wersja mobilna
Online: 1749 Sobota, 2017.02.25

Technika

Ochrona sprzętu elektronicznego przed kierowaną energią promieniowania elektromagnetycznego

poniedziałek, 23 stycznia 2017 13:47

Wśród naturalnych źródeł promieniowania elektromagnetycznego wymienić należy kosmos, Słońce i Ziemię oraz zjawiska wyładowań atmosferycznych i wyładowań elektrostatycznych. Impulsy elektromagnetyczne wytwarzane podczas wyładowań znane są, odpowiednio, jako impulsy LEMP (Lightning Electromagnetic Pulse) i impulsy ESD (Electrostatic Discharge). Od ok. 150 lat wzrasta zauważalnie liczba sztucznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego. Należą do nich przede wszystkim urządzenia elektryczne związane z energetyką, stacje radiowe i telewizyjne, a ostatnio wiele urządzeń i systemów telekomunikacyjnych oraz niektóre urządzenia i systemy wojskowe.

Niezwykle silny impuls elektromagnetyczny, znany jako impuls EMP, powstaje podczas eksplozji nuklearnej. Gdy eksplozję taką przeprowadza się na znacznej wysokości w atmosferze, to wytworzony wówczas impuls elektromagnetyczny określa się skrótowo jako impuls HEMP (High-Altitiude Electromagnetic Pulse).

Dla zastosowań wojskowych istotne znaczenie ma możliwość generowania promieniowania elektromagnetycznego, które przenosi skoncentrowaną energię do wybranego celu, aby można było zakłócić jego funkcjonowanie i/lub spowodować uszkodzenie - chwilowe (częściowe) lub trwałe (zupełne). Badania i próby prowadzone już od kilkudziesięciu lat doprowadziły do opracowania pewnych rodzajów broni znanej jako broń z kierowanym strumieniem energii (DEW - Directed-Energy Weapon).

Jest ona przeznaczona do natychmiastowego wyeliminowania z użycia różnych urządzeń i systemów elektronicznych stacjonarnych, przewoźnych i przenośnych (ewentualnie wraz z ich personelem obsługującym, choć mówi się, że jest to broń humanitarna, nieśmiercionośna), do unieruchomienia lekkich pojazdów mających instalację elektryczną, do zakłócania działania dronów oraz do obrony przeciw rakietom i pociskom.

Wykorzystywane w tych zastosowaniach widmo częstotliwości obejmuje fale radiowe (RF) w zakresie od 3 kHz do 300 GHz, przy czym najczęściej są to mikrofale o częstotliwościach powyżej 300 MHz do 300 GHz. Stąd też bierze się nazwa - broń mikrofalowa, a stosowane narażenia w formie impulsów o bardzo dużej szczytowej wartości mocy są znane jako mikrofale dużej mocy HPM (High Power Microwave).

Zwykle impulsy zajmują niewielki przedział częstotliwości i uznajemy je wtedy jako impulsy wąskopasmowe NB (Narrow Band). Gdy przedział częstotliwości zajmowany przez przebiegi zawarte w impulsie jest stosunkowo szeroki, np. od 0,3 do kilka GHz, to takie narażenie nazywa się szerokopasmowym, ze skrótową nazwą WB (Wide Band) lub UWB (Ultra Wide Band).

Za pomocą tych impulsów udaje się wytworzyć przy wybranym celu natężenie pola elektrycznego do 50, a nawet 100 kV/m. Zarówno w przypadku narażenia mikrofalami o wąskim, jak i szerokim przedziale częstotliwości impulsy mają duże szybkości narastania, rzędu nanosekund, a czas ich trwania może mieć wartość np. kilkadziesiąt do ponad 100 ns.

Lasery

Na oddzielną wzmiankę zasługują lasery, będące generatorami światła, wykorzystującymi zjawisko emisji wymuszonej w niektórych materiałach w zakresie światła widzialnego (np. laser niebieskofioletowy o długości fali 445 nm, zielony o długości fali 520 nm i czerwony o długości fali 635 nm) oraz w zakresie ultrafioletu UV i podczerwieni IR.

