Giubileo di diamante: il 60° anniversario dell'uso dell'antenna a stelo da 41 pollici nei test EMI militari

Quest'anno non segna solo l'anniversario del titolo, ma probabilmente anche quello dell'inizio dell'era moderna nei test sulle interferenze elettromagnetiche (EMI) dei veicoli. I test sulle emissioni radiate (RE) delle apparecchiature da utilizzare su veicoli autonomi vengono eseguiti a un metro o meno rispetto ai test a una distanza di tre metri o più per le apparecchiature progettate per l'uso in case, uffici e fabbriche.

Per era moderna si intende la consapevolezza che affinché tali misurazioni RE a campo vicino siano utili, il sensore/pickup/antenna deve modellare fedelmente la vittima reale protetta dallo standard EMI in questione, nell'aspetto fisico, nell'orientamento e nella separazione dalla vittima.

Prima del 1953, vari sensori venivano utilizzati in modo piuttosto indiscriminato, prestando poca attenzione alla ripetibilità e alla correlazione tra le misurazioni RE a livello di apparecchiatura e la compatibilità elettromagnetica (EMC) installata sul veicolo.

L'antenna ad asta da 104 cm (41 pollici) è concettualmente uno dei dispositivi più semplici nel nostro arsenale di strumenti di misurazione, ma è triste che oggi sia poco compresa.

La maggior parte degli ingegneri EMC comprende intuitivamente che l'antenna ad asta somma i componenti del campo elettrico paralleli alla sua lunghezza e che il potenziale di radiofrequenza (RF) disponibile alla base è pari alla metà della differenza di potenziale tra la base dell'asta e la parte superiore. È meno noto che il potenziale alla base dell'asta non viene misurato in modo assoluto, ma come ogni misurazione di potenziale, la misurazione è una differenza di potenziale: in questo caso, la differenza di potenziale è tra la base dell'asta e il potenziale della base dell'asta. terreno vicino alla base, cioè il contrappeso. Il potenziale di contrappeso è spesso considerato un potenziale zero, ma in realtà non lo è, poiché è esposto allo stesso campo dell'asta. È quest'ultimo fatto, tra gli altri, che viene affrontato dalla modifica della configurazione dell'antenna ad asta MIL‑STD-461F e dagli sforzi in corso per sviluppare MIL‑STD-461G.

Dopo una retrospettiva storica, interpretazioni errate ed errori, inclusa una descrizione sfortunata nell'EMC Symposium Record di quest'anno, vengono esaminati e spiegati.

La discussione storica è tratta in gran parte da una monografia sullo stesso argomento disponibile nella sezione "Storia" su www.emccompliance.com, e da un articolo dell'autore intitolato "Sulla natura e l'uso della sonda del campo elettrico da 1,04 m" [ 1] – d'ora in poi Javor 2011. Javor 2011 approfondisce la fisica e la matematica dell'accoppiamento del campo elettrico a un'asta da 104 cm, mentre questo articolo è qualitativo e fa semplicemente riferimento ai risultati analitici e di test dimostrati nel 2011. Se non diversamente specificato, il i dati dei test e le fotografie delle impostazioni dei test utilizzati in questo articolo sono stati presi in prestito dal lavoro svolto durante lo sviluppo di Javor 2011.

L'inizio

Il 29 maggio 1953 fu la data di rilascio del MIL‑I-6181B, "Limiti di interferenza, test e requisiti di progettazione, apparecchiature elettriche ed elettroniche per aeromobili", il primo ad adottare l'uso dell'antenna ad asta da 104 cm. Il primo utilizzo dell'antenna ad asta da 104 cm è spiegato nel documento NADC-EL-5515, datato 10 agosto 1955, "Rapporto finale, valutazione dei dispositivi di captazione delle interferenze radio e spiegazione dei metodi e dei limiti della specifica n. MIL‑I- 6181B." Questo rapporto era essenzialmente un'appendice razionale per MIL‑I-6181B.

Prima, durante e dopo la seconda guerra mondiale, fino al 1953, la pratica standard per collegare una radio di comunicazione a un'antenna prevedeva l'uso di cavi non schermati che erano essenzialmente una continuazione dell'antenna esterna (Figura 1). Il collegamento dell'antenna era sensibile alle radiofrequenze quanto l'antenna stessa e all'interno del veicolo era esposto a numerose fonti di interferenze in radiofrequenza (RFI).

Figura 1: Il cablaggio di collegamento dell'antenna scorre all'interno del bombardiere della Seconda Guerra Mondiale (National Air & Space Museum, Washington DC). Il filo nudo è ricoperto da perline di steatite, che forniscono l'isolamento necessario durante la trasmissione dell'antenna. In modalità di trasmissione, su questo filo c'erano fino a 5 kV di potenziale, alle frequenze medie e alte!