Stand for electromagnetic compatibility tests using a signal of ultrashort duration with a complex spectral composition

The possibility to create the stand for tests of electronic equipment on electromagnetic compatibility based on TEM cell and high voltage nanosecond pulse source with a complex spectral composition has been considered. The pulse formation occurs in a nonlinear transmission line with saturated ferrite. In comparison with high voltage source using spark switches, this device has several advantages: the possibility to vary spectral composition of the test impulse, the design simplicity, and the output signal stability. The matching element between the coaxial feeder and TEM cell, which provides high efficiency of power transfer in a wide frequency range: from zero to about 1.6 GHz, has been developed and numerically analyzed.Розглянута можливість створення стенда для тестування електронної апаратури на електромагнітну сумісність на базі ТЕМ-комірки і джерела високовольтних імпульсів наносекундної довжини зі складним спектральним вмістом. Формування імпульсів відбувається в нелінійній передаючій лінії з насиченим феритом. У порівнянні з джерелом високовольтних імпульсів на основі іскрових комутаторів цей пристрій має ряд переваг: можливість варіювання спектрального складу тестового імпульсу, простота конструкції, стабільність сигналу, що формується. Розроблений і чисельно досліджений елемент сполучення коаксіального фідера і ТЕМ-комірки, який забезпечує високу ефективність передачі енергії в широкому інтервалі частот: від нульових до частот біля 1,6 ГГц.Рассмотрена возможность создания стенда для тестирования электронной аппаратуры на электромагнитную совместимость на базе ТЕМ-ячейки и источника высоковольтных импульсов наносекундной длительности со сложным спектральным составом. Формирование импульсов происходит в нелинейной передающей линии с намагниченным ферритом. По сравнению с источником высоковольтных импульсов на основе искровых коммутаторов данное устройство имеет ряд преимуществ: возможность варьирования спектрального состава тестирующего импульса, простота конструкции, стабильность формируемого сигнала. Разработан и численно исследован элемент сопряжения коаксиального фидера и ТЕМ-ячейки, обеспечивающий высокую эффективность передачи энергии в широком интервале частот: от нулевых до 1,6 ГГц

Impact of microwave pulses of ultrashort duration on a personal computer

Procedure of the tests for electromagnetic compatibility and strength (EMSS) of a personal computer (PC) to microwave ultrashort duration pulse (USP) and analysis of the results are described. 3D simulation of the MW USP interaction with the test objects considering the configuration of the test area and screening effect of metal components estimates the level of electromagnetic field inside the PC case. Numerically and experimentally is shown that the MW field penetrating into the metal PC case through technological holes can induce the USP potentials in the PC circuitry sufficient to create functional upsets and degradations.Описуються підготовка та аналіз результатів тестів на електромагнітну сумісність та стійкість персонального комп’ютера до дії імпульсних НВЧ-електромагнітних полів надкороткої тривалості. Застосовано чисельне моделювання опромінення тестованих об’єктів з урахуванням конфігурації тестового простору, що дозволяє визначити рівень електромагнітних полів усередині корпусу ПК. За допомогою розрахунків та експериментально показано, що імпульсні НВЧ-поля досить легко проникають у металеві корпуси ПК через технологічні отвори. При цьому, поблизу чутливих ланцюгів ПК вони можуть збуджувати потенціали надкороткої тривалості з амплітудами, що достатні для створення функціональних збоїв та деградаційних ефектів.Описываются подготовка и анализ результатов тестов на электромагнитную совместимость и стойкость персонального компьютера к воздействию импульсных СВЧ-электромагнитных полей сверхкороткой длительности. Применено численное моделирование облучения тестируемых объектов с учетом конфигурации тестового пространства, позволяющее определить уровень воздействующих электромагнитных полей внутри корпуса ПК. С помощью расчетов и экспериментально показано, что импульсные СВЧ-поля достаточно легко проникают в металлические корпуса ПК через технологические отверстия. При этом, в областях чувствительных цепей ПК они могут возбуждать уровни воздействующих потенциалов сверхкороткой длительности, достаточные для создания функциональных сбоев и деградационных эффектов

The impact of impulse electromagnetic fields on personal computer and components

The features of the test stand for studying an impact of ultra-short impulse electromagnetic fields are described. The tests results of a personal computer and its components are presented and the conditions for functional upset and failure of the studied objects are discussed.Описуються особливості випробного стенда для дослідження дії імпульсних електромагнітних полів замалої тривалості. Приводяться результати тестів персонального комп'ютера і його компонентів, та обговорюються умови функціональних збоїв і виходу зі строю об'єктів, що досліджуються.Описываются особенности испытательного стенда для исследования действия импульсных электромагнитных полей сверхкороткой длительности. Приводятся результаты тестов персонального компьютера и его компонентов, и обсуждаются условия функциональных сбоев и выхода из строя исследуемых объектов