Specyficzne właściwości spójnego, wąskopasmowego promieniowania laserowego o małej rozbieżności wiązki spowodowały, że wykorzystuje się je w technologii wytwarzania różnych materiałów, w geodezji, w medycynie i biologii, w technologiach elektronicznych, w telekomunikacji optycznej i w technice wojskowej.

W tym ostatnim przypadku lasery służą m.in. do pomiaru odległości, sterowania bombami i pociskami, do celów rozpoznania obiektów i ich oświetlania, a także chwilowego oślepiania nieprzyjaciela.

Wytwarzanie kierowanych strumieni energii EM i ich skuteczny zasięg

Już w czasie II wojny światowej i w okresie późniejszym podejmowano szereg działań, które można określić jako wojnę elektroniczną, Działania te były przede wszystkim związane z wytwarzaniem sygnałów radiowych, które miały na celu zakłócanie pracy (jamming) urządzeń i systemów komunikacyjnych, radarowych, różnych systemów łączności i systemów lokalizacji.

Celowo wytwarzane zaburzenia elektromagnetyczne, służące do zakłócania lub uszkodzenia systemów elektronicznych, znane są pod skrótową nazwą IEMI (Intentional Electro-Magnetic Interference). W ostatnich dziesięcioleciach podejmowane były znaczne wysiłki nad wytworzeniem elektronicznej broni ofensywnej, która pozwoliłaby eliminować - na krótko lub w sposób trwały - urządzenia i systemy elektroniczne nieprzyjaciela, a w niektórych przypadkach i w ograniczonym zakresie, także ich obsługę.

Wykorzystuje się przy tym zwykle kierowane strumienie energii elektromagnetycznej. Wyróżniająco destrukcyjną formą kierowanego promieniowania są impulsy elektromagnetyczne. Źródłem impulsu, jak już wspomniano, może być eksplozja nuklearna, ale także szereg zjawisk, pozwalających uzyskać i generować silne pola elektryczne i magnetyczne.

Po dotarciu do sprzętu elektronicznego znajdującego się na drodze ich propagacji pola te powodować mogą wytworzenie dużych impulsów napięciowych i prądowych, niebezpiecznych dla układów elektrycznych. Wymagania energetyczne w celu wywołania uszkodzenia sprzętu elektronicznego określa się, podając dostosowane do danego obiektu poziomy natężenia pola w V/m, poziomy mocy w dBm lub W albo wartość energii w dżulach (J).

Ogólna zasada wytwarzania impulsów promieniowania EM dużej mocy polega na zamianie jakiegoś rodzaju energii, najczęściej - w pierwszej fazie przemian, energii chemicznej lub zmagazynowanej energii elektrycznej, na energię pola elektromagnetycznego.

Generator FCG

Wśród znanych i rozwijanych sposobów generowania impulsów oraz stosowanych tu urządzeń wymienia się w pierwszej kolejności pobudzany (pompowany) wybuchem odpowiedniego materiału generator z kompresją strumienia magnetycznego, znany jako generator FCG (Flux Compression Generator).

Eksplozja materiału wybuchowego w metalowym cylindrze pozwala dokonać kompresji wytworzonego wcześniej zewnętrznego pola magnetycznego. Energia wybuchu jest w znacznym stopniu przekazywana do pola magnetycznego i w formie impulsu elektromagnetycznego dociera do kierunkowej anteny, wysyłającej ją na wybrany cel.

Moc w impulsie może dochodzić do dziesiątków MJ, przy czasie trwania impulsu aż do setek μs. Indukowane prądy mogą być tysiąckrotnie większe niż spotykane podczas wyładowania atmosferycznego. Przy wielu zaletach tego rodzaju generatorów ich istotną wadą jest ograniczenie przedziału częstotliwości generowanych sygnałów do około 1 MHz.

