note sul problema delle emissioni condotte
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Compatibilità Elettromagnetica/Misure di Compatibilità
ElettromagneticaEmissione radiata:
richiami di propagazione radiatanote sulla misura in camera anecoica
Note sul problema delle emissioni condotte
Antonio MaffucciDomenico Capriglione
D.A.E.I.M.I.Università degli Studi di Cassino
[email protected], capriglioneunicas.it
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Emissioni radiate
Obiettivo: Controllo di una sorgente non intenzionale di campi elettromagnetici radiati
Problema: caratterizzare la sua capacità di trasmissione di campi elettromagnetici radiati
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Suscettività radiata
Obiettivo: Controllo del disturbo indotto sugli apparati da sorgenti intenzionali di campi elettromagnetici radiati
Problema: caratterizzare le sorgenti e l’accoppiamento con i circuiti
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Richiami sulla propagazione radiata e sulla teoria delle antenne
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Onde elettromagnetiche
le equazioni di Maxwell complete ammettono soluzioni viaggianti
t
∂ε=×∇
∂
∂µ−=×∇
EH
HE
onde piane onde cilindriche onde sferiche
t∂
∂ε=×∇
EH
onde piane
0H
H
0E
E
=∂
∂εµ+∇
=∂
∂εµ+∇
2
22
2
22
t
t
εµ=
1vvelocità di propagazione:
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Propagazione radiata
Alcuni aspetti critici:
il campo si trasmette in linea di principio in tutte le direzioni
il campo è fortemente influenzato dagli ostacoli, il campo è fortemente influenzato dagli ostacoli, specialmente metallici (scattering)
è molto difficile caratterizzare l’ambiente elettromagnetico
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Antenne
sistemi di transizione tra propagazione libera e propagazione guidata
guida guida
spazio libero
guida
trasmettitore antenna TX
guida
ricevitoreantenna RX
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Antenne: parametri caratteristici
parametri circuitali:- impedenza di ingresso
inZ
trasmettitore antenna TX
parametri spaziali:- diagramma di radiazione - direttività- area efficace
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Antenne: alcuni esempi
array di bipoli (Yagi) antenna ad elica
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Antenne: alcuni esempi
Radio-telescopio (array lineare)
Microstrip Patch Antenna
grande variabilità di dimensioni, frequenze, potenze
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
inZ
Antenne: impedenza di ingresso
resistenza di
antirrin jXRZ +=
reattanza
2IRP irr=
I
antenna TX
resistenza di radiazione
reattanza
è un indice della capacità di irradiare
è un indice di disadattamento
irrR
antX
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Antenne: campo vicino e campo lontano
r
maxd
zona di campo lontano:2max, drr >>λλ>>
di solito la più stringente!
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Configurazione del campo lontano
r
E
r̂
Honda TEM
localmente
fattore comune dipende dall’antenna
EH ×ζ
= r̂1
ε
µ=ζ
),( ϕθ=β−
eEr
erj
λπ=ω=εµω=β /2/ v
localmente
piana
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Campo lontano e campo vicino
campo lontano
onda TEM localmente piana
rapporto tra H e E uguale all’impedenza intrinseca ζ
la potenza è puramente attiva
E decade come 1/r
campo vicino
simile al caso statico
onda non TEM
rapporto tra H e E diverso da ζ
la potenza presenta una componente reattiva
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Parametri spaziali ed energetici
vettore di Poynting re
S ˆ2
),(),,(
2
2
rr
ζ
ϕθ=ϕθ
potenza irradiata
intensità di radiazione ζ
ϕθ=ϕθ=ϕθ
2
),(),,(),(
2
22 eS rrIr
∫∫ ⋅ϕθ=
S
dSrW nS ˆ),,(
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Potenza irradiata in zona lontana
rϕθ,
è legata all’antenna (in particolare alla
distribuzione di corrente)
intensità di radiazione ζ
ϕθ=ϕθ=ϕθ
2
),(),,(),(
2
22 eS rrIr
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Diagramma di irradiazione
descrive la distribuzione della densità di potenza irradiata nelle varie direzioni
ζ
ϕθ=ϕθ=ϕθ
2
),(),,(),(
2
22 eS rrIr
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Direttività di un’antenna
guida
trasmettitore antenna TX
is
ant
P
Pd = potenza emessa dall’antenna
potenza emessa da un’antenna isotropa a parità di Imax
ad elevati valori di d corrisponde una capacità di irradiare tutta la potenza in poche direzioni
trasmettitore antenna TX
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Area efficace di un’antenna
guida
ricevitoreantenna RX
r
reff
PA
S= potenza ricevuta dall’antenna
Vettore di Poynting in assenza di antenna
ad elevati valori di Aeff corrisponde una maggiore capacità di ricevere
ricevitoreantenna RX
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Array di antenne
vengono utilizzati per:
- modificare il diagramma di irradiazione
- allargare la banda - allargare la banda
),(),( ϕθϕθ=β−
Ar
erj
eE
fattore di antenna
fattore di array
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Array di antenne: due antenne dipolarifattore di
arrayfattore di antenna
2/λ
2/λ
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Misure di compatibilità sui disturbi radiati: la camera anecoica
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Emissioni e suscettività radiate (30 MHz – 1 GHz)
Emissione radiata: misura del livello dei campi elettromagnetici emessi dall’EUT
Suscettività radiate: misura dell’immunità dell’EUT ad una serie di disturbi radiati
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Misura delle emissione irradiate e prove di suscettività radiata
Occorre creare un ambiente di misura controllato:
- campo in zona lontana- campo in zona lontana- assenza di riflessioni
In questo modo le misure sono riproducibili e possono essere
codificate dalla normativa
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Camera anecoica
Ambiente in grado di realizzare una zona in cui l’attenuazione dei
campi e la loro uniformità sia controllata
Per avere campo lontano è necessaria una distanza
antenna-EUT, di almeno 3 metri.
Dimensioni tipiche dell’ordine di 10x6x6 m
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Camera semi-anecoica ed anecoica
- Semianecoica: Camera schermata con pareti e soffitto rivestiti
di materiale assorbente per le onde elettromagnetiche ed il
pavimento conduttore
- Anecoica: Come la semianecoica con pavimento assorbente
Assorbimento elettromagnetico:
- coni assorbenti, con altezza della piramide proporzionale a λ
- ferriti (10 x 10 cm), con buone prestazioni nel range (0.03-1) GHz
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Camera semi-anecoica di Cassino
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Camera semi-anecoica di Cassino
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
Antenne per camera anecoica: antenna biconica e log-periodica
diagramma di irradiazione
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE
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EMISSIONI RADIATE – GENERALITA’ E MISURE