TEHNICA MASURARII EMISIILOR PERTURBATOARE

1. TEHNICA MASURARII EMISIILOR PERTURBATOARE CEM - Curs 4

2. identifica si cuantifica energia electromagnetica cedata de emitatoare (sursele de perturbatii) in mediul inconjurator  permite confirmarea incadrarii perturbatiilor in valorile limita prevazute in normele specifice MASURAREA EMISIILOR PERTURBATOARE  permite depistarea unor surse perturbatoare permite determinarea nivelului de zgomot de fond in zone determinate ale mediului permite punerea in evidenta a punctelor slabe ale aparatelor insuficient antiparazitate CEM - Curs 4

3. SURSA DE PERTURBATII APARAT DE CUPLARE APARAT DE MASURARE Marimi perturbatoare • cuplare galvanica • prin transformatoare de curent • antene • sonde de absorbtie • receptor de masurare • analizor de spectru • osciloscop Tensiuni Curenti Puteri • Intensitati de camp perturbator : • electric • magnetic • electromagnetic CEM - Curs 4

4. MASURAREA TENSIUNILOR SI CURENTILOR PERTURBATORI • Tensiunile si curentii perturbatori sunt perturbatii transmise prin conductie pe liniile de alimentare sau pe liniile de transmitere a datelor  • Emisiile se manifesta prin curenti imprimati care provoaca o cadere de tensiune (tensiunea perturbatoare) pe rezistenta interna a retelei  • Influenta impedantelor diferite ale retelelor asupra masuratorilor se elimina prin utilizarea unui dispozitiv de adaptare normat : retea de stabilizare a impedantei liniei CEM - Curs 4

5. Permite obtinerea unor masuratori reproductibile, independente de impedanta interna a retelei fiecarui laborator de incercari Impiedica falsificarea masurarii tensiunilor perturbatoare datorita altor perturbatii existente in retea RETEA DE STABILIZARE A IMPEDANTEI LINIEI (LISN) La masuratorile realizate pe circuite de alimentare serveste si pentru alimentarea obiectului de incercat CEM - Curs 4

6. Se realizeaza cu diferite valori ale impedantei interne, in functie de: • lungimea liniei, • distanta pana la urmatorul punct de ramificatie, • valoarea tensiunii perturbatoare. CEM - Curs 4

7. 250H L1 CK 250H N CK UP1 ZN ZN 250H UP2 PE Retea Retea artificiala Obiect de incercat Retea artificiala in ‘V’ pentru masurarea tensiunilor perturbatoare nesimetrice Condensatoare de cuplaj – creeaza o cale directa pentru curentul perturbator catre impedantele normate ale retelei Bobine de decuplare – izoleaza obiectul de incercat in raport cu frecventele inalte care ar putea patrunde din reteaua de alimentare CEM - Curs 4

8. 1 U1nesim 2R UCM U2nesim 2R 2 Retea artificiala in ‘’ pentru masurarea tensiunilor perturbatoare nesimetrice si de mod comun Rezistenta echivalenta pentru semnalul de mod normal Usim : Rezistenta echivalenta pentru semnalele de mod comun UCM : Rezistenta echivalenta pentru tensiunile perturbatoare nesimetrice : CEM - Curs 4

9. Obiect de incercat UCM aA bA aP bP Retea artificiala in ‘T’ pentru masurarea tensiunilor perturbatoare de mod comun la circuite simetrice Observatie.Servesc exclusiv pentru masurarea tensiunilor perturbatoare de mod comun la liniile de telecomunicatii, semnalizare si comanda, care functioneaza simetric fata de pamant. CEM - Curs 4

10. Zi Zi Retele de joasa tensiune 10 – 150kHz 30MHz Retele industriale 0.15 – 30MHz Zi Retele de bord 0.1 – 100 MHz Impedanta clasica 0.15 – 30 MHz 100 5H 50H 50H 5 1 UP Zi Exemple de impedante ale retelelor artificiale(LISN) In functie de impedanta liniei, respectiv de distanta pana la urmatorul punct de ramificatie Rezistenta interna a instalatiei de masurare CEM - Curs 4

