do sét hoặc quá độ điện nhanh. Trong khi các quá độ này thường bắt đầu trên các đường dây điện bên ngoài tòa nhà, thì lại có những ghép nối chéo đến các đường dây viễn thông cả bên ngoài và bên trong tòa nhà.

...

...

...

6.3.2.1 Thiết bị cần thử nghiệm

Để thực hiện các thử nghiệm, sử dụng bốn máy tính cá nhân. Một là máy tính Macintosh SE và ba máy tính khác là loại PC (1 – Pentium 66 MHz, 2 – 486, 3 – Pentium 120 MHz). Cả bốn máy tính, dây nguồn được thử nghiệm cho dạng sóng EFT trong khi hai trong số bốn PC được thử nghiệm cho dạng viễn thông. Ngoài ra, các dạng sóng EFT được đặt lên dây chuột, dây bàn phím và dây điện nối vào modem.

Trong bộ thử nghiệm thứ hai, các cổng mạng được thử nghiệm với các dạng sóng EFT, CWG và viễn thông. Hai loại cổng ethernet được kiểm tra trên PC: 10base2 (cáp đồng trục RG 58) và 10baseT (cáp đôi xoắn cấp 5). Cổng Appletalk trên Macintosh cũng được thử nghiệm với EFT.

6.3.2.2 Kết quả thử nghiệm – các xung CWG và xung viễn thông

Bộ kết quả thử nghiệm đầu tiên cần mô tả đã bao gồm việc sử dụng xung viễn thông và xung sét CWG mạnh. Dạng sóng quá độ với xung có độ rộng lớn hơn 200 ms được đưa vào dây nguồn của máy tính và dây mạng Ethernet nối đến các máy tính thông qua card Ethernet bên trong. Bảng 3 tóm tắt các kết quả của thử nghiệm.

Trong trường hợp các dây nguồn, không có các ảnh hưởng phát sinh đến giá trị điện áp mạch hở lớn nhất đầu ra của máy phát là 4,5 kV. Lưu ý là điện áp được phân phối đến đối tượng thử nghiệm chỉ là 1,2 kV trong 4 ms sau đó là khoảng 300 V trong 300 ms. Trong khi âm thanh do phóng hồ quang là rõ ràng trong quá trình thử nghiệm nhưng máy tính không có ảnh hưởng gì sau khi thực hiện các thử nghiệm.

Bảng 3 – Tóm tắt các kết quả thử nghiệm cổng nguồn và cổng dữ liệu với máy phát xung viễn thông và xung CWG

Tóm tắt thử nghiệm xung viễn thông/CWG

· Dây nguồn (chỉ thử nghiệm xung viễn thông):

...

...

...

o Hồ quang nghe được từ khu vực nguồn cung cấp.

o ứng suất lớn nhất điển hình tại tải (điện áp mạch hở của máy phát 4,5 kV)

▪ xung điện áp đỉnh 1,2 kV (rộng 4 ms) tiếp sau là suy giảm chậm 200 V đến 300 V (rộng 300 ms)

▪ dòng điện đỉnh 300 A (giới hạn bởi máy phát).

· Cổng Ethernet 10base2 (đồng trục)

o Cổng bị hỏng bởi cả xung CWG và xung viễn thông.

▪ xung 500 V (điện áp nhỏ nhất của máy phát)

▪ xung 50 V một chiều (độ dốc 100 V/s đến 200 V/s).

o Không hỏng máy tính ngoại trừ card Ethernet

...

...

...

o Hỏng hóc xảy ra ở xung viễn thông 4 kV.

▪ đòi hỏi khoảng 4 J để gây hỏng.

▪ hồ quang bắt đầu tại 3 kV đối với cả xung CWG và xung viễn thông.

o Không hỏng máy tính ngoại trừ card Ethernet

Đối với cáp Ethernet, các kết quả đáng chú ý hơn. Trong trường hợp cáp đồng trục 10base2, card mạng Ethernet bị hỏng ở mức thử nghiệm nhỏ nhất 500 V đối với cả xung CWG và xung viễn thông. Lưu ý rằng mức thử nghiệm 50 V một chiều cũng làm hỏng card mạng Ethernet. Qua xem xét nhận thấy rằng cáp R-58 được nối đất để không phải nối đất tại card bằng thiết kế, do đó điện áp phương thức chung được chuyển đổi thành tín hiệu vi sai. Cần nhấn mạnh rằng trong khi bị mất khả năng của card Ethernet và khả năng truyền thông sau thử nghiệm này nhưng máy tính có chứa card Ethernet thì lại không bị hỏng.

Trong trường hợp cáp đôi xoắn 10baseT, kết quả cũng tương tự mặc dù hỏng hóc xảy ra ở mức cao hơn nhiều do quá trình thử nghiệm ở mức 4 kV (phương thức vi sai) đối với xung viễn thông. Trong các thử nghiệm, có thể nghe được việc phóng hồ quang ở 3 kV đối với cả xung CWG và xung viễn thông nhưng hỏng hóc chỉ xảy ra đối với xung viễn thông. Hình 9 minh họa một trường hợp khi phích cắm RJ-45 bị hỏng do việc phóng hồ quang đáng kể ở bộ nối trong quá trình thử nghiệm xung viễn thông. Năng lượng dẫn đến hỏng hóc vào khoảng 4 J, và như trong trường hợp 10base2 cũng không phát hiện hỏng máy tính. Rõ ràng là 10baseT ít bị ảnh hưởng do hỏng hóc cho trước mà có các mức hỏng hóc lớn hơn nhiều và thử nghiệm được thực hiện theo phương thức vi sai.

Hình 9 – Ví dụ về hỏng hóc gây ra bởi máy phát xung viễn thông do một xung đơn 4,5 kV

6.3.2.3 Kết quả thử nghiệm – EFT

...

...

...

Để thử nghiệm các đường dây dữ liệu, máy phát EFT được nối trực tiếp đến các máy tính (điện áp phân phối đến đối tượng thử nghiệm bằng điện áp đầu ra máy phát); nhận thấy là các xáo trộn máy tính bị lặp lại cao đối với các máy tính và loại cáp giao diện khác nhau. Trong Bảng 4, đối với cáp AppleTalk được nối với máy tính Mac SE, xuất hiện một xu hướng giữa mức điện áp và số lượng xung đặt vào. Nếu xét hàng cuối cùng của bảng đối với xung đơn, chỉ ghi được ảnh hưởng ở 4,5 kV, và chỉ xuất hiện 1 lần trong 10 thử nghiệm. Vì các xung thử nghiệm được lặp lại, ví dụ 20 xung ở 1 kHz nên các ảnh hưởng bắt đầu tại 2 kV và xuất hiện trong mỗi thử nghiệm ở 4 kV. Xu hướng này tiếp tục khi các xáo trộn được phát hiện ở 1,5 kV đối với tất cả các tốc độ lặp lớn hơn hoặc bằng 10 kHz.

