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Davide Negri. Far Field & Near Field Far field => zona do campo lontano (o di radiazione o di Fraunhofer) si ha quando sono verifacate le seguenti condizioni:+

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1 Davide Negri

2 Far Field & Near Field Far field => zona do campo lontano (o di radiazione o di Fraunhofer) si ha quando sono verifacate le seguenti condizioni:

3 Emissione Radiata Siamo in condizioni di far field. Cè un sistema perturbatore che irraggia EM in modo analogo ad un'antenna. Analisi effettuata con tecniche analitiche o numeriche in modo da non sottostimare o sovrastimare (costi eccessivi) linterferenza. Emissione radiata da sorgenti non intenzionali (generalmente a banda larga) Dipendono da tensioni e correnti dipendenti dal tempo queste generano campi radiati (correnti continue generano campi statici). Questo disturbo è una causa imprescindibile del funzionamento di un qualsivoglia apparecchio. Per le linee elettriche si suddivide in 3 componenti di disturbo, dovuto a: 1.Rete 2.Terra 3.Linea di segnale Lemissione radiata può avvenire anche attraverso linvolucro di materiale conduttore o dielettrico (per lEMC si studia solo il conduttore), esso contiene 2 tipi di radiatori radiatori di interferenza radiata Circuiti interniAperture per cavi display ecc. può essere generata da 2 tipi di corrente modo comunemodo differenziale Lo studio dellEM dipende dalle dimensioni del circuito rispetto alla lunghezza donda λ oggetti grandi rispetto a λ oggetti piccoli rispetto a λ studio con onda progressiva o con onda stazionariastudio con dipolo o spira di corrente

4 Correnti di modo comune & di modo differenziale Lemissione radiata varia a seconda della prevalenza di una componente, comune o differenziale, rispetto allaltra 2 conduttori sono collegati attraverso 2 correnti: correnti di modo comunecorrenti di modo differenziale sono modellizzabili con dipoli sono modellizzabili con spire di corrente Alto valore di impedenza dingresso Basso valore di impedenza dingresso Come ridurre linterferenza radiata: 1.Riduco le dimensioni del circuito rispetto alla lunghezza donda: I.Riduco la lunghezza del dipolo II.Riduco larea della spira 2.Aumento i tempi di salita e di discesa degli impulsi di corrente ABAB IDID IDID ICIC ICIC

5 Studio dellinterferenza Radiata Si deve modellizzare la vittima e determinare laccoppiamento EM; lo studio viene effettuato scomponendo la vittima su diversi livelli di scala ognuno contenuto nel livello più esterno, ogni livello viene studiato a in funzione dellOPU che lo investe, ogni livello è separato da quello esterno da barriere che hanno solo un effetto attenuante. Linterferenza viene studiata tra lOPU e i vari livelli del dispositivo, da quello più esterno a quello corrente, fino alle linee e ai cavi. In questi studi il livello interno è NON VISIBILE: lo studio è identico sia che allinterno ci sia un altro livello sai che non ce ne sia nessuno: NON SI TIENE CONTO DELLALTERAZIONE DELLA DISTRIBUZIONE DEL CAMPO EM. Box 1 Box 2 Modellizzazione Barriere

6 Interferenza radiata su apparati di TLC Studio riferito solo allantenna e non al resto dellapparato; uso la formula di Friis per il calcolo della potenza ricevuta. Caratterizzazione Antenna Area efficace A eff Diagramma di radiazione su (θ, φ) Un lobo principalePiù lobi secondari Per il caso di sorgente intenzionale, se voglio calcolare la potenza ricevuta devono essere note: la potenza utile, il guadagno, la direttività di potenza e il coefficiente di riflessione. Interferenza radiata per maglia di terra R IDURRE INTERFERENZA PER MAGLIA DI TERRA ridurre al minimo larea sottesa tra il piano di segnale e il piano di massa

7 Accoppiamento OPU piccolo loop Piccolo loop: spira di piccole dimensioni. Se si considera laccoppiamento tra lOPU e il piccolo loop si deve considerare la fem indotta, per ridurre linduzione (causa dellaccoppiamento ) ridurre larea della spira orientare la spira in direzione parallela ad H. Accoppiamento radiato su linea di trasmissione 2 regioni sono interconnesse usando conduttori con lunghezze non molto minori di λ, i collegamenti sono considerati come linee di trasmissione. Il campo E presente in una certa zona è dato dalla sovrapposizione di tre effetti: E incidente, E di scattering legato alla presenza di conduttori, E guidato legato alla presenza di modi di propagazione. campo guidato ΣTE + ΣTM + ΣTEM IL DISTURBO E DOVUTO ALLA COMPONENTE DI CAMPO MAGNETICO NORMALE E ALLA COMPONENTE DI CAMPO ELETTRICO TRASVERSALE RISPETTO AL PIANO DEI DUE CONDUTTORI. Interferenza radiata per Impedenza di trasferimento In una struttura schermata dagli effetti esterni viene indotta una correte I s sullo schermo x cui cè un accoppiamento indotto sui conduttori interni. Conduttore dello schermo Continuo ma realecontinuo ma esistono fori,tagli, ecca fili intrecciati diffusione EM peraccoppiamento capacitivo e induttivo effetto pelle PER AUMENTARE LEFFETTO SCHERMO SI DEVE RIDURRE LIMPEDENZA DI TERRA, CASO IDEALE NULLA. AB

8 Emissione radiata da aperture Apertura soggetta a disturbi Compo E ortogonale allaperturaCampo E parallelo allapertura Non varia al variare dellapertura stringendo lapertura si ha meno interferenza