11. Observatie.Pentru masurarea tensiunilor perturbatoare radio nesimetrice la aparate actionate manual se utilizeaza retele artificiale ce contin o bucsa pentru conectarea unei “maini artificiale” Dispunerea unei folii metalice pe aparatul de studiat care este conectata cu carcasa pusa la pamant a retelei artificiale printr-un circuit de integrareRC(200pF in serie cu 500Ω), aflat in interiorul retelei artificiale. CEM - Curs 4

12. TRANSFORMATOARE DE CURENT DE INALTA FRECVENTA Permit masurarea directa a curentilor perturbatori imprimati CEM - Curs 4

13. Transformator de curent de inalta frecventa IPretea IPmax Obiect de incercat L1 10F CB N Cale de inchidere de impedanta mica, determinand circulatia curentului din retea prin condensator, ocolind transformatorul de curent Factor de transfer CEM - Curs 4

14. Curentul perturbator, IP() Tensiunea perturbatoare, UP()= IP() ZN() Impedanta retelei artificiale, ZN() CEM - Curs 4

15. OBSERVATII. • Sensibilitatea necesara la frecvente joase impune un numar mare de spire, o sectiune mare a conductorului de bobinaj si un miez cu permeabilitate mare. • Frecventa limita superioara a senzorilor de curent este determinata de rezonanta proprie (inductivitatea senzorului, capacitatea parazita a infasurarii). • Deci, pentru determinarea curentilor perturbatori intr-un domeniu mai larg de frecventa sunt necesari, uneori, mai multi senzori de curent. • Trebuie avute in vedere atat liniaritatea in functie de frecventa cat si liniaritatea factorului de transfer in functie de curent, pentru care se specifica in regim permanent o valoare limita a curentului, iar la functionarea in impulsuri, o suprafata limita tensiune-timp. • Exista senzori care pot masura si valoarea locala a densitatii de curent de suprafata. CEM - Curs 4

16. CAMPURI ELECTROSTATICE CAMPURI STATICE CAMPURI MAGNETOSTATICE CAMPURI PERTURBATOARE UNDE ELECTROMAGNETICE • receptorul se gaseste la mare distanta de antena (zona indepartata) • lungimea de unda a campului este mult mai mica decat dimensiunile domeniului de definitie CAMPURI VARIABILE CAMPURI CUASISTATIONARE CAMPURI MAGNETICE CAMPURI ELECTRICE • receptorul se gaseste in imediata vecinatate a unei antene (zona apropiata) • variatia de camp are loc intr-un timp mai mare decat timpul de propagare in interiorul domeniului de definitie (lungimea de unda a campului e mai mare fata de dimensiunile domeniului de definitie) CEM - Curs 4

17. MASURAREA INTENSITATII CAMPURILOR PERTURBATOARE LABORATOR PENTRU MASURATORI DE CAMP In aer liber Camere anechoice - incaperi ecranate lipsite de reflexii Standul de incercari, cu suprafata plana, in forma de elipsa, cu o suprafata buna conductoare de electricitate Antena Receptor de perturbatii 2D Obiect de incercat CEM - Curs 4

18. ANTENE PENTRU CAMPUL ELECTRIC - Se aleg in functie de domeniul de frecventa, spatiul disponibil, nivelul de zgomot, etc Lungimea de unda >100m Mareste conductibilitatea solului in apropierea antenei Pamantul poate fi privit ca un conductor Lungimea de unda <100m Pamantul poate fi privit ca un dielectric Antena monopol cu ’contragreutate’ 1-30MHz CEM - Curs 4

19. /4 /4 La antenele dipol orizontale si verticale amplasate la inaltimi mari fata de sol, tensiunea de iesire nu depinde de locul de instalare Antena dipol 10MHz-1GHz CEM - Curs 4

20. Inaltimea(lungimea) antenei : Tensiunea electromotoare indusa prin influenta Intensitatea locala a campului • Inaltimea(lungimea) efectiva a antenei : • lungimea unei antene fictive care receptioneaza/emite aceeasi energie ca si antena reala, dar la care curentul este constant pe toata lungimea sa si egal cu valoarea efectiva a curentului sinusoidal la baza antenei • depinde de capacitatea moarta (capacitatea parazita intre bornele antenei in apropierea bazei acesteia) • creste proportional cu frecventa. CEM - Curs 4

