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.