Ambienti di misura

Esistono diversi siti per l’esecuzione delle prove EMC, ognuno adatto ad alcune tipologie di prove. Analizziamo ora i principali ambienti di misura, valutando per ognuno vantaggi e svantaggi.

E’ possibile effettuare misure in campo aperto (OATS: Open Area Test Site), a condizione che non vi siano ostacoli di alcun genere all’interno dell’ellisse CISPR, ovvero di un’area ellittica le cui dimensioni, date in funzione della distanza X tra EUT ed antenna di misura, sono state stabilite dal CISPR (diametro maggiore D = 2 X, diametro minore d =

3X). Il principale vantaggio offerto è sicuramente l’economicità del sito che non necessita di strutture particolari, unito alla precisione nelle misure. Tra i principali svantaggi ci sono da considerare senz’altro la dipendenza da fenomeni atmosferici (che determinano variazioni nella propagazione dei campi EM) ed il rumore EM dell’ambiente circostante. Inoltre non è possibile effettuare prove di immunità irradiata in un sito all’aperto perchè non si possono introdurre disturbi elettromagnetici nell’ambiente.

Un altro sito per prove EMC è la camera schermata; si tratta di una stanza completamente rivestita da pareti metalliche che consente di ridurre i disturbi esterni che rendono difficoltose le misure in campo aperto introducendo un’attenuazione di 50 – 110 dB. Tra i vantaggi abbiamo l’economicità del sito, la protezione dai fenomeni meteorologici e l’isolamento dal rumore elettromagnetico ambientale. Una camera schermata non risulta però idonea ad effettuare misure di emissione ed immunità irradiata perchè, essendo costituita da più superfici conduttrici, le riflessioni che ne risultano pregiudicano la possibilità di utilizzare il modello a due raggi. Sebbene non si possano quindi eseguire misure di ampiezza di campi elettromagnetici, è possibile comunque utilizzare la camera schermata per individuare i valori di frequenza dei disturbi irradiati da un apparato; una volta individuate le frequenze di interesse si possono eseguire misure del disturbo in un sito all’aperto.

Molto utilizzate per misure EMC sono le camere semianecoiche; si tratta di camere schermate le cui pareti laterali ed il soffitto sono rivestiti di materiale anecoico, ovvero capace di assorbire le onde elettromagnetiche. Essendo le pareti radio-assorbenti, si evita il problema delle riflessioni simulando così le condizioni ideali del sito all’aperto. Poichè il pavimento rimane conduttore (non è rivestito da materiale assorbente), lo studio della propagazione all’interno della camera semianecoica risulta semplificato dal modello a due raggi. Per poter rientrare con buona approssimazione nell’ipotesi di campo lontano, è necessario mantenere tra l’EUT e l’antenna di misura una distanza sufficiente (da calcolare in funzione della frequenza). I vantaggi offerti sono, come nel caso della camera schermata, la protezione dai fenomeni meteorologici e l’isolamento dal rumore elettromagnetico ambientale; inoltre, l’assenza delle riflessioni sulle pareti e sul soffitto (come nel caso del sito all’aperto) garantiscono la riproducibilità delle condizioni tipiche di misura. Tra gli svantaggi c’è sicuramente il costo molto elevato della struttura (dovuto all’installazione di materiale anecoico) e l’impossibilità di effettuare misure di immunità irradiata; infatti, a causa della riflessione sul pavimento conduttore, non si può raggiungere l’ipotesi di uniformità di campo. Disponendo però in modo opportuno, sul pavimento e

sulle pareti nei pressi dell’EUT pannelli rivestiti da materiali assorbenti, è possibile trasformare la camera semianecoica in una camera “completamente anecoica” (nelle prove di immunità ai campi irradiati o in altre situazioni sperimentali ove sia richiesta l’uniformità di campo).

Rivestendo di materiale assorbente anche il pavimento di una camera semianecoica otteniamo una camera anecoica, ovvero una camera schermata con tutte le sei pareti interne riveste di materiale anecoico. Una camera anecoica ha ovviamente tutti i vantaggi di una camera semianecoica ed inoltre consente di ottenere la condizione di uniformità di campo (tutte le superfici sono radio-assorbenti) indispensabile per prove di immunità irradiata. Il costo della struttura è molto più elevato di quello della camera semianecoica a causa dei trattamenti necessari al rivestimento del pavimento stesso.

Il materiale anecoico da utilizzare per il rivestimento delle pareti di camere schermate (realizzando così camere anecoiche e semianecoiche) serve per rendere le superfici del sito di prova radio-assorbenti evitando il problema delle riflessioni. Esistono principalmente due tipi di materiale anecoico: le mattonelle di ferrite e le piramidi assorbenti.

Le mattonelle di ferrite forniscono buone prestazioni nella banda di frequenze tra 30 MHz e 1 GHz; bisogna poi tenere in considerazione il fatto che le ferriti, per frequenze superiori al GHz, mostrano un comportamento che non è più assorbente bensì riflettente. Le ferriti devono essere fissate alle pareti della camera facendo molta attenzione a minimizzare le fessure tra mattonelle adiacenti che altererebbero altrimenti l’assorbimento della parete stessa. Il peso molto elevato delle mattonelle di ferrite impone l’utilizzo di una struttura di adeguata robustezza (spesso camere schermate già esistenti devono opportunamente essere rinforzate per poter sopportare il peso aggiuntivo delle ferriti).

L’altra soluzione prevede l’utilizzo di tronchi piramidali costituiti da una mescola di grafite in una matrice di poliuretano espanso, dal tipico colore scuro (di solito blu) ed aspetto schiumoso. In altri casi si utilizza una matrice in polistirene che ha il vantaggio di essere rigida, più resistente e consente inoltre di essere colorata in modo da assumere un colore chiaro che migliora l’illuminazione della camera. L’angolazione delle pareti delle piramidi viene scelta in modo da minimizzare la riflessione dell’onda incidente che penetra così interamente nel materiale assorbente dove viene dissipata. L’altezza delle piramidi è proporzionale alla massima lunghezza d’onda, e quindi inversamente proporzionale alla frequenza. Per ottenere un buon comportamento alle basse frequenze sono quindi richieste piramidi con dimensioni significative (si arriva a circa due metri di altezza per una

frequenza di 30 MHz); questo limita notevolmente l’utilizzo delle piramidi assorbenti alle basse frequenze a causa degli eccessivi ingombri richiesti (le piramidi limitano lo spazio utile all’interno della camera).

Oggi vengono sempre più utilizzate strutture miste costituite da mattonelle di ferrite sulle quali vengono installate le piramidi assorbenti. Le ferriti assicurano buone caratteristiche alle basse frequenze, mentre le piramidi consentono di raggiungere facilmente frequenze di 18 - 26 GHz. Il vantaggio maggiore è la possibilità di ridurre l’altezza dei tronchi piramidali, con una conseguente riduzione degli ingombri che compensa in qualche modo il maggior costo del materiale assorbente.