21. FACTORUL ANTENEI : Intensitatea campului perturbator Tensiunea perturbatoare masurata la intrarea receptorului FACTORUL DE CONVERSIE AL ANTENEI : • Este determinat de producator prin masuratori pentru zona departata si se indica la fiecare antena sub forma de curba sau tabele de calibrare • Are valori cuprinse, in mod obisnuit, intre 0 si 60 dB. CEM - Curs 4

22. EPdBV/m = UPdBV/m + AFdB Intensitatea campului perturbator In camp indepartat : HPdBV/m = EPdBV/m – 52dB In camp apropiat conversia camp electric – camp magnetic nu are semnificatie fizica CEM - Curs 4

23. Antene electric scurte: antena, considerata ca sursa de impedanta interna de tip capacitiv, este practic scurtcircuitata de impedanta de intrare a receptorului de masurare – se utilizeaza ca antene active de banda larga cu preamplificator, care reduce nu numai factorul antenei ci si dependenta de frecventa a acestuia Functioneaza ca si Antene electric lungi sau acordate: antena, functionand la rezonanta, are o impedanta pur ohmica, ceea ce ususreaza considerabil adaptarea cu cablul de masurare CEM - Curs 4

24. ANTENE DE BANDA LARGA DIPOL DE BANDA LARGA BICONIC20MHz-200MHz CEM - Curs 4

25. ANTENA PERIODIC LOGARITMICA DE BANDA LARGA 200MHz-1GHz - Realizata prin cuplarea mai multor dipoli cu structura logaritmica (logaritmul raportului a doua distante consecutive si a doua lungimi consecutive ale elementelor antenei este constant) CEM - Curs 4

26. ANTENA SPIRALA CONICA LOGARITMICA200MHz-1GHz si 1GHz-10GHz • 2 sau 4 conductoare infasurate in spirala, cu alimentarea la capatul de origine. • Regiunea care radiaza se deplaseaza in functie de frecventa in planul axial pentru care perimetrul sectiunii conului este egal cu lungimea de unda CEM - Curs 4

27. RADIATOR HORN200MHz-2GHz si 1GHz-12GHz - Asigura, datorita hornului, o adaptare continua a impedantei unui ghid de unda deschis la capat la impedanta de unda a mediului inconjurator CEM - Curs 4

28. ANTENE PENTRU CAMPUL MAGNETIC • Antena cadru pasiva20Hz-200MHz • Un numar mic de spire si un diametru mic al spirelor conduc la o frecventa limita superioara ridicata • Cand lungimea conductorului din care este realizata spira incepe sa se comporte ca o linie electrica lunga, se atinge frecventa limita superioara + Preamplificator de inalta frecventa - Mentine constant factorul antenei intr-un domeniu larg de frecventa, dar il si micsoreaza corespunzator, ceea ce inseamna ca antena devine mai sensibila la frecventa joase Antena cadru activa CEM - Curs 4

29. Intensitatea campului perturbator Tensiunea perturbatoare masurata la intrarea receptorului Factorul antenei : • OBSERVATII. • Sunt ecranate impotriva influentei componentei electrice a campului printr-un tub conductor, sectionat (pentru evitarea aparitiei unei spire in scurtcircuit). • Prin introducerea unei bare de ferita prin cadru se obtine o antena cadru foarte compacta, de inalta sensibilitate si directivitate (antena cadru cu ferita). CEM - Curs 4

30. Antene spion : • folosite pentru detectarea campurilor parazite la imbinarile ecranelor, la transformatoare, bobine de filtrare, blocuri electronice, etc ; • Nu sunt calibrate, constau din una sau mai multe spire sau chiar numai din conductorul interior dezizolat al unui cablu coaxial . CEM - Curs 4

31. Dispozitive de simetrizare: • - Servesc la adaptarea antenelor simetrice cu liniile coaxiale de masurare sau cu liniile de alimentare in cazul masuratorilor de imunitate • Se instaleaza intre antena si cablu, pentru a asigura transportul energiei perturbatoare exclusiv prin interiorul cablului coaxial • Cea mai simpla metoda de realizare este spiralarea unei parti a cablului coaxial, imediat langa bornele antenei Transformatoare de banda larga cu miez inelar, la care curentii simetrici nu sunt afectati, iar curentii nesimetrici sunt rejectati Raport de transformare 4:1 Raport de transformare 1:1 CEM - Curs 4

