Indice degli argomenti di
Compatibilità Elettromagnetica
Capitolo 1 - Concetti introduttivi generali
Introduzione
Aspetti della compatibilità elettromagnetica
Emittenti intenzionali e emittenti involontarie
Metodi generali di prevenzione delle interferenze
Emissioni radiate o condotte. Suscettività
radiata o condotta
Scariche elettrostatiche (ESD)
Impulsi elettromagnetici (EMP)
Effetti dei fulmini
Dimensioni elettriche
Unità di misura tipiche: i decibel
Caratterizzazione di un amplificatore
Perdite di potenza nei cavi
Caratterizzazione delle sorgenti di segnale
Esempi numerici
Capitolo 2 - Requisiti generali di compatibilità elettromagnetica
Introduzione
REQUISITI DI TIPO LEGISLATIVO
Classificazione delle norme
Requisiti per prodotti commerciali in vendita negli
Stati Uniti
Emissioni condotte ed emissioni
radiate
Misure e limiti per le emissioni
radiate
Misure e limiti per le emissioni
condotte
Requisiti per prodotti commerciali in vendita al
di fuori degli Stati Uniti
Misure e limiti per le emissioni
radiate
Confronto con le norme FCC
Misure e limiti per le emissioni
condotte
Confronto con le norme FCC
MISURA DI CONFORMITÀ ALLE NORME DELLE EMISSIONI DEI PRODOTTI
DI COMMERCIALI
Introduzione
Norme FCC per la misura delle emissioni radiate
Rivelatori di picco e di
quasi-picco
Norme CISPR per la misura delle emissioni radiate
Emissioni condotte
Caratteristiche principali
della rete di distribuzione dell’energia
Rete LISN e suo utilizzo
Esempio numerico sulle emissioni radiate
REQUISITI AGGIUNTIVI PER I DISPOSITIVI
Introduzione
Suscettività radiata
Suscettività condotta
Scariche elettrostatiche (ESD)
Capitolo 3 - Concetti generali sulle antenne
Premessa
Antenne a dipolo
Dipolo elettrico (dipolo hertziano)
Determinazione dei campi
irradiati. Campo vicino e campo lontano
Flusso di potenza media
Resistenza di radiazione
Il dipolo magnetico (spira)
Il dipolo in lambda/2 e l’antenna unipolare in lambda/4
Determinazione dei campi irradiati. Potenza irradiata
Impedenza di ingresso
Caratterizzazione delle antenne
Direttività e guadagno di una antenna
Esempio: dipolo elettrico
Diagrammi di radiazione (cenni)
Guadagno di potenza
Radiatore puntiforme isotropico
Reciprocità
Apertura efficace
Esempio: dipolo elettrico
elementare
Fattore d’antenna
Esempio
Effetti di bilanciamento e adattatori di impedenza
Adattamento di impedenza
Equazione di Friis della trasmissione
Esempio: accoppiamento tra due antenne a dipolo
Antenne per misure a larga banda
Antenne biconiche
Antenne log-periodiche
Capitolo 4 - Spettri dei segnali
Spettri delle forme d’onda dei circuiti digitali
Introduzione
Spettri di forme d’onda rettangolari
Spettri di forme d’onda trapezoidali
Inviluppi spettrali per forme d’onda rettangolari
Inviluppi spettrali delle forme d’onda trapezoidali
Analizzatore di spettro
Introduzione
Larghezza di banda del filtro
Confronto tra picco e quasi picco
Rivelatore di valore medio
Osservazione: accorgimenti nell’effettuazione delle misure di conformità
alle norme
Capitolo 5 - Emissioni radiate
Introduzione
Correnti di modo differenziale e di modo comune 4
Campo elettromagnetico irradiato dalle correnti
di modo comune e di modo differenziale
Caso di due conduttori paralleli
Modello di emissione
Modello di emissione per
correnti di modo differenziale
Esempio: forma d’onda trapezoidale
Conclusioni e metodi di riduzione del campo
Modello di emissione per
correnti di modo comune
Conclusioni e metodi di riduzione del campo 23
Esempio numerico
Sonde di corrente
Suscettività radiata di fili e piste dei circuiti stampati
Introduzione
Stima del campo incidente tramite l’equazione di
Friis
Modello equivalente esatto della linea
Modello equivalente approssimato della linea
Esempi numerici
Uso di cavi schermati: cavo coassiale
Studio dell’azione schermante
Corrente nella superficie
interna dello schermo
Impedenza di trasferimento
e modello equivalente della linea
Capitolo 6 - Emissioni condotte
parte I
Introduzione
Richiami sulla misura delle emissioni condotte
La rete di stabilizzazione dell’impedenza di linea (LISN)
LISN per le norme FCC
LISN per le norme CISPR
Considerazioni generali
Esempio numerico
CORRENTI DI MODO COMUNE E DI MODO DIFFERENZIALE
Introduzione.
