emc16 Toni - La Salle
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16<br />
COMPATIBILIDAD<br />
1.- QUÉ ES LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (1)<br />
2.- OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA (3)<br />
3.- NORMATIVAS DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (3)<br />
4.- EQUIPO DE MEDIDA: ANALIZADOR DE ESPECTROS (4)<br />
Bloques de un Receptor de EMI<br />
Señales de banda ancha (BA) y banda estrecha (BE)<br />
Características del analizador de espectros FSP3<br />
Descripción de los mandos<br />
5.- MEDIDA DE INTERFERENCIAS CONDUCIDAS (15)<br />
Configuración de los ensayos<br />
Límites de interferencia<br />
Escenario de medida<br />
Características de la LISN MN 2050D<br />
Realización de la medida<br />
6.- ESTUDIO TEÓRICO DEL ACOPLAMIENTO CONDUCIDO (23)<br />
Tipos de acoplamiento: conducción directa e impedancia común<br />
Distribución de las líneas de masa<br />
Bucles de masa<br />
Impedancia común en las líneas de alimentación<br />
Alternativas para reducir la interferencia<br />
7.- MEDIDA DE LA INTERFERENCIA RADIADA (26)<br />
Escenario de medida<br />
Sondas de campo cercano<br />
Realización de la medida<br />
8.- CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE EL ACOPLAMIENTO RADIADO (36)<br />
Acoplamiento capacitivo e inductivo<br />
Reducción de la interferencia radiada<br />
9.- MEDIDA DE LA DIAFONÍA (39)<br />
Telediafonía y paradiafonía<br />
Acoplamiento entre cables<br />
Acoplamiento entre pistas
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
1. ¿QUÉ ES LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA?<br />
1.1. INTRODUCCIÓN.<br />
<strong>La</strong> Compatibilidad Electromagnética (CEM) estudia los fenómenos de generación,<br />
propagación y captación de interferencias electromagnéticas desde dos puntos de vista:<br />
Emisión: interferencias que genera un equipo.<br />
Inmunidad: capacidad de un equipo o sistema para no ser afectado por las<br />
interferencias.<br />
<strong>La</strong> Compatibilidad Electromagnética (CEM) ha tomado gran relevancia en los últimos años, y<br />
se ha convertido en una preocupación para fabricantes y diseñadores de todo tipo de<br />
equipos eléctricos y electrónicos.<br />
Esta preocupación se ve magnificada si se tiene en cuenta que desde de principios del año<br />
1996 los equipos han de cumplir obligatoriamente una serie de normas englobadas en la<br />
directiva 89/336/EEC, que regula todos los temas relacionados con la CEM.<br />
1.2. TERMINOLOGÍA USADA EN COMPATIBILIDAD ELECTROMANÉTICA.<br />
A continuación se definen algunos términos relacionados con la CEM:<br />
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM): capacidad de un equipo para no<br />
generar interferencias electromagnéticas (emisión), o para no ser afectado por las<br />
interferencias producidas por otros equipos (inmunidad). También se entiende por<br />
CEM el estudio de los fenómenos de generación, propagación y captación de<br />
interferencias electromagnéticas.<br />
ACOPLAMIENTO: interrelación de dos o más circuitos cuando se establece una<br />
transferencia de energía entre ellos. Cuando este acoplamiento se produce por<br />
radiación electromagnética se denomina acoplamiento radiado. Si se produce a<br />
través de conductores o componentes, se denomina acoplamiento conducido.<br />
INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS (EMI): son perturbaciones de tipo<br />
electromagnético no deseadas, que pueden interferir en el normal funcionamiento de<br />
un dispositivo.<br />
INMUNIDAD: capacidad de un equipo para no ser afectado en su función por la<br />
presencia de interferencias electromagnéticas.<br />
SUSCEPTIBILIDAD: capacidad de un equipo para modificar su comportamiento<br />
cuando se ve influenciado por interferencias electromagnéticas.<br />
MEDIDAS ELECTRÓNICAS PRÁCTICA 16 PÁGINA 1
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
1.3. INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS.<br />
<strong>La</strong>s interferencias electromagnéticas (EMI) son señales de tipo electromagnético que<br />
perturban el funcionamiento normal de un equipo o sistema eléctrico o electrónico.<br />
El análisis de un problema de interferencia se puede dividir en tres apartados:<br />
EL origen, fuente o generador de las interferencias.<br />
Los caminos de acoplamiento de la interferencia.<br />
Los receptores afectados por la interferencia.<br />
GENERADORES DE<br />
INTERFERENCIAS<br />
Para estudiar las interferencias se han de analizar las tres partes mencionadas:<br />
1. Determinar quién produce la interferencia y eliminarla o disminuirla si es posible.<br />
2. Analizar como se transmite la interferencia y atenuar lo máximo posible la energía<br />
interferente transmitida.<br />
3. En el caso de que el problema subsista, intentar insensibilizar los receptores.<br />
1.4 CLASIFICACIÓN DE LAS INTERFERENCIAS.<br />
Clasificación según su origen:<br />
Intrínsecas: procedentes de las fluctuaciones de los sistemas físicos del propio<br />
equipo. A este tipo de interferencia se le suele denominar ruido (ruido térmico…).<br />
Provocadas:<br />
Externas: emisiones propias de otros equipos que no deberían ser captadas<br />
(emisoras de radio y TV, teléfonos móviles, ordenadores…).<br />
Internas: procedentes del mismo equipo y originadas por características de los<br />
sistemas que lo integran (motores, conmutaciones...).<br />
Naturales: descargas electrostáticas, tormentas eléctricas, radiaciones cósmicas...<br />
Clasificación según el medio de propagación:<br />
CANAL DE<br />
ACOPLAMIENTO<br />
RECEPTORES DE<br />
INTERFERENCIAS<br />
Conducidas: cuando el medio de propagación es un conductor eléctrico que une la<br />
fuente de interferencia con el equipo interferido (cables de alimentación o señal,<br />
chasis metálicos...). Es el denominado acoplamiento conducido.<br />
Radiadas: cuando la propagación se realiza a través del aire por campos<br />
electrostáticos o electromagnéticos. Es el denominado acoplamiento radiado.<br />
Acopladas: es un caso particular de la propagación radiada y ocurre cuando la<br />
distancia entre emisor y receptor es menor que la longitud de onda dividida por 2π<br />
(campo lejano).<br />
MEDIDAS ELECTRÓNICAS PRÁCTICA 16 PÁGINA 2
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
2. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA.<br />
1. Concienciar al alumno de la importancia del fenómeno electromagnético como fuente de<br />
interferencia en el diseño y desarrollo de equipos o sistemas electrónicos.<br />
2. Aprender a detectar las fuentes de interferencia y los modos de propagación de ésta, así<br />
como cuantificar dicha interferencia.<br />
3. Por último, y no menos importante, conocer las pautas de diseño de equipos y sistemas<br />
desde el punto de vista de la compatibilidad electromagnética.<br />
3. NORMATIVAS DE CEM. LA DIRECTIVA 89/336/EEC.<br />
<strong>La</strong> base reguladora de la CEM es la Directiva 89/366/EEC, de aplicación a todos los<br />
productos que contengan algún tipo de material eléctrico o electrónico, exceptuando las que<br />
tengan directivas específicas.<br />
3.1 TIPOS DE NORMAS DE CEM<br />
A.- Normas básicas: definen los métodos de ensayo y medida, de manera que el<br />
resto de normas (genéricas y de producto) harán referencia a las normas básicas, sin<br />
necesidad de repetir los detalles de su contenido. Describen los elementos<br />
fundamentales de CEM y clasifican los entornos electromagnéticos, incluyendo los<br />
límites de emisión y los niveles de inmunidad.<br />
B.- Normas de producto o familia de productos. Se entiende por productos o<br />
familia de productos aquellos que tienen particularidades propias. Estas normas<br />
definen los requisitos necesarios de CEM (inmunidad y emisión) y los métodos de<br />
ensayo para ese tipo de productos.<br />
C.- Normas genéricas. Se utilizan cuando no existe la norma de producto. Definen<br />
un conjunto de requisitos (límites) e indican qué ensayos son aplicables a cada<br />
producto que se pretenda usar en un entorno determinado. El entorno puede ser de<br />
dos tipos:<br />
Entorno residencial, comercial o industria ligera.<br />
Entorno industrial.<br />
MEDIDAS ELECTRÓNICAS PRÁCTICA 16 PÁGINA 3
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4. EQUIPO DE MEDIDA: ANALIZADOR DE ESPECTROS.<br />
El equipo principal para la medida de interferencias es el Receptor de EMI, o en su defecto<br />
el Analizador de Espectros, que incluya detector de cuasi-pico y resoluciones de ancho<br />
de banda (Resolution Bandwidth) de 200 Hz, 9 KHz y 120 KHz.<br />
4.1 DIAGRAMA DE BLOQUES.<br />
Detector<br />
Cuasi-pico<br />
Detector de<br />
envolvente o<br />
pico<br />
Preselector Preamplificador<br />
F.I. y BW<br />
Mezclador<br />
ENTRADA<br />
Vídeo<br />
BW para<br />
promediar<br />
la señal<br />
Atenuador<br />
Pantalla<br />
~<br />
Oscilador<br />
local<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 4<br />
Generador de<br />
barrido<br />
Figura 4.1. Diagrama de bloques del analizador de espectros.
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4.2 PRESELECTOR.<br />
El preselector puede estar formado por un banco de filtros con diferentes frecuencias de<br />
corte, o bien por un filtro sintonizado con gran margen dinámico. Su función es evitar la<br />
saturación del preamplificador por la presencia, en la entrada, de señales cuyo nivel sea<br />
mucho más elevado que las que se pretenden medir. Es un elemento extremadamente caro<br />
pero imprescindible para poder medir correctamente señales de bajo nivel.<br />
4.3 PREAMPLIFICADOR.<br />
El preamplificador aumenta la sensibilidad y el margen dinámico.<br />
Zona de medida<br />
correcta<br />
Máxima potencia de<br />
entrada<br />
Nivel compresión de<br />
ganancia de 1dB. A<br />
partir de aquí se<br />
empieza a saturar.<br />
Sensibilidad: mínima<br />
señal a medir por<br />
encima del ruido<br />
En ningún caso se ha de sobrepasar el margen dinámico. Si en la entrada tenemos señales<br />
de niveles muy distintos, que superan el margen dinámico, se producirán comportamientos<br />
no lineales (distorsión e intermodulación), y por tanto las medidas serán incorrectas.<br />
Para ajustar el margen dinámico:<br />
ganancia<br />
Se produce saturación:<br />
el valor medido no es<br />
correcto<br />
nivel de entrada<br />
Figura 4.2. Sensibilidad y margen dinámico del analizador de espectros.<br />
-1 dB<br />
1. Se busca la señal de valor mayor y se ajusta el nivel de referencia para visualizarla<br />
correctamente.<br />
2. Poner los valores adecuados de frecuencia inicial y final para medir la señal de<br />
interés, pero sin variar el nivel de referencia ajustado en el paso anterior.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 5
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4.4 MEZCLADOR.<br />
El principal problema del mezclador es su comportamiento no lineal, pues genera los<br />
llamados productos de intermodulación y en consecuencia se producen señales no<br />
deseadas.<br />
El comportamiento deseado del<br />
mezclador sería el mostrado en la<br />
figura 4.3.<br />
A1 cosw1t<br />
B coswOLt<br />
Mezclador<br />
~<br />
De los esquemas de las figuras 4.3 y 4.4 se puede deducir lo siguiente:<br />
<strong>La</strong> señal esperada es:<br />
K cos(w1 ± wOL)<br />
Oscilador local<br />
K cos(w 1± wOL)<br />
Figura 4.3. Comportamiento ideal del<br />
mezclador.<br />
Aparecen otras señales no deseadas como:<br />
Como ya se ha comentado, el<br />
comportamiento del mezclador no es<br />
lineal, por lo que a su salida aparece<br />
lo mostrado en la figura 4.4.<br />
A cosw1t<br />
B coswOLt<br />
Mezclador<br />
K (cosw1t+cosw2t) 2 = K 2 (cos 2 (w1t)+ cos 2 (w2t)+cos(w1+w2)t+ cos(w1-w2)t)<br />
K (cosw1t+cosw2t) 3 = K 3 (cos 3 (w1t)+3/2[cos(w2t)+1/2[cos(2w1+w2)t+cos(2w1-w2)t+ ...]])<br />
Observar que las variaciones de amplitud de las intermodulaciones de segundo orden son<br />
proporcionales al cuadrado y las de tercer orden al cubo, mientras que la señal deseada<br />
tendrá una variación lineal.<br />
4.5 ANCHO DE BANDA DEL FILTRO DE FRECUENCIA INTERMEDIA: RBW.<br />
El ancho de banda del filtro de frecuencia intermedia (RBW: Resolution Bandwith) nos<br />
permite discernir entre dos señales cercanas en frecuencia. Para que el analizador pueda<br />
descernir entre dos señales en frecuencia, su ancho de banda ha de ser menor que la<br />
diferencia frecuencial entre las señales que queremos visualizar.<br />
El RBW ha de cumplir: RBW < f2 - f1 donde f2 y f1 son las señales que se han de analizar.<br />
Si f2 - f1 = 10 KHz y el RBW = 30 KHz, el analizador es incapaz de diferenciar las<br />
componentes f1 – f2 (figura 4.5).<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 6<br />
~<br />
K cos(w1 ± wOL)<br />
+ K (cosw1t + cosw2t) 2<br />
+ K (cosw 1t + cosw2t) 3<br />
Oscilador local<br />
Figura 4.4. Comportamiento real del<br />
mezclador.