Bảng 4 – Kết quả do các xung EFT đưa vào cáp AppleTalk có chỉ ra số lượng xáo trộn/số lượng chuỗi thử nghiệm (x để chỉ những trường hợp không thử nghiệm được)

Mức điện áp

1 000 V

1 500 V

2 000 V

3 000 V

4 000 V

4 500 V

...

...

...

1 000 kHz (20 000)

0/3

4/4

...

...

...

3/3

3/3

2/2

100 kHz (2 000)

0/5

4/4

3/3

3/3

x

...

...

...

10 kHz (200)

0/4

4/4

3/3

3/3

x

3/3

1 kHz (20)

0/6

...

...

...

3/5

4/6

4/4

3/3

Xung đơn

0/2

x

0/2

0/2

...

...

...

1/10

Không hỏng

Một số hỏng

Tất cả hỏng

Trong Bảng 5 thể hiện xu hướng chung mặc dù một số xáo trộn được tìm thấy chỉ ở mức 1 kV và có biểu hiện sự phụ thuộc của tần số lặp bổ sung. Lưu ý là ở 2 000 V và thấp hơn, xác suất xáo trộn ở 1 MHz thấp hơn ở 100 kHz. Cũng có xác suất ảnh hưởng thấp hơn ở 1 kHz so với ở 10 kHz hoặc 100 kHz.

...

...

...

Mức điện áp

1 000 V

1 500 V

2 000 V

3 000 V

4 000 V

4 500 V

Tần số xung (số lượng xung)

...

...

...

1 000 kHz (20 000)

0/7

2/5

1/5

3/3

...

...

...

x

100 kHz (2 000)

7/9

3/3

3/3

3/3

2/2

x

10 kHz (200)

...

...

...

1/3

3/3

3/3

2/2

x

1 kHz (20)

0/6

2/5

3/5

...

...

...

3/3

x

Xung đơn

0/2

x

0/3

1/3

0/3

4/4

...

...

...

Không hỏng

Một số hỏng

Tất cả hỏng

Trong Bảng 6a các xáo trộn đối với xung đơn trên cáp 10base2 (chỉ những dữ liệu lấy được) thể hiện mức cao nhất của độ nhạy với các xáo trộn xung đơn ở 2,5 kV mà không phải ở 4,5 kV đối với 10baseT và trên 4,5 kV đối với AppleTalk.

Bảng 6 – Kết quả do các xung EFT được đưa vào cáp 10base2 có chỉ ra số lượng xáo trộn/số lượng chuỗi thử nghiệm

Mức điện áp

...

...

...

1 000 V

1 500 V

2 000 V

2 500 V

3 000 V

4 000 V

4 500 V

Tần số xung (số lượng xung)

...

...

...

Xung đơn

1/6

3/6

...

...

...

4/6

3/3

3/3

6/6

4/4

Không hỏng

Một số hỏng

...

...

...

Tất cả hỏng

6.3.2.4 Kết luận về quá độ dẫn

Các thí nghiệm này, trong khi được giới hạn về điện áp đỉnh đưa vào, thể hiện rằng các xung có năng lượng cao như xung CWG và xung viễn thông là những mối đe dọa rõ ràng với hệ thống dữ liệu cáp Ethernet dưới dạng gây hỏng cho các card Ethernet của máy tính nối vào. Cũng biết rằng thành phần tần số thấp của các xung thử nghiệm này (thấp hơn 1 MHz) lan truyền rất tốt dọc theo các loại cáp này.

Đối với các xung EFT, rõ ràng chúng là mối đe dọa nghiêm trọng, gây ra các xáo trộn của máy tính ở các mức rất thấp (1 kV đến 2 kV) được đưa vào cáp Ethernet. Các xung này suy giảm theo khoảng cách trên cáp cấp 5, nhưng mức suy giảm chỉ vừa phải (30 % trong 30 m).

Đối với dây điện dẫn vào, các giới hạn của bộ tạo xung không cho phép có những kết quả rõ ràng của dạng sóng xung bất kỳ, mặc dù một số xáo trộn EFT được ghi lại chỉ ở mức 2 kV. Các xung có năng lượng cao (xung viễn thông, xung CWG) không thể ghép nối quá 1 kV với tải, và không ghi lại được hỏng hóc hoặc xáo trộn bất kỳ từ những dạng sóng này.

6.3.3 Thử nghiệm dẫn ở mức tòa nhà

Trong những năm gần đây, mối quan tâm ngày càng tăng đến khả năng khủng bố và tội phạm sử dụng có chủ ý các quá độ điện từ để phá vỡ các hoạt động kinh doanh vận hành theo cách thông thường. Trong khi có nhiều mối đe dọa liên quan đến trường EM bức xạ tần số cao tại tòa nhà từ vị trí bị che khuất, nhưng cũng có nhiều khả năng các quá độ EM dẫn có thể được đưa vào trên các dây điện hoặc dây viễn thông đi vào tòa nhà khi không bị hạn chế xâm nhập.

Dưới đây là tóm tắt công trình đáng chú ý được thực hiện bởi Parfenov và những người khác [47, 48], họ đã đưa các loại tín hiệu quá độ khác nhau vào dây dẫn của tòa nhà để nghiên cứu các đặc tính lan truyền của các quá độ này từ bên ngoài vào các phích cắm trên tường bên trong tòa nhà. Ngoài ra, các tác giả còn nghiên cứu các loại quá độ có thể gây hỏng nguồn máy tính.

...

...

...

Tòa nhà cần thử nghiệm được cấp điện từ máy biến áp lắp ráp liên hợp sao-tam giác 1 MW, 10 kV/380 V như thể hiện trên Hình 10. Tòa nhà có năm tầng và các phép đo thực hiện ở tầng 2 và tầng 5. Lưu ý là tổng đài điện thoại chính của toà nhà và tổng đài điện thoại của từng tầng là một phần của thử nghiệm.

