Come funziona un ricevitore EMI per il test di interferenza elettromagnetica

Interferenza elettromagnetica (EMI)
È il rumore indesiderato o l'interferenza in un percorso o circuito elettrico. È provocato da una fonte esterna chiamata interferenza elettromagnetica (EMI). L'interferenza in radiofrequenza è un altro nome per questo. L'elettronica potrebbe non funzionare correttamente o smettere di funzionare del tutto a causa di EMI. Può essere causato da fonti organiche o sintetiche. L'EMI può essere ridotto utilizzando elettronica di alta qualità, schermatura elettrica e contemporanea correzione degli errori. Quando un cellulare viene posizionato vicino ad apparecchiature audio o altoparlanti alimentati, produce un rumore o una serie di segnali acustici. Questo è un esempio di EMI.

Cause di interferenza elettromagnetica
L'EMI è causata dalla stretta connessione tra campi elettrici e magnetici. Ogni corrente elettrica ha un piccolo campo magnetico. D'altra parte, un campo magnetico in movimento genera una corrente elettrica. Queste idee rendono possibile il funzionamento di motori elettrici e generatori. Le antenne radio possono essere realizzate con qualsiasi tipo di conduttore elettrico.

Sorgenti elettriche e radio ad alta potenza potrebbero avere conseguenze su apparecchiature lontane. L'elettronica sta diventando più piccola, più veloce, più compatta e più sensibile. Pertanto, stanno diventando sempre più suscettibili a questi effetti che causano EMI. Le due principali categorie di sorgenti EMI sono sintetiche e presenti in natura.

Alcune fonti naturali possono produrre campi elettrici che influenzano le apparecchiature elettroniche. Un esempio è il fulmine. Produce potenti impulsi magnetici. Le particelle ad alta carica vengono prodotte anche durante le tempeste solari e i brillamenti solari. Queste particelle interferiscono con i satelliti e le comunicazioni terra-spazio. Anche i bit-flip elettronici ei raggi cosmici sono collegati a questo.

Più dispositivi sintetici possono produrre EMI. Le radio ad alta potenza e le sorgenti elettriche possono creare EMI indesiderate. I beni di consumo di scarsa qualità possono causare tali interferenze in altri gadget. Un'altra potenziale strategia aggressiva consiste nell'utilizzare un impulso elettromagnetico. Ciò può intenzionalmente causare problemi EMI nel dispositivo vittima.

Tipi di interferenza elettromagnetica
C'è una fonte, un percorso e un recettore nell'EMI. Esistono diversi tipi di percorsi di trasmissione EMI dalla sorgente al recettore. Un trasmettitore o un dispositivo elettrico ad alta potenza può emettere una radiofrequenza. Quell'onda viene rilevata da un altro dispositivo e ha effetti sfavorevoli. Questo è noto come EMI irradiato. È irradiato EMI se c'è EMI e la sorgente e il recettore sono molto distanti. Un forno a microonde da cucina difettoso può causare il riavvio di un computer.

I telefoni wireless obsoleti potrebbero causare il malfunzionamento del Wi-Fi. Alcuni esempi di EMI irradiata sono visti sotto forma di interferenza elettromagnetica irradiata. Queste sono classificate come interferenze a banda stretta oa banda larga. L'EMI a banda stretta è causata da un trasmettitore radio e interessa solo una determinata frequenza radio. L'IME a banda larga ha un impatto su una quantità sostanziale dello spettro radio su una varietà di onde ed è spesso prodotta da apparecchiature difettose.

L'EMI accoppiato si verifica quando sorgente e recettore sono vicini fisicamente ma non accoppiati elettricamente. L'EMI accoppiato viene trasferito per induzione o capacità. L'EMI accoppiato capacitivo si verifica quando due fili paralleli immagazzinano una carica capacitiva tra di loro. Un luogo comune in cui si verificano le EMI collegate capacitive è sui circuiti elettronici. Un altro posto è in fili fitti che coprono distanze considerevoli.

Come prevenire l'IME
Il modo più semplice per prevenire l'IME è utilizzare elettronica di alta qualità di fornitori affidabili. È necessario evitare un'eccessiva EMI in altri dispositivi. Per questo, la FCC impone che tutti i dispositivi venduti negli Stati Uniti vengano sottoposti a test sulle emissioni. Leggi simili sono in vigore in altre nazioni. Molti dispositivi elettronici sono di scarsa qualità, poco costosi o contraffatti. potrebbero non essere stati sottoposti a test adeguati o all'isolamento EM. Ciò li rende più propensi a causare EMI in altri dispositivi e ad essere più suscettibili alle EMI stesse. Gli effetti degli emettitori EMI vicini possono essere ridotti con l'ausilio di moderne tecniche di correzione degli errori e di filtraggio.