32. 2D D LABORATOARE PENTRU MASURATORI DE CAMP Stand de incercari + Echipament de masurare CEM - Curs 4

33. h D Antena R Antena E 1m 1m RECEPTOR EMITATOR - - = Atenuarea standului Atenuarea antenei E Atenuarea antenei R Atenuarea normata a standului Determinarea atenuarii standului de masuratori de camp CEM - Curs 4

34. Atenuarea standului - atenuare de insertie -( obtinuta prin masurare) UE – se considera tensiunea masurata de receptor legat direct cu emitatorul prin feeder-ii respectivi Atenuarea teoretica a standului AdB= 20lgD + 20lgfm – 27.6 – GEdB – GRdB - RdB R – influenta undelor reflectate de sol fm – frecventa de masura (MHz) D – distanta intre antene, in metri GE – castigul antenei emitatoare GR – castigul antenei receptoare CEM - Curs 4

35. D = 3 m RdB = 3.74 … 4.84 dB (valoare medie 4.3 dB) D = 10 m RdB =5.46 … 5.86 dB (valoare medie 5.7 dB) D = 30 m RdB =5.91 … 5.98 dB (valoare medie 5.9 dB) • Marimea R depinde de: • distanta dintre antene, D • spatiul parcurs de unda reflectata de sol, Dr CEM - Curs 4

36. MASURAREA PUTERILOR PERTURBATOARE poate inlocui masurarea intensitatii campurilor perturbatoare in cazul in care dimensiunile obiectului de incercat sunt mici in comparatie cu lungimea de unda a frecventei de masurare si cand emisia perturbatoare se face preponderent prin radiatie pe liniile de alimentare si/sau semnal care au rol de antena. • Are ca avantaje: • O buna reproductibilitate ; • Insensibilitatea la influentele perturbatoare exterioare, ceea ce elimina necesitatea unei camere anechoice speciale ; • Este recomandata in cazul emisiei sursei perturbatoare exclusiv prin cablurile de legatura, datorita unei bune ecranari a carcasei acesteia. CEM - Curs 4

37. Sonda de absorbtie pentru cablul de masura uP(t) Sursa de perturbatii Retea Transformator de curent Sonda de absorbtie pentru reteaua de alimentare MASURAREA PUTERILOR PERTURBATOARE Sonda de absorbtie pentru masurarea puterii perturbatoare Se recomanda in special atunci cand emisia sursei perturbatoare se face practic numai prin conductoarele de legatura, datorita unei bune ecranari a carcasei acesteia. CEM - Curs 4

38. APARATE DE MASURARE A INTERFERENTELOR ELECTROMAGNETICE OSCILOSCOAPE RECEPTOARE DE MASURARE A PERTURBATIILOR ANALIZOARE SPECTRALE CEM - Curs 4

39.  Detector 1. RECEPTOARE DE MASURARE A PERTURBATIILOR Amplificator Generator de frecventa intermediara Atenuator de intrare Circuit de intrare Oscilator CEM - Curs 4

40. DETECTOR DE VALOARE DE VARF – indica amplitudinea tensiunii de iesire uR(t) redresata, a amplificatorului, exprimata in valori efective ale unei tensiuni perturbatoare sinusoidale care ar produce aceeasi tensiune redresata. DETECTOR DE VALOARE DE CUASIVARF – indica o valoare de varf modificata a infasuratoarei tensiunii de frecventa intermediara DETECTOR DE VALOARE MEDIE – produce o tensiune egala cu valoarea medie aritmetica ūR a infasuratoarei uR(t) a tensiunii de frecventa intermediara. DETECTOR DE VALOARE EFECTIVA – indica, datorita unui redresor de masurare cu caracteristica patratica sau datorita unui aparat de masurat termic, valoarea efectiva a infasuratoarei sau valoarea efectiva a tensiunii alternative de frecventa intermediara a unui receptor de masurare. CEM - Curs 4

41. Amplificator video Detector uP(t) ANALIZOARE DE SPECTRU – permit reprezentarea grafica a spectrului de frecventa al marimilor perturbatoare Generator de frecventa intermediara • Generator de dinti de fierastrau care • comanda oscilatorul local al receptorului de masurare pentru o variatie de frecventa la alegere; • Formeaza baza de timp a osciloscopului CEM - Curs 4