Generator magnetohydrodynamiczny MHD

Podstawą działania generatora MHD jest zjawisko powstawania prądu elektrycznego w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym. W praktycznych rozwiązaniach jako przewodnik służy zjonizowany gaz lub plazma (z dodatkami metali alkalicznych o niskich potencjałach jonizacji), a pole magnetyczne jest wytwarzane przez elektromagnesy (perspektywiczne jest wykorzystanie nadprzewodnictwa).

Prąd płynący poprzecznie w stosunku do kierunku pola i kierunku przemieszczania przewodnika jest zbierany przez elektrody pozostające w kontakcie z dyszą plazmy, co ostatecznie, dzięki odpowiedniemu przełączaniu obwodów elektrycznych, prowadzi do generowania impulsów mocy.

Mikrofalowe źródła promieniowania dużych mocy

Fot. 1. Rosyjski system Ranets-E

Mikrofalowe źródła promieniowania elektromagnetycznego o dużej mocy wiążą się nierozerwalnie z rozwojem techniki radarowej. Początkowo do generowania sygnałów radarowych stosowane były tradycyjne lampy elektronowe np. triody w obudowach szklanych lub metalowo-ceramicznych.

W dalszym okresie opracowano szereg specjalizowanych lamp mikrofalowych takich jak magnetrony (stosowane także z powodzeniem w produkowanych obecnie kuchenkach mikrofalowych), lampy z falą bieżącą LFB, klistrony (w tym także z efektami relatywistycznymi), karcinotrony (lampy z falą wsteczną), lampy z powolną falą, triody refleksyjne (odbiciowe) i wirkatory (Vircator - Virtual Cathode Oscillator).

Do wytwarzania omawianej broni elektronicznej z kierowanym strumieniem energii EM przydatne są zwłaszcza wirkatory, ze względu na możliwość uzyskania dużych mocy np. 170 kW do 40 GW i stosunkowo szerokiego pasma częstotliwości w przedziale fal decymetrowych i centymetrowych.

Fot. 2. Active Denial System

Swą budową wirkatory przypominają nieco lampy analizujące typu widikon, z tym że anoda jest wykonana z folii lub siatki i elektrony przelatując przez nią, wpadają do wnęki rezonansowej, rozszerzającej się jak antena stożkowa na czole urządzenia. Katoda musi mieć dużą wydajność i dlatego wytwarza się ją np. z włókna węglowego impregnowanego jodkiem cezu.

W praktycznych rozwiązaniach mogą występować różne kombinacje omawianych wyżej generatorów, gdyż pozwala to uzyskać lepsze parametry funkcjonalne końcowych urządzeń generujących wiązki promieniowania EM. Należy także pamiętać o istotnym znaczeniu konstrukcji kierunkowych anten stosowanych do emitowania promieniowania EM.

Jeśli chodzi o zasięg, rozumiany jako odległość od źródła, na którą przesłać należy określoną ilość energii promieniowania, to - jak można oczekiwać, zależy on przede wszystkim od mocy wyjściowej nadajnika i od rozmiarów (apertury) anteny nadawczej. Wielkość mocy może być aż tak duża jak 500 MW, podawana np. dla rosyjskiego systemu Ranets-E (fot. 1) o zasięgu ok. 13 km, przeznaczonego do obrony przed atakami lotniczymi (niszczącego elektronikę samolotów bojowych nieprzyjaciela).

Fot. 3. Przenośny generator impulsów EM

System taki ma duże rozmiary i ciężar i wymaga do transportu ciężkiego podwozia. Za powszechniejsze uznać należy mobilne systemy aktywnego zapobiegania ADS (Active Denial System) przewożone na lżejszych pojazdach takich jak np. amerykański wielozadaniowy pojazd kołowy o dużej mobilności znany jako Humvee (Hummer) - fotografia 2.