Hình 10 – Mô tả thử nghiệm đưa nhiễu dẫn vào

Trong thử nghiệm, máy phát xung được bố trí ở phía thứ cấp của máy biến áp. và thử nghiệm được thực hiện ở chế độ không cấp điện. Điều này chỉ để thuận tiện, và các tác giả cũng lưu ý rằng không khó khăn khi đưa nhiễu vào trong khi toà nhà vẫn làm việc với đầy đủ điện áp đầu vào. Các tác giả đã đưa nhiễu vào theo nhiều cách khác nhau gồm:

· giữa pha 1 và trung tính;

· giữa pha 2 và trung tính;

· giữa pha 1 và điện cực đất từ xa;

· giữa pha 2 và điện cực đất từ xa;

· giữa trung tính và điện cực đất từ xa.

...

...

...

Loại quá độ đưa vào gồm cả xung và sóng liên tục (CW). Đặc tính của xung được thay đổi nhưng nhìn chung có thời gian tăng là 30 ns và độ rộng xung thay đổi từ 30 ns đến 10 ms. Các xung có giá trị đỉnh tại điểm đưa vào là 1,5 kV và được lặp lại ở tần số 5 Hz. Từ việc đánh giá cách điện và từ những kết quả, rõ ràng thấy rằng các xung 1,5 kV được đưa vào không làm hỏng cách điện trong dây dẫn của tòa nhà. Đối với sóng liên tục, tần số được đặt vào từ 500 Hz đến 1 MHz.

6.3.3.2 Kết quả thử nghiệm toà nhà

Không ngạc nhiên rằng sự xuất hiện suy giảm tín hiệu nhỏ nhất từ bên ngoài của tòa nhà vào các phích cắm trên tường bên trong khi dây pha được đo bên trong giống với dây pha được đưa vào từ bên ngoài. Cũng nhận thấy rằng suy giảm là nhỏ nhất với xung rộng nhất (10 ms), không ghi lại được suy giảm giá trị đỉnh nhận thấy được nào. Đối với các thử nghiệm tương tự được thực hiện với các nguồn CW, suy giảm tăng theo tần số với mức suy giảm lớn nhất là 5 dB ở f = 1 MHz. Nhận thấy rằng khi sử dụng các tần số cao hơn, sự không phối hợp trở kháng và tổn thất điện cảm cao hơn sẽ làm tăng sự suy giảm.

Về mặt hiệu quả của ghép nối từ một dây pha đến dây pha khác, nhận thấy rằng truyền ở pha 2 và đo ở pha 1 sẽ tạo ra tổn thất 30 dB đến 50 dB trong tín hiệu có tần số từ 0,1 MHz đế 1 MHZ, mặc dù có cộng hưởng mạnh tại 250 kHz và 900 kHz. Việc đưa tín hiệu nhiễu vào giữa các pha (hoặc trung tính) và điện cực đất ở xa và đo các điện áp từ pha 1 đến trung tính cũng nhận thấy sự suy giảm 40 dB trong cùng dải tần số.

6.3.3.3 Nguồn máy tính

Phần thứ hai của công trình [47, 48] liên quan đến việc kiểm tra tính dễ bị hỏng của nguồn máy tính với các quá độ dạng xung đi vào thông qua dây nguồn. Cũng nhận thấy rằng các mạch bộ lọc nguồn máy tính hay bị hỏng nên đã thực hiện phân tích ba mạch bộ lọc nguồn khác nhau: bộ lọc tải thấp (200 W), bộ lọc tải trung bình (500 W – 800 W) và bộ lọc công nghiệp.

Các phân tích được thực hiện với mã hóa mạch điện sử dụng các đặc tính xung đầu vào khác nhau và tín hiệu nhiễu được đưa vào giữa pha và trung tính tại phích cắm điện. Mô hình đã xem xét các phần tử ký sinh và phần tử phi tuyến của bộ lọc nguồn. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng đối với một xung đặt vào có độ rộng 100 ms, có thể có những hiệu ứng sau:

- đánh thủng tụ lọc, với các xung đặt vào từ 3 kV đến 4 kV;

- đánh thủng điốt chỉnh lưu, với các xung đặt vào từ 5 kV đến 6 kV;

...

...

...

Để thử nghiệm một phần của phân tích này, đầu vào của nguồn điện được đặt một xung có đặc tính mong muốn bắt đầu ở 3 kV. Mức hỏng của tụ điện trong mạch từ 4,2 kV đến 5,6 kV, cao hơn một chút so với dự kiến, nhưng vẫn phù hợp với phân tích.

Để thử nghiệm tính năng tổng thể của hệ thống máy tính có bộ lọc nguồn công nghiệp các xung được đưa vào có độ rộng 50 ms. Thử nghiệm cho thấy hỏng nguồn điện máy tính ở điện áp đưa vào là 6 kV. Hỏng hóc tìm thấy ở nguồn điện gồm: hai điốt chỉnh lưu, điện trở bù nhiệt, tụ điện ở đầu vào bộ lọc và cầu chảy. Các phân tích thêm nghiên cứu tác động của độ rộng xung đã phát hiện rằng đối với xung có độ rộng 1 ms, mức hỏng hóc dự kiến giảm xuống từ 1 kV đến 2 kV.

6.3.3.4 Tóm tắt nghiên cứu về tòa nhà

Các phép đo được thực hiện bởi Parfenov và những người khác chỉ ra rõ ràng rằng điện áp đưa vào hệ thống đi dây bên ngoài có thể lan truyền khá tốt trong hệ thống đi dây của tòa nhà ngay cả khi xét đến nhiều tổng đài điện thoại bên trong tòa nhà. Rõ ràng từ công trình này là các tần số nhỏ hơn 1 MHz lan truyền với độ suy giảm thấp như các xung có độ rộng lớn hơn 1 ms. Mặc dù nghiên cứu này không trực tiếp đề cập đến vấn đề phóng điện đánh thủng cách điện của hệ thống đi dây nhưng nhận thấy rằng, đối với các loại xung đang xét, hệ thống đi dây thông thường của tòa nhà cần có khả năng chịu được các điện áp đỉnh trong phạm vi 10 kV.

Xét về tính dễ bị hỏng của máy tính, cả phân tích và thử nghiệm giới hạn đều cho thấy rằng nguồn điện của máy tính, và cụ thể là các bộ lọc đầu vào, dễ bị hỏng với xung 50 ms ở các mức 6 kV. Phân tích cũng cho thấy rằng các mức từ 1 kV đến 2 kV thường tạo ra hỏng hóc đối với các xung có độ rộng 1 ms.

