CEM - Curs 4 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

permite determinarea nivelului de zgomot de fond in zone determinate ale mediului

permite depistarea unor surse perturbatoare

permite punerea in evidenta a punctelor slabe ale aparatelor

insuficient antiparazitate

MASURAREA EMISIILOR PERTURBATOARE 

CEM - Curs 4 3

SURSA DE PERTURBATII

APARAT DE CUPLARE

APARAT DE MASURARE

Marimi perturbatoare

TensiuniCurenti

Puteri

Intensitati de camp perturbator :

•electric•magnetic•electromagnetic

-cuplare galvanica-prin transformatoare de curent-antene-sonde de absorbtie

-receptor de masurare-analizor de spectru-osciloscop

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

La masuratorile realizate pe circuite de alimentare serveste

si pentru alimentarea obiectului de incercat

RETEA DE STABILIZARE A IMPEDANTEI LINIEI (LISN)

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

Retea artificiala in ‘V’ pentru masurarea tensiunilor perturbatoare nesimetrice

ZN

CK

250HL1

250HN

250HPE

ZN

CK

UP2

UP1

Retea Retea artificiala Obiect de incercat

Bobine de decuplare – izoleaza obiectul de incercat in raport cu frecventele inalte care ar putea patrunde din reteaua de alimentare

Condensatoare de cuplaj – creeaza o cale directa pentru curentul perturbator catre impedantele normate ale retelei

CEM - Curs 4 8

Retea artificiala in ‘’ pentru masurarea tensiunilor perturbatoare nesimetrice si de mod comun

UCM

U1nesim

U2nesim

2R

2R

1

2

2

Usim

2

Usim

R3

2

R3

2

Rezistenta echivalenta pentru semnalul de mod normal Usim : RR4R3

4R

11

1

NM

Rezistenta echivalenta pentru semnalele de mod comun UCM : RR2R2R111

CM

Rezistenta echivalenta pentru tensiunile perturbatoare nesimetrice :

R4

5R2R2R

3

4R

11

1

nesim

CEM - Curs 4 9

Retea artificiala in ‘T’ pentru masurarea tensiunilor perturbatoare de mod comun la circuite simetrice

aAaP

bAbP

UCM

Obiect de incercat

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

50H

5

Retele de joasa tensiune10 – 150kHz

30MHz

Zi

5H

1

Retele de bord0.1 – 100 MHz

Impedanta clasica0.15 – 30 MHz

Zi

100

UP

Exemple de impedante ale retelelor artificiale(LISN)In functie de impedanta liniei, respectiv de distanta pana la

urmatorul punct de ramificatie

Zi50H

Retele industriale0.15 – 30MHz

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

CB

IPmax

Obiect de incercat

L1

N

IPretea

10F

Cale de inchidere de impedanta mica,

determinand circulatia curentului din retea prin

condensator, ocolind transformatorul de curent

Transformator de curent de inalta frecventa

Factor de transfer)(I

)(UZ

P

PTC

CEM - Curs 4 14

Curentul perturbator, IP()

Impedanta retelei artificiale, ZN()

Tensiunea perturbatoare,

UP()= IP() 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 PERTURBATOARE

CAMPURI STATICE

CAMPURI VARIABILE

CAMPURI ELECTROSTATICE

CAMPURI MAGNETOSTATICE

UNDE ELECTROMAGNETICE

CAMPURI CUASISTATIONARE

CAMPURI ELECTRICE

CAMPURI MAGNETICE

-receptorul se gaseste la mare distanta de antena (zona indepartata)-lungimea de unda a campului este mult mai mica decat dimensiunile domeniului de definitie

-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 reflexiiStandul de incercari, cu

suprafata plana, in forma de elipsa, cu o suprafata buna conductoare de electricitate

Obiect de incercat

Antena

D3

Receptor de perturbatii

2D

CEM - Curs 4 18

ANTENE PENTRU CAMPUL ELECTRIC

Antena monopol cu ’contragreutate’1-30MHz

- Se aleg in functie de domeniul de frecventa, spatiul disponibil, nivelul de zgomot, etc

Mareste conductibilitatea solului in apropierea antenei

Lungimea de unda >100m

Pamantul poate fi privit ca un conductor

Lungimea de unda <100m

Pamantul poate fi privit ca un dielectric

CEM - Curs 4 19

Antena dipol10MHz-1GHz

/4

/4

La antenele dipol orizontale si verticale amplasate la inaltimi mari fata de sol, tensiunea de iesire nu depinde de locul de instalare

CEM - Curs 4 20

Inaltimea(lungimea) antenei :

Tensiunea electromotoare indusa prin influenta

P

0

efE

Uh

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.

Intensitatea locala a campului

CEM - Curs 4 21

FACTORUL ANTENEI :

Intensitatea campului perturbator

P

P

U

EAF

Tensiunea perturbatoare masurata la intrarea receptorului

P

P

U

Elg20AF

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

EPdBV/m = UPdBV/m + AFdB

In camp indepartat : HPdBV/m = EPdBV/m – 52dB

In camp apropiat conversia camp electric – camp magnetic nu are semnificatie fizica

Intensitatea campului perturbator

CEM - Curs 4 23

Functioneaza ca si

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

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 BICONIC 20MHz-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 LOGARITMICA 200MHz-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 HORN 200MHz-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 pasiva 20Hz-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

Factorul antenei :Intensitatea campului perturbator Tensiunea perturbatoare masurata la intrarea receptoruluiP

P

HU

HAF

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 1:1 Raport de transformare 4:1

CEM - Curs 4 32

LABORATOARE PENTRU MASURATORI DE CAMP

2D

D

)(UP D3

Stand de incercari Echipament de masurare+

CEM - Curs 4 33

EMITATOR RECEPTOR

Dh

1m 1m

Antena E Antena R

Determinarea atenuarii standului de masuratori de camp

-Atenuarea standului

Atenuarea antenei E

Atenuarea antenei R

Atenuarea normata a standului

- =

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

R

E

U

UA

Atenuarea teoretica a standului

AdB= 20lgD + 20lgfm – 27.6 – GEdB – GRdB - RdB

D – distanta intre antene, in metri

GE – castigul antenei emitatoare

GR – castigul antenei receptoare

R – influenta undelor reflectate de sol

fm – frecventa de masura (MHz)

CEM - Curs 4 35

Marimea R depinde de:

-distanta dintre antene, D

-spatiul parcurs de unda reflectata de sol, Dr

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)

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

MASURAREA PUTERILOR PERTURBATOARE

Sursa de perturbatii

Sonda de absorbtie pentru cablul de masura

Sonda de absorbtie pentru reteaua de alimentare

Transformator de curent

uP(t)

Retea

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

RECEPTOARE DE MASURARE A

PERTURBATIILOR

ANALIZOARE SPECTRALE

OSCILOSCOAPE

CEM - Curs 4 39

Detector

1. RECEPTOARE DE MASURARE A PERTURBATIILOR

Atenuator de intrare

Circuit de intrare

Generator de frecventa

intermediaraOscilator

Amplificator

PU

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

ANALIZOARE DE SPECTRU – permit reprezentarea grafica a spectrului de frecventa al marimilor perturbatoare

Detector Amplificator videouP(t)

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

Generator de frecventa

intermediara