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

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.