Bằng cách xem xét cả hai khía cạnh của công trình nghiên cứu, nhận thấy là có thể đưa các mức điện áp đáng kể vào hệ thống đi dây của tòa nhà và điện áp đưa vào có thể dễ dàng lan truyền và có thể làm hỏng nguồn máy tính.

6.4 Xáo trộn mạch lôgic hoặc gián đoạn dịch vụ

Hậu quả có nhiều khả năng xảy ra hơn khi chiếu xạ HPEM vào hệ thống là sự xáo trộn (trục trặc tạm thời) hoặc tháo chốt (trục trặc làm cho mạch ngừng hoạt động cho đến khi đóng lại nguồn) của mạch digital bên trong.

Kiểu nhạy với hỏng hóc này của hệ thống rất khó dự đoán, tuy nhiên, nguyên nhân là do các độ không đảm bảo trong các trường hợp sau:

...

...

...

b) đưa năng lượng EM vào hệ thống, do nhiều tham số quan trọng, mà giá trị của chúng là chưa biết hoặc biến đổi,

c) hướng và khoảng cách của hệ thống liên quan đến nguồn EM là chưa biết hoặc thay đổi theo thời gian, và

d) sự biến đổi theo mục tiêu của các mức dễ bị hỏng của trường EM.

Do khó đoán trước được nên việc thử nghiệm thiết bị là cần thiết để hiểu đầy đủ các ảnh hưởng HPEM có thể có. Tuy nhiên, có thể khảo sát các mức điện áp đóng cắt lôgic trong thiết bị cụ thể và yêu cầu tín hiệu HPEM thấp hơn đáng kể so với các điện áp hệ thống chuẩn này. Các tiếp cận thận trọng này có thể dẫn đến việc bảo vệ quá cẩn thận cho hệ thống nhưng là một kỹ thuật có thể áp dụng để bảo vệ các hệ thống tới hạn cao.

7. Khái niệm bảo vệ HPEM

Như đã đề xuất trong các điều trước của tiêu chuẩn này, môi trường HPEM có thể tạo ra các hiệu ứng dưới đây lên hệ thống (để giảm mức khắc nghiệt):

a) hỏng hóc về vật lý vĩnh viễn;

b) hỏng chức năng vĩnh viễn;

c) xáo trộn tạm thời (có sự can thiệp của người vận hành);

...

...

...

e) xáo trộn tạm thời (không có sự can thiệp của người vận hành).

Trong một số trường hợp, có thể mong muốn bảo vệ hệ thống khỏi các trường HPEM. Trong điều này, đưa ra xem xét các phương pháp bảo vệ khác nhau.

7.1 Chiến lược lựa chọn mức miễn nhiễm

Khía cạnh quan trọng của việc bảo vệ EM là hiểu được hệ thống bền vững như thế nào. Điều này thường được thể hiện dưới dạng xác suất hỏng hóc của hệ thống khi chịu môi trường EM qui định. Để thực hiện điều này, phải sử dụng khái niệm thống kê, do độ không đảm bảo của chiếu xạ EM lên hệ thống, cũng như lên sự thay đổi của tham số hệ thống. Một số hệ thống có thể được coi là “tới hạn tính năng” và có yêu cầu về “tới hạn tính năng” rất cao; các hệ thống không tới hạn về tính năng khác có thể không được bảo vệ. Giải quyết các yêu cầu về khả năng tồn tại thích hợp là phức tạp, bao gồm những phác hoạ ban đầu, lập kế hoạch chiến lược, chi phí, v.v…

Để đánh giá sự cần thiết đối với bảo vệ HPEM, cần xác định yêu cầu về khả năng tồn tại của hệ thống theo nội dung rộng hơn các quan hệ với các linh kiện khác trong cơ sở hạ tầng có chứa hệ thống đang xét. Ví dụ, nếu hệ thống cần nghiên cứu là khối liên lạc lệnh và điều khiển trong cơ sở hạ tầng bảo vệ dân cư, hoạt động của khối này được coi là cốt yếu trong toàn bộ hoạt động của cơ sở hạ tầng đó. Tuy nhiên, nếu hệ thống là các thành phần điện không tới hạn (ví dụ thiết bị làm nóng cà phê) thì yêu cầu về khả năng tồn tại của nó có thể được giảm thiểu. Do đó, cần thực hiện đánh giá cẩn thận vai trò của hệ thống và đánh giá các yêu cầu bảo vệ của hệ thống.

Cũng quan trọng để nhận thấy rằng môi trường HPEM là môi trường cục bộ (trái ngược với môi trường HEMP có độ bao phủ rất rộng). Điều này cho thấy rằng đối với hệ thống được phân bố và liên kết, xác suất hỏng hóc do HPEM có thể khác đáng kể so với HEMP. Thực tế có thể có tác động đến quyết định bảo vệ thiết bị khỏi các môi trường HPEM. Hơn nữa, phải thực hiện đánh giá cẩn thận yêu cầu bảo vệ.

7.2 Tổng quan về kỹ thuật bảo vệ HPEM

Nếu phân tích hoặc thử nghiệm đáp ứng của hệ thống với môi trường HPEM đã chỉ ra rằng cần bảo vệ hệ thống thì một số phương pháp giảm nhẹ có thể được xem xét. Chúng bao gồm:

a) bảo vệ EM áp dụng cho hệ thống liên quan;

...

...

...

c) theo dõi từ bên ngoài đối với các kích thích HPEM;

d) an toàn vật lý của hệ thống; và

e) dự phòng chức năng của hệ thống.

Phương pháp giảm nhẹ đầu tiên (a) rất giống với phương pháp bảo vệ được sử dụng cho HEMP (xem IEC 61000-5-6). Phương pháp này cũng liên quan đến việc khống chế kết cấu về điện của hệ thống để giảm thiểu ghép nối với các trường EM bên ngoài, và tăng cường chống nhiễu hiệu quả cho hệ thống bằng cách xử lý các lỗ thủng, xâm nhập dẫn hoặc PoE cùng với thiết bị bảo vệ khác.

