INTRODUCCIÓN A LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (“Introduction to electromagnetic compatibility”,Clayton R. Paul. Capítulo primero.)

Iván Conde Leborán Isabel Fernández García Curso 2007/2008

Introducción a la Compatibilidad Electromagnética 1. 2. 3. 4. 5.

Aspectos generales Historia de la EMC Algunos ejemplos Dimensiones eléctricas y ondas Decibelios y unidades de la EMC 5.1 Pérdidas en cables 5.2 Especificaciones sobre las fuentes de la señal

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC ►

La compatibilidad electromagnética (EMC) es la habilidad de un sistema de no causar interferencias electromagnéticas a otros equipos, pero al mismo tiempo ha de ser insensible a las emisiones que pueden causar otros sistemas.

►

Por otra parte, se puede definir una interferencia electromagnética (EMI) como la emisión de energía electromagnética que degrada o perjudica la calidad de una señal o el funcionamiento de un sistema.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Un sistema es electromagnéticamente compatible con su medio si satisface estos tres criterios: Si no causa interferencia con otros sistemas. 2. Si no es susceptible a las emisiones de otros sistemas. 3. Si no causa interferencia consigo mismo. 1.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC

Esquema básico de los elementos que intervienen en un problema de EMC.

Las interferencias ocurren si la energía recibida causa en el receptor un comportamiento indeseado. Una transferencia de energía no intencionada causa interferencia solo si la magnitud de esa energía es lo suficientemente grande, o su contenido espectral en la entrada del receptor hace que éste funcione de un modo indeseado.

►

►

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Una transmisión no-intencionada de energía no tiene

por qué ser necesariamente perjudicial; el comportamiento no deseado del receptor constituye la interferencia.

Emisores y receptores intencionados y nointencionados (depende del camino de acoplamiento). Estación transmisora de radio AM cuya emisión es recibida por un receptor sintonizado para recibirla:

emisión intencionada Estación emite en un rango de frecuencia que no está sintonizado por el receptor, pero aún así se recibe:

emisión inintencionada

(camino de acoplamiento no intencionado).

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Todo esto sugiere tres modos de prevenir interferencias: 1.Suprimir la emisión en su fuente 2.Hacer el camino de acoplamiento tan ineficiente como sea posible 3.Hacer el receptor menos susceptible a la emisión.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Reduciendo el contenido en altas frecuencias de la emisión se reduce la eficiencia en el camino de acoplamiento y, por tanto, también el nivel de señal en el receptor. ► Introducir todo el sistema en un cuerpo (normalmente metálico), que lo aisle del medio, más caro. ► Reducir la susceptibilidad del receptor podría acarrear un mal funcionamiento del sistema. ►

La mejor solución es la primera aunque no siempre es posible identificar la fuente de la perturbación y algunas veces no es posible eliminarlas ya que son señales activas del sistema

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Podemos dividir la interferencia en varios subgrupos: 1. 2. 3. 4.

Emisiones radiadas Susceptibilidad radiada Emisiones conducidas Susceptibilidad conducida

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC ►

►

Las EMI conducidas se propagan a través de cables ya sean de alimentación, señal o tierra, y su contenido frecuencial nunca superará los 30 MHz. Las EMI radiadas son debidas a la generación de ondas electromagnéticas. El proceso fundamental que produce la radiación se debe a la aceleración de la carga a lo largo de la línea de corriente (corrientes variables en el tiempo).

