Blindaje electromagnético y EMP

Cuando una onda plana en el aire golpea la superficie exterior de un escudo eléctricamente conductor, se refleja parte de la onda incidente; parte se propaga a través del medio de escudo; y parte se transmite al aire en la superficie interna del escudo. La atenuación se produce a través de pérdidas debidas a la reflexión y debido a la absorción durante la propagación a través del medio de protección. La efectividad del blindaje se define como la relación entre las amplitudes de campo incidentes y transmitidas. $$ SE = 20 \ cdot \ log (\ frac {E_ {inc}} {E_ {trans}}) $$ Del capítulo 3 de Apantallamiento electromagnético y protección contra la corrosión para vehículos aeroespaciales por Jan W. Gooch y John K. Daher, la efectividad del apantallamiento se puede definir en términos del campo eléctrico (como se muestra arriba) o del campo magnético . Cuando se define en términos de amplitudes de campo eléctrico, se conoce como eficacia de blindaje eléctrico (ESE). Cuando se define en términos de amplitudes de campo magnético, se conoce como efectividad de blindaje magnético (MSE).

Según los autores, para las ondas planas y un escudo con aire en ambos lados, las dos definiciones son equivalentes. $$ ESE = MSE $$ Por lo tanto, para la radiación de campo lejano, si un material proporciona una atenuación eléctrica que es suficiente para una aplicación particular, se seguirá que también proporciona una atenuación magnética suficiente. En realidad, esta equivalencia significa que no tiene sentido discutir los campos eléctrico y magnético de una onda plana como entidades que actúan independientemente con respecto a la reflexión y la absorción.

Reflexión

Las pérdidas debidas a la reflexión están determinadas por la falta de coincidencia de impedancia entre dos medios. Cuanto mayor sea la diferencia, más radiación incidente se refleja. Y, dado que los buenos conductores tienen una baja impedancia en relación con el aire, cuanto menor es la impedancia de un material, más reflejará una onda plana en el aire. De la fórmula para la impedancia, $$ Z = \ sqrt {\ frac {i \ omega \ mu} {\ sigma + i \ omega \ epsilon}} $$ Se puede ver que la baja permeabilidad (μ) hace que la impedancia más baja (Z) y, por lo tanto, sea un mejor material reflectante.

Absorción

Las pérdidas debidas a la absorción están determinadas por factores que incluyen la profundidad de la piel del material del escudo: cuanto mayor es el grosor del material en relación con la profundidad de la piel, más atenuará una onda plana incidente. De la ecuación para la profundidad de la piel, $$ \ delta ≈ \ frac {1} {\ sqrt {πfμσ}} $$ se puede ver que si el grosor mínimo es un requisito, entonces una alta permeabilidad (μ) hace que la profundidad de la piel (δ) sea menor, el grosor general sea menor y, por lo tanto, un material que absorba mejor.

Entonces, para la RME de campo lejano, dados dos materiales hipotéticos que difieren solo en la permeabilidad, el material con menor permeabilidad proporcionará más reflexión y menos absorción, y el material con mayor permeabilidad proporcionará más absorción y menos reflexión.

Por lo tanto, dado que el material en mi aplicación es más delgado que su profundidad de piel en la mayor parte o en todo el rango de frecuencias de interés, y proporciona un blindaje eléctrico que es suficiente para mi aplicación, concluiría que la efectividad de blindaje que tengo la medida con una fuente de señal en el campo lejano se debe casi exclusivamente a la reflexión. Además, como MSE = ESE, predigo que el blindaje magnético también será suficiente en el campo lejano.

Y, debido a que la señal entrante se atenuará significativamente antes de que se propague a través del material de protección, habrá una cantidad significativamente menor de energía incidente disponible para ser absorbida y liberada como calor. Así que no creo que haya complicaciones debido al sobrecalentamiento del escudo en condiciones de EMP como lo había temido.

Sin embargo , si los conductores no blindados están ubicados cerca de un recinto que está optimizado para la radiación de campo lejano, la radiación de campo cercano podría ser un problema en un EMP.

Esta es una pregunta interesante para la que daré una respuesta con la mano. Trabajé en Santa Clara durante varios años; en una empresa en particular se involucró un gran equipo de inspección de fabricación de semiconductores, que tenía módulos grandes y pequeños que contenían varias fuentes de EMI. Me encargaron llevar esto a conformidad con EMC para emisiones y (recepción).

Un experto en el valle, Mark Montrose, hizo este tipo de trabajo. Parte de su enfoque fue el enfoque del problema con respecto a los tiempos de subida, o tasas de borde, de EMI incidente y emitido. Con una tasa de borde "rápida", el enfoque requería considerar los efectos de la línea de transmisión, ya que el ancho de banda de la rodilla era, en una buena aproximación, el recíproco de dos veces el tiempo de subida o la tasa de borde. En escenarios no terminados o mal protegidos, los reflejos, los efectos de borde y la fuga (causaron) causaron problemas en lo que es un estándar definido con precisión para estos efectos.