9 Strutture circuitali grandi rispetto a λ Lo studio di questi fenomeni deve essere effettuato attraverso lanalisi dei parametri distribuiti (correnti e tensioni non uniformi), lo studio dellemissione radiata da conduttori la cui correte è espressa per onde progressive è fattibile attraverso modelli a linee di trasmissione. Si vengono a creare correnti di modo comune e di modo differenziale che danno origine a onde stazionarie del tipo Dove rappresenta londa progressiva e il termine dove il ρ rappresenta il fattore di riflessione deve essere considerato solo nellonda contropropagante. Modellizzazione strutture circuitali grandi rispetto a λ Metodologia delle schiere lineari con 2 elementi radianti Modo differenzialeModo comune I 2 elementi radianti sono 2 distribuzioni di correntecon stessa ampiezza e sfasamento δ=πe sfasamento δ=0 δ =K 0 z AB I1I1 ININ

10 Interferenza condotta Si propagano tensioni e correnti lungo le vie condotte di interfacciamento tra 2 sistemi: 1.rete di alimentazione 2.rete di massa 3.rete di segnale M INIMIZZARE DISTURBO CONDOTTO Minimizzare limpedenza della rete di alimentazioneschermare le linee di segnale

11 Cross Talk (diafonia) Interferenza che avviene tramite il mutuo accoppiamento in condizioni di near field (condizione legata alla lunghezza d'onda, quindi dipendente dalla frequenza e dalle dimensioni del circuito). I fenomeni di accoppiamento sono capacitivo (nasce campo elettrico) o induttivo (campo magnetico).Nascono correnti e tensioni indotte su un sistema per effetto dell'accoppiamento con un altro sistema. Bassa impedenza spira di corrente accoppiamento induttivo Alta impedenza accoppiamento capacitivo Cross talk capacitivo (campo elettrico, alte impedenze)Comportamento passa alto Ho due circuiti che interagiscono tra di loro: 1 perturbatore 2 vittima Cè una capacità di accoppiamento tra i due circuiti e capacità di accoppiamento anche verso massa. Gli oggetti devono essere piccoli rispetto alla lunghezza donda. DIMINUIRE IL DISTURBO CROSS TALK CAPACITIVO diminuire la capacità di accoppiamento diminuire R 2 : parallelo delle resistenze del circuito tra i 2 circuiti C 12 vittima R 2 =R L2 //R S2 spostamento del polo a frequenze maggiorivariazione del taglio in frequenza Si potrebbe anche aumentare la capacità di accoppiamento del circuito vittima con massa C 2G R S1 R L1 C 1G C 2G C 12 R2R2

12 Cross talk induttivo (campo magnetico, basse impedenze) Comportamento passa alto Ho due circuiti che interagiscono tra di loro: 1 perturbatore 2 vittima Si studia il circuito elettrico equivalente con gli effetti induttivi parassiti DIMINUIRE IL DISTURBO CROSS TALK INDUTTIVO Agire sulla mutua induttanza M12diminuire il carico della vittima rispetto aumentare il carico del perturbatore alla sorgente della vittima R L2 rispetto a R S2 R L1 Diminuzione numerica dellaccoppiamentospostamento del taglio in bassa frequenzaDiminuzione numerica dellaccoppiamento In ogni frequenzain ogni frequenza Per non far comparire fenomeni capacitivi è opportuno non aumentare le impedenze R S1 M 12 R L1 R2R2 L1L1 L2L2 R S2

13 Misure di emissione Queste misure riguardano la verifica del rispetto delle normative. Si vuole misurare la radiazione di un DUT (dispositivo sotto test), si ricercano le frequenze di massima radiazione. Lo studio di emissione condotta invece riguarda le tensione e le correnti di disturbo che il DUT genererà sui conduttori alla porta di segnale alla porta di rete o a quella di alimentazione. Schema per la misura di emissione radiata: Schema per la misura di emissione condotta: Caratteristica delle antenne per misure di emissione radiata 1.Larga banda: per catturare tutti i disturbi, antenne che hanno caratteristiche pressoché uniformi su tutta la banda; S/N>1 2.Bassa direttività: in modo che lantenna si possa accoppiare con tutta la radiazione emessa da un qualsivoglia disturbatore. 3.Fattore dantenna noto per antenne a banda larga. Reti di accoppiamento LISN disturbi differenziali disturbi comuni Disaccoppia il DUT e la rete di interfacciamento, con un impedenza di trasferimento stabile ed accessibile a tutti; si effettua una funzione di filtro rispetto ai disturbi di alimentazione. DUT RICEVIT ORE emi DUTLISN RIFERIM ENTO RIC. EMI

14 Ricevitore EMI Può essere costituito da un analizzatore di spettro, il funzionamento del ricevitore è di tipo supereterodina. Preselettore: 1.Serve per preselezionare la frequenza di disturbo del segnale da esaminare. 2.Serve per ridurre il tempo di misura eseguendo la misura solo sulle frequenze preselezionate. 3.Si usa anche al di fuori delEMI. 4.Non serve per selezionare la frequenza di lavoro dellapparato. 5.Limita la banda del segnale Oscillatore locale: 1.Definisce la frequenza di lavoro del sistema Filtro: 1.Elimino i disturbi Rivelatore: 1.Di picco 2.Di quasi picco 1.Tempo di salita più lento di quello di picco 3.Di valor medio 1.Rivelatore di picco più passa basso preseletto re filtro rivelatore Oscill. locale X


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