Caracterizaci´ on cl´ asica de la efectividad de apantallamiento

La definici´on m´as cl´asica de efectividad de apantallamiento es la proporci´on entre el nivel de se˜nal recibida de un transmisor determinado sin la protecci´on de apantallamiento y el nivel de se˜nal recibida con la protecci´on de apantallamiento. Dependiendo de la se˜nal medida podemos calcularla como: SECampoH(dB) = 20·log10( |H1| |H2| ) (3.110) SECampoE(dB) = 20·log10( |E1| |E2| ) (3.111) SEP otencia(dB) = 10·log10( |P1| |P2| ) (3.112)

Ya hemos explicado en la secci´on 1.2 la importancia que tiene para la industria el conoci- miento de la efectividad de apantallamiento que las estructuras, cajas, fuselajes o materiales de construcci´on ofrecen frente a las posibles se˜nales electromagn´eticas que pudieran ser una ame- naza para el correcto funcionamiento del equipo o sistema electr´onico. Estas estructuras y cajas pueden estar hechas de metal o de otros materiales y normalmente tienen agujeros o aperturas para el paso de cables, botones o pantallas, o, simplemente, necesitan disipar el calor de los circuitos electr´onicos de su interior. Todos estos agujeros son la raz´on de por qu´e este tipo de estructuras tiene niveles de apantallamiento medios o bajos.

Tradicionalmente, los procedimientos de medida se han dise˜nado para, o bien la caracteriza- ci´on de materiales, o bien la caracterizaci´on de soluciones completas de apantallamiento como las salas apantalladas donde se necesitan altos niveles de efectividad de apantallamiento para la realizaci´on de medidas de compatibilidad electromagn´etica con seguridad.

El procedimiento habitual de medidas de materiales seg´un la norma ASTM 4935-10 [62] sirve para caracterizar materiales planos bajo condiciones de campo lejano y de incidencia normal en el rango de frecuencias desde 30 MHz hasta 1.5 GHz. Los l´ımites vienen impuestos por las dimensiones de la gu´ıa circular donde se instalan las muestras que quieren ser evaluadas. En la Figura 3.16 podemos ver la configuraci´on t´ıpica de ensayo.

Con este m´etodo se obtiene la efectividad de apantallamiento frente a ondas electromag- n´eticas, campos E y H, en condiciones de campo lejano y direcci´on de incidencia normal a la superficie del material. A partir de este valor se puede aproximar la efectividad de apantalla- miento en campo cercano si el material es el´ectricamente delgado (el espesor de la muestra es mucho menor que la longitud de onda de la se˜nal). Adem´as, mediante el uso de un acoplador bi-direccional podemos separar las contribuciones a la efectividad de apantallamiento debidas a la reflexi´on y a la absorci´on de energ´ıa en el material. Otra ventaja importante de este m´etodo es que el tama˜no de la muestra necesaria para la medida es reducido, por lo que se adapta muy bien a estudios de nuevos materiales o prototipos.

3.5. Medida de la efectividad de apantallamiento 75

ANALIZADOR VECTORIAL DE REDES GUÍA CIRCULAR

DE ENTRADA

MUESTRAS GUÍA CIRCULAR DE SALIDA

Figura 3.16: Configuraci´on t´ıpica de medida de apantallamiento seg´un la ASTM 4935-10.

Como inconvenientes del m´etodo podemos citar que el rango de frecuencias v´alido de medida no cubre el rango completo de aplicaci´on de la normativa de compatibilidad electromagn´etica. No es aplicable ni a estructuras, ni a cables, ni a juntas. Y, por ´ultimo, s´olo se caracteriza el apantallamiento frente a una direcci´on de incidencia. Por todo ello, es muy dif´ıcil predecir la efectividad de apantallamiento de una estructura o protecci´on de un equipo a partir del resultado de esta medida.

Como ejemplo de norma cl´asica para la medida de la efectividad de apantallamiento tenemos la IEEE 299 [63] cuya edici´on en vigor es del a˜no 2006, pero la primera edici´on es de 1997. Puede parecer que no es una norma muy antigua, pero si vemos que esta norma sustituy´o a la MIL-STD-285 de 1956, nos daremos cuenta de que las normas sobre apantallamiento tienen m´as de 50 a˜nos de historia. Estas normas describen el procedimiento est´andar de medida de efectividad de apantallamiento electromagn´etico, tanto campo E como campo H, para salas o recintos dise˜nados para tener muy buenas prestaciones, es decir, un alto nivel de apantallamiento, como, por ejemplo, c´amaras para ensayos de EMC o salas para equipos de comunicaciones. Estos recintos deben tener todas sus dimensiones mayores a 2 metros para que se puedan aplicar todos los pasos del procedimiento sin problemas. El rango de frecuencias de aplicaci´on va desde los 9 kHz hasta 18 GHz, aunque se puede extender hacia abajo a 50 Hz y hacia arriba hasta 100 GHz.

La IEEE 299-2006 detalla las distancias a las que hay que situar las diferentes antenas que hay que utilizar para cubrir todo el rango de frecuencias a medir. B´asicamente, se realizan dos medidas, una de referencia enfrentando las dos antenas sin obst´aculos entre ellas, y una segunda medida enfrentando las dos antenas y situando una zona del recinto apantallado entre ellas. Esta segunda medida hay que repetirla varias veces, para la polarizaci´on vertical y horizontal, y en distintas zonas de la sala como la puerta, las esquinas, los paneles, etc´etera. En la Figura 3.17 podemos observar la configuraci´on t´ıpica de medida para el rango de frecuencias de 1 a 18 GHz. Una vez terminado el procedimiento, la efectividad de apantallamiento ser´a la envolvente final

76 Desarrollo de las medidas que ofrezcan el peor caso o m´ınima atenuaci´on electromagn´etica.

Generador

Medidor

2 m 0.3 m

Figura 3.17: Configuraci´on t´ıpica de medida de apantallamiento seg´un la IEEE 299-2006.

Los inconvenientes m´as importantes de esta norma son que s´olo es aplicable al caso de estructuras o recintos muy grandes, pues la dimensi´on m´ınima debe ser superior a 2 metros, y que establecen el valor de efectividad de apantallamiento frente a se˜nales electromagn´eticas que provienen de una ´unica direcci´on, ya que siempre la antena transmisora y la receptora est´an enfrentadas.

3.5.3. Caracterizaci´on de la efectividad de apantallamiento en entornos re-