Vì nhiều hệ thống đang xét về bản chất là hệ thống số nên xác suất xáo trộn hệ thống ở các mức thấp của kích thích HPEM có thể giảm xuống bằng cách xem xét các thiết kế sai hỏng cho phép của phần cứng và phần mềm. Tuy nhiên, cách tiếp cận (b) này không thích hợp để giảm nhẹ hư hại về vật lý mà có thể xảy ra do các trường HPEM.

Các tiếp cận giảm nhẹ (c) là hữu ích nhất trong trường hợp môi trường HPEM có tính lặp lại. Với khái niệm này, người sở hữu phương tiện có thể tìm ra nguồn gây nhiễu khi cảm biến phát hiện có trường HPEM, lan toả vào tòa nhà. Điều này có thể rất có ích vì có nhiều khả năng nguồn gây nhiễu rất gần với phương tiện.

Phương pháp giảm nhẹ (d) là phương pháp mang nhiều tính chất phòng ngừa – ngăn không cho xâm nhập vào hiện trường có thể dễ bị xâm nhập. Cuối cùng cách tiếp cận dự phòng (e) giảm khả năng bị xâm nhập của hệ thống trong trường hợp, ví dụ, mất hệ thống con thì được "dự phòng" bằng một hệ thống con riêng rẽ, giống hệt như hệ thống "EM - có cách ly".

7.3 Thực hiện bảo vệ HPEM

HPEM tổng thể tương tác với hệ thống có thể được coi là chuỗi chức năng truyền từ nguồn EM đến cổng (linh kiện) cần quan tâm trong hệ thống, như được đề xuất trong Hình 6. Đối với các tuyến tương tác này, có thể thực hiện tính toán trên các linh kiện cụ thể của hệ thống để xác định các chức năng truyền, và ước lượng đáp ứng của hệ thống tổng thể. Do đó, bảo vệ hệ thống có thể được xác định như một kỹ thuật chung để giảm ứng suất EM tại cổng đang xét. Phương pháp này toàn diện hơn (và cũng phức tạp hơn) là chỉ cố định “rò rỉ” trên màn chắn và đặt bộ lọc cho cáp. Để làm điều này, yêu cầu có các chuyên gia ở các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau để xác định đặc điểm của quá trình tương tác.

...

...

...

Hình 11 – Minh họa xâm nhập có chủ ý và không chủ ý vào hệ thống giả định của Hình 5

Như thể hiện trên Hình 11, xâm nhập chủ ý là những xâm nhập một cách có ý thức vào hệ thống để đưa thông tin (tín hiệu EM), công suất, nước, lực cơ khí hoặc thậm chí con người từ bên ngoài vào bên trong và ngược lại. Trong các định nghĩa này, anten, cáp công suất và tín hiệu đi vào màn chắn trong Hình 11 tạo nên những xâm nhập có chủ ý. Tương tự xâm nhập qua lỗ thủng cũng được coi là xâm nhập có chủ ý nếu lỗ thủng là cửa hoặc cửa sổ được định vị có chủ ý trên màn chắn để cho “thông tin” đi qua.

Ngược lại, lỗ thủng được hình thành bởi mối ghép giữa hai miếng kim loại che chắn vỏ bọc có thể được phân thành loại xâm nhập không chủ ý. Tương tự, xâm nhập trường EM thông qua vật liệu dẫn không hoàn hảo là ví dụ về xâm nhập không chủ ý.

Mặc dù các tuyến ghép nối xâm nhập EM có chủ ý thường đã biết, và các chức năng truyền khác nhau cũng đã biết hoặc dễ dàng tính được, thì việc bảo vệ khỏi các xâm nhập này thường khó hơn đối với các xâm nhập không chủ ý. Để bảo vệ các xâm nhập không chủ ý, thường áp dụng công nghệ EMC “tiêu chuẩn”, tức là dùng miếng đệm, bộ lọc, màn chắn cáp, v.v… Tất nhiên, nếu các mức môi trường qui định là cao, thì có thể sử dụng nhiều mức bảo vệ; tuy nhiên các giải pháp tiêu chuẩn sẽ đủ để đáp ứng.

Mặt khác, đối với bảo vệ xâm nhập EM có chủ ý, thường có thể có khó khăn để tìm được biện pháp bảo vệ thích hợp, vì các xâm nhập này có thể cho đi qua các tín hiệu mong muốn, nhưng đồng thời lại hạn chế môi trường HPEM. Các phần tử không tuyến tính thường được xem xét đối với loại bảo vệ này nhưng nếu các xung HPEM rất ngắn thì bảo vệ có thể không đáp ứng đủ nhanh để hấp thụ năng lượng xung. Đối với một số loại xâm nhập có chủ ý nhất định, ví dụ như lỗ hở đối với các máy quay, rất khó để tìm được bảo vệ thích hợp.

Một vấn đề khác cần lưu ý khi xem xét biện pháp bảo vệ HPEM đối với hệ thống là bản chất tần số cao của môi trường EM làm cho nó khó xác định đáp tuyến trường hợp xấu nhất (tức là khi che chắn kém), nếu không thực hiện nhiều phép đo. Điều này cũng gây khó khăn và mất nhiều thời gian khi thực hiện thử nghiệm để cho thấy rằng hệ thống cần thử nghiệm không nhạy đối với góc tới bất kỳ của trường bức xạ [49].

7.3.1 Bảo vệ xâm nhập có chủ ý

Các phần tử bảo vệ xâm nhập EM có chủ ý được yêu cầu để bảo vệ hệ thống khỏi môi trường HPEM qui định với xác suất qui định về khả năng tồn tại. Tuy nhiên, các phần tử bảo vệ này không nên can thiệp vào hoạt động bình thường của hệ thống, và các phần tử bảo vệ cần đảm bảo môi trường HPEM vẫn tiếp tục tồn tại trừ khi chúng được thiết kế là thiết bị tác động một lần duy nhất như cầu chảy.

...

...

...

Hình 12a – Sơ đồ khối

Chú giải

T_rad

Chức năng truyền của mái che

T_tr

Chức năng truyền của đường truyền thông

T_ant

...

...

...

Chức năng truyền của anten

Chức năng truyền của mạng phối hợp

T_rcvr

Chức năng truyền của thiết bị thu

Hình 12b – Mô hình chức năng truyền

Hình 12 – Ví dụ về tuyến ghép nối giả thuyết có chủ ý vào hệ thống

Các chức năng truyền trong Hình 12 nhìn chung là đã biết trong dải tần làm việc của hệ thống. Việc bảo vệ hệ thống này có thể được thực hiện theo hai cách cơ bản:

a) bằng cách thêm thiết bị bảo vệ nối tiếp hoặc song song trong tuyến dẫn tín hiệu để phản xạ hoặc hấp thụ nhiễm nhiễu HPEM, như thể hiện trên Hình 13, hoặc

b) bằng cách thiết kế cẩn thận các phần tử hệ thống (tức là các chức năng truyền Ti) để loại bỏ nhiễm nhiễu ngoài dải.