Propagation of optical femtosecond pulses through quartz and glass ВК-7

In the approximation of dispersion theory to the fourth order inclusive, a theoretical study of the propagation of optical femtosecond pulses of a Gaussian profile and a profile proportional to the hyperbolic secant through quartz and BK-7 glass was carried out. Based on the solutions of the equations for the propagation of pulses of various initial durations through optical materials, dependencies "material length − pulse duration" are obtained. It is shown that, compared with the second approximation of dispersion theory, the fourth approximation gives a slightly lengthy pulse duration. Peculiarities of various time pulse profiles on the pulses duration are also shown. Analytical consideration is confirmed by numerical calculations.Теоретично досліджено проходження оптичних фемтосекундних iмпульсiв гаусового профіля та профіля, пропорцiйного гiперболiчному секансу, через кварц та скло ВК-7 у наближеннi теорії дисперсiї до четвертого порядка включно. На основі рішень рівнянь проходження iмпульсiв рiзної початкової тривалостi через оптичнi матерiали побудовано графiки залежностей «довжина матерiалу – тривалість імпульсу». Показано, що в порівнянні з другим наближенням теорії дисперсії четверте наближення незначно впливає на залежність тривалості імпульсів від довжини оптичного матеріалу. Також показано особливості впливу дисперсії оптичних материіалів на тривалість імпульсів різних часових профілей. Аналітичний розгляд підтверджено чисельними розрахунками.Теоретически исследовано прохождение оптических фемтосекундных импульсов гауссового профиля и профиля, пропорционального гиперболическому секансу, через кварц и стекло ВК-7 в приближении теории дисперсии до четвёртого порядка включительно. На основании решений уравнений прохождения импульсов различной начальной длительности через оптические материалы построены графики зависимостей «длина материала – длительность импульса». Показано, что по сравнению со вторым приближением теории дисперсии четвёртое приближение незначительно влияет на зависимость длительности импульсов от длины оптического материала. Также показаны особенности влияния дисперсии оптических материалов на длительность импульсов различных временных профилей. Аналитическое рассмотрение подтверждено численными расчётами

Studies of plasma parameters in low pressure discharge initiated in coaxial waveguide by microwave stochastic radiation

It is shown, to create an effective discharge, which initiated by means of radiation with a jumping along phase, expediently to operate only at pressures nearby to the left part of breakdown curve. Because at the increasing of pressure the losses of energy are increased on elastic and non-elastic collisions, that reduces efficiency of discharge. Authors in first measured a plasma density in low pressure discharge initiated by a microwave radiation with the jumps of phase with help developing the original technique of the use the double probes of Langmuir, separate source of direct-current, high-frequency transformers, digital oscilloscope and least-squares method for treatment of signals, using the special type of function of regression.Показано, что для создания эффективного разряда, инициированного с помощью излучения с прыжками фазы, целесообразно работать только при давлениях рядом с левой частью кривой пробоя. Потому что при возрастании давления потери энергии увеличиваются на упругих и неупругих столкновениях, что снижает эффективность разряда. Авторы впервые измерили плотность плазмы в условиях разряда низкого давления, инициированного СВЧ-излучением со скачками фазы, при помощи разработки оригинальной методики использования двойных зондов Ленгмюра, автономного источника постоянного тока, высокочастотных трансформаторов, цифрового осциллографа и метода наименьших квадратов для обработки сигналов, используя специальный тип функции регрессии.Показано, що для створення ефективного розряду, ініційованого за допомогою випромінення зі стрибками фази, доцільно працювати тільки при тисках поряд з лівою ділянкою кривої пробою. Тому що при зростанні тиску втрати енергії збільшуються на пружних та непружних зіткненнях, що знижує ефективність розряду. Автори вперше виміряли густину плазми в умовах розряду низького тиску, ініційованого НВЧ-випроміненням зі стрибками фази, за допомогою розробки оригінальної методики використання подвійних зондів Ленгмюра, автономного джерела постійного струму, високочастотних трансформаторів, цифрового осцилографа та метода найменших квадратів для обробки сигналів, застосовуючи спеціальний тип функції регресії

Exciting high frequency oscillations in a coaxial transmission line with a magnetized ferrite: 2D approach

1D and 2D simulation methods and research into the formation of high frequency oscillations in a coaxial nonlinear transmission line (NLTL) partially filled with a longitudinally magnetized ferrite are presented. Dynamics and structure of the electromagnetic wave fields produced in the NLTL with a transverse inhomogeneity are studied for the first time within a 2D model. Means for optimizing the electromagnetic system parameters, NLTL dimensions, and degree of the line filling, needed to increase the electric strength and maximize oscillation intensity are discussed.Представлено методику та результати 1D- і 2D-чисельного моделювання процесу формування високочастотних коливань у коаксіальній нелінійній лінії, що частково заповнена феритом, який намагнічено повздовжнім магнітним полем. За допомогою 2D-моделі вперше досліджено динаміку та структуру хвильового поля нелінійної лінії з поперечною неоднорідністю. Обговорюється оптимізація діелектричних параметрів системи, розмірів лінії та ступеня її заповнення феромагнітним матеріалом, які необхідні для підвищення електричної стійкості та отримання максимальної інтенсивності коливань.Представлена методика и результаты 1D- и 2D-численного моделирования процесса формирования высокочастотных колебаний в коаксиальной нелинейной линии, частично заполненной ферритом, который намагничен продольным магнитным полем. С помощью 2D-модели впервые исследованы динамика и структура волнового поля нелинейной линии с поперечной неоднородностью. Обсуждается оптимизация диэлектрических параметров системы, размеров линии и степени ее заполнения ферримагнитным материалом, необходимых для повышения электрической прочности и получения максимальной интенсивности колебаний