Attenuazione delle correnti di modo comune
FILTRI DI ALIMENTAZIONE
Introduzione
Proprietà generali
dei filtri
Schema topologico di base
di un filtro di alimentazione
Bobina di blocco del modo comune
Circuiti equivalenti dei
filtri
Componenti dominanti
Esempio
parte II
ALIMENTATORI
Introduzione
Funzione di un alimentatore
Alimentatori lineari
Alimentatori a commutazione
Principi fondamentali di
funzionamento
Commutazione sul primario
o sul secondario
Effetti dei componenti dell’alimentatore
sulle emissioni condotte
Diodi di raddrizzamento
Capacità parassite
Trasformatori
Collocazione dell’alimentatore e del filtro 18
Suscettività condotta
Capitolo 7 - Le schermature
Introduzione
Efficienza di schermatura
Importanza della schermatura dei cavi che attraversano
lo schermo
Importanza delle aperture: principio di Babinet
Considerazioni generali
Calcolo dell’efficienza di schermatura
Principali meccanismi di schermatura
Efficienza di schermatura con sorgenti in campo
lontano
Soluzione esatta
Soluzione approssimata
Perdite per riflessione
Perdite per assorbimento
Perdite per riflessioni multiple
Perdite totali
Efficienza di schermatura con sorgenti in campo vicino
Confronto tra campo vicino e campo lontano
Sorgenti elettriche
Sorgenti di campo magnetico
Schermatura dei campi magnetici a bassa frequenza
Metodo di deviazione del flusso magnetico
Metodo della spira in cortocircuito
Applicazioni pratiche
Effetto delle aperture
Capitolo 8 - La diafonia
parte I - Concetti generali
Introduzione: importanza della diafonia
Descrizione del fenomeno
Tipiche configurazioni di linee a tre conduttori
Equazioni delle linee di trasmissione a tre conduttori
SOLUZIONE NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA
Soluzione generale
Rappresentazione della linea tramite i parametri
alle porte
Soluzione esatta per linee senza perdite in mezzi
omogenei
Accoppiamento induttivo
e capacitivo
Uso di un modello a parametri concentrati per una
soluzione approssimata
Prevalenza dell’uno o dell’altro
accoppiamento in funzione della natura dei carichi
Applicazione: accoppiatore
direzionale
Andamento in frequenza dell’accoppiamento
induttivo e capacitivo
Inclusione delle perdite: accoppiamento tramite
l’impedenza di modo comune
Esempio numerico: cavo a nastro
Esempio numerico: microstriscia accoppiata
parte II - Conduttori schermati e conduttori intrecciati
CONDUTTORI SCHERMATI
Introduzione
Accoppiamento capacitivo e induttivo
Uso di schermi multipli
Parametri per unità di lunghezza
CONDUTTORI INTRECCIATI
Introduzione
Accoppiamento induttivo e capacitivo
Terminazioni sbilanciate
Esempio numerico
Effetti del bilanciamento
parte III - Calcolo dei parametri per unità di lunghezza
Introduzione
Confronto tra mezzi omogenei e non omogenei
Richiami sulle linee a due conduttori
Parametri esterni dei conduttori
Parametri interni dei conduttori
Induttanza interna per unità
di lunghezza
Effetto pelle
Calcolo di flussi magnetici e differenze di potenziale
Calcolo dei parametri per unità di lunghezza per fili reciprocamente
molto distanti
Linea a 3 conduttori isolati immersi in aria
Linea costituita da due fili su un piano di massa
Linea costituita da due fili circondati da uno schermo
metallico
Cavi schermati
Resistenze per unità
di lunghezza
Induttanze per unità
di lunghezza
Capacità per unità
di lunghezza
Capacità per unità
di lunghezza in presenza di conduttore di ritorno cilindrico
Capitolo 9 - Le scariche elettrostatiche
Introduzione. Origine delle scariche elettrostatiche
Richiami sul concetto di “capacità”
Meccanismi di formazione delle scariche elettrostatiche