Zasięg tych systemów wynosi zwykle kilkaset metrów (jak np. V-MADS) do 1-2 kilometrów jak np. system Raytheon's Vigilant Eagle do obrony przestrzeni powietrznej wokół lotniska. Należy też jeszcze wspomnieć o mniejszych systemach - "walizkowych" (jak pokazany przykładowo na fot. 3) o zasięgu kilkudziesięciu lub niewiele ponad 100 m. Ich przeznaczeniem jest unieszkodliwianie elektroniki zarówno w różnych urządzeniach elektronicznych, jak i w instalacjach elektrycznych np. w celu zatrzymania pojazdu.

Powiększenie zasięgu promieniowania wiązek mikrofal przez zwiększenie mocy wyjściowej nadajnika jest środkiem często stosowanym, lecz napotyka ograniczenie wynikające z wytwarzania się plazmy w otoczeniu anteny nadawczej, blokującej emisję i prowadzącej następnie do wystąpienia zjawiska znanego jako przebicie atmosferyczne. Próbuje się przeciwdziałać temu m.in. przez wykorzystanie więcej niż jednego nadajnika.

Tabela 1. Porównanie typowych wartości wybranych parametrów źródeł promieniowania EM

Porównanie typowych wartości kilku parametrów technicznych wybranych źródeł promieniowania elektromagnetycznego podano w tabeli 1.

Warto jeszcze zwrócić uwagę na wspomniany wcześniej krótki czas narastania impulsów mikrofalowych - poniżej 10 ns dla HPM i tylko 50 ps do 0,5 ns dla UWB. Podobna jest natomiast w obu przypadkach częstotliwość powtarzania impulsów - od pojedynczego impulsu do 1 kHz (HPM) i kilkudziesięciu kHz (UWB).

Obiekty wrażliwe na promieniowanie EM

Fot. 4. Przykład broni EM zbudowanej na bazie kuchenki mikrofalowej

Promieniowanie elektromagnetyczne HEMP, pochodzące od wybuchu jądrowego oraz mikrofalowe promieniowanie dużych mocy HPM wąsko- i szerokopasmowe może być niebezpieczne dla dużej grupy urządzeń i systemów elektronicznych i elektrycznych. Wspomniano już, że wysokie natężenie pola elektrycznego, występujące przy napromieniowaniu wiązką energii elektromagnetycznej, powoduje indukowanie w obwodach elektrycznych dużych napięć i prądów.

Mogą to być impulsy napięciowe o wartości rzędu kilkudziesięciu do kilkuset woltów i prądowe aż do kilku kA. Stosowane w urządzeniach elementy i podzespoły elektroniczne nie są w stanie wytrzymać takich wartości napięć i prądów. Dotyczy to w szczególności tranzystorów i układów scalonych MOS i CMOS z podatnymi na przebicie napięciowe cienkimi warstwami dielektrycznymi (np. mikrokontrolery).

Należy się także liczyć z możliwością lokalnego wzrostu temperatury w atakowanym sprzęcie. Podobne efekty temperaturowe mogą również dotyczyć obsługi sprzętu (poparzenia skóry). Obserwowany w praktyce sposób oddziaływania promieniowania EM zależy przede wszystkim od energii tego promieniowania oraz od częstotliwości przebiegów.

Energia promieniowania EM wnika na ogół do atakowanych urządzeń dwiema drogami:

  • od czoła, przez elementy i podzespoły przeznaczone do kontaktowania się z otoczeniem w ramach zaprojektowanej funkcji danego urządzenia - takie jak anteny, czujniki, złącza itp. Najgorsza sytuacja jest wówczas, gdy częstotliwość promieniowania pokrywa się z pasmem użytecznym urządzenia.
  • "tylnymi drzwiami" - przez nieosłonięte fragmenty urządzenia, otwory wentylacyjne oraz dołączone przewody i kable.

Zagrożenie kierowaną energią elektromagnetyczną obejmuje urządzenia i systemy elektroniczne i elektryczne, takie jak m.in.:

  • sieć energetyczna, a szczególnie stacje i podstacje elektryczne oraz obiekty z urządzeniami do dystrybucji i sterowania przepływem energii,
  • radiostacje i stacje telewizyjne, urządzenia łączności bezprzewodowej,
  • nadajniki i stacje przekaźnikowe do łączności,
  • stacje radarowe,
  • lokalne źródła energii elektrycznej (agregaty prądotwórcze).