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC ► Las líneas de corriente están unidas a otros subsistemas mediante cables que tienen la capacidad de radiar o absorber energía electromagnética, con niveles de eficiencia bastante altos. Esta absorción/emisión produce interferencia, que también puede ser conducida a lo largo de la línea. ► Si el sistema estuviera introducido en alguna cubierta se podría inducir en esta corrientes desde el exterior/ interior, que pueden ser radiadas al medio externo/interno.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC ► La

emisión y susceptibilidad no ocurre sólo a través del aire. ► La conducción de ondas electromagnéticas por metales y conductores es de hecho más efectivo. ► Los diseñadores de aparatos eléctricos y electrónicos notando esto y colocan barreras intencionadas como filtros para bloquear los aspectos negativos de las interferencias. ► Es particularmente importante recordar que el problema de interferencia puede extenderse también detrás de estas barreras intencionadas.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Entre las principales causas por las que la compatibilidad electromagnética cada vez cobra mas interés se pueden remarcar las siguientes: ► ► ► ► ►

Aumento de los equipos electrónicos tanto en la industria como en el hogar (Fuentes de EMI). Equipos más grandes y más complejos. Aumento de sistemas de telecomunicación (radio, móviles, etc.). Disminución del margen de ruido de los sistemas digitales (disminución de la tensión de trabajo). Aumento de la frecuencia de trabajo de los equipos.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC Algunos ejemplos:

1.

Fulanito camina por la alfombra de su casa que es de nylon, con zapatos con suela de goma. Fulanito se carga de electricidad estática. Si algún aparato eléctrico estuviera cerca, esta electricidad estática podría ser descargada sobre el aparato y provocar en él un mal funcionamiento permanente o eventual.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC 2. Durante la Segunda Guerra Mundial comprobaron que tras la detonación de bombas, multitud de dispositivos semiconductores de monitorización de las ondas expansivas eran destruidos. Dicha destrucción no se debía a los aspectos físicos de la detonación, sino a la onda electromagnética debida a la separación de la carga y su movimiento. A partir de entonces estos aspectos han sido de gran relevancia en la comunidad militar.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC 3. Las tormentas eléctricas pueden causar efectos devastadores sobre los sistemas eléctricos. Un rayo puede acarrear hasta 50000 A de corriente. Los campos magnéticos generados por estas altas corrientes pueden acoplarse a los sistemas eléctricos por radiación directa o por conducción. Evitar que estos campos magnéticos temporales afecten a los dispositivos de alimentación es un campo propio de la EMC.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC 4. También mejorar la seguridad en la comunicaciones tiene que ver con los problemas de interferencia. Por ejemplo es posible saber lo que se está tecleando en un ordenador sólo monitorizando sus emisiones electromagnéticas.

1. ASPECTOS GENERALES DE LA EMC ► El

vehículo básico de la EMC es la matemática que nos ayudará a proponer modelos que definan los fenómenos ante los que nos encontramos. ► Si las predicciones del modelo no estuvieran en correlación con lo experimentalmente observado, el modelo sería inapropiado. ► Las aproximaciones a los modelos teóricos serán una herramienta clave.

2. HISTORIA DE LA EMC La interferencia y su corrección aparecen ya a finales del 1800 en los primeros experimentos de Marconi: Este inventor produjo por primera vez las ondas de radio y un invento llamado cohesor para detectarlas y convertirlas en una corriente eléctrica. ► Inició el mejoramiento del receptor y el transmisor y levanto un hilo aislado de la tierra a modo de antena para mejorar la emisión y la recepción. ►

2. HISTORIA DE LA EMC En 1895 logra enviar por primera vez señales inalámbricas a una distancia de milla y media, convirtiéndose así prácticamente en el inventor del primer sistema de telegrafía sin cables. ► En 1901, Marconi se convenció de que las ondas hertzianas seguirían la curvatura de la Tierra, en lugar de radiar en línea recta como se esperaba de ellas. Por tanto, el 12 de diciembre de aquel año, envió señales a través del Atlántico del extremo sudoeste de Inglaterra, hacia Terranova, a una distancia de 2,100 millas. ► En 1902, fue el primero en demostrar el efecto luz del día en las comunicaciones inalámbricas y ese mismo año patento su detector magnético, con el que funcionó la telegrafía sin hilos por mucho tiempo.Así pudo establecer un sistema de haces para la comunicación a larga distancia. ► Aplicó las microondas de radio a la navegación y en 1935, dio una demostración práctica de los principios del radar. ►