...

...

...

Chú giải

T_rad

Chức năng truyền của mái che

T_tr

Chức năng truyền của đường truyền thông

T_ant

Chức năng truyền của anten

T_rcvr

Chức năng truyền của thiết bị thu

...

...

...

Chức năng truyền của mạng phối hợp

Hình 13 – Chèn thêm thiết bị bảo vệ vào tuyến ghép nối có chủ ý để cung cấp bảo vệ EM chống các nhiễu ngoài dải

Thiết bị bảo vệ được thể hiện trên Hình 13 có thể có một số loại khác nhau. Tại các tần số thấp, có thể sử dụng các mạch lọc thông số tập trung, và tại các tần số cao hơn có thể sử dụng mạch lọc hình răng lược, mạch lọc cài răng lược và bộ lọc ống dẫn sóng. Ngoài ra, các linh kiện hạn chế phi tính gồm bộ hạn chế điốt, ống phóng khí, bộ hạn chế ferit và các cơ cấu đóng cắt cũng thường được sử dụng.

Ngoài việc bảo vệ xâm nhập EM có chủ ý đạt được bằng cách thêm các phần tử thích hợp vào chuỗi chức năng truyền, còn có thể sửa đổi thiết kế hệ thống. Ví dụ, trong trường hợp bộ tập trung anten trên hình 12, có thể sử dụng các bề mặt chọn lọc tần số trên mái che để hạn chế năng lượng ngoài dải tới anten. Ngoài ra, anten có thể được thiết kế sao cho điều khiển được phân cực và độ rộng chùm tia của anten để giảm thu HPEM không mong muốn. Mỗi biện pháp này đều dẫn đến việc sửa đổi chức năng truyền ngoài dải của tuyến tương tác.

Đối với các xâm nhập dẫn có chủ ý không được coi là một phần của tuyến liên lạc EM thì bảo vệ của chúng cũng có thể được thực hiện bằng các bộ lọc và thiết bị bảo vệ đấu nối trên dây dẫn. Sự khác nhau chủ yếu giữa các xâm nhập này và xâm nhập EM có chủ ý là ở chỗ các xâm nhập này được thiết kế để dẫn năng lượng EM từ bên ngoài vào bên trong hệ thống. Ví dụ như các cáp bằng kim loại khống chế xâm nhập, trục quay, ống nước, v.v… Khái niệm bảo vệ cơ bản của chúng là ngăn việc trực tiếp đưa dòng điện HPEM vào hệ thống, và điều này có thể được thực hiện bằng cách cung cấp liên kết điện tốt tại điểm xâm nhập, hoặc bằng cách đưa bộ cách ly cơ, bộ triệt về điện hoặc bộ lọc tại vị trí xâm nhập này. Việc lựa chọn sử dụng thiết bị nào tùy thuộc vào nội dung chi tiết của xâm nhập cụ thể.

7.3.2 Bảo vệ xâm nhập không chủ ý

Như đã nêu ở trên, các cơ chế xâm nhập không chủ ý cơ bản gồm:

...

...

...

b) xâm nhập trường HPEM thông qua các lỗ hở, khe rãnh, đường nối và mối ghép không chủ ý trong tấm chắn của hệ thống.

Khái niệm bảo vệ xâm nhập không chủ ý rất đơn giản: lấp kín các khe hở trong (các) tấm chắn EM của hệ thống. Như tóm tắt trong Hình 14, điều này có thể thực hiện được theo một số cách khác nhau, tùy thuộc vào kiểu xâm nhập trong hệ thống.

Đầu tiên, màn chắn bên ngoài của hệ thống cần được làm bằng vật liệu có độ dẫn cao, ví dụ bằng kim loại như trong ví dụ ở Hình 14. Lỗ thủng bất kỳ cần được xử lý bằng cách sử dụng vỏ hoặc lưới dẫn, lớp phủ dẫn, một hoặc nhiều cơ cấu dẫn sóng vượt ngưỡng hoặc đơn giản là được điền đầy như trong Hình 14 cũng minh họa cách xử lý nối đất hệ thống. Phải có cả hệ thống nối đất bên trong và bên ngoài, với giao diện giữa chúng là màn chắn của hệ thống, và không đấu nối dây dẫn xuyên qua màn chắn. Trong vấn đề này, các tín hiệu bên trong và bên ngoài loại trừ lẫn nhau bởi không gian màn chắn. Cuối cùng, mọi mối nối điện đến các hệ thống khác đều phải ghép nối với màn chắn của hệ thống tổng thể, như được chú thích trên hình.

Tuy nhiên, cần chú ý rằng việc bảo vệ sự xâm nhập EM có chủ ý có thể bảo vệ thiết bị khỏi hỏng hóc, nhưng không nhất thiết bảo vệ khỏi trục trặc tạm thời (ví dụ do không nhận được tín hiệu), trong khi đó bảo vệ xâm nhập không chủ ý thích hợp sẽ bảo vệ được hệ thống khỏi cả hỏng hóc và trục trặc

Hình 14 – Minh họa các phương pháp bảo vệ xâm nhập HPEM không chủ ý điển hình

7.3.3 Sơ đồ bảo vệ HPEM thay thế

Có các kỹ thuật khác để bảo vệ HPEM trong trường hợp không xuất hiện các thành phần gây hỏng nặng nề trực tiếp đến hệ thống, nhưng khi đó lại gặp phải vấn đề phản lôgic hoặc chặn đứng thời gian. Trong trường hợp đó, số lần xuất hiện hỏng có thể so sánh với một số lần chu kỳ lôgic và điều đó có thể cung cấp đủ thời gian cho “bảo vệ chức năng”.

Các khả năng để áp dụng bảo vệ này gồm:

...

...

...

b) dự phòng của hệ thống;

c) phần mềm phát hiện và hiệu chỉnh sai lỗi.