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Figura 4.5. Respuesta del analizador si RBW >> Δf = f2 - f1<br />
Si f2 - f1 = 10 KHz y el RBW = 10 KHz, tampoco es capaz de diferenciar ambas<br />
componentes (figura 4.6).<br />
Si f2 - f1 = 10 KHz y el RBW = 300 Hz, ahora si es posible distinguir las dos<br />
señales (figura 4.7).<br />
Figura 4.6. Respuesta del analizador si RBW > Δf = f2 - f1<br />
Figura 4.7. Respuesta del analizador si RBW < Δf = f2 - f1<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 7
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4.6 ANCHOS DE BANDA REQUERIDOS PARA MEDIDAS DE EMI.<br />
Para realizar las medidas de interferencia electromagnética, el Receptor de EMI o<br />
Analizador de Espectros ha de tener los siguientes filtros de resolución definidos en las<br />
normativas:<br />
200 Hz para 9kHz < f < 150kHz<br />
9 kHz para 150kHz < f < 30MHz<br />
120 kHz para 30MHz < f < 1GHz<br />
Tabla 1. Filtros de EMI.<br />
4.7 SEÑALES DE BANDA ANCHA Y DE BANDA ESTRECHA.<br />
Dependiendo de la relación entre el ancho de banda de la señal a medir y el ancho de<br />
banda de resolución del filtro de FI (frecuencia intermedia), podemos definir:<br />
SEÑALES DE BANDA ESTRECHA (BE) o (NB):<br />
son aquellas señales cuyo BW < RBW del<br />
receptor, es decir, que con el filtro de FI<br />
correspondiente al margen de frecuencias donde<br />
nos encontramos (tabla 1) se puede discernir la<br />
señal. Son señales de BE: relojes en sistemas<br />
digitales, señales de conmutación de alta<br />
frecuencia ...<br />
SEÑALES DE BANDA ANCHA (BA) o (WB):<br />
son aquellas que presentan un espectro continuo<br />
en una amplia banda de frecuencia, de forma que<br />
resulta imposible medir las componentes<br />
individualmente. En estas señales el BW señal ><br />
RBW del receptor. Son señales de BA: señales<br />
pseudoaleatorias, señales de las líneas de datos,<br />
transitorios ...<br />
Banda<br />
Banda<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 8<br />
RBW<br />
Figura 4.8 Señales de BA y BE.<br />
Es importante conocer el efecto que tiene el RBW sobre las señales de BA y de BE:<br />
En señales de BA: si se aumenta el RBW aumenta el nivel medido, ya que al aumentar<br />
el ancho de banda del filtro de FI se abarca más señal.<br />
En señales de BE: si se aumenta el RBW el nivel medido se mantiene constante, ello se<br />
debe a que ya se está visualizando toda la señal y aunque se aumente el ancho de<br />
banda del filtro de FI la señal que se abarca es la misma.
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4.8 SENSIBILIDAD.<br />
<strong>La</strong> sensibilidad de un Analizador de Espectros viene dada por el mínimo ruido de fondo que<br />
aparece en las mejores condiciones posibles. Para determinar dicho ruido se ha de:<br />
Colocar el atenuador a la mínima atenuación (sin señal presente en la entrada).<br />
El RBW lo más pequeño posible.<br />
El vídeo BW lo más pequeño posible.<br />
Se considera que una medida es fiable si supera en 6 dB el nivel de ruido. El nivel de ruido<br />
aumenta 10 dB al multiplicar por 10 el RBW:<br />
ΔdB<br />
ΔdB<br />
4.9 TIPOS DE DETECTORES.<br />
soroll P<br />
soroll V<br />
RBW<br />
= 10 ⋅ log<br />
RBW<br />
RBW<br />
= 20 ⋅ log<br />
RBW<br />
Los resultados de las medidas dependen del ancho de banda del filtro de FI (RBW) y del tipo<br />
de detector utilizado.<br />
Detector de pico (P): mide el valor de<br />
pico de la interferencia en una<br />
determinada banda de frecuencias. El<br />
inconveniente de este tipo de detector es<br />
que no distingue entre BA y BE. No da<br />
información sobre la frecuencia de<br />
repetición de la interferencia, ni de la<br />
energía de la misma (figura 4.9).<br />
Detector de cuasi-pico (QP): es como un<br />
detector de envolvente pero con<br />
constantes de tiempo de carga (τc) y<br />
descarga (τd) del condensador distintas<br />
(τc < τd). Se utiliza para medir<br />
interferencias de banda ancha, ya que<br />
tiene en cuenta la frecuencia de repetición<br />
de los impulsos de la interferencia (figura<br />
4.10).<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 9<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
Seña<br />
Zi›<br />
Figura 4.9 Detector de pico.<br />
Rc<br />
Señal<br />
tc<br />
C<br />
t d<br />
Zi›<br />
Rd<br />
P<br />
QP<br />
Figura 4.10 Detector de cuasi-pico.
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Detector de valor medio (AV): da como salida el<br />
valor instantáneo absoluto de la interferencia en<br />
la banda pasante del receptor (valor medio de la<br />
envolvente). Esta respuesta tiene en cuenta la<br />
frecuencia de repetición así como el área de la<br />
misma (figura 4.11).<br />
<strong>La</strong> utilización de diferentes tipos de detectores nace de la necesidad de penalizar señales<br />
como la mostrada en la figura 4.12a, frente señales como la de la figura 4.12b:<br />
a)<br />
c)<br />
b)<br />
Señal AV<br />
P, QP y AV<br />
Figura 4.12 Diferentes tipos de detectores.<br />
Filtro Paso-<br />
Bajo<br />
Figura 4.11 Detector de valor medio.<br />
Es evidente que la señal a es más interferente que la c aunque el valor de pico sea el<br />
mismo. El detector de cuasi-pico (QP) premia aquellas señales menos persistentes en el<br />
tiempo con un nivel menor. Cabe decir que las medidas realizadas con el detector de QP<br />
son mucho más lentas que las realizadas con el detector de pico debido a las constantes de<br />
carga y descarga del primero.<br />
<strong>La</strong>s normativas de Compatibilidad Electromagnética establecen los límites máximos de<br />
radiación de los equipos para medidas realizadas con detector de QP. Por tanto, al analizar<br />
las interferencias se mide primero el valor de pico, y si el equipo sometido a ensayo<br />
sobrepasa los límites a una frecuencia determinada, entonces se procede a realizar la<br />
medida sólo a dicha frecuencia con el detector de QP.<br />
Observación importante: para una señal dada, los valores medidos con un detector de pico<br />
son mayores que los medidos con un detector de cuasi-pico, y estos a su vez mayores que<br />
los medidos con un detector de valor medio. Para realizar una medida con detector de QP<br />
se ha de aumentar el tiempo de barrido y colocar un SPAN = 0.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 10<br />
P<br />
A<br />
A<br />
P<br />
QP<br />
QP
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4.10 CARACTERÍSTICAS DEL ANALIZADOR DE ESPECTROS FSP3.<br />
El Analizador de Espectros utilizado es un FSP de RODE&SCHWARZ. <strong>La</strong>s características<br />
más destacables de éste son:<br />
RBW: de 1 Hz a 10 MHz<br />
Resolución frecuencial: 0,01 Hz<br />
Detector cuasi-pico y valor medio.<br />
Filtros de EMI: 200 Hz, 9 kHz y 120 kHz<br />
Generador de tracking<br />
4.11 FUNCIONES BÁSICAS DEL ANALIZADOR DE ESPECTROS FSP.<br />
Figura 4.13 Imagen frontal del Analizador de Espectros.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 11
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Softkeys (2)<br />
Botones que permiten seleccionar los menús correspondientes a las teclas rotuladas. Al<br />
seleccionar algún menú pueden aparecer submenús también seleccionables con estos<br />
botones.<br />
Teclado para introducción de datos (3)<br />
Teclado que permite introducir valores numéricos, así como las unidades.<br />
Freq/Span/Ampt/Mkr/Mkr->/Mkr fcnt (4)<br />
Al apretar estos botones aparece un menú que permite seleccionar las opciones deseadas.<br />
Los datos numéricos se pueden introducir mediante el teclado numérico o el botón rotatorio<br />
y las flechas.<br />
FREQ: el margen de frecuencias se puede definir mediante START y STOP o<br />
mediante la frecuencia central y el span.<br />
CENTER: permite introducir manualmente el valor de la frecuencia central.<br />
START: activa la ventana para introducir manualmente la frecuencia inicial.<br />
STOP: activa la ventana para introducir manualmente la frecuencia final.<br />
SPAN: abre un menú que permite seleccionar el margen de frecuencias a visualizar.<br />
SPAN MANUAL: activa la ventana que nos permite seleccionar el conjunto de<br />
frecuencias a visualizar alrededor de la frecuencia central. Si el SPAN es menor<br />
que el que había antes, no modifica la frecuencia central. Si el SPAN es mayor,<br />
modifica la frecuencia central situándola en el punto medio.<br />
FULL SPAN: coloca el SPAN de forma que abarque el total de frecuencias del FSP.<br />
ZERO SPAN: sitúa el SPAN a 0 Hz.<br />
SWEEPTIME MANUAL: permite introducir el SWEEP TIME deseado.<br />
LAST SPAN: activa la inicialización anterior del SPAN.<br />
AMP: al apretar este botón se activa el menú seleccionable con los botones a la<br />
derecha de la pantalla, que nos permiten establecer los siguientes parámetros:<br />
REF LEVEL: permite introducir el nivel de referencia deseado (línea superior) en las<br />
unidades activas (dBm, dBµV ...).<br />
RANGE LOG 100dB: fija el margen a visualizar en 100 dB.<br />
RANGE LOG MANUAL: permite introducir los márgenes entre 10 dB y 200 dB.<br />
RANGE LINEAL: cambia la escala a lineal.<br />
UNIT: permite seleccionar las unidades de medida: dBm, dBmV, dBµV, dBµA, dBpW,<br />
Voltios, Amperios y Watios.<br />
MKR: los markers se utilizan para seleccionar puntos de la señal que se están<br />
visualizando y obtener los resultados de las medidas en dichos puntos en frecuencia<br />
y nivel. Al apretar este botón se activa un menú a la derecha de la pantalla que<br />
permite seleccionar hasta cuatro markers distintos. El marker 1 será el marker normal<br />
o principal, mientras que los otros están referenciados al marker normal aunque<br />
pueden usarse como normales poniendo el MARKER NORM DELTA en NORMAL.<br />
MKR FCTN: despliega un menú que permite realizar algunas medidas con los<br />
markers.<br />
PEAK: sitúa el marker activo sobre el mayor pico de la imagen que se está<br />
analizando.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 12
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
MKR->: este botón despliega un menú que permite cambiar la configuración de<br />
medida del analizador mediante el marker activo.<br />
SELECT MARKER: selecciona el marker activo.<br />
PEAK: sitúa el marker en el máximo pico de la señal.<br />
CENTER = MKR FREQ: sitúa el centro de visualización en el valor de frecuencia del<br />
marker.<br />
REF LEVEL = MKR LEVEL: sitúa el nivel de referencia al nivel del marker.<br />
NEXT PEAK: sitúa el marker activo en el siguiente pico de valor inferior.<br />
Bw / Sweep / Meas (5)<br />
BW: permite seleccionar el ancho del filtro de FI (RBW), el ancho del filtro de vídeo<br />
(VBW: Video Bandwidth) y el tiempo de barrido (SWT: Sweep Time). Al apretar el<br />
botón se despliega un menú con distintas opciones de las que nos interesa<br />
reconocer:<br />
RES BW y VBW MANUAL: permite introducir manualmente el valor deseado para el<br />