2. HISTORIA DE LA EMC En 1901, la primera transmisión transatlántica se hizo mediante una maya de cables de cobre. Los únicos receptores del momento eran de radio y espacialmente muy alejados por lo que los problemas de interferencia eran simples. ► Tras este suceso, en los Estados Unidos se registra un desarrollo vertiginoso en la autoconstrucción y experimentación de aparatos TSF (telegrafía sin hilos). ►

Antena transmisora instalada por Marconi en Poldhu

2.HISTORIA DE LA EMC Las interferencias de radio por motores eléctricos y diversas instalaciones ya fueron patentes hacia 1930. ► Durante la segunda Guerra Mundial, el empleo de aparatos electrónicos, como radios, radares o dispositivos de navegación se incrementó considerablemente y con ellos los problemas de compatibilidad entre los distintos aparatos. De todos modos los problemas de interferencia eran relativamente fáciles de resolver, debido a la baja sofisticación de los equipos. Dichos problemas considerados como de interferencia electromagnética o EMI (Electromag- netic Interference) comenzaron a evidenciarse , cuando los sistemas de comunicación, los radares, los controles de vuelo de aviones de combate y los sistemas de puntería de armamento pesado entre otros, se convierten en elementos estratégicos a los efectos de la supremacía militar. El adecuado funcionamiento de tales equipos en las condiciones ambientales adversas desde el punto de vista electromagnético cobró así una importancia extrema. ►

2.HISTORIA DE LA EMC 1950 transistores bipolares En Laboratorios de la Bell Telephone se desarrolla el transistor, un microdispositivo revolucionario ideado en base a las propiedades de materiales semiconductores tales como el silicio y el germanio. Esta invención desplazará a los tubos de vacío empleados en electrónica posibilitando la rápida miniaturización de los equipos y permitiendo dar un paso de calidad impensable en términos de eficiencia. Sus tiempos de operación pasan a medirse en microsegundos. ► 1960 circuitos integrados ► 1970 microprocesadores ►

La magnitud del problema de la compatibilidad electromagnética aumenta considerablemente.

2.HISTORIA DE LA EMC ►

La construcción del primer ordenador digital con circuitos integrados a principios de los 70 fue el pistoletazo de salida para reemplazar el procesado de señales analógicas a digitales. Desde entonces la miniaturización de circuitos integrados hace que en un solo aparato las posibles fuentes de ruido sean muy elevadas. Primer ordenador totalmente electrónico Universidad de Pensilvania

2.HISTORIA DE LA EMC ►

►

►

En 1933 la Commission Electrotechnique Internationale (CEI) presentó las primeras normas sobre emisión de interferencias y creó el CISPR (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) para desarrollar y ampliar estas normas. A partir de los años 70,tras las innovaciones de la Segunda Guerra Mundial, las primeras regulaciones más estrictas estatales referentes a la EMC aparecen en los EEUU (Federal communications Commission FCC) y en Europa (CISPR)ambas con características análogas. Otros organismos nacionales e internacionales produjeron directivas y normas, de las cuales la más conocida es la de la Comunidad Europea de 1989, que agregó reglas de inmunidad.

3. ALGUNOS EJEMPLOS Existen numerosos ejemplos de Interferencia Electromagnética (EMI), yendo desde el común hasta el catastrófico. Probablemente un ejemplo Como ya comentamos antes de los mlos ás comunes es el de todos subsistemas “líneas ” en la pantalla de la que conforman los aparatos televisión cuando cualquier domésticos de nuestros aparato doméstico con motor hogares actualmente están está encendido. unidos entre si mediante Este problema es debido a la numerosos cables pueden radiación de esta que señal sobre funcionar o bien como la antena de TV a través del emisores ruido quedeseradiación introducecomo en la receptores de la misma, fuente de alimentaci ón (AC) de la tele. interferencia. creando

