Empfindlichkeit elektronischer Schaltungen gegen transiente elektromagnetische Feldimpulse

Elektronische Schaltungen verschiedenster Bauart finden heutzutage Anwendung in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens. Grundsätzlich besteht dabei die Gefahr, durch Einkopplung externer elektromagnetischer Felder, Störgrößen innerhalb der Systeme zu verursachen, die zu Ausfällen bzw. Zerstörungen führen. Speziell die Bedrohung durch elektromagnetische Impulse doppeltexponentieller Form mit extrem kurzen Anstiegszeiten (tr < 100 ps) und Impulslängen (tfwhm < 1 ns) bei Amplituden im mehrstelligen kV/m-Bereich (elektrische Feldstärke) ist hinsichtlich terroristischer Aktivitäten von großer Bedeutung. Neuentwickelte Impulsgeneratoren mit extrem kleinen Dimensionen (realisierbar aufgrund des geringen Energieinhaltes) in Kombination mit verbringbaren Antennensystemen zur breitbandigen Abstrahlung der Störimpulse sind in der Lage, beliebige Elektronik- komponenten auch über größere Entfernungen nachhaltig zu schädigen. Aus diesem Grund ist die Untersuchung der Wirkmechanismen, die für Ausfälle und Zerstörungen elektronischer Schaltungen verantwortlich sind, von großer Wichtigkeit. Die genaue Kenntnis der Einkopplungs- und Schadensmechanismen ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung wirksamer Schutztechnologien. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur vollständigen Erfassung und Bewertung des Einflusses aller relevanten Parameter. Die Empfindlichkeit elektronischer Schaltungen gegen elektromagnetische Störgrößen hängt hierbei von einer Vielzahl Faktoren ab. Schaltungsparameter wie Betriebsleitungslängen, Taktfrequenzen, Platinen- und Chipdesign sind ebenso von entscheidender Bedeutung wie Betriebs- und Programmzustände (bei höherwertiger Elektronik), Technologiefamilie (TTL, CMOS, ...) und Impulsparameter (Anstiegszeit, Impulslänge, Amplitude, spektrale Energieverteilung). Zur Analyse und Bewertung des Einflusses dieser Parameter werden im Rahmen dieser Arbeit neue Kenngrößen definiert, die geeignet sind, die beobachteten Störerscheinungen zu klassifizieren. Neben der feldgeführten Beaufschlagung mit Störsignalen doppeltexponentieller Form wird zudem eine Methode zur Simulation der Ausfallerscheinungen mittels äquivalenter leitungsgeführter Störgrößen vorgestellt.