Modello semplificato di un circuito di scarica
Scarica da una persona e scarica da un oggetto
Scariche singole e scariche multiple
Effetti di attenuazione
Effetti delle cariche elettrostatiche
Protezione dagli effetti delle scariche elettrostatiche
Come impedire la scarica elettrostatica
Immunità dell’hardware
Protezione dalle scariche secondarie
Protezione dalla conduzione diretta delle correnti
di scarica
Protezione dall’accoppiamento del campo elettromagnetico
con i circuiti interni
Capitolo 10 - Considerazioni varie sulla compatibilità elettromagnetica
Introduzione: concetti generali
Collegamenti a massa
Percorsi di ritorno alternativi
Terre e masse di segnale
Distribuzione dell’energia
elettrica commerciale nelle abitazioni
Collegamenti del cordone
di alimentazione delle apparecchiature 9
Massa di segnale
Collegamento a massa a punto comune ed a punti multipli
Argomenti vari
Normative di Compatibilità Elettromagnetica
Sicurezza contro l’infortunio elettrico
Principali norme italiane
sugli impianti elettrici
Pericolosità della
corrente
Appendice 1 - Equazioni di Maxwell
Introduzione
Equazione di continuità in regime non stazionario
Legge di Gauss per il campo elettrico
Legge di Gauss per il campo magnetico
Teorema di Ampere
Correnti di spostamento ed equazione di Ampere-Maxwell
Legge di Faraday
Riepilogo delle equazioni di Maxwell
Schematizzazione della propagazione di una perturbazione elettromagnetica
Flusso di potenza
Equazioni costitutive
Equazioni di Maxwell per sorgenti di tipo sinusoidale
CONDIZIONI AL CONTORNO
Introduzione
Campo elettrico tangenziale
Campo magnetico normale
Vettore spostamento elettrico e Vettore di induzione
magnetica
Riepilogo delle condizioni al contorno
Appendice 2 - Le linee di trasmissione
Introduzione
EQUAZIONE DELLE LINEE DI TRASMISSIONE
Premesse. Definizione di tensione e corrente.
Equazioni della linea di trasmissione
Parametri per unità
di lunghezza
Soluzione nel dominio del
tempo
Fenomeno della riflessione
Esempio
SOLUZIONE IN REGIME SINUSOIDALE PERMANENTE: EQUAZIONE DEI TELEGRAFISTI
Introduzione
Circuito equivalente di un tratto infinitesimo di
linea
Risoluzione delle equazioni dei telegrafisti
Tensione e corrente nel
dominio del tempo
Impedenza caratteristica della linea
Condizioni al contorno
Caso particolare: assenza di perdite
Impedenza di ingresso
Caso particolare: perdite
nulle
Valore esatto della costante di propagazione in assenza di perdite
Caso particolare: Condizione
di Heavyside
Caso particolare: carico
costituito da cortocircuito
Caso particolare: carico
costituito da un circuito aperto
Diagrammi della tensione e della corrente in assenza
di perdite
1° caso: carico costituito
da un cortocircuito
2° caso: carico costituito
da un circuito aperto
3° caso: carico adattato
Valutazione analitica dei
diagrammi
Rapporto d’onda stazionario
Diagrammi dell’impedenza di ingresso
Linea di lunghezza lambda/4 come invertitore di
impedenza
Coefficiente di riflessione sul carico
Coefficiente di trasmissione sul carico
Coefficiente di riflessione in una sezione generica
Flusso di potenza
Appendice 3 - Onde piane
Introduzione
Equazioni delle onde piane: equazione di Helmolthz
Risoluzione delle equazioni di Helmotz: il campo
elettrico
Il vettore d’onda
L’onda piana uniforme
Il campo magnetico
Riepilogo sulle onde piane
Lunghezza d’onda e velocità di fase
Propagazione di onde piane in un mezzo con perdite
Espressione del campo elettrico
Il vettore di propagazione
Velocità di fase
La costante di propagazione intrinseca
Il campo magnetico
Impedenza caratteristica del mezzo
Disposizione dei vettori di campo
Vari tipi di onde