3. ALGUNOS EJEMPLOS ►

►

►

Nuevas versiones de coches tienen microprocesadores para controlar las emisiones y los niveles de combustibles. En presencia de ciertos campos de frecuencias ambientales, estos dispositivos pueden dejar de funcionar. También los cierres centralizados de algunos coches pueden abrirse bajo ciertas frecuencias muy determinadas. Grandes ordenadores cerca de aeropuertos comerciales pueden ocasionar fallos en los sistemas de radar del aeropuerto.

3. ALGUNOS EJEMPLOS Un último ejemplo fueron los primeros propotipos de los helicópteros del ejército americo UH-60 BLACK-HAWK que durante los años 80 sufrieron varios accidentes mortales debido a su susceptibilidad ante emisiones electromagnéticas de ciertos radares

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ►

Un concepto importante para o estudo da CEM é comprende-las dimensións eléctricas de un circuíto eléctrico ou unha estructura radiante electromagnética.

►

As dimensións eléctricas son medidas en lonxitudes de onda. Estrictamente falando, isto aplícase a un tipo de ondas, a onda plana uniforme. Sen embargo, outros tipos de ondas teñen características similares, así que a aplicación de este concepto pode ser ampliada.

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS A pesares de que as ecuacións de Maxwell gobernan tódolos fenómenos eléctricos, o traballo con estas é complicado. ► Empregaranse aproximacións máis simples, como circuítos equivalentes e as leis de Kirchhoff. ► E cando podemos empregar estas aproximacións para analiza-lo noso problema? ► A esencia da resposta é cando a dimensión do circuito é electricamente pequena, moito máis pequena que a lonxitude de onda a unha frecuencia de excitación das fontes do circuito (circuito é electricamente pequeno cando a maior dimensión e menor que 1/10 da lonxitude de onda). ►

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ►

►

Os fenómenos electromagnéticos son procesos de parámetro-distribuido, nos que as propiedades da estructura, como a capacitancia ou a inductancia están en realidade máis distribuidos a través do espazo que concentrados en puntos discretos. Cando construimos modelos de circuítos eléctricos equivalentes, estamos a ignorar a natureza de distribución dos campos electromagnéticos.

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ► -

-

Consideremos un elemento de un circuíto equivalente como un resistor, e as súas conexións. Cando empregamos modelos de circuítos equivalentes estamos a dicir que os efectos das conexións poden ser ignorados. Cando é válido isto Vexamos unha figura

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ►

►

►

Móstrase na figura unha corrente que entra polo contacto da esquerda e sae pola dereita, como función do tempo t. Esta corrente é de feito unha onda propagándose con velocidade v. Se o medio que rodea os contactos é o aire, a velocidade será v0 ≅ 3×108 m / s Debida a esta propagación hai un tempo de retraso finito: L

TD =

v

[s]

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ►

►

Este tempo de retraso de propagación é máis crítico nos circuítos electrónicos dixitais de hoxe, debido ó incremento das velocidades destes sinais dixitais. Actualmente é do orde dos tempos de relaxación e pode causar problemas de sincronización nos sinais dixitais. As interconexións afectan drasticamente na integración de sinais.

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ►

Supoñamos que a corrente e as ondas asociadas son sinusoidais. Sabemos que unha onda sinusoidal pode ser escrita como función do tempo t e da posición z. Escollemos arbitrariamente unha forma cosenoidal:

i(z,t ) = I cos(ωt − βz)

►

con β constante de fase [rad/m] A onda sofre un cambio de fase

βλ = 2π [rad]

φ = βL[rad ]

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS Podemos así reescribir: ⎛ z⎞ i ( z, t ) = I cos ⎜ ω t − 2 π ⎟ ⎝ λ⎠

►A

distancia eléctrica en longitudes de onda z/λ é o parámetro crítico. ► Na figura 1.5b vemos o movemento da cresta. Para segui-lo movemento da onda, observámo-lo movemento de un punto común.