Le normative legali per la schermatura e i test EMI sono fondamentali per i dispositivi medici. Anche i telefoni cellulari devono essere spenti negli ospedali per evitare EMI in apparecchiature sensibili. EMI deve essere considerato durante la progettazione di elettronica e circuiti stampati. Ciò è particolarmente vero nei moderni dispositivi ad alta velocità. L'instradamento e il posizionamento dei componenti sono i fattori principali per i progettisti di schede. Per evitare che le interferenze elettromagnetiche danneggino componenti delicati, è necessario utilizzare nastro conduttivo o lattine di schermatura metallica. Una gabbia di Faraday può essere utilizzata per schermare un dispositivo o una stanza dall'esterno EMI in ambienti sensibili. Per evitare l'IME, i radiotelescopi sono spesso incorporati in luoghi remoti lontani dai centri abitati.

La compatibilità elettromagnetica è anche nota come EMC. È una certificazione. Questo è per i prodotti elettronici per preservare i loro limiti di onde elettromagnetiche. Ora, ci sono due tipi di test per EMC. Queste sono l'emissione (EMI) che è per le onde magnetiche e l'immunità (EMS), che è per l'immunità della gestione delle emissioni. Per portare un nuovo prodotto sul mercato, è necessario un test EMI. Questo test verifica che il gadget non emetta campi elettromagnetici pericolosi o interferisca con altri dispositivi.

Di seguito sono riportati alcuni test comuni sui dispositivi eseguiti dal laboratorio EMC.
• Perdita di radiazioni
• Sfarfallio
• Emissione condotta
• Analisi armonica
• Emissione irradiata

Questo test prevede la misurazione dell'EMI nell'aria causata dalla perdita involontaria del dispositivo sottoposto a test. Questo è noto come emissione irradiata perché viaggia nell'aria. Questo è il test EMC più comune eseguito dai laboratori EMC in tutto il mondo. Esistono vincoli di mercato sulle emissioni irradiate a seconda del tipo di industria. Di seguito sono elencate alcune delle varie strutture di prova delle emissioni irradiate utilizzate dai laboratori di prova.

Siti per il test delle emissioni irradiate
L'obiettivo principale del sito di prova delle emissioni di radiazioni è misurare la radiazione emessa dal prodotto e confermare che sia al di sotto del limite. Per valutare l'emissione irradiata, vengono impiegati due tipi di siti di test. Quelli sono:
• Sito di test in area aperta (OATS)
• Camera semi anecoica (SAC)

Limiti di emissione irradiata
Due fattori determinano i limiti per l'emissione irradiata. Questi sono i requisiti del paese e l'applicazione unica del dispositivo. Attrezzature diverse sono progettate per ogni altro settore. Questi includono militari, automobilistici o medici. Con ogni tipo le restrizioni sulle emissioni sono più severe. Il test diventa anche molto più difficile da superare.

Antenne di misura per emissione radiata
In laboratorio vengono utilizzate varie antenne per misurare le EMI. Su diverse bande d'onda, ogni antenna ha un profilo di guadagno vario. Di seguito sono riportate le onde delle antenne.

1. Frequenza dell'antenna ad anello: da 10 kHz a 30 MHz
2. Frequenza dell'antenna biconica: da 30 MHz a 300 MHz
3. Log frequenza antenna periodica: da 300 MHz a 1 GHz
4. Frequenza dell'antenna a tromba: da 1 GHz a 25 GHz

Emissione condotta
L'interferenza dell'alimentazione influisce su più dispositivi collegati alla stessa fonte. Quindi il dispositivo emette energia elettromagnetica o rumore. Questo viene trasmesso attraverso il cavo di alimentazione. Interferisce anche con l'alimentazione. Questo è noto come emissione condotta. Per garantire che l'emissione condotta sia entro il limite, i laboratori di prova misurano queste emissioni da 150Hz a 30Mhz. Il test delle emissioni condotte inizia con il dispositivo collegato all'alimentazione in corrente alternata. Alcuni standard impongono restrizioni sulle apparecchiature alimentate a corrente continua. Il ricevitore è un analizzatore di spettro. Misura il segnale RF trasmesso dal dispositivo LISN. Le apparecchiature LISN ed EUT sono installate su un aereo di linea con messa a terra.