Niepokojące jest też to, że w Internecie możemy znaleźć informacje o możliwości skonstruowania urządzenia generującego pole elektromagnetyczne wielkiej energii. Zapewnia się przy tym, że można je skompletować "domowym sposobem" z dostępnych powszechnie elementów.

Innym przykładem urządzenia wytworzonego domowym sposobem jest urządzenie mikrofalowe dużej mocy bazujące na typowej kuchence mikrofalowej (fot. 4). Ich zdolność do niszczenia infrastruktury teleinformatycznej na odległość jest ogromna.

Sposoby ochrony przed kierowaną energią EM

Ochrona przed kierowaną energią elektromagnetyczną musi być kompleksowa i skoordynowana, obejmując w procesie projektowania i wykonawstwa urządzeń takie operacje i działania techniczne jak: ekranowanie wydzielonych obszarów, pomieszczeń oraz sprzętu elektronicznego, absorpcja promieniowania, filtracja sygnałów elektrycznych, zastosowanie ograniczników (limiterów) impulsów napięciowych, specjalizowane rozwiązania układowe i programowe, dobór podzespołów o zwiększonej wytrzymałości elektrycznej.

Ściany budynków przewidzianych do zainstalowania komputerów i innych urządzeń techniki informatycznej powinny stanowić ekrany dla pól elektromagnetycznych, a jeśli w pomieszczeniach instalacyjnych występują okna, to powinny być one uzupełnione metalową siatką o odpowiednio subtelnych oczkach lub metalizowanymi szybami.

Wydzielone pomieszczenia spełniające takie wymagania mogą być konieczne, poza zastosowaniami specjalnymi, w tzw. inteligentnych budynkach, w których występuje szereg współpracujących podsystemów elektronicznych związanych z bezpieczeństwem tego rodzaju obiektu budowlanego, jego klimatyzacją, wentylacją, ogrzewaniem i oświetleniem oraz zasilaniem energetycznym i systemami teleinformatycznymi.

Ekranowane pomieszczenia są również stosowane do celów elektromagnetycznej separacji niektórych urządzeń medycznych, a wśród nich diagnostycznego systemu do badania rezonansu magnetycznego MRI.

Ekranowanie

Ekranowanie uznać zatem należy za podstawowy środek ochronny przed oddziaływaniem pól elektromagnetycznych. W odniesieniu do samych urządzeń wymaga to zapewnienia solidnych metalowych obudów dla różnych bloków (modułów) funkcjonalnych i ich starannego połączenia ekranowanymi przewodami lub kablami w zestawy o zwartej konstrukcji.

Ekranowane przewody i kable rozmieszcza się wzdłuż lub ponad przewodzącymi (metalowymi) powierzchniami, zapewniając ich połączenie z ekranowanymi złączami. W celu odprowadzenia ładunków elektrycznych należy pamiętać o wykonaniu właściwego uziemienia ekranów. Obecność metalowych kabli połączeniowych, doprowadzających zasilanie lub sygnały do budynku, pomieszczeń lub samych urządzeń zwiększa podatność na impulsowe zaburzenia elektromagnetyczne.

Nie należy zapominać o konieczności stosowania odpowiednich filtrów ochronnych (przeciwzakłóceniowych) na granicy stref rozdzielanych ekranem, w miejscach wprowadzania lub wyprowadzania obwodów sygnałowych lub zasilania.

W niektórych sytuacjach do ekranowania od pól elektromagnetycznych można również wykorzystać materiały włókiennicze. Można jeszcze raz powtórzyć, że rozwiązania ochrony urządzeń muszą być kompleksowe, gdyż stosowanie tylko wybranych metod przeciwdziałających silnym polom elektromagnetycznym nie przyniesie oczekiwanych rezultatów.