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ► Para a onda sinusoidal i(z,t ) = I cos(ωt − βz ) quere dicir que seguimos puntos donde o argumento do coseno permanece constante, isto é ω t − β z = cte ► Onda viaxando en dirección +z. ► Diferenciando o argumento, obtemos a velocidade do movemento da onda como dz ω v= = = λf [m /s] dt β

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS •

Entón, a lonxitude de onda pode ser escrita como: v λ=

•

Sustituíndo obtemos

f

[m]

⎛ ⎛ β ⎞⎞ ⎛ ⎛ z ⎞⎞ i(z,t ) = I cos⎜ w⎜ t − z⎟⎟ = I cos⎜ w⎜ t − ⎟⎟ ⎝ ⎝ ω ⎠⎠ ⎝ ⎝ v ⎠⎠

que nos mostra que o cambio de fase dunha onda é equivalente ó retraso temporal que ven dado por z/v [s].

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS •

De φ = βL[rad] e βλ = 2π [rad] temos que a medida que a corrente se propaga ó longo das conexións unha distancia de una lonxitude de onda, L=λ, sofre un cambio de fase de

φ = βλ = 2π

Con isto queremos decir que se a lonxitude total dos cables de conexión é igual a unha lonxitude de onda, as correntes entrantes e saíntes de eses cables están en fase , pero cambiada 360º no proceso de paso polo elemento. • Por outro lado, se a lonxitude dos cables é de media lonxitude de onda, entón a corrente sufre un cambio de fase de 180º de xeito que as correntes entrante e sainte están completamente fóra de fase. •

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ►

Se os efectos dos cables deben non ser importantes (como no caso do circuíto equivalente), entón a lonxitude total das conexións deberá ser tal que este cambio de fase sexa despreciable. Non hai un criterio establecido para isto, pero asumiremos que o cambio de fase será despreciable sempre que a lonxitude das conexións sexa menor que 1/10 λ, na frecuencia de excitación da fonte.

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ► Someramente

falando, a velocidade de propagación dunha onda nun medio non conductor distinto do baleiro está definido pola permitividade ε e a permeabilidade μ. 1 ε0 = ×10−9 F /m 36π μ0 = 4π ×10−7 H /m

v0 =

v=

1

ε 0μ 0 1

εμ

=

= 3 ×10 8 m /s

v0

ε r μr

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS É importante ser capaces de calcular correctamente as dimensións eléctricas de unha estructura a unha frecuencia determinada. Para facer isto debemos darnos conta de que a dimensión de 1m no aire é unha lonxitude de onda a unha frecuencia de 300 MHz, e a partires de esta, escalando, obter as outras.(a medida que a frecuencia aumenta, a lonxitude de onda diminúe, e viceversa).

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS Sabemos xa que é importante entón calcula-las dimensións eléctricas de un circuíto ou outras estructuras electromagnéticas, para coñecer se é eléctricamente pequeño (L1/10λ). •

As leis de voltage e corrente de Kirchhoff ó longo dos circuitos equivalentes só é aplicable se a dimensión máis longa do circuito é electricamente pequena. - Se o circuíto é electricamente grande, non teremos outro recurso a parte das ecuacións de Maxwell, para describilo problema. -

4. DIMENSIÓNS ELÉCTRICAS E ONDAS ► Poderemos

determinar isto primeiro, calculando a lonxitude de onda á máis alta frecuencia de interese, e entón calcular k en relación a L=kλ, k=

L

λ

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC ►Las

cantidades primarias en las que se interesa la EMC son las referidas a los problemas acarreados por las emisiones (V ó A) o radiadas (V/m ó A/m) y asociadas a estas cantidades la potencia(W) etc. ►Todos estos valores oscilan en un rango amplio de valores que puede ser del orden de 108. ►Debido a esto, la EMC utilizará como unidad el decibelio (dB), que tiene la propiedad de “comprimir” los datos. Ej: Un rango de 108 se traducirá en 160dB

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC ► El

decibelio se desarrolla en la industria telefónica para describir el efecto del ruido sobre los circuitos telefónicos. ► Los oídos tienden a oír de forma logarítmica por lo que describir el efecto del ruido en dB es natural. ► Consideremos un circuito amplificador como el de la figura.