Test di interferenza elettromagnetica
Le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico sono utilizzate da tutti i prodotti elettrici in funzione. Un progettista deve considerare le operazioni del dispositivo negli spettri pubblici durante la progettazione di nuovi dispositivi. L'interferenza elettromagnetica è un fenomeno naturale. Si verifica quando un dispositivo che lavora nello spettro trasmette falsi segnali. Questi falsi segnali sono chiamati EMI. Possono essere emessi o trasmessi. Entrambi i tipi di interferenza emessi da un prodotto sono inquinanti elettromagnetici. Interrompono il funzionamento di apparecchi e apparecchiature nelle vicinanze. L'IME dovrebbe essere inferiore allo standard stabilito da un dispositivo da parte delle agenzie di regolamentazione. Il limite varia a seconda del tipo di attrezzatura. Un certificato EMI convalida il prodotto. Verifica la disponibilità a operare con altri dispositivi elettronici.

Come funziona
I test EMI, spesso noti come test EMC, sono un aspetto essenziale dello sviluppo del prodotto. È il modo più efficace per identificare i problemi EMI in un dispositivo durante la fase di sviluppo.

Esistono due tipi di test EMI o EMC
Test delle emissioni
Il test delle emissioni misura le emissioni elettromagnetiche del prodotto sottoposto a test durante il normale funzionamento. Il prodotto supera il test se il risultato è inferiore ai valori fissati dagli enti normativi per quella classe di prodotto. I test sulle emissioni assicurano che l'apparecchiatura sottoposta a test non interferisca con altri dispositivi funzionanti nello stesso ambiente.

Test di immunità
I test di immunità controllano la reazione di un prodotto quando esposto a interferenze elettromagnetiche. Se funziona normalmente in tutte le condizioni di test, il dispositivo è considerato a posto. Questo test garantisce l'immunità elettromagnetica di un prodotto quando utilizzato nel contesto previsto.

Procedure di verifica delle interferenze elettromagnetiche
La classe del prodotto, l'ambiente applicativo ei requisiti normativi influenzano tutti il ​​metodo di test EMI. I vincoli normativi differiscono in base al mercato del prodotto. La FCC stabilisce le regole per l'elettronica di consumo negli Stati Uniti. Al di fuori degli Stati Uniti, gli standard di test EMI approvati sono stabiliti da organizzazioni come ISO e IEC. Ci sono vari fenomeni elettromagnetici che influenzano i prodotti. I test EMI possono essere utilizzati per replicare quasi tutti i problemi EMI.

Tipiche situazioni di test EMI
I campi magnetici irradiati si scontrano con i campi elettromagnetici intenzionali della tecnologia, provocandone il malfunzionamento. I test EMI possono aiutare in questo. Cali di tensione, interruzioni di alimentazione, sovratensioni, sovratensioni da fulmini: nelle apparecchiature sensibili alla tensione, si consiglia di eseguire test EMI per determinare in che modo i problemi di qualità della tensione quali cali di tensione, sovratensioni e interruzioni influiscono sul funzionamento del sistema.

Disturbi elettromagnetici irradiati e condotti
I disturbi elettromagnetici irradiati e condotti sono pericolosi per il funzionamento del dispositivo. I test EMI aiutano a gestirlo.

Scariche elettrostatiche e transitori elettrici veloci
Le scariche elettrostatiche e i transitori elettrici veloci possono potenzialmente danneggiare i componenti e l'elettronica. I test EMI aiutano a determinare il limite ESD e la durata per la quale il dispositivo può tollerarlo.

Armoniche e flicker
Le armoniche e i flicker sono un pericolo comune nell'elettronica di consumo. I test EMI possono aiutarti a pianificare contromisure per questi problemi.

FAQ
Come funziona il ricevitore EMI?
Ricevitori EMI o analizzatori di spettro insieme ai cavi e ai dispositivi appropriati vengono utilizzati per misurare le emissioni dei dispositivi elettronici. Ricevitori EMI e gli analizzatori di spettro, come gli oscilloscopi, sono strumenti di base per il monitoraggio dei segnali RF.

Cos'è l'IME condotta?
L'EMI condotta è un'interferenza trasmessa direttamente da una sorgente a un ricevitore. Per inviare emissioni elettromagnetiche ai dispositivi collegati. Questo metodo richiede l'uso di un percorso di conduzione fisica. I cavi di alimentazione e i cavi di collegamento elettrico sono canali di trasmissione comuni. Può anche verificarsi a causa della capacità parassita.

Cos'è l'EMI irradiata?
Il contatto fisico non è richiesto per le radiazioni EMI. Vola nell'aria. Queste emissioni si verificano quando le macchine emettono energia elettromagnetica sotto forma di un campo elettrico, intenzionalmente o meno. I danni causati dalle radiazioni EMI sono causati dall'induzione. Le emissioni irradiate si diffondono verso l'esterno e in alcuni casi possono raggiungere lunghe distanze. Possono avere effetti dannosi sulle apparecchiature riceventi circostanti a seconda della loro vicinanza e gravità. Se le emissioni elettriche superano i circuiti, possono interrompere il funzionamento del dispositivo sorgente.

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