Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές σε ηλεκτρονικές διατάξεις

Kατσάρα, Βασιλική

Electromagnetic interference in electronic circuits

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Kατσάρα, Βασιλική

Date

2022-03-03

Advisor

savaidis, stylianos

mscres-0046.pdf (3.344Mb)

Keywords

Κυματοδηγικές κοιλότητες ; Μικροκύματα υψηλής ισχύος ; Συμπίεση μικροκυματικών παλμών ; Συντελεστής σύζευξης κοιλότητας ; Συντελεστής ποιότητας κοιλότητας ; Cavity coupling coefficient ; High-power microwaves ; Microwave pulse compression ; Waveguide cavities

Abstract

Oι σκόπιμες ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (Intentional Electromagnetic Interferences- IEMI) είναι μια κρίσιμη πρόκληση για τις σύγχρονες κοινωνίες. Η ολοένα αυξανόμενη εξάρτηση της ζωής του σύγχρονου ανθρώπου από τα ηλεκτρονικά συστήματα, τον καθιστά ευάλωτο, καθώς η ακτινοβολία τέτοιων συσκευών με ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία μπορεί να προκαλέσει βλάβες ή σοβαρές διαταραχές, οι οποίες τελικά οδηγούν σε διακοπή λειτουργίας. Οι IEMI μπορούν να αντιμετωπιστούν ως κίνδυνος όταν χρησιμοποιούνται με κακόβουλο τρόπο, αλλά μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως αμυντικός μηχανισμός ενάντια στην εχθρική χρήση της σύγχρονης ηλεκτρονικής τεχνολογίας. Στην τελευταία περίπτωση, η δημιουργία και η ακτινοβολία ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων μπορεί να απενεργοποιήσει ή να καταστρέψει τις κρίσιμες ηλεκτρονικές μονάδες των εχθρικών συστημάτων. Η δημιουργία τέτοιων ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων εγείρει σοβαρές τεχνολογικές προκλήσεις, οι οποίες προκύπτουν λόγω των απαιτητικών επιπέδων ισχύος και ενέργειας που παράγονται και ακτινοβολούνται. Η μελέτη και ανάπτυξη τέτοιων συστημάτων ανήκει στον ευρύτερο επιστημονικό και τεχνολογικό τομέα που αναφέρεται ως Μικροκύματα Υψηλής Ισχύος (HPM). Κύριος στόχος της συγκεκριμένης εργασίας είναι η δυνατότητα χρήσης Συμπίεσης Μικροκυματικών Παλμών (MPC) ως τεχνική για τη δημιουργία και την ακτινοβολία κυματομορφών IEMI. Σε αυτό το πλαίσιο, ερευνάται η βελτιστοποίηση της σχεδίασης και της λειτουργίας μιας MPC κοιλότητας, και κατ’ επέκταση η επίτευξη του υψηλότερου δυνατού κέρδους συμπίεσης/εξαγωγής και η μέγιστη δυνατή αποθήκευση ενέργειας μέσω ενίσχυσης της σύζευξης.

Abstract

Intentional Electromagnetic Interferences (IEMI) is a critical challenge for modern societies. The growing dependence of modern man's life on electronic systems makes him vulnerable, as the radiation of such devices with strong electromagnetic fields can cause damage or serious disturbances, which eventually lead to breakdown. IEMIs can be seen as a danger when used maliciously, but they can also be seen as a defense mechanism against the hostile use of modern electronic technology. In the latter case, the generation and radiation of strong electromagnetic fields can deactivate or destroy the critical electronic units of enemy systems. The creation of such strong electromagnetic fields raises serious technological challenges, which arise due to the demanding levels of power and energy produced and radiated. The study and development of such systems belongs to the broader scientific and technological field referred to as High Power Microwave (HPM). The main objective of this work is the possibility of using MPC (Microwave Pulse Compression) cavities as a technique for generating and irradiating IEMI waveforms. In this context, the optimization of the design and operation of an MPC cavity is investigated, and consequently the achievement of the highest possible compression / extraction gain and the maximum possible energy storage by overcoupling.