RBW y el VBW.<br />
SWEEP TIME MANUAL: permite introducir el tiempo de barrido manualmente.<br />
RES BW y VBW AUTO: ajusta automáticamente el RBW y VBW en función del<br />
SPAN.<br />
SWEEP TIME AUTO: ajusta el tiempo de barrido en función del RBW y del VBW, de<br />
manera que cualquier variación de estos parámetros provocará el ajuste<br />
automático del tiempo de barrido.<br />
SWEEP: permite configurar el modo de barrido.<br />
CONTINUOUS SWEEP: activa el modo de barrido continuo, de acuerdo con el<br />
trigger.<br />
SINGLE SWEEP: hace un barrido cada vez que se pulsa la tecla SINGLE. El número<br />
de barridos se determina mediante el SWEEP COUNT, útil cuando la traza está en<br />
AVERAGE. Estando en barrido continuo se pueden obtener promedios cuando la<br />
traza está en AVERAGE.<br />
SWEEPTIME MANUAL: permite introducir el tiempo de barrido deseado<br />
manualmente.<br />
SWEPTIME AUTO: activa automáticamente el SWEEPTIME en función del RBW y<br />
del VBW.<br />
MEAS: esta función permite realizar ciertas medidas automáticamente. Al seleccionar<br />
esta función se despliega el menú que permite :<br />
TIME DOM POWER: activa la medida de potencia en el dominio temporal<br />
mediante el menú que despliega:<br />
POWER ON/OFF: activa (ON) o desactiva (OFF) la medida de potencia.<br />
PEAK: calcula el valor de pico.<br />
RMS: calcula el valor rms.<br />
MEAN: calcula el valor medio.<br />
Botón giratorio para introducir datos y mover el cursor (6)<br />
El botón giratorio permite introducir datos, que van aumentando o disminuyendo en función<br />
del giro del botón.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 13
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
RF Input 50W (8)<br />
Entrada de señal al analizador.<br />
Trace (9)<br />
El analizador es capaz de visualizar hasta tres trazas distintas al mismo tiempo. Apretando<br />
este botón se pueden seleccionar las trazas así como las características de cada una:<br />
SELECT TRACE: activa la entrada para la traza activa.<br />
MAX HOLD: activa el detector de pico máximo, de manera que se puede detectar el<br />
valor máximo de pico tras varios barridos.<br />
AVERAGE: visualiza el valor medio de la señal tras varios barridos.<br />
VIEW: congela los valores de la traza actual y los visualiza.<br />
BLANK: borra las trazas de la pantalla.<br />
SWEEP COUNT: activa la entrada del número de barridos usados para calcular el valor<br />
medio.<br />
DETECTOR: este botón abre un menú que permite seleccionar el detector que se<br />
quiere utilizar para realizar la medida.<br />
AUTO DETECTOR: selecciona el detector óptimo, según las características de la<br />
señal.<br />
DETECTOR AUTO PEAK: activa el detector de autopico.<br />
DETECTOR MAX PEAK: activa el detector del máximo pico, útil para las medidas de<br />
Compatibilidad Electromagnética.<br />
DETECTOR MIN PEAK: activa el detector de mínimo pico.<br />
DETECTOR RMS: activa el detector rms.<br />
DETECTOR AVERAGE: activa el detector de valor medio.<br />
DETECTOR QPK: activa el detector de cuasi-pico. Con este detector el tiempo de<br />
medida por cada punto puede ser del orden de 1 segundo. Esto quiere decir que<br />
se deberá ajustar el tiempo de barrido manualmente a un valor entre 100 s y 300<br />
s, o bien medir solamente los valores más altos, uno a uno, utilizando el zero<br />
span.<br />
Pre/Next (10)<br />
Permite volver al menú desplegable anterior o posterior.<br />
Hotkeys (11)<br />
Entre otras funciones, permite seleccionar el modo de funcionamiento del equipo, que en<br />
nuestro caso está seleccionado por defecto en SPECTRUM.<br />
Interruptor de encendido (12)<br />
Preset (16)<br />
Inicializa el equipo.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 14
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
4.13 UNIDADES DE MEDIDA.<br />
<strong>La</strong>s medidas de interferencias se suelen expresar en decibelios tomando como referencia<br />
1mV, 1mV/m, 1mA/m ...<br />
<strong>La</strong> siguiente tabla es un resumen de las unidades logarítmicas más habituales:<br />
Potencias<br />
Tensiones<br />
Campo<br />
eléctrico<br />
Campo<br />
magnético<br />
1mW ←→ 0dBm<br />
P en dBm = 10 log (P/1mW)<br />
1μW ←→ 0dBμW<br />
P en dBμW = 10 log (P/1μW)<br />
1mV ←→ 0dBmV<br />
V en dBmV = 20 log (V/1mV)<br />
1μV ←→ 0dBμ (=0dBμV)<br />
V en dBμV = 20 log (V/1μV) = V en dBμ<br />
E en dBmV/m = 20 log ( E )<br />
1mV/m<br />
E en dBμV/m = 20 log ( E )<br />
1μV/m<br />
H en dBmA/m = 20 log ( H )<br />
1mA/m<br />
H en dBμA/m = 20 log ( H )<br />
1μA/m<br />
Tabla 2. Método de conversión de lineal a dB’s.<br />
5. MEDIDA DE INTERFERENCIAS CONDUCIDAS.<br />
Potencia expresada en escala<br />
logarítmica respecto de 1mW<br />
Potencia expresada en escala<br />
logarítmica respecto de 1μW<br />
Tensión expresada en escala<br />
logarítmica respecto de 1mV<br />
Tensión expresada en escala<br />
logarítmica respecto de 1μV<br />
Campo eléctrico expresado en escala<br />
logarítmica tom ando como referencia<br />
1mV/m<br />
Campo eléctrico expresado en escala<br />
logarítmica tomando como referencia<br />
1μV/m<br />
Campo magnético expresado en<br />
escala logarítmica tomando como<br />
referencia 1m A/m<br />
Campo magnético expresado en<br />
escala logarítmica tomando como<br />
referencia 1μA/m<br />
<strong>La</strong> medida de interferencia conducida consiste en determinar la interferencia que el Equipo<br />
Sometido a Ensayo (ESE) es capaz de generar en sus bornes de alimentación, ya sea un<br />
equipo alimentado en corriente continua o alterna.<br />
Los Equipos Sometidos a Ensayo que se utilizan en esta parte de la práctica son dos:<br />
Placa de circuito impreso basada en un microprocesador de la casa Fujitsu. Para el<br />
estudio de las emisiones, tanto radiadas como conducidas, se empleará la norma<br />
UNE-EN 61000-6-3: Norma genérica de emisión en entornos residenciales,<br />
comerciales e industria ligera. Al ser ésta una placa de propósito general, no existe<br />
una norma de producto específica que se adapte a ella.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 15
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
DIMMER monofásico. Para el estudio de las emisiones, tanto radiadas como<br />
conducidas, se empleará la norma de producto UNE-EN 55015: Límites y métodos<br />
de medida de las características relativas a la perturbación radioeléctrica de los<br />
equipos de iluminación y similares.<br />
5.1 CONFIGURACIÓN DE LOS ENSAYOS.<br />
Cuando se lleva a cabo un ensayo de emisiones a un Equipo Sometido a Ensayo (ESE),<br />
éste ha de estar configurado en condiciones normales de funcionamiento. Si éste dispone<br />
de varios modos de funcionamiento, se ha de variar su configuración para encontrar aquella<br />
que maximiza la emisión. Los periféricos, si los hay, han de estar conectados, y los cables<br />
han de tener la longitud que especifica el manual de usuario del equipo. Se han de ensayar<br />
todas las funciones del equipo. Si un equipo interactúa funcionalmente con otro, se han de<br />
probar conjuntamente o mediante un simulador.<br />
<strong>La</strong>s características de los ESE que vamos a utilizar en la práctica son:<br />
<strong>La</strong> placa de circuito impreso se alimenta en corriente continua mediante una fuente<br />
de alimentación externa que queda fuera del estudio, ya que ésta se suministra a<br />
parte. El sistema funciona con un reloj de 16 MHz, y el programa que corre sobre la<br />
CPU lleva a cabo accesos continuos a dos puertos de salida. Los accesos se<br />
realizan a dos frecuencias distintas (25 KHz y 100 KHz) seleccionables mediante el<br />
interruptor que hay fijado en la placa. En un puerto se ha conectado un monopolo y<br />
en otro una espira circular.<br />
El dimmer es un aparato que regula la intensidad de iluminación de un elemento,<br />
como puede ser una bombilla. <strong>La</strong> electrónica asociada a este dispositivo consiste en<br />
un triac, el cual corta el suministro de energía a la bombilla durante un cierto intervalo<br />
de tiempo en cada ciclo de la señal de red (figura 5.1).<br />
Figura 5.1 Control del dimmer.<br />
Como se puede observar en la figura, el control de iluminación de la bombilla no se<br />
lleva a cabo aplicando más o menos tensión a la misma, sino sustrayéndole el 100<br />
por 100 de ésta durante un intervalo de tiempo dos veces por ciclo. El potenciómetro<br />
regula el ángulo de corte del triac, es decir, deja pasar tensión a la bombilla más o<br />
menos tiempo, con lo que la bombilla brillará más o menos respectivamente. El triac<br />
commuta dos veces por ciclo (cada 10 ms), y es en estos instantes de tiempo cuando<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 16
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
el dimmer genera la interferencia, por tanto, la interferencia no es continua en el<br />
tiempo, sino que sólo se produce de manera instantánea cada 10 ms.<br />
Durante el ensayo de emisiones conducidas se ha de variar la configuración de los<br />
equipos para hallar aquella que maximiza la radiación. Por tanto, se ha de determinar<br />
la peor de las velocidades de acceso a los puertos de la placa de circuito impreso y<br />
el ángulo de corte del triac que provoca una mayor emisión.<br />
5.2 LÍMITES DE INTERFERENCIA.<br />
<strong>La</strong> norma UNE-EN 61000-6-3 establece los siguientes valores máximos de emisión:<br />
Banda de frecuencias<br />
(MHz)<br />
Medidas en casipico<br />
(dBμV)<br />
Promedio (dBμV)<br />
0.15 – 0.50 79 66<br />
0.50 – 30 73 60<br />
Tabla 3. Límites de interferencia conducida según la norma UNE-EN 61000-6-3.<br />
<strong>La</strong> norma UNE-EN 55015 establece los siguientes valores máximos de emisión:<br />
Banda de frecuencias<br />
(MHz)<br />
Medidas en casipico<br />
(dBμV)<br />
Promedio (dBμV)<br />
0.15 – 0.50 66 a 56 * 56 a 46 *<br />
0.50 – 5 56 46<br />
5 – 30 60 50<br />
Tabla 4. Límites de interferencia conducida según la norma UNE-EN 55015.<br />
* : el límite decrece linealmente con el logaritmo de la frecuencia en esta banda.<br />
Figura 5.2 Límites de interferencia conducida según la norma UNE-EN 55015.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 17
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
5.3 ESCENARIO DE MEDIDA<br />
<strong>La</strong> figuras 5.3 y 5.4 muestran el escenario para la medida de interferencias conducidas en<br />
equipos alimentados en corriente alterna y continua respectivamente.<br />
red 220 V<br />
red 220 V<br />
TRAFO<br />
1:1<br />
LISN<br />
<strong>La</strong> misión de cada uno de estos elementos es la siguiente:<br />
L1/L2<br />
ESE<br />
Receptor<br />
EMI<br />
Figura 5.3 Escenario de medida para equipos alimentados en corriente alterna.<br />
<strong>La</strong> LISN (Line Impedance Stabilizing Network):<br />
Estabiliza la impedancia de red con el propósito de que el ESE siempre vea un<br />
mismo valor de este parámetro.<br />