Nasuwającym się w wielu przypadkach rozwiązaniem jest wykorzystanie techniki światłowodowej i połączeń optycznych. W takich przypadkach zwrócić należy uwagę na dobór i poprawne wykonanie łączy pomiędzy różnymi systemami połączeń tak, aby nie ułatwiały one dostępu zaburzeń do urządzenia i do indukowania w obwodach elektrycznych nadmiernych napięć. Warto zwrócić uwagę, że małe przenośne urządzenia elektroniczne (mobilne) bez kabli połączeniowych są stosunkowo bardziej odporne i ulegają zakłóceniu lub uszkodzeniom dopiero przy wyższych poziomach natężenia pola np. rzędu 5 kV/m.

Filtracja

Fot. 5. Materiały i podzespoły ochronne: ekrany, fi ltry, warystory, elementy gazowane

Filtracja sygnałów elektrycznych jest również istotnym środkiem ochrony przed skutkami narażenia polem elektromagnetycznym. Filtry, zwykle górnozaporowe, instaluje się na liniach zasilania oraz wejściach i wyjściach różnych linii sygnałowych. Dostępne w handlu filtry (fot. 5) wytwarzane są na różne zakresy częstotliwości i różne wartości prądów, a w tym także jako podzespoły przepustowe (feed-through).

Elementy składowe filtrów (elementy RLC) powinny być odporne na duże napięcia i często oddzielnie ekranowane, a całość powinna mieć solidną konstrukcję mechaniczną. Korzystnie jest, oczywiście, jeśli sygnały użytkowe w urządzeniu znajdują się w innych pasmach częstotliwości niż przewidywany zakres widma, w którym mogą wystąpić zaburzenia.

Ograniczniki napięć

Oprócz omówionego już ekranowania - podzespołów, kabli połączeniowych i całych urządzeń oraz filtracji sygnałów elektrycznych, za stosowany zwykle równocześnie z nimi bardzo skuteczny środek ochronny od impulsowych pól elektromagnetycznych uznać należy instalowanie różnego rodzaju ograniczników (limiterów) szczytowych wartości napięć w obwodach elektrycznych.

Należą do nich znane już w większości elementy i podzespoły wykorzystywane uprzednio do ochrony przed skutkami wyładowań atmosferycznych i wyładowań elektrostatycznych ESD. Wymienić tu należy: gazowe lampy wyładowcze GDT, przerwy powietrzne między przewodzącymi odcinkami linii (iskierniki), diody półprzewodnikowe (ze zwykłymi złączami p-n, diody Schottky'ego i diody PIN), warystory, tyrystory oraz elementy ferrytowe (głównie w falowodach), a także podzespoły z ogranicznikami plazmowymi ze zjonizowanym gazem.

Ta mnogość różnych rodzajów ograniczników wynika z zapotrzebowania na środki ochronne o różnych czasach reakcji na przychodzące impulsy napięciowe oraz możliwości pochłonięcia i rozproszenia ich energii. Za stosunkowo najbardziej uniwersalne ze względu na charakterystyki elektryczne można uznać warystory.

Zależnie od zasady działania ograniczników można zakwalifikować je do jednej z dwu grup. Jeśli przychodzący impuls napięciowy po przekroczeniu pewnego poziomu progowego spowoduje zmianę impedancji ogranicznika, a co za tym idzie zmianę impedancji między linią sygnałową a ziemią (masą), to nastąpi obcięcie wierzchołka impulsu i poziomowanie lub stabilizowanie poziomu napięcia (clamping).

W ten sposób działają ograniczniki diodowe i warystory. W drugim przypadku działanie ograniczników jest jakby silniejsze, bardziej radykalne (stąd angielska nazwa crowbar limiter) i bazuje na mechanizmie przełączania obwodów. Gdy impuls przekroczy pewien poziom progowy, ogranicznik zaczyna przewodzić, zwierając linię sygnałową do ziemi i obniżając do zera poziom napięcia.