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC ► Circuito

abierto ► Vs y Rs fuente ► Amplificador de carga RL Potencia de entrada

2

v in Pin = Rin

Potencia de salida

Pout

v 2 out = RL

2 ⎛ Pout ⎞ Pout v out Rin PowerGain = = ⇒ PowerGain dB = 10 log10 ⎜ ⎟ 2 Pin v in RL ⎝ Pin ⎠

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC Las ganancias de voltage y corriente v out VoltageGain ≡ v in iout CurrentGain ≡ i in

En decibelios

⎛ v out ⎞ VoltageGain ≡ 20log10 ⎜ ⎟ v ⎝ in ⎠ ⎛ iout ⎞ CurrentGain ≡ 20log10 ⎜ ⎟ ⎝ iin ⎠

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC ►

Tendremos en mente las siguientes relaciones ⎛ P2 ⎞ dB = 10 log 10 ⎜ ⎟[ potencia ] ⎝ P1 ⎠ ⎛v2 ⎞ dB = 20 log 10 ⎜ ⎟[voltaxe ] ⎝ v1 ⎠ ⎛ i2 ⎞ dB = 20 log 10 ⎜ ⎟[corrente ] ⎝ i1 ⎠

Si el caso fuera que trabajamos con unidades de potencial tales como μV entonces los decibelios serán

⎛ ⎞ volts 6 dBμV = 20log10 ⎜ 10 = 120dBμV = 20log ⎟ 10 −6 ⎝ 1μV = 10 V ⎠

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC ►

Es importante también saber convertir una unidad dada en dB a su valor absoluto.

logm A = n

mn=A.

Los pasos serán: 1. Dividir la cantidad por 20 (voltaje o corriente) o 10 (potencia) 2. Elevar 10 a esa potencia. 3. Multiplicar el resultado por 10-6 para dBμV e dBμW ó 10-3 para dBmV e dBm.

5. DECIBELIOS Y UNIDADES FRECUENTES EN LA EMC ► Las

propiedades de los logarítmos logm (A × B) = logm A + logm B logm A k = k logm A ⎛ A⎞ logm ⎜ ⎟ = logm A − logm B ⎝ B⎠ logm (A + B) ≠ logm A + logm B

Nos ayudarán a simplificar los cálculos rápidamente ⎛ voltios ⎞ −6 = 20log 20log10 ⎜ (voltios) − 20log 10 = 20log10 (voltios) + 120 ⎟ 10 10 −6 ⎝ 10 ⎠

5.1 Pérdidas en cables ►

►

Calcular la pérdida en potencia en cables largos de conexión refleja también la utilidad del empleo de los dB. Es necesario revisar los conceptos referidos a las líneas de transmisión

5.1 Pérdidas en cables ►

►

La línea está caracterizada por su impedancia característica Zc y la velocidad de propagación de ondas en la linea ν Es común definir el coeficiente de reflexión del voltage Γ(z) como el radio entre los voltages de la onda regresiva y la progresiva.