Filtra las interferencias que proceden de la red. Mediante un filtro pasa bajo sólo<br />
se deja pasar hacia el ESE la frecuencia de 50 Hz o continua, evitando que las<br />
posibles interferencias de la red lleguen al ESE.<br />
En el sentido ESE – Receptor de EMI se dejan pasar las frecuencias de 150 KHz<br />
en adelante (filtro paso alto) para medir sólo la interferencia que produce el ESE,<br />
y no los 50 Hz o continua que lo abastecen, en cuyo caso también dañaríamos el<br />
receptor.<br />
RED<br />
TRAFO<br />
1:1<br />
L1<br />
250μH<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 18<br />
LIM<br />
2μF 39KΩ<br />
7.5μF 0.22μF<br />
Monitor<br />
5Ω<br />
1KΩ<br />
GND GND<br />
5Ω<br />
1KΩ<br />
2μF 39KΩ<br />
7.5μF<br />
0.22μF<br />
Monitor<br />
250μH<br />
55μH<br />
L2<br />
FA<br />
+<br />
-<br />
LISN<br />
Figura 5.4 Escenario de medida para equipos alimentados en corriente continua.<br />
+<br />
-<br />
LIM<br />
L1<br />
L2<br />
55μH<br />
L1<br />
-<br />
+<br />
-<br />
L2<br />
Figura 5.5 Esquema clásico de una LISN 50? /50µH.<br />
+<br />
-<br />
L1/L2<br />
ESE<br />
Receptor<br />
EMI<br />
L1<br />
L2<br />
EBP
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Ω<br />
El limitador de transitorios (LIM) atenúa 10 dB la señal interferente del ESE antes de<br />
entrar en el Receptor de EMI. Éste dispositivo evita el deterioro de la etapa de<br />
entrada del receptor en caso que el ESE produzca un transitorio de nivel elevado.<br />
El transformador de aislamiento (relación 1:1). Si se observa el circuito de la LISN,<br />
existe un condensador de 2μF entre cada línea a tierra. Esto provoca unas corrientes<br />
de fuga a tierra que, en condiciones normales, harán saltar el diferencial de la<br />
instalación eléctrica. Para evitarlo es necesario conectar la LISN a la red de<br />
alimentación a través de un transformador de aislamiento, que evita que salte el<br />
diferencial cuando en la LISN se producen fugas de corriente a tierra.<br />
Todos los dispositivos presentados que conforman el escenario de medida han de estar<br />
ubicados dentro de una jaula de Faraday a la hora de realizar el ensayo. Una jaula de<br />
Faraday es un recinto apantallado que evita que señales interferentes procedentes del<br />
exterior se acoplen a los elementos, cables y conectores del escenario de medida.<br />
Red<br />
Frecuencia MHz<br />
Figura 5.6 Gráfica de la impedancia<br />
línea/tierra.<br />
Algunos detalles más acerca del escenario de medida:<br />
Figura 5.7 Gráfica de la ganancia<br />
línea/monitor.<br />
Jaula de Faraday<br />
ESE<br />
Plano de tierra<br />
Figura 5.8 Jaula de Faraday para ensayos de interferencia conducida.<br />
Los equipos que van dispuestos sobre el suelo una vez se comercializan se colocan<br />
sobre un plano de tierra o una superficie no conductora cercana a un plano de tierra<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 19
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
a la hora de realizar el ensayo. Los equipos portátiles se colocan sobre una mesa no<br />
metálica. Los cables de señal y alimentación deber estar orientados con respecto al<br />
plano de tierra de forma similar al uso real.<br />
<strong>La</strong> LISN ha de estar situada a más de 0,8 m del equipo.<br />
<strong>La</strong> longitud del cable que une el ESE y la LISN ha de ser de 1 m. Si excede esta<br />
longitud se ha de agrupar en forma de “lazo” de 30 a 40 cm de diámetro.<br />
<strong>La</strong> tierra del equipo se ha de conectar a la tierra de la LISN.<br />
Si el sistema sometido a los ensayo es un conjunto de equipos con su propio cable<br />
de alimentación, la conexión a la LISN se hará de la siguiente manera:<br />
Cada cable de alimentación se ensayará por separado.<br />
Los cables de alimentación que el fabricante no especifique que han de<br />
conectarse a la unidad principal se ensayarán por separado.<br />
Los cables y bornes que el fabricante especifique que han de conectarse al<br />
equipo principal, se conectarán y éste se conectará a LISN.<br />
5.4 CARACTERÍSTICAS DE LA LISN MN 2050D.<br />
<strong>La</strong> LISN que se utiliza para realizar los ensayos de interferencia conducida es una MN2050D<br />
de SHAFFNER. Se trata de una LISN monofásica con las siguientes características<br />
técnicas:<br />
LIMITER 10dB<br />
ATENUATOR<br />
OUT IN<br />
ARTIFICIAL<br />
HAND<br />
Margen de frecuencias RF OUTPUT 9 kHz a 30 MHz<br />
Máxima corriente continua 10 A<br />
Tabla 5. Características de la LISN.<br />
<strong>La</strong> LISN MN2050D lleva incorporado el limitador de transitorios.<br />
IMPORTANTE:<br />
TEST LINE<br />
0 1<br />
RF OUTPUT<br />
TO EQUIPMENT UNDER<br />
TEST<br />
9Khz – 30 MHz 0 1<br />
Figura 5.9 Carátula de la LISN.<br />
EUT EARTH<br />
CASE EARTH<br />
EUT SUPPLY ON<br />
1.- NO OLVIDAR NUNCA CONECTAR LA “LISN” A LA ALIMENTACIÓN A TRAVÉS DEL<br />
TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO.<br />
2.- SIEMPRE SE HA DE TRABAJAR CON EL LIMITADOR DE LA LISN EN LA POSICIÓN<br />
“IN”, EN CASO CONTRARIO SE PUEDE AVERIAR GRAVAMENTE EL ANALIZADOR DE<br />
ESPECTROS.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 20<br />
OFF
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
5.5 REALIZACIÓN DE LA MEDIDA.<br />
En este apartado el alumno realizará medidas de interferencias conducidas sobre la placa<br />
de circuito impreso y el dimmer antes mencionados.<br />
5.5.1 REQUERIMIENTOS.<br />
Margen de frecuencia: 150 kHz – 30 MHz<br />
EMI FILTER: 9 kHz<br />
Atenuador de entrada: >= 10 dB<br />
5.5.2 PLACA DE CIRCUITO IMPRESO.<br />
En versiones anteriores de esta práctica, el conexionado del Fujitsu seguía las siguientes<br />
indicaciones: “El conexionado ha de seguir las indicaciones de la figura 5.4, teniendo en<br />
cuenta que el limitador de transitorios está integrado dentro de la LISN. Prestar especial<br />
atención a la polaridad de la tensión continua en todo su recorrido hasta llegar al ESE. Si la<br />
fuente de alimentación utilizada contiene un transformador que asegure el aislamiento<br />
galvánico, no es necesaria la utilización del transformador de aislamiento. En nuestro caso,<br />
sí conectamos el transformador entre la red y la fuente de alimentación.”<br />
El problema que planteaba la conexión descrita en el párrafo anterior es que era fácil<br />
equivocarse en la conexión y en numerosas ocasiones se confundía el transformador de<br />
aislamiento con la fuente de alimentación continua. El resultado era que se conectaba la<br />
placa a los 220 V en vez de a la alimentación continua, con la consiguiente avería del<br />
Fujitsu. Para remediar este problema, la versión actual del Fujitsu lleva integrada una fuente<br />
de alimentación en el montaje, con lo que el conexionado ha de seguir las indicaciones<br />
de la figura 5.3, teniendo en cuenta que el limitador de transitorios está integrado dentro de<br />
la LISN.<br />
Se han de tomar las siguientes precauciones mientras se realiza la medida:<br />
Conectado el ESE pero apagado, observar las interferencias que aparecen en la<br />
pantalla del receptor de EMI. Si se observa algún tipo de interferencia, ésta no es<br />
producida por el equipo, pues está apagado. Estas interferencias son debidas al<br />
ambiente radioeléctrico y, por tanto, no han de tenerse en cuenta. <strong>La</strong> solución a<br />
este problema sería hacer la medida dentro de una jaula de Faraday.<br />
Durante el proceso de medida, si se observa una interferencia de la que se duda<br />
si procede del equipo o no, se ha de apagar éste. Si la interferencia sigue<br />
existiendo, ésta interferencia no proviene del ESE.<br />
El procedimiento a seguir es el siguiente:<br />
Principiaremos por configurar el receptor de EMI atendiendo a los requerimientos<br />
de la norma en cuanto a frecuencia, RBW y atenuación.<br />
Para seleccionar el margen de frecuencias de la medida:<br />
Presionar el botón FREQ.<br />
Seleccionar en el menú de la derecha de la pantalla START (150kHz) y<br />
STOP (30MHz).<br />
Para seleccionar el ancho de banda del filtro de FI (RBW):<br />
Presionar la tecla BW.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 21
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Seleccionar el menú RES BW MANUAL para fijar el ancho de banda a 9KHz<br />
manualmente.<br />
Para seleccionar el atenuador de entrada:<br />
Presionar el botón AMPT.<br />
Seleccionar el menú RF ATTEN MANUAL para fijar el atenuador a 10dB<br />
manualmente.<br />
Estudio de la señal interferente:<br />
Una vez se han hallado los picos de interferencia, se analizan estos más<br />
detenidamente. Para ello se centra y se amplia la frecuencia de dicho pico<br />
mediante las opciones FREQ y SPAN:<br />
Situar el pico de frecuencia en el centro de la pantalla mediante MKR CENTER.<br />
Con el SPAN podemos disminuir el margen de frecuencias que se visualizan<br />
por pantalla hasta poder observar perfectamente la señal.<br />
Determinar si la señal es de banda ancha (BA) o banda estrecha (BE). ¿De qué<br />
tipo es la señal interferente?<br />
Medir la frecuencia y la amplitud de la señal interferente:<br />
Para medir la amplitud se han de seleccionar las unidades, en este caso dBmV,<br />
pulsando el botón AMPT + UNIT.<br />
En pantalla aparecerá el valor de la amplitud del punto donde esté situado el<br />
marker, que deberá estar en el punto de máxima amplitud.<br />
¿El ESE pasa la norma UNE-EN 61000-6-3? Para contestar la pregunta mirar<br />
los límites de la tabla 3, límites que vienen dados para los detectores de<br />
cuasi-pico y valor medio.<br />
Medir la interferencia conducida que provoca la placa para las distintas<br />
velocidades de acceso a los puertos y observar las diferencias.<br />
5.5.3 DIMMER.<br />
El conexionado ha de seguir las indicaciones de la figura 5.3, teniendo en cuenta que el<br />
limitador de transitorios está integrado dentro de la LISN.<br />
El proceso a seguir es igual al anterior, contestando a las siguientes preguntas:<br />
¿<strong>La</strong> señal interferente es de BA o BE?<br />
¿<strong>La</strong> interferencia se produce el 100% del tiempo? Si no es así, ¿cuál es el<br />
periodo de repetición de la interferencia? Para responder esta pregunta variar el<br />
tiempo de barrido (sweep time) y observar el efecto que provoca.<br />
¿El ESE pasa la norma UNE-EN 55015? Para contestar la pregunta mirar los<br />
límites de la tabla 4, límites que vienen dados para los detectores de cuasi-pico y<br />
valor medio.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 22
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
6. ESTUDIO TEÓRICO DEL ACOPLAMIENTO CONDUCIDO<br />
Y METODOS PARA ATENUARLO.<br />
El acoplamiento conducido tiene lugar cuando la interferencia se propaga por un medio<br />
físico distinto del aire. Este acoplamiento se puede producir por conducción directa o<br />
impedancia común.<br />
6.1 CONDUCCIÓN DIRECTA.<br />