Po przejściu impulsu ogranicznik po pewnym czasie powraca do stanu wyłączenia. Do tej grupy ograniczników zaliczyć można gazowe lampy wyładowcze, przerwy powietrzne i tyrystory.

Absorbery

Do ograniczenia mocy promieniowania można wykorzystać zjawisko absorpcji, polegające na pochłanianiu energii fal elektromagnetycznych przez materiały absorpcyjne (absorbery), dobierane do danej częstotliwości fal. Jest to sposób powszechnie stosowany w technice radarowej. Materiały absorpcyjne wytwarza się w formie cienkich arkuszy lub jako materiały piankowe, farby i lakiery.

Instaluje się je na drodze wiązki promieniowania mikrofalowego lub pokrywa się nimi wnęki mikrofalowe oraz powierzchnie odbijające promieniowanie. Aby tłumić zarówno składową elektryczną, jak i magnetyczną fali elektromagnetycznej, materiał absorbujący powinien mieć właściwości dielektryka stratnego (np. polimer z cząsteczkami węgla) i magnetyka stratnego (z takimi wypełniaczami objętościowymi jak proszki żelaza lub ferryty).

Rozwiązania takie możemy spotkać w kabinach bezodbiciowych ("bezechowych") do badań kompatybilności elektromagnetycznej. Służy ono do pochłaniania energii fal pola elektromagnetycznego, którego źródłem jest badane urządzenie.

Wówczas antena odbiorcza reaguje tylko i wyłącznie na zaburzenia elektromagnetyczne pochodzące bezpośrednio od badanego obiektu, a nie odbite np. od ścian kabiny. Do absorpcji promieniowania mikrofalowego przewiduje się również szersze wykorzystanie nanorurek węglowych CNT (Carbon NanoTubes) i grafenu.

Metamateriały

W nawiązaniu do absorpcji fal elektromagnetycznych należy także wspomnieć o zastosowaniu metamateriałów, określanych też mianem ośrodków DNM (Double Negative Materials). Ich przenikalność magnetyczna i podatność elektryczna są ujemne. Nie występują one naturalnie w przyrodzie, lecz są wynikiem prac w dziedzinie inżynierii materiałowej.

Ich właściwości zależą od zmodyfikowanej odpowiednio struktury w skali większej niż ich naturalna struktura cząsteczkowa, przy czym te rozmiary powinny być porównywalne z długością fali, na którą mają oddziaływać.

Za pomocą metamateriałów można manipulować falami elektromagnetycznymi - blokować ich przepływ, absorbować, wzmacniać lub nawet wyginać. Zasadnicze znaczenie ma w tych przypadkach ujemny współczynnik załamania metamateriałów. Ta właściwość może prowadzić do uzyskania osłon czyniących nakryte nimi obiekty (ludzi lub sprzęt) niewidzialnymi.

Bliższych objaśnień nie wymaga podany na wstępie dobór elementów i podzespołów o zwiększonej wytrzymałości elektrycznej, uwzględniający zasadę tzw. najsłabszego ogniwa w złożonych układach. Dotyczy to doboru elementów i podzespołów tak biernych, jak i czynnych, a w tym układów scalonych i różnych modułów funkcjonalnych. Praktyczną wskazówka doboru może być podawana zwykle w katalogach odporność tych elementów i podzespołów na wyładowania elektrostatyczne ESD.

Specjalizowane rozwiązania układowe i programowe wiążą się ściśle z określoną funkcją realizowaną przez projektowanie urządzenie. Można więc w tym przypadku podać tylko jako przykłady: wykorzystanie przesyłania sygnałów różnicowych LVDS, pozwalających minimalizować skuteczność źródeł niepożądanych emisji promieniowanych, zastosowanie nadmiarowości w niektórych obwodach elektrycznych lub programowej oraz zastosowanie wspomnianych już uprzednio złączy optycznych.

Jerzy F. Kołodziejski, Ireneusz Kubiak