Lo anterior es la versión corta de sus comentarios introductorios para mí. La respuesta corta es que para equipos de fabricación grandes, hay un enfoque de placa de caldera en el que los sensores se colocan alrededor del equipo y se realiza una gran lista de mediciones, en comparación con las normas, y luego se realiza la resolución de problemas cuando es necesario. Para, digamos, PCB individuales, se usó una cámara anecoica, y se realizó una similar tortura repetitiva.

También hay un enfoque de simulación.

En cualquier caso, ha adoptado un enfoque profesional para las cuestiones de cumplimiento EM y, en sus palabras, convirtió las ecuaciones de Maxwell en álgebra. Él es muy conocido en "el valle" y atenderá tu llamada. Puede buscarlo en Google; está por todas partes y es prolífico dentro de IEEE, etc. Dígale que Robert del edificio azul en San Tomas le envió.

Es un profesional muy accesible y conocedor, y responderá tus preguntas como si estuviera haciendo un truco de magia.

Esta pregunta se refiere a un área especial de ingeniería eléctrica. La protección contra EMI intencional y EMP fue / es un tema importante en la industria de la defensa, y se realizaron numerosos estudios en el 60º / 70/80º sobre el tema, con algunas partes no clasificadas publicado . Hay revistas publicadas como "Tecnología de interferencia" , hay muchas IEEE publicaciones , y los libros fueron escritos como este o this .

La propagación de ondas EM a través de medios complejos puede no ser algo intuitivo. Para encontrar respuestas sobre los efectos de materiales en capas complejos, el enfoque correcto es utilizar herramientas de software de modelado 3D, como la que ofrece Keysight . Será difícil responder a su pregunta particular sobre la intensidad de campo sin resolver su caso con detalles de materiales particulares y geometría exacta.

En realidad, analógico, si bien te entiendo, la diferencia a veces radica en la "tasa de borde" y el "tiempo de subida" y, a veces, depende de a quién le estás hablando. 1 / (2tr) se usa como una buena aproximación para la densidad espectral de potencia, pero generalmente se expresa como 0.5 / tr. Puede ver por qué se usa si considera este borde como exactamente la mitad de un período, luego encuentre la frecuencia correspondiente. Fui a un seminario de Howard Johnson en los años 90 y estaba bastante seguro de que lo recordaba bien. Luego fui a enlace y encontré una réplica bastante buena. Es decir, su presentación aún se está levantando incluso después de algunos años.

También verás 0.34 / tr

Finalmente, también fue discutido aquí: Cómo se relaciona el tiempo de subida con el ancho de banda de la señal ?

Siempre vale la pena definir el contexto y el vocabulario. Soy nuevo por aquí ... ya entenderé.

Saludos

Bueno, gracias por el reproche, pero no había suficiente pista. Y sí, tengo un conocimiento muy específico, pero dejé un enlace a una larga discusión en este sitio sobre el tema, y un enlace en el Reino Unido a una larga presentación de Howard, donde entra en detalles. Di una respuesta razonable por la forma en que él intuyó esa rodilla, que Eric Bogatin disfrutó en su tortura de 4 días en una habitación caliente ... bueno, pensé que eso era suficiente. Y sí, con frecuencia se malinterpreta ... la idea de una frecuencia relativamente "lenta", es decir, que habrá una limpieza correspondiente de la señal. Lo primero que te ENCUENTRA es que la tasa de borde, o el tiempo de subida, supera a todos. Si no fuera por los armónicos de alta frecuencia subsiguientes y el efecto devastador que sus contenidos espectrales añaden a un canal, entonces habría sido sencillo diseñar un canal de 2 GHz en 2006. Sin embargo, no fue así, y se muestra la razón explícitamente en Howards PPT, hasta cierto punto. Sin embargo, creo que mi OMG intuitivo es más útil. Vaya, he hablado demasiado, otra vez. Lo siento por eso. Papá. Parece que tendré que responder mi propia respuesta de nuevo. Esa es en realidad la razón por la que la truncé la última vez. Pensé que hay suficientes comentarios en este mismo foro sobre exactamente el tema, junto con el experto de la industria (uno de ellos) que nos habla, que es suficiente. Una última cosa, sin embargo ... son las reflexiones las que causan el problema, no tanto la ola incidente. El truco está en terminarlo para que la energía caiga en un drenaje. Así que eso es lo último de la tortura. Sabes, enseñé esto durante 20 años, y pensé que sería bueno ir a un foro como este y relajarme y sonreír a las personas en mi propio parque durante el tiempo que me queda. Pero hablando de la forma correcta de responder en un comentario. De Verdad. O una reprimenda por la "definición incorrecta de los términos". ¿En serio? Después de los 1,21 Gigabits de contexto que te di para reflexionar sobre ... Bueno, no te preocupes. Ciertamente no quería entrar aquí y apestar la dependencia, si eso es lo que hice. Soy demasiado viejo para la agravación. Diviértete y te veré en la próxima vida, si Amit lo corrige. PAZ.