Existe conducción directa cuando hay una conexión física entre el emisor y el receptor de la<br />
interferencia. Si la señal útil y la interferente ocupan espectros frecuenciales distintos el<br />
problema se puede solucionar filtrando, sino es necesario aislar al receptor de la<br />
interferencia.<br />
6.2 ACOPLAMIENTO POR IMPEDANCIA COMÚN. EFECTOS Y REMEDIOS.<br />
Este acoplamiento se produce por las impedancias de pistas o cables comunes a distintos<br />
dispositivos, especialmente las líneas de alimentación y las líneas de masa. Este problema<br />
mejora con alguna de las siguientes estrategias:<br />
Disminuyendo las impedancias parásitas mediante una buena distribución de las<br />
líneas de alimentación y masa.<br />
Diseñando los caminos de salida lo más cortos posible.<br />
Evitando la formación de bucles de masa.<br />
6.3 DISTRIBUCIÓN DE LAS LÍNEAS DE MASA.<br />
NOTA<br />
Masa de un circuito o sistema: superficie equipotencial conductora que sirve de referencia de<br />
tensión para el funcionamiento del circuito o sistema, que no es lo mismo que tierra.<br />
Tierra: sistema de protección. Camino de baja impedancia para que las partes conductoras,<br />
accesibles por el usuario, estén a potencial bajo.<br />
<strong>La</strong> correcta distribución de las líneas de masa NOTA permite evitar la formación de bucles de<br />
masa e impedancias comunes. A continuación se explicarán los distintos tipos de<br />
distribuciones:<br />
Serie: es un modo de conexión muy propio de las placas de circuito impreso, y provoca<br />
que el comportamiento de un circuito influya sobre los otros a causa de la Impedancia<br />
Común. Como puede observarse en la figura 6.1, el principal causante de la impedancia<br />
común es R1 (resistencia parásita del cable de conexión a masa). Por esta resistencia<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 23
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
circula la corriente debida a C1, C2 y C3 (circuitos 1, 2 y 3), por tanto la tensión en el<br />
punto A se ve afectada con fluctuaciones que pueden modificar el comportamiento del<br />
circuito 1. Por lo general, es una mala distribución especialmente a altas frecuencias.<br />
Paralelo o estrella: en esta conexión cada circuito es independiente, pero se ha de<br />
tener en cuenta que si el punto de masa común tiene una Z ≠ 0 existirá acoplamiento.<br />
También es importante tener en cuenta que este tipo de conexión obliga a la existencia<br />
de pistas más largas, por lo que se ha de tener cuidado con posibles acoplamientos<br />
radiados (sobre todo a frecuencias elevadas) entre pistas y aumento de las emisiones<br />
radiadas (figura 6.2).<br />
Circuito<br />
1<br />
Multipunto o distribuida: es la mejor solución para frecuencias superiores a 10 MHz.<br />
<strong>La</strong> conexión a masa se hace lo más corta posible (mediante vías) a una plano de masa<br />
común de inductancia (L) y resistencia (R) muy bajas, por lo que afectarán muy poco.<br />
Permite tener un apantallamiento electrostático (figura 6.3).<br />
Circuito<br />
1<br />
Circuito<br />
2<br />
Plano de tierra<br />
Circuito<br />
2<br />
Circuito<br />
3<br />
R1 I1 R2 I2 R3 I3 VA= Z1(I1+I2+I3) A<br />
I1 + I2 + I3 I2 + I3 B<br />
I3 C VB= VA+Z2(I2+I3) VA= VB+Z3I3 Figura 6.1 Distribución de las líneas de masa en serie.<br />
R 1<br />
I 1<br />
Circuito<br />
1<br />
A<br />
R 2<br />
I 2<br />
Circuito<br />
2<br />
Circuito<br />
3<br />
R1 R2 R3<br />
L1 L2 L3<br />
Figura 6.3 Conexión distribuida o multipunto.<br />
Circuito<br />
3<br />
Figura 6.2 Conexión en paralelo de las líneas de masa.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 24<br />
B<br />
R 3<br />
I 3<br />
C
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Finalmente recalcar que una buena distribución pasa por reagrupar los circuitos o<br />
dispositivos según su capacidad de interferencia o inmunidad. Dentro de cada grupo, en<br />
función del tipo de circuito, la conexión puede ser multipunto o mixta, pero el punto de<br />
referencia común será estrella.<br />
Masa de circuitos con<br />
señales de bajo nivel<br />
6.4 BUCLES DE MASA.<br />
Los bucles de masa son una de las fuentes<br />
de interferencia más importantes. El<br />
problema adquiere más importancia en<br />
conexiones largas y circuitos analógicos<br />
con señales de bajo nivel.<br />
Si se detecta un bucle de masa, lo cual no<br />
es siempre evidente, se puede eliminar<br />
(abrir el bucle) de distintas maneras:<br />
Masa ruidosa (relés motores,<br />
circuitos de potencia...)<br />
Circuito<br />
1<br />
Masa estructurada (chasis,<br />
cajas, racks, armarios...)<br />
Figura 6.4 Distribución de las conexiones en función de la capacidad de interferencia<br />
e inmunidad de los dispositivos.<br />
Bucle de masa<br />
Circuito<br />
2<br />
• Mediante transformadores: este sistema presenta problemas a frecuencias elevadas<br />
debido a las capacidades parásitas que presenta éste, especialmente Cps (capacidad<br />
entre primario y secundario).<br />
• Mediante aislamiento óptico: en circuitos digitales de larga distancia se pueden utilizar<br />
optoacopladores, transductores ópticos o fibra óptica para eliminar los bucles de masa.<br />
Para sistemas analógicos hay problemas de linealidad.<br />
• Utilizando circuitos balanceados: estos circuitos idealmente cancelan el modo común<br />
y no afectan al modo diferencial. No siempre es posible utilizar este tipo de circuitos.<br />
El modo diferencial o simétrico no tiene referencia a masa. El modo común o asimétrico sí la<br />
tiene.<br />
• Mediante un choque en modo común: éste atenúa el modo común sin afectar al<br />
modo diferencial. Suele tener problemas para frecuencias relativamente elevadas (><br />
30 MHz). Es fácil de conseguir conectando transformadores en serie o mediante una<br />
ferrita con los dos cables enrollados en el mismo sentido (como un transformador<br />
toroidal).<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 25<br />
Vg<br />
V N<br />
Figura 6.5 Formación de bucles de masa.
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
6.5 IMPEDANCIA COMÚN EN LAS LÍNEAS DE ALIMENTACIÓN.<br />
<strong>La</strong>s líneas de alimentación también presentan problemas de impedancia común. Ésta puede<br />
provocar variaciones de tensión en función de otras partes del circuito.<br />
Para evitar este problema la solución<br />
más típica es la colocación de<br />
condensadores de BY_PASS (entre la<br />
alimentación y masa de circuitos<br />
integrados). El valor típico de estos<br />
condensadores está entre 0.5ηF y<br />
6ηF para puertas lógicas, y de 5ηF a<br />
100ηF para circuitos integrados.<br />
Se trata de que la corriente que<br />
precisa el circuito, especialmente en Figura 6.6 Z común en líneas de alimentación.<br />
las transiciones, no sea suministrada<br />
por la fuente de alimentación (con lo cual debería pasar por Z1 y/o Z2 produciendo<br />
variaciones en la tensión de alimentación del chip), si no que se la suministre el<br />
condensador, que deberá estar muy próximo al integrado.<br />
6.6 ALGUNAS ALTERNATIVAS PARA REDUCIR LA INTERFERENCIA.<br />
Para reducir las interferencias conducidas de un equipo se han de tener en cuenta todas las<br />
formas de acoplamiento y aplicar los métodos explicados en la fase de diseño para reducir<br />
en lo posible las emisiones. En caso de partir de un sistema ya montado, se busca la<br />
manera de reducir el acoplamiento sin modificar el equipo.<br />
Un método muy utilizado es la colocación de filtros de red. Estos filtros se han de<br />
seleccionar para que atenúen la frecuencia interferente. Se colocan en el cable de<br />
alimentación lo más cerca posible del equipo.<br />
En lugar de filtros de red también se pueden utilizar anillos de ferrita. En este caso los<br />
cables de alimentación deberán pasar a través del anillo, pudiendo darles una o más<br />
vueltas.<br />
7. MEDIDA DE INTERFERENCIAS RADIADAS.<br />
Vcc<br />
condensador<br />
BY-PASS<br />
Circuito<br />
1<br />
Circuito<br />
2<br />
<strong>La</strong> medida de interferencia radiada consiste en determinar la interferencia que el Equipo<br />
Sometido a Ensayo (ESE) es capaz de radiar en forma de onda electromagnética a través<br />
de un medio que es el aire.<br />
El Equipo Sometido a Ensayo (ESE) que se utiliza en esta parte de la práctica es la placa de<br />
circuito impreso basada en el microprocesador de Fujitsu.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 26<br />
Z1<br />
+<br />
V1<br />
-<br />
Z2<br />
condensador<br />
BY-PASS<br />
+<br />
V2<br />
-
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
En cuanto a condiciones del ensayo, se mantiene el mismo criterio que para emisiones<br />
conducidas, se ha de hallar la configuración del ESE para la cual se obtiene una radiación<br />
máxima y realizar las medidas para la misma.<br />
<strong>La</strong> norma UNE-EN 61000-6-3 establece los siguientes valores máximos de interferencia<br />
radiada:<br />
Banda de frecuencias<br />
(MHz)<br />
Medidas en casipico<br />
(dBμV/m)<br />
30 – 230 30<br />
230 – 1000 37<br />
Tabla 6. Límites de interferencia radiada según la norma UNE-EN 61000-6-3.<br />
Los límites dados por la norma son para una distancia entre el ESE y la antena calibrada de<br />
10 metros. Esto se explica en el siguiente apartado.<br />
7.1 ESCENARIO DE MEDIDA.<br />
<strong>La</strong> figura 7.1 muestra el escenario para la medida de interferencias radiadas.<br />
9. SONDAS DE CAMPO CERCANO<br />
<strong>La</strong> principal utilidad de las Sondas de Campo Cercano es detectar el origen de las<br />
emisiones interferentes, y distinguir si éstas son debidas a campos eléctricos (E) o<br />
magnéticos (H).<br />
Se utilizan en las medidas de campo cercano (d < λ/2π). Estas sondas no permiten<br />
realizar medidas cuantitativas según la normativa de CEM, ya que ésta solo se refiere a<br />
medidas de campo lejano, pero son muy útiles a la hora de detectar fuentes de<br />
interferencia y hacer medidas relativas.<br />
Figura 7.1 Escenario de medida interferencia radiada.<br />
Una cámara semianecoica es un recinto apantallado con todas sus paredes, excepto el<br />
suelo, recubiertas de material absorbente de RF para evitar que se produzcan reflexiones.<br />
De este modo, la antena calibrada sólo capta la onda electromagnética directa procedente<br />
del ESE y la señal reflejada en el suelo. <strong>La</strong> precámara, donde se ubican los dispositivos de<br />
medida y el operario que realiza las pruebas, también está apantallada.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 27
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
El previo amplifica la señal captada por la antena antes de enviarla al dispositivo de medida<br />
y aumenta la relación señal a ruido a la entrada del receptor de EMI.<br />
El receptor de EMI lleva a cabo un barrido en frecuencia para determinar el nivel de campo<br />