ˆ (z) Vˆ − 2 α z j 2 β z V = +e e Γˆ (z) = b Vˆ f (z) Vˆ

5.1 Pérdidas en cables ► ►

►

Las pérdidas en una línea de transmisión ocurren tanto en conductor como en dieléctrico circundante. En rango normal de frecuencias de uso el mecanismo normal de pérdida es debido a la pérdida en el conductor. La resistencia de los conductores se incrementa proporcionalmente con la f La pérdida en potencia del cable se define PowerLoss =

Pav (z = 0) Pin = = e 2αL Pav (z = L) Pout

5.1 Pérdidas en cables ► Con

las especificaciones de longitud y pérdida del fabricante, podemos obtener la atenuación constante a esa frecuencia

CableLoss dB = 10 log10 e 2αL = 8.686αL

Calculamos el coeficiente de atenuación PowerLoss _ dB / Lonxitude α= 8.686L

Zˆ L = Zˆ C

5.2 Especificación de Fontes de Sinal ►

As fontes de sinal poder a ser caracterizadas en termos de circuítos equivalentes de Thevenin, como se mostra na figura 1.9.

5.2 Especificación de Fontes de Sinal A cantidade VOC é voltaxe de circuíto aberto e RS é a resistencia da fonte. Practicamente tódalas fontes de sinal teñen RS=50Ω. Ademais, a gran maioría de instrumentos usados para medir sinais teñen unha resistencia de entrada de 50Ω e poden ser caracterizados como se mostra na figura 1.10, onde Cin = 0 e Rin = 50Ω. ► Sen embargo, pódese dicir que se a resistencia de entrada non está diseñada a ser 50Ω, diseñarase para ser moi grande, e o seu circuito de entrada pode ser representado xeralmente como un condensador en paralelo con unha resistencia grande. ► É sinxelo determinar a representación da entrada de un medidor de sinais particular, xa que o fabricante indica claramente estos parámetros cerca do conector de entrada ou nun menú. ►

5.2 Especificación de Fontes de Sinal Con estes conceptos en mente, examinemos a conexión de unha fonte de sinal a un medidor con un anaco de cable coaxial, como na figura 1.11. ► Se a resistencia terminal do cable, que é a resistencia de entrada ó medidor, non ten igual ZC có cable, a impedancia de entrada ó cable como vista pola fonte de sinal non será de 50Ω para tódalas frecuencias e tódalas lonxitudes, senón que variará en función destes parámetros. Consecuentemente sería moi dificil determina-la impedancia que se lle presenta á fonte, e ademais esta impedancia variaría coa frecuencia e a lonxitude do tramo de cable, así que a saída da fonte variaría. Polo tanto o equipamento moderno de proba de CEM teñen impedancias de fonte e entrada de 50Ω y conéctanse con cable coaxiales de 50Ω. ►

5.2 Especificación de Fontes de Sinal ►

Falamos agora do cálculo da saída. Na figura 1.12, unha fonte de sinal termina nunha RL de carga directamente como entrada a un dispositivo ou via entrada a un cable de conexión. Se RL=RS, entón a voltaxe de saída nos terminais 1 RL Vout =

VOC = VOC 2 RS + RL 2

Vout Pout = RL = 50Ω

onde na potencia tomamos a voltaxe RMS efectiva. ► A potencia de saída dada en dBm:

PoutdBm

⎛ Pout ⎞ = 10log10 ⎜ ⎟ ⎝ 1mW ⎠

5.2 Especificación de Fontes de Sinal A maioría dos aparatos de medida, como os analizadores de espectro tamén teñen a súa resposta especificada asumindo unha impedancia de entrada ó instrumento de 50Ω. Pout cable P = × Psource ► A potencia recibida calcúlase de rec ►

►

Se Rin=RL, a entrada nos terminais do medidor pode ser calculado como:

Pin cable PrecdBm = cableGaindBm + PsourcedBm

Vrec = Prec × 50

PrecdBμV = cableGaindB + VsourcedBμV

e obteríamos o mesmo que empregando a potencia.

Bibliografía

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“Introduction to electromagnetic compatibility”,Clayton R. Paul. Capítulo primero http://usuarios.lycos.es/arey2005/studies.html www.portierramaryaire.com/arts/tacticas_3.php

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www.unav.es/.../indice.html

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