The high energy cosmic ray particle spectra measurements with the PAMELA calorimeter

Abstract Up until now there has been limited, contradictive data on the high energy range of the cosmic ray electron-positron, proton and helium spectra. Due to the limitations of the use of a magnetic spectrometer, over 8 years experimental data was processed using information from a sampling electro-magnetic calorimeter, a neutron detector and scintillator detectors. The use of these devices allowed us to successfully obtain the high energy cosmic ray particle spectra measurements. The results of this study clarify previous findings and greaten our understanding of the origin of cosmic rays

Нeating of plasmas by microwave radiation with stochastic jumpphase

The purpose of our paper is to determine the conditions for the creation of an energy-efficient light source initiated by microwave radiation with stochastic jumping phase (MWRSJP).It is shown, to create an effective discharge, which initiated by means of radiation with a jumping along phase, expediently to operate only at pressures nearby to the left part of breakdown curve. Because at the increasing of pressure the losses of energy are increased on elastic and non-elastic collisions, that reduces efficiency of discharge. Authors measured a plasma density in low pressure discharge initiated by a microwave radiation with the jumps of phase with help developing the original technique of the use the double probes of Langmuir, separate source of direct-current, high-frequency transformers, digital oscilloscope and least-squares method for treatment of signals, using the special type of function of regression.Головною метою наших досліджень є визначення умов створення енергоефективного джерела світла, ініційованого мікрохвильовим випромінюванням зі стохастичними стрибками фази. Показано, що для створення ефективного розряду, ініційованого за допомогою випромінювання зі стрибками фази, доцільно працювати тільки при тисках поряд з лівою ділянкою кривої пробою. Тому що при зростанні тиску втрати енергії збільшуються на пружних та непружних зіткненнях, що знижує ефективність розряду. Автори виміряли густину плазми в умовах розряду низького тиску, ініційованого НВЧ-випромінюванням зі стрибками фази, за допомогою розробки оригінальної методики використання подвійних зондів Ленгмюра, автономного джерела постійного струму, високочастотних трансформаторів, цифрового осцилографа та методу найменших квадратів для обробки сигналів, застосовуючи спеціальний тип функції регресії.Главной целью наших исследований является определение условий для создания энергоэффективного источника света, инициируемого микроволновым излучением со стохастическими скачками фазы. Показано, что для создания эффективного разряда, инициированного с помощью излучения с прыжками фазы, целесообразно работать только при давлениях рядом с левой частью кривой пробоя. Потому что при возрастании давления потери энергии увеличиваются на упругих и неупругих столкновениях, что снижает эффективность разряда. Авторы измеряли плотность плазмы в условиях разряда низкого давления, инициированного СВЧ-излучением со скачками фазы, при помощи разработки оригинальной методики использования двойных зондов Ленгмюра, автономного источника постоянного тока, высокочастотных трансформаторов, цифрового осциллографа и метода наименьших квадратов для обработки сигналов, используя специальный тип функции регрессии

PAMELA mission: heralding a new era in cosmic ray physics

After seven years of data taking in space, the experiment PAMELA is showing very interesting features in cosmic rays, namely in the fluxes of protons, helium, electrons, that might change our basic vision of the mechanisms of production, acceleration and propagation of cosmic rays in the galaxy. In addition, PAMELA measurements of cosmic antiproton and positron fluxes are setting strong constraints to the nature of Dark Matter. The continuous particle detection is allowing a constant monitoring of the solar activity and detailed study of the solar modulation for a long period, giving important improvements to the comprehension of the heliosphere mechanisms. PAMELA is also measuring the radiation environment around the Earth, and has recently discovered an antiproton radiation belt

PAMELA mission: heralding a new era in cosmic ray physics

After seven years of data taking in space, the experiment PAMELA is showing very interesting features in cosmic rays, namely in the fluxes of protons, helium, electrons, that might change our basic vision of the mechanisms of production, acceleration and propagation of cosmic rays in the galaxy. In addition, PAMELA measurements of cosmic antiproton and positron fluxes are setting strong constraints to the nature of Dark Matter. The continuous particle detection is allowing a constant monitoring of the solar activity and detailed study of the solar modulation for a long period, giving important improvements to the comprehension of the heliosphere mechanisms. PAMELA is also measuring the radiation environment around the Earth, and has recently discovered an antiproton radiation belt