radiado por el ESE a la distancia de medida empleada.<br />
El ensayo exige encontrar el máximo de radiación del ESE. Para tal efecto, el operario que<br />
realiza la medida debe hallar el ángulo de giro de la mesa, sobre la que está ubicado el<br />
equipo, para el cual se capta una emisión mayor. Además, la altura del mástil ha de ser tal<br />
que la suma de la señal directa y reflejada se produzca en fase obteniendo un máximo en<br />
recepción.<br />
<strong>La</strong> interferencia radiada generada por un equipo se ha de medir en campo lejano, lo que<br />
quiere decir que la distancia entre la antena calibrada y el ESE ha de ser superior a l/2p. <strong>La</strong><br />
norma UNE-EN 61000-6-3 establece los límites de emisión para una distancia de 10 metros,<br />
aunque se puede realizar la medida en una cámara semianecoica de 3 metros aumentando<br />
estos niveles en 10.45 dB:<br />
10<br />
20 log = 10.<br />
45dB<br />
3<br />
Figura 7.2 Imagen real de una cámara anecoica.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 28
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
7.2 SONDAS DE CAMPO CERCANO.<br />
Una vez ha concluido la medida de interferencia radiada, el fabricante del equipo se puede<br />
encontrar con que éste no cumple normativa, es decir, que la emisión a una o más<br />
frecuencias dentro de la banda 30 – 1000 MHz excede los límites establecidos. El siguiente<br />
paso sería averiguar de dónde procede dicha emisión y plantear soluciones para ésta no se<br />
propague.<br />
Para localizar el origen de las emisiones interferentes y distinguir si éstas son debidas a<br />
campo eléctricos (E) o magnéticos (H) se utilizan las sondas de campo cercano. Como su<br />
nombre bien indica, las medidas con este tipo de sondas se han de practicar en campo<br />
cercano (d < l/2p). Estas sondas no permiten realizar medidas cuantitativas según la<br />
normativa de CEM, ya que ésta sólo se refiere a medidas en campo lejano, pero son muy<br />
útiles a la hora de detectar fuentes de interferencia y hacer medidas relativas.<br />
Como es evidente, en esta práctica no se realizarán medidas de interferencia radiada en<br />
cámara semianecoica, pero sí se podrán localizar las fuentes de emisión de la placa de<br />
circuito impreso mediante las sondas de campo cercano.<br />
7.2.1 CAMPO CERCANO Y CAMPO LEJANO.<br />
<strong>La</strong>s características del campo electromagnético dependen del generador, frecuencia, medio<br />
de propagación y distancia entre generador y punto donde está situado el receptor de<br />
interferencia.<br />
En un punto cercano a la fuente de interferencia las propiedades del mismo están<br />
determinadas por las características de la fuente, mientras que a partir de cierta distancia<br />
vienen determinadas por el medio de propagación. De esta manera para:<br />
d < (l/2p) se considera campo cercano<br />
d > (l/2p) se considera campo lejano<br />
Recordemos que la longitud de onda está relacionada con la frecuencia y con la velocidad<br />
de la luz mediante la fórmula ( ? = c / f ). Ejemplo: para una frecuencia de 30 MHz, la<br />
longitud de onda λ será:<br />
8<br />
c 3⋅10<br />
λ = = = 10m<br />
& d 1.<br />
6m<br />
6<br />
f 30⋅10<br />
2 = = λ<br />
π<br />
Para d < 1.6 metros estamos en campo cercano, mientras que si d > 1.6 metros estamos en<br />
campo lejano.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 29
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
En campo cercano la forma de campo (E ó H) más intensa se atenúa proporcionalmente a<br />
(1/d 3 ) y la menos intensa lo hace proporcionalmente a (1/d 2 ). En campo lejano tanto el<br />
campo eléctrico como magnético se atenúan proporcionalmente a (1/d).<br />
Por último comentar que una frecuencia que radia en campo cercano y que es captada por<br />
una sonda de campo puede no ser percibida por una antena calibrada en campo lejano.<br />
7.2.2 TIPOS DE SONDAS.<br />
Figura 7.3 Campo cercano – lejano.<br />
Existen sondas de campo eléctrico (E) y magnético (H):<br />
<strong>La</strong>s sondas de campo eléctrico detectan puntos con elevada dv/dt, pero no<br />
detentan “caminos de corriente”.<br />
<strong>La</strong>s sondas de campo magnético detectan puntos de elevada di/dt.<br />
Figura 7.4 Kit de sondas de campo cercano.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 30
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
7.2.3 CARACTERÍSTICAS DEL KIT DE SONDAS DE CAMPO CERCANO HZ11.<br />
El KIT de sondas de campo cercano está formado por tres<br />
sondas de campo magnético (anillo), dos sondas de campo<br />
eléctrico (bola), un extensor y un preamplificador para<br />
detectar las señales más débiles. En nuestro caso no<br />
utilizaremos el preamplificador, ya que las señales<br />
presentes en el laboratorio (TV, radio ...) lo saturarían y por<br />
tanto las medidas serían erróneas.<br />
Sondas de campo magnético: está compuesto por tres<br />
sondas relativamente inmunes al campo eléctrico pero<br />
sensibles al campo magnético. <strong>La</strong> mayor de ellas es más<br />
sensible (H/E es mayor) pero menos selectiva.<br />
Sondas de campo eléctrico: está formado por dos<br />
sondas. Al igual que en el caso anterior, la de mayor<br />
tamaño es más sensible pero menos selectiva.<br />
Habitualmente se inicia la búsqueda de la fuente de<br />
interferencia mediante las sondas más sensibles (mayor<br />
tamaño). A medida que nos acercamos al origen cambiamos<br />
las sondas por otras de menos sensibles pero más Figura 7.6 Sondas E.<br />
selectivas (menor tamaño), así obtenemos una idea más<br />
clara de dónde se encuentra la fuente. <strong>La</strong>s sondas más pequeñas nos permiten determinar<br />
exactamente que componente sobre una placa de circuito impreso está radiando. De esta<br />
manera se pueden tomar las medidas necesarias para evitar el origen de la interferencia y<br />
no tener así que blindar todo el sistema.<br />
A continuación se detallan las características técnicas del conjunto de sondas HZ11:<br />
Sonda Modelo<br />
901<br />
902<br />
903<br />
904<br />
905<br />
Tipo de<br />
sonda<br />
6 cm<br />
(aro)<br />
3 cm<br />
(aro)<br />
1 cm<br />
(aro)<br />
3.6 cm<br />
(bola)<br />
6 mm<br />
(stub)<br />
Sensible a<br />
campo<br />
Rechazo<br />
a E/H o H/E<br />
Frecuencia de<br />
resonancia<br />
H 41 dB 790 MHz<br />
H 29 dB 1.5 GHz<br />
H 11 dB 2.3 GHz<br />
E 30 dB 2.3 GHz<br />
E 30 dB 23.6 GHz<br />
Tabla 7. Características técnicas sondas de campo cercano HZ11.<br />
Figura 7.5 Sondas H.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 31
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
<strong>La</strong> medida de la interferencia radiada se da en unidades de campo eléctrico (V/m) o<br />
magnético (A/m), mientras que el Analizador de Espectros lo que mide es tensión. Para<br />
pasar de tensión a unidades de campo hay que introducir un factor de corrección conocido<br />
como factor de antena (K):<br />
Si lo expresamos en unidades logarítmicas:<br />
E = K · V<br />
E [dBµV/m] = V [dBµV] + K [dB/m]<br />
<strong>La</strong>s figuras 7.7 a 7.11 muestran las gráficas que proporciona el fabricante para obtener el<br />
factor de antena a todas las frecuencias de operación. Hay que destacar que las gráficas<br />
correspondientes a las sondas de campo magnético no ofrecen el factor de antena para<br />
pasar de dBµA a dBµA/m. Estas gráficas corresponden a la respuesta equivalente de estas<br />
sondas al campo eléctrico; gráficas que se pueden asumir correctas si el campo está<br />
formado por una onda plana con una impedancia de 377 O. <strong>La</strong> razón de representar el factor<br />
de antena de las sondas de campo magnético de esta manera es permitir medidas de<br />
impedancia de campo; medidas que no se realizan en esta práctica. Si se desea conocer la<br />
amplitud del campo magnético (H), 51.52 dB deben de ser restados al factor de antena<br />
hallado en las gráficas que a continuación se muestran.<br />
El parámetro frecuencia de resonancia indica el valor de frecuencia máxima a la cual la<br />
sonda de campo cercano puede operar. A partir de esta frecuencia en adelante la ganancia<br />
pierde su linealidad.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 32
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Figura 7.7 Factor antena 901. Figura 7.8 Factor antena 902.<br />
Figura 7.9 Factor antena 903. Figura 7.10 Factor antena 904.<br />
Figura 7.11 Factor antena 905.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 33
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
7.2.4 DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CAMPO: ELÉCTRICO O MAGNÉTICO.<br />
Como ya se ha comentado anteriormente, las sondas de campo cercano permiten<br />
determinar si el campo interferente es de origen magnético o eléctrico. El procedimiento es<br />
el siguiente:<br />
1. Se mide la interferencia captada por ambas sondas a una distancia d1.<br />
2. Se realiza una segunda medida a una distancia d2 > d1.<br />
3. <strong>La</strong> tensión de la sonda que ha disminuido más rápidamente será la predominante.<br />
ESE<br />
7.3 REALIZACIÓN DE LA MEDIDA.<br />
<strong>La</strong>s pruebas de emisiones radiadas requieren unos instrumentos y un entorno de medida<br />
que no pueden ser aplicados en el <strong>La</strong>boratorio de Medidas, pero sí que se pueden realizar<br />
unas pruebas que permiten evaluar a priori posibles puntos de interferencias, así como el<br />
tipo de campo interferente y sus posibles orígenes. Esto permitirá plantear soluciones para<br />
eliminar las posibles interferencias en las distintas fases de diseño de un equipo o sistema.<br />
Para realizar estas pruebas se utilizarán las sondas de campo cercano y el analizador de<br />
espectros ya explicados en apartados anteriores. Para realizar las pruebas, según<br />
normativa, se ha de tener en cuenta:<br />
Margen de frecuencia: 30 MHz – 1000 MHz<br />
EMI FILTER: 120 kHz<br />
Atenuador de entrada: >= 10 dB<br />
d<br />
Sensible a<br />
Estos datos sólo son aplicables según normativa. Para poder realizar un estudio adecuado<br />
de los puntos interferentes mediante las sondas de campo, el alumno deberá modificar el<br />
RBW y los márgenes de frecuencia.<br />
Se ha de tener en cuenta que los límites de emisión radiada mostrados en la tabla 6 son<br />
para medidas realizadas con una antena calibrada a una distancia del ESE de 10 metros y<br />
bajo un entorno semianecoico. Evidentemente, la distancia de medida según normativa es<br />
muy superior a la distancia empleada con las sondas de campo cercano, por lo que los<br />
valores obtenidos con estas últimas son sólo relativos y orientativos: nunca se han de<br />
considerar como valores absolutos o válidos según normativas.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 34<br />
E<br />
Sensible a<br />
H<br />
Analizador de<br />
Espectros<br />
Figura 7.12 Detección de campo E y H mediante sondas de campo cercano.