Khái niệm bảo vệ chủ động liên quan đến khả năng phán đoán môi trường HPEM và bảo vệ hệ thống trước khi có các ảnh hưởng gây hỏng. Việc sắp đặt thủ công “các tấm che EMP” trên phương tiện hàng không là một ví dụ của kiểu bảo vệ này. Mặt khác, các ví dụ phức tạp hơn có thể tìm thấy trong bảo vệ xâm nhập EM có chủ ý của hệ thống rađiô hoặc rađa.

Yếu tố quan trọng của phương pháp này là làm trễ tín hiệu nhận được. Việc trễ này phải đủ dài để cho phép thiết bị đóng cắt hoặc thiết bị bảo vệ tác động; tuy nhiên, việc trễ không được có ảnh hưởng bất lợi đến hoạt động bình thường của hệ thống.

Sử dụng dự phòng của hệ thống để bảo vệ được áp dụng cho các trường hợp trong đó cần tăng độ tin cậy. Phương pháp này thích hợp cho cả hỏng hóc và xáo trộn từng phần. Trong khái niệm này, có nhiều ví dụ về hệ thống con hoặc linh kiện, nhiều máy tính trong truyền thông mà các kết quả đã được trưng cầu. Điều này dẫn đến con số tổng quát về khả năng tồn tại lớn hơn đối với một hệ thống con đơn lẻ. Dự phòng của hệ thống này thường được sử dụng trong thiết bị phóng và tàu vũ trụ nơi cần độ tin cậy cao.

Qui trình phát hiện và hiệu chỉnh sai lỗi trong hệ thống điện tử cũng có thể làm tăng độ tin cậy. Thiết kế phần mềm và đường truyền dữ liệu bền vững phục vụ các môi trường HPEM và hiệu chỉnh sai lỗi dữ liệu và mất dữ liệu là các kỹ thuật có thể áp dụng để bảo vệ HPEM.

Cuối cùng, nếu cần có thể thực hiện theo dõi định kỳ (tự động hoặc thủ công) hoạt động của hệ thống và/hoặc sự xuất hiện của môi trường HPEM, và thực hiện khởi động lại thiết bị.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

...

...

...

[2] EMP Interaction: Principles, Techniques and Reference Data, K. S. H. Lee, editor, Hemisphere Publishing Co., New York, 1989.

[3] IEC 61000-1-3, Electromagnetic compatibility (EMC) -Part 1-3: General -The effects of high-altitude EMP (HEMP) on civil equipment and systems

[4] VANCE, EF., "EMP Hardening of Systems", Proceeding of the 4th Symposium and Technical Exhibition on Electromagnetic Compatibility, Zurich, March 10-12, 1981.

[5] MIL-STD-188-125-1,2:1999 High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) Protection For Ground- Based C41 Facilities Performing Critical, Time-Urgent Missions; Part 1: Fixed Facilities, Part 2 Transportable Systems.

[6] Electromagnetic Pulse (EMP) and Tempest Protection For Facilities, U.S. Army Corps of Engineers, Washington, DC 20314-1000, Publication 1110-3-2, 31 December 1990.

[7] TAYLOR, CD. and GIRl, D V. High Power Microwave Systems and Effects. .Taylor & Francis, Inc., January 1994

[8] GIRl, DV and KAELIN AW. Many Faces of High-Power Electromagnetics (HPEM) and Associated Problems in Standardization. Presentation at the AMEREM'96 Meeting, Kirtland AFB, Albuquerque, NM, 1996

[9] LEACH, PO. and ALEXANDER, MB. Electronic Systems Failures and Anomalies Attributed to Electromagnetic Interference", NASA Report 1374, National Aeronautics and Space Administration. Washington, CC 20546-0001, July 1995.

[10] GARDNER, RL. Electromagnetic Terrorism. A Real Danger. Proceedings of the Xlth Symposium on Electromagnetic Compatibility, Wroclaw, Poland, June 1998.

...

...

...

[12] Workshop on "Electromagnetic Terrorism and Adverse Effects of High Power Electromagnetic (HPE) Environments", Proceedings of the 13th International Zurich Symposium and Technical Exhibition on Electromagnetic Compatibility, February 16-18, 1999.

[13] AMEREM'96 Meeting, Albuquerque, New Mexico, May 27-31,1996.

[14] EUROEM'98, Tel Aviv, Israel, June 14-19, 1998, and EUROEM 2000, Edinburgh, Scotland, 30 May-2 June 2000.

[15] International Scientific Radio Union (URSI) General Assembly, Toronto, 1999.

[16] ROSENBERG, E. "New Face of Terrorism: Radio-Frequency Weapons", New York Times, 23 June

[17] "City surrenders to Ê400m gangs", The Sunday Times, London, 2 June 1996.

[18] LOBOREV, VM. The Modern Research Problems. Plenary Lecture, AMEREM'96 Meeting, Albuquerque, NM, USA, May 1996.

[19] SAWYER, D. "20/20 Segment on Non-lethal Weapons", American Broadcasting Company (ABC), aired in February 1999.

[20] BACKSTROM, M., FROST, C., ANAS, P. Forstudie rorande vitala samhallssystems motstandsformaga mot elektromagnetisk straIning med hog intensitet (HPM). Anvandarrapport FOA-R-- 97-00538-612--SE, August 1997, ISSN 1104-9154. In Swedish (abstract in English), English title: "Preliminary Study on the Resistance of Critical Societal Functions Against Intense Electromagnetic Radiation".

...

...

...

[22] IEC 61000-5-3, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5-3: Installation and mitigation guidelines -HEMP protection concepts

[23] IEC 61000-5-4, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5: Installation and mitigation guidelines-Section 4: Immunity to HEMP -Specifications for protective devices against HEMP radiated disturbance

[24] IEC 61000-5-6, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5-6: Installation and mitigation guidelines -Mitigation of external EM influences

[25] IEC 61000-2-9, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 2: Environment -Section 9: Description of HEMP environment -Radiated disturbance

[26] IEC 61000-2-10, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 2-10: Environment - Description of HEMP environment - Conducted disturbance

[27] BENFORD, J. and SWEAGLE, J. (Editors), High-Power Microwaves, Artech House, Norwood, Massachusetts, 1992.

[28] IEC 61000-2-13, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 2-13: Environment -High- power electromagnetic (HPEM) environments - Radiated and conducted (to be published)

[29] LOVETRI, J., WILBERS, ATM. and ZWAMBORN, APM. Microwave Interaction with a Personal Computer: Experiment and Modeling. Proceedings of the 1999 Zurich EMC Symposium.