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
IMPORTANTE:<br />
LAS MEDIDAS DE CAMPO OBTENIDAS CON LAS SONDAS NO PUEDEN COMPARARSE<br />
CON LOS LÍMITES DE CAMPO DETERMINADOS POR LA NORMA DE CEM.<br />
<strong>La</strong> parte práctica de este apartado consiste en estudiar las emisiones radiadas de la placa<br />
de circuito impreso basada en el microprocesador Fujitsu. Para tal efecto se emplearán las<br />
sondas de campo cercano menos sensibles (903 y 905), ya que al no realizarse las pruebas<br />
en un entorno semianecoico, se captarían radiaciones externas si se utilizasen sondas más<br />
sensibles.<br />
Principiaremos por configurar el receptor de EMI atendiendo a los requerimientos de la<br />
norma en cuanto a frecuencia, RBW y atenuación.<br />
• Para seleccionar el margen de frecuencias de la medida:<br />
Presionar el botón FREQ.<br />
Seleccionar en el menú de la derecha de la pantalla START (30MHz) y STOP<br />
(1000MHz).<br />
• Para seleccionar el ancho de banda del filtro de FI (RBW):<br />
Presionar la tecla BW.<br />
Seleccionar el menú RES BW MANUAL para fijar el ancho de banda a 120KHz<br />
manualmente.<br />
• Para seleccionar el atenuador de entrada:<br />
Presionar el botón AMPT.<br />
Seleccionar el menú RF ATTEN MANUAL para fijar el atenuador a 10dB<br />
manualmente.<br />
En una primera visión del espectro delimitado por la norma (30 MHz – 1000 MHz), se<br />
pueden apreciar los picos de las interferencias que posteriormente se estudian por<br />
separado.<br />
A continuación se rastrea con las sondas de campo cercano los distintos puntos del equipo<br />
en busca de alguna interferencia. Es probable que el alumno tenga que modificar el RBW y<br />
el SPAN del receptor de EMI para observar mejor los picos de interferencia.<br />
• Si se sitúan las sondas de campo cerca del reloj de la placa que funciona a 16 MHz,<br />
se puede ver en la pantalla del analizador la interferencia que provoca este<br />
componente. ¿Cómo podemos saber que la interferencia se corresponde a la<br />
frecuencia del reloj? Para ello colocaremos el SPAN a 160 MHz, de esta manera<br />
cada división de la pantalla del receptor se corresponde a los 16 MHz.<br />
En primer lugar se determinará si la interferencia es de banda ancha (BA) o banda<br />
estrecha (BE).<br />
Posteriormente se averiguará si en esta interferencia predomina mayoritariamente el<br />
campo eléctrico o magnético. Para ello se seguirán los pasos indicados en el<br />
apartado 7.2.4. ¿Qué campo predomina en este caso?<br />
Utilizando la sonda adecuada, se medirá la intensidad de campo interferente. Para<br />
ello se ha de emplear el factor de antena explicado en el apartado 7.2.3.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 35
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
• Se procederá de igual modo para estudiar la radiación que provocan el monopolo y<br />
la espira conectados a los puertos del microcontrolador. Sobre estos elementos se<br />
realizan accesos a dos velocidades distintas (25 KHz y 100 KHz), seleccionables<br />
mediante el interruptor ubicado en la placa.<br />
Observar el efecto que produce colocar la sonda de campo cercano paralela y<br />
perpendicular a la espira circular. ¿A qué se debe esta diferencia?<br />
8. CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE EL ACOPLAMIENTO<br />
RADIADO.<br />
En el caso de acoplamiento radiado la interferencia se propaga por el aire. Suele haber<br />
algún elemento del equipo que se comporta como antena emisora o receptora no deseada.<br />
Existen dos tipos de acoplamiento por radiación:<br />
Capacitivo.<br />
Inductivo.<br />
8.1 ACOPLAMIENTO CAPACITIVO.<br />
Se produce a causa de la capacidad parásita que existe entre conductores con una<br />
trayectoria cercana. Este modo de acoplamiento se puede solucionar modificando la<br />
disposición del cableado de los equipos con objeto de evitar las influencias mutuas, o bien<br />
protegiéndolo: apantallando los cables, aumentando la distancia entre ellos, creando<br />
sistemas de desacoplo como son los planos de masa...<br />
~<br />
V1<br />
C1g<br />
C12<br />
Rg2<br />
(1)<br />
RL1<br />
C2g<br />
(2)<br />
RL2 V2<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 36<br />
~ V1<br />
(1)<br />
2<br />
1<br />
C1g<br />
sR2C12<br />
=<br />
1 + sR2(<br />
C12<br />
+ C2<br />
Figura 8.1 Modelo equivalente del acoplamiento capacitivo entre dos conductores.<br />
V<br />
V<br />
RL1<br />
(2)<br />
C2g<br />
R2<br />
g<br />
)<br />
V2
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Un acoplamiento capacitivo se produce siempre que exista una diferencia de tensión entre<br />
dos estructuras metálicas separadas por un dieléctrico. El acoplamiento queda reflejado en<br />
la relación V2/V1 : tensión acoplada en el segundo conductor respecto la tensión existente en<br />
el primero.<br />
Para reducir el acoplamiento interesa que la relación disminuya, o lo que es lo mismo, que<br />
aumente la frecuencia de corte. Para conseguir esto existen varias opciones:<br />
Disminuir C12 reduciendo la distancia y grosor de las pistas.<br />
Aumentar C2g<br />
Disminuir R2<br />
A continuación se detallan algunos métodos para reducir el acoplamiento capacitivo:<br />
Aumentar distancia entre conductores (D)<br />
Disminuir diámetro de los conductores (d)<br />
Evitar largas trayectorias de conductores<br />
en paralelo, ya que la capacidad aumenta<br />
con la distancia.<br />
W<br />
S<br />
W<br />
Si se interpone una pista de masa entre<br />
dos pistas de señal disminuye el<br />
acoplamiento.<br />
1<br />
V 2<br />
V 1<br />
C 12<br />
C12<br />
+ C 2g<br />
2<br />
Plano de masa<br />
1<br />
R2( C2<br />
g + C<br />
R2 reducida<br />
Figura 8.2 Función de transferencia del acoplamiento.<br />
Aumentas la separación entre pistas (S)<br />
Disminuir el ancho de la pista (W)<br />
1 2<br />
Colocar un plano de masa que atrae las<br />
líneas de campo hacia masa, lo que<br />
disminuye C12 y aumenta C1g y C2g.<br />
Es importante conectar el plano a masa,<br />
si no el efecto será el contrario.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 37<br />
12<br />
)<br />
w<br />
d<br />
D
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Combinación de líneas interpuestas y<br />
plano de masa.<br />
8.2 ACOPLAMIENTO INDUCTIVO.<br />
El acoplamiento inductivo es consecuencia de la existencia de campos magnéticos, y éstos<br />
existen siempre que hayan corrientes eléctricas. Cuando pasa corriente por un conductor se<br />
crea un campo magnético alrededor de él, cuyo sentido sigue la ley de la mano derecha.<br />
Estas líneas de flujo magnético inducen una tensión al pasar a través de una espira. En<br />
consecuencia, cualquier conductor de un equipo genera campo magnético y sus variaciones<br />
pueden incidir sobre cualquier circuito cercano.<br />
El objetivo es disminuir la Vm inducida por el campo margnético, para lo cual se ha de:<br />
I<br />
Un parámetro importante a tener en<br />
cuenta y que conviene disminuir es la<br />
inductancia mutua (M). <strong>La</strong> inductancia<br />
mutua es una constante proporcional al<br />
número de líneas de flujo generadas por<br />
I1 que influyen sobre otras partes del<br />
circuito. Para disminuir M es importante<br />
intentar:<br />
Aumentar la distancia entre circuitos.<br />
Disminuir la distancia de los cables al<br />
plano de masa.<br />
Evitar trayectorias largas en paralelo,<br />
ya que la M aumenta con la distancia<br />
A<br />
B(<br />
t)<br />
= B<br />
~<br />
wt<br />
Figura 8.3 Acoplamiento inductivo.<br />
o<br />
e<br />
j<br />
V<br />
m<br />
1 2<br />
Disminuir el área de los bucles (A)<br />
Trabajar a bajas frecuencias.<br />
Como el campo magnético<br />
decrece con la distancia, alejar la<br />
fuente de campo magnético.<br />
Apantallar el campo magnético.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 38<br />
I1<br />
V =<br />
− jwB<br />
m o<br />
D<br />
d<br />
L 1<br />
jwt<br />
Ae<br />
L 2<br />
I 1<br />
L 1<br />
cosθ<br />
Figura 8.4 Inductancia mutua (M).<br />
L 2<br />
~<br />
sM12I1
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
8.3 REDUCCIÓN DE LA INTERFERENCIA RADIADA.<br />
Se pueden aplicar muchas técnicas para la reducción de este tipo de interferencias, pero<br />
muchas de ellas implican una modificación importante del hardware.<br />
Casi siempre es cierto que las técnicas que se utilizan para mejorar las interferencias<br />
conducidas también mejoran las radiadas, ya que evitan la propagación a través de pistas y<br />
cables largos, especialmente cables externos al equipo (alimentación, conexión a<br />
periféricos...), que son los que pueden emitir (hacer de antena) con más facilidad.<br />
Algunas formas para la reducción de interferencias son las siguientes:<br />
El uso de filtros y ferritas para eliminar la interferencia conducida, situados lo más<br />
cerca posible de la fuente de interferencia.<br />
Disminuir el área de los bucles formados por el cable o pistas de señales con su<br />
retorno por el cable o pista de masa.<br />
Diseñar los circuitos de manera que las transiciones sean lo más lentas posibles. En<br />
circuitos digitales esto se consigue utilizando circuitos integrados de las familias<br />
lógicas más lentas (siempre que sea posible).<br />
Uso de blindajes, ya sea de las partes del circuito que puedan emitir mayor radiación<br />
(reloj, DMA…), o bien del equipo completo. En general un blindaje sólo debe usarse<br />
cuando no quede otro remedio.<br />
Utilizar los cables más adecuados para cada aplicación: coaxiales, par trenzado, etc.<br />
Es básico hacer las conexiones de forma correcta.<br />
9. MEDIDA DE LA DIAFONÍA.<br />
Máximo<br />
acoplamiento<br />
Mínimo<br />
acoplamiento<br />
Posición del cableado<br />
Plano de masa<br />
Plano de masa<br />
Figura 8.5 Reducción del efecto de la inductancia mutua.<br />
Diafonía es el efecto de acoplamiento perjudicial entre dos circuitos o canales consistente en<br />
que las señales de uno son perceptibles en el otro.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 39
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
El esquema de acoplamiento es el siguiente:<br />
VG tracking<br />
Osciloscopio<br />
Si se aplica señal en una de las líneas (1), ésta se puede acoplar en el:<br />
Extremo más alejado de otra línea cercana (4), provocando la denominada<br />
telediafonía.<br />
Extremo más cercano de la otra línea (2), provocando la denominada<br />
paradiafonía.<br />
En esta práctica se realizarán medidas de diafonía en cables y pistas. Para ello es<br />
necesario utilizar un Analizador de Espectros con Generador de Tracking. El analizador<br />
proporciona una salida de señal (GEN Output) con la que se puede alimentar el sistema bajo<br />
prueba, y mediante el mismo analizador (RF Input) se estudian los acoplamientos en los<br />
distintos sistemas.<br />
Para realizar estas pruebas se dispone del siguiente material:<br />
Dos placas conectadas entre sí mediante cables para el estudio del acoplamiento<br />
entre cables.<br />
Una placa de circuito impreso con pistas para el estudio del acoplamiento entre<br />
pistas.<br />
Cargas de 50 O para adaptar las líneas.<br />
NOTA:<br />
~<br />
(1)<br />
(3)<br />
si línea está adaptada<br />
V = VG tracking<br />
(2)<br />
Si V0 -> Paradiafonía<br />
“Near End”: interferencia<br />
acoplada próxima<br />
Figura 9.1 Medida del acoplamiento entre líneas.<br />
Si V0 -> Telediafonía<br />
“Far End”: interferencia<br />
acoplada lejana<br />
Es importante que las líneas estén adaptadas, sino aparecerán ondas<br />
estacionarias. También se ha de tener en cuenta que la adaptación de<br />
impedancias varía con la frecuencia, por tanto dicha adaptación no será buena en<br />
todo el margen de frecuencias.<br />
El acoplamiento capacitivo aumenta cuando se incrementa la impedancia de<br />
entrada (ZIN) del circuito interferido, mientras que el acoplamiento inductivo<br />
disminuye. Esta propiedad puede resultar útil para determinar el tipo de<br />
acoplamiento: si existe la posibilidad de variar ZIN mientras se observa el<br />
acoplamiento de tensión, se puede deducir cuál es el tipo de acoplamiento que<br />
predomina. Por esta razón, el acoplamiento inductivo resulta un problema en<br />
circuitos de baja impedancia, mientras que el acoplamiento capacitivo se produce<br />
en circuitos de más alta impedancia.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 40<br />
(4)
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
9.1 ACOPLAMIENTO ENTRE CABLES.<br />
El esquema de las placas con cables es el siguiente:<br />
L4<br />
L3<br />
Redes de<br />
adaptación de<br />
impedancias<br />
L2<br />
L1<br />
Placa emisora<br />
Conector cable<br />
plano con líneas<br />
de guarda<br />
Conector cable<br />
plano sin líneas de<br />
guarda<br />
Placa receptora<br />
<strong>La</strong> señal de entrada al sistema la proporciona el Analizador de Espectros mediante la salida<br />
GEN OUTPUT, y las medidas se realizan a través de la entrada RF INPUT.<br />
El proceso a seguir es el siguiente:<br />
Configurar el Analizador de Espectros en modo NETWORK.<br />
Activar la fuente de señal: SOURCE en ON.<br />
<strong>La</strong> potencia de la señal de entrada se ajusta mediante el control SOURCE POWER.<br />
Fijar ésta a 0dBm.<br />
El margen de frecuencias a analizar va desde 1 MHz a 300 MHz. Para<br />
frecuencias superiores, los cables utilizados (cintas planas) no son adecuados.<br />
Para que las medidas sean correctas, las terminaciones (extremos de las líneas)<br />
deben estar adaptadas con una carga de 50 ?. 50 ohmios es el valor al cual se<br />
han adaptado las líneas mediante las redes de adaptación (red de resistencias en<br />
p), y es el valor de la impedancia de entrada y salida del Analizador de<br />
Espectros.<br />
Compensar las pérdidas de los cables que conectan el analizador con el circuito<br />
de prueba (figura 9.3). Pulsar SOURCE CAL y calibrar el sistema en cortocircuito<br />
mediante CAL TRAN. Por último normalizar pulsando NORMALIZE. Para poder ver<br />
mejor la referencia podemos situar REF VALUE a 0dBm.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 41<br />
L4<br />
Redes de<br />
adaptación de<br />
impedancias<br />
Figura 9.2 Placa de medida del acoplamiento entre cables.<br />
L2<br />
L1<br />
Conector cable<br />
plano con líneas<br />
de guarda<br />
Conector cable<br />
plano sin líneas<br />
de guarda
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Analizador de Espectros<br />
GEN OUT RF INPUT<br />
Coaxial al GEN OUT del AE Coaxial al RF INPUT del AE<br />
Figura 9.3 Calibración de los cables.<br />
9.1.1 MEDIDA DE LA TELEDIAFONÍA EN UN CABLE PLANO.<br />
Analizador de Espectros<br />
GEN OUT RF INPUT<br />
Placa emisora Placa receptora<br />
L1 emisor<br />
Cable sometido a<br />
pruebas (cinta plana)<br />
L1receptor, L2receptor,<br />
L3receptor<br />
Figura 9.4 Conexionado de medida del acoplamiento entre líneas.<br />
Conectar el generador (GEN OUT) a L1 de la placa emisora.<br />
Conectar L1 de la placa receptora al analizador (RF INPUT).<br />
Cargar con 50 ? el resto de puertos: L2, L3, L4 emisor y L2, L3, L4 receptor.<br />
Medir la transmisión a través de L1 en función de la frecuencia.<br />
Conectando el resto de puertos de la placa receptora al analizador (RF INPUT), y<br />
cargando debidamente aquellos que quedan al aire mediante una carga de 50 ?,<br />
se puede medir el acoplamiento sobre las otras líneas del cable: L2, L3 y L4 del<br />
receptor.<br />
En la figura 9.5 la traza 1 representa la transmisión por L1. Observar los dB’s de<br />
pérdida que introducen las redes de adaptación de impedancias.<br />
En un caso ideal, al final de L2 (traza 2) no debiera haber señal, pero como se<br />
puede observar sí existe debido al acoplamiento de la señal que circula por L1.<br />
De la misma manera, al final de L3 (traza 3) también existe señal, aunque más<br />
atenuada, ya que al estar más alejada de L1 el acoplamiento disminuye.<br />
Para poder observar los tres gráficos en pantalla se han de seguir los siguientes pasos:<br />
Borrar cualquier gráfica existente en pantalla: TRACE + SELECT TRACE + 1 + BLANK<br />
+ SELECT TRACE + 2 + BLANK + SELECT TRACE + 3 + BLANK.<br />
Conectar L1 receptor a RF INPUT y cargar el resto de puertos.<br />
Hacer un barrido simple para visualizar L1 receptor: SELECT TRACE + 1 + BLANK +<br />
SWEEP + SINGLE SWEEP.<br />
Memorizar la traza en pantalla: TRACE + VIEW.<br />
Conectar L2 receptor a RF INPUT y cargar el resto de puertos.<br />
Hacer un barrido simple para visualizar L1 receptor: SELECT TRACE + 2 + BLANK +<br />
SWEEP + SINGLE SWEEP.<br />
………….<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 42
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
Traza 1<br />
Traza 3<br />
Figura 9.5 Gráfico de la telediafonía.<br />
9.1.2 MEDIDA DE LA PARADIAFONÍA EN UN CABLE PLANO.<br />
Analizador de Espectros<br />
Traza 2<br />
GEN OUT RF INPUT<br />
L1 emisor<br />
L2 emisor, L3 emisor,<br />
L4 emisor<br />
Placa emisora Placa receptora<br />
Cable sometido a<br />
pruebas (cinta plana)<br />
Figura 9.6 Conexionado de medida del acoplamiento entre líneas.<br />
<strong>La</strong> medida de la paradiafonía se realiza de manera similar a la anterior. Se introduce la señal<br />
en L1 emisor y se mide el acoplamiento sobre L2 emisor (traza 1), L3 emisor (traza 2) y L4<br />
emisor (traza 3). <strong>La</strong> figura 9.7 muestra los resultados obtenidos, donde se puede observar<br />
un fenómeno muy parecido al anterior.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 43
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
9.1.3 MEDIDA DEL ACOPLAMIENTO ENTRE CABLES.<br />
Para realizar estas pruebas se proporcionan tres cables de distintas longitudes, que según<br />
los conectores en que los pongamos tendremos distintos tipos de conexión: sin líneas de<br />
guarda o con líneas de guarda. <strong>La</strong> conexión con guarda tiene mejor comportamiento ante el<br />
acoplamiento, ya que entre otras cosas reduce considerablemente el área del bucle de<br />
masa.<br />
L1<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
L4<br />
L2<br />
L3<br />
L4<br />
masa<br />
masa<br />
Traza 1<br />
Traza 3<br />
Traza 2<br />
Figura 9.7 Gráfico de la paradiafonía.<br />
Pistas sin líneas de guarda<br />
Figura 9.8 Cable plano sin línea de guarda.<br />
Pistas con líneas de guarda<br />
Figura 9.9 Cable plano con línea de guarda.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 44
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
<strong>La</strong> figura 9.10 muestra los siguientes resultados:<br />
Traza 1: L1 emisor – L1 receptor.<br />
Traza 2: L1 emisor – L2 receptor utilizando cable SIN línea de guarda.<br />
Traza 3: L1 emisor – L2 receptor utilizando cable CON línea de guarda.<br />
Traza 3<br />
Traza 1<br />
El alumno deberá realizar como mínimo las siguientes medidas comparativas:<br />
1.- Un gráfico comparativo entre Telediafonía y Paradiafonía en las mismas condiciones.<br />
2.- Un gráfico que indique las diferencias entre líneas de diferente proximidad (L2,L3,L4).<br />
3.- Un gráfico comparativo entre llevar o no línea de guarda. Resto de condiciones iguales.<br />
4.- Un gráfico que visualice los efectos de las distintas longitudes, que son tres.<br />
Hacer un comentario resumido de los resultados observados.<br />
Indicar las aplicaciones prácticas que deduces del estudio realizado.<br />
9.2 ACOPLAMIENTO ENTRE PISTAS.<br />
Traza 2<br />
Figura 9.10 Gráfico comparativo de cables.<br />
El esquema de la placa sobre la que el alumno realizará las medidas es el mostrado en la<br />
figura 9.11. En éste se observan cuatro grupos de pistas acopladas dos a dos:<br />
El grupo L1 se corresponde a un par de pistas paralelas.<br />
El grupo L2 se corresponde a un par de pistas paralelas con línea de guarda.<br />
El grupo L3 se corresponde a un par de pistas paralelas con plano de masa.<br />
El grupo L4 se corresponde a un par de pistas paralelas con plano de masa y<br />
pista de guarda.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 45
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
L4a - Emisor<br />
L4b - Emisor<br />
L3a - Emisor<br />
L3b - Emisor<br />
L1a - Emisor<br />
L1b - Emisor<br />
L2a - Emisor<br />
L2b - Emisor<br />
Pista de guarda<br />
Pistas acopladas con plano de<br />
masa y línea de guarda<br />
Pistas acopladas con plano de<br />
masa<br />
Plano de masa<br />
Pistas acopladas<br />
Pista de guarda<br />
Pistas acopladas con línea de<br />
guarda<br />
L4a - Receptor<br />
L4b - Receptor<br />
L3a - Receptor<br />
L3b - Receptor<br />
L1a - Receptor<br />
L1b - Receptor<br />
L2a - Receptor<br />
L2b - Receptor<br />
Figura 9.11 Placa de medida del acoplamiento entre pistas.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 46
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
<strong>La</strong> señal de entrada al sistema la proporciona el Analizador de Espectros mediante la salida<br />
GEN OUTPUT, y las medidas se realizan a través de la entrada RF INPUT.<br />
El proceso a seguir es el siguiente:<br />
Configurar el Analizador de Espectros en modo NETWORK.<br />
Activar la fuente de señal: SOURCE en ON.<br />
<strong>La</strong> potencia de la señal de entrada se ajusta mediante el control SOURCE POWER.<br />
Fijar ésta a 0dBm.<br />
El margen de frecuencias a analizar va desde 1 MHz a 500 MHz. Para<br />
frecuencias superiores esta configuración no es adecuada (tipo de substrato,<br />
conectores…).<br />
Para que las medidas sean correctas, las terminaciones (extremos de las líneas)<br />
deben estar adaptadas con una carga de 50 ?, es decir, el extremo opuesto de la<br />
línea en la que inyectamos la señal y el extremo opuesto de la línea que<br />
tomamos la señal.<br />
Compensar las pérdidas de los cables que conectan el analizador con el circuito<br />
de prueba (figura 9.3). Pulsar SOURCE CAL y calibrar el sistema en cortocircuito<br />
mediante CAL TRAN. Por último normalizar pulsando NORMALIZE. Para poder ver<br />
mejor la referencia podemos situar REF VALUE a 0dBm.<br />
9.2.1 MEDIDA DE LA TELEDIAFONÍA ENTRE PISTAS.<br />
Analizador de Espectros<br />
GEN OUT RF INPUT<br />
Emisor<br />
Receptor<br />
emisora<br />
L1a emisor<br />
Cable sometido a<br />
pruebas (pistas)<br />
L1b receptor<br />
Figura 9.12 Conexionado de medida del acoplamiento entre pistas.<br />
Conectar el generador (GEN OUT) a L1a emisor.<br />
Conectar L1b receptor al analizador (RF INPUT).<br />
Cargar con 50 ? el resto de puertos: L1b emisor y L1a receptor.<br />
Medir el acoplamiento de señal sobre L1b receptor.<br />
<strong>La</strong> figura 9.13 muestra las diferencias en el acoplamiento según la distribución de las pistas.<br />
<strong>La</strong> traza 1 representa el acoplamiento entre pistas sin ningún tipo de protección (grupo L1).<br />
<strong>La</strong> traza 2 representa el acoplamiento entre pistas con protección de línea de guarda (grupo<br />
L2). <strong>La</strong> traza 3 representa el acoplamiento entre pistas con protección de plano de masa<br />
(grupo L3).<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 47
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
El alumno deberá realizar medidas comparando también las pistas acopladas con línea de<br />
guarda y plano de masa justificando los resultados.<br />
9.2.2 MEDIDA DE LA PARADIAFONÍA ENTRE PISTAS.<br />
L1a emisor<br />
Traza 1<br />
Traza 3<br />
Traza 2<br />
Figura 9.13 Gráfico comparativo de pistas (telediafonía).<br />
Analizador de Espectros<br />
GEN OUT RF INPUT<br />
L1b emisor<br />
Emisor Receptor<br />
Cable sometido a<br />
pruebas (pistas)<br />
Figura 9.14 Conexionado de medida del acoplamiento entre pistas.<br />
De la misma manera se puede medir la paradiafonía. El alumno deberá introducir señal (GEN<br />
OUT) por una de las pistas que forman cada grupo y medir la señal en el conector contiguo<br />
de la pista acoplada (RF INPUT). Se obtendrán gráficas de cada uno de los cuatro conjuntos<br />
de líneas de la placa. Se analizará cuál es el mejor método para disminuir el acoplamiento<br />
teniendo en cuenta la frecuencia de trabajo.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 48
CEM COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA<br />
IMPORTANTE:<br />
1º.- Cuando se varía algún parámetro de medida, como el margen de frecuencia, se ha<br />
de volver a compensar.<br />
2º.- No te olvides de cargar los extremos opuestos de las líneas con una carga de 50O.<br />
MESURES ELECTRÒNIQUES PRÁCTICA 16 PÁGINA 49