[30] BACKSTROM, M. HPM Testing of a Car: A Representative Example of the Susceptibility of Civil Systems. Workshop W4, Proceedings of the 13th International Zurich Symposium and Technical Exhibition on EMC, February 1999, pp. 189-190.

...

...

...

[32] WHALEN, JJ. Assessment Procedure Application Utilizing UHF Transistor RF Pulse Susceptibility Data. Proceedings of the 1977 Symposium and Technical Exhibition on EMC, Montreux, Switzerland. [33] HJELLEN, GA. and LANGE, T J. A Thermal Damage Model for Bipolar Semiconductors, Proceedings of the 1977 IEEE Symposium on EMC.

[34] VAN KEUREN, E., HENDRICKSON, R. and MAGYARICS, R. Circuit Failure Thresholds Due to Transient Induced Stresses. Proceedings of the 1975 Symposium and Technical Exhibition on EMC, Montreux, Switzerland.

[35] CLARK, OM., Device and Methods for EMP Transient Suppression, Proceedings of the 1975 IEEE Symposium on EMC.

[36] FOWLES, HM. Test and Evaluation of Electrical PoE Protection Devices Using MIL-STD- 188-125 Short-, Intermediate-, and Long-Duration Pulses. Mission Research Corp., Technical Report MRC/ABQ-1340, July 1990.

[37] WIK, M., KAPP, WH., EGGENDORFER, A., JOHL, W., BUCHMANN, W. Measurement and Application of Secondary Surge Arresters for the Purpose of HEMP Protection. Proceedings of the 1981 Symposium and Technical Exhibition on EMC, Zurich, Switzerland.

[38] EICHLER, CH., IECRO, JR. and BARNES, PR. Experimental Determination of The Effects of Steep Front-Short Duration Surges on 25 KVA Pole-Mounted Distribution Transformers, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 4, No.2, April 1989.

[39] SALAS, TM., WIGGINS, CM. and BARNES, PR. Steep Front Impulse Flashover Tests on a Solid- State Relay. Paper No. 90 WM 126-3 PWRD, Proceedings of the IEEEIPES 1990 Winter Meeting, Atlanta, Georgia, February 4-8,1990.

[40] BARNES, PR. and HUDSON, TL. Steep-Front Short-Duration Voltage Surge Tests of Power Line Filters and Transient Voltage Suppressors. Paper 88 SM 541-5, Proceedings of the IEEEIPES Summer Meeting, July 1988.

[41] MILLER, D B., LUX, AE. GRZYBOWSKI, S. and BARNES, PR. The Effects of Steep- Front, Short- Duration Impulses on Power Distribution Components. Digest of the IEEE/PES Summer Meeting, Long Beach, CA, July 10-14,1989.

...

...

...

[43] GORANSSON, G. HPM Effects on Electronic Components and the Importance of This Knowledge in Evaluation of System Susceptibility. Proceedings of the 1999 IEEE EMC Symposium, Seattle, Washington.

[44] RADASKY, WA., MESSIER, MA., WIK, MW. Intentional Electromagnetic Interference (EMI) -Test Data and Implications. Proceedings of the 14th International Zurich Symposium and Technical Exhibition on EMC, February 2001.

[45] IEC 61000-4-5, Electromagnetic Compatibility (EMC) -Part 4: Testing and measurement techniques -Section 5: Surge immunity test

[46] IEC 61000-4-4, Electromagnetic compatibility (EMC) -Part 4-4: Testing and measure- ment techniques -Electrical fast transient/burst immunity test

[47] FORTOV, V., LOBOREV, V., PARFENOV. Y., SIZRANOV, V., YANKOVSKII, B., RADASKY, W. Estimation of Pulse Electromagnetic Disturbances Penetrating into Computers Through Building Power and Earthing Circuits. EUROEM 2000 Conference, Edinburgh, May 2000.

[48] FORTOV, V., PARFENOV, Y., ZDOUKHOV, L., BORISOV, R., PETROV, S., SINIY, L. A computer code for estimating pulsed electromagnetic disturbances penetrating into building power and earthing connections. Proceedings of the 14th International Zurich Symposium and Technical Exhibition on EMC, February 2001.

[49] LANDGREN, PG. Some Directivity Properties of Test Objects in the Microwave Region. Proceedings of the 2001 IEEE EMC Symposium, Montreal, Canada.

[50] Special Issue on Intentional Electromagnetic Interference (IEMI). IEEE Transactions on EMC, August 2004.

...

...

...

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Tổng quan

4.1 Kinh nghiệm trước đây về các ảnh hưởng HPEM lên hệ thống

4.2 Các kỹ thuật chung bảo vệ khỏi EM dùng cho khu dân cư

5 Phân loại môi trường HPEM

...

...

...

5.2 Dạng sóng (CW) băng hẹp

5.3 Môi trường quá độ xung ngắn/băng siêu rộng

5.4 Kích thích lặp lại

6 Ảnh hưởng của HPEM lên hệ thống

6.1 Thể hiện về mặt không gian của hệ thống

6.2 Ví dụ về ảnh hưởng HPEM lên hệ thống và linh kiện điện tử

6.3 Linh kiện/hệ thống con bị cháy và hỏng vĩnh viễn

6.4 Xáo trộn mạch lôgic hoặc gián đoạn dịch vụ

7 Khái niệm bảo vệ HPEM

...

...

...

7.2 Tổng quan về kỹ thuật bảo vệ HPEM

7.3 Thực hiện bảo vệ HPEM

Thư mục tài liệu tham khảo

1) Thuật ngữ xâm nhập “cửa trước” và xâm nhập “cửa sau” thường được sử dụng để mô tả cách mà năng lượng EM có thể xâm nhập vào hệ thống. Đây là những thuật ngữ mô tả theo cách không kỹ thuật, và trong tiêu chuẩn này chúng ta chọn định nghĩa cơ chế xâm nhập EM tương ứng là “chủ ý” và “không chủ ý”, vì các thuật ngữ này đặc trưng đầy đủ hơn về nguyên nhân mà năng lượng HPEM bên ngoài có thể xâm nhập vào hệ thống.

2) Đối với các trường HPEM bức xạ loại này, yêu cầu không được có thành phần một chiều trong phổ. Điều này ngụ ý là tích phân của vùng nằm bên dưới dạng sóng thể hiện trong Hình 3a) hoặc tích phân dạng sóng bất kỳ thể hiện môi trường này đều phải bằng “không”.