Studio e taratura di una camera anecoica fino a 6 GHz

In questa tesi si è svolta un’analisi approfondita del principale sito di prova per la misurazione delle emissioni irradiate da un dispositivo elettronico: la camera semianecoica.
All’inizio si sono studiati i documenti di riferimento che i Laboratori accreditati devono seguire per valutare l’incertezza di misura nei processi di calibratura e nelle dichiarazioni da riportare nei certificati di taratura.
Il lavoro della tesi si è svolto presso un Laboratorio Accreditato Sinal con l’obiettivo di adeguare, con oculate scelte tecniche ed economiche, il sito alle normative CEI EN che entreranno in vigore da ottobre 2011.
Si sono inizialmente acquisite le conoscenze sugli aspetti teorici e pratici legati all’approntamento di una camera semianecoica. Si è quindi realizzato un modello matematico, che simula il comportamento delle rifrazioni all’interno della camera, utile per l’anecoicizzazione delle pareti interne (e del soffitto) del sito nei range 30-1000 MHz e 1-6 GHz. In particolare questo modello è risultato fondamentale per la calibrazione nel range 1-6 GHZ non ancora studiato in letteratura scientifica ma previsto dalla nuova edizione della Norma CEI EN 55022.
Partendo da questo modello si è progettato un allestimento iniziale che è stato poi migliorato in seguito alle informazioni di volta in volta acquisite dai diversi test sperimentali. Esperienze e conoscenze così ottenute hanno permesso di arrivare ad una configurazione finale del sito rientrante nei limiti imposti dalla norma.
Raggiunto questo primo obiettivo di adeguatezza della camera è stato possibile effettuare test di emissione irradiata e di immunità su inverter (eolici e fotovoltaici) e studiare le soluzioni più adeguate per clienti del laboratorio.
Obiettivo principale di questo lavoro è stato quello di ottenere le condizioni per l’accreditamento futuro della camera semianecoica del laboratorio presso il quale si è svolto.

Introduzione

La Compatibilità Elettromagnetica si prefigge di studiare le condizioni entro le quali gli apparecchi elettronici conservano le prestazioni previste anche in presenza di disturbi esterni con la garanzia che il dispositivo non disturbi a sua volta le prestazioni di altri apparati operanti nello stesso ambiente. Le misurazioni di emissione irradiate dovrebbero essere idealmente condotte in siti di prova all’aperto ma per ovvie ragioni si utilizzano siti che ne riproducono le caratteristiche chiamati camere anecoiche o semianecoiche. Per simulare le condizioni di un sito all’aperto si preferisce impiegare una camera semianecoica, cioè una camera schermata nei confronti dei campi elettromagnetici esterni e rivestita internamente, con esclusione del pavimento, di materiale anecoico. É proprio su quest’ultima tipologia di sito che verrà concentrata l’attenzione di questa trattazione.
Lo studio si articola in cinque capitoli di cui il primo espone gli elementi fondamentali che caratterizzano l’incertezza di misura nei test di compatibilità e presenta un metodo per calcolarla ed esprimerla correttamente.
Nel secondo capitolo si studia la camera semianecoica nelle sue caratteristiche strutturali e teoriche con particolare attenzione allo studio delle riflessioni sul piano di massa e sulle pareti generate da un’antenna trasmittente e captate da un’antenna ricevente. Vengono modellizzate le riflessioni per comprendere meglio il loro contributo durante le tarature e i test di compatibilità.
Nel terzo capitolo si descrivono le normative di riferimento, la strumentazione utilizzata e la procedura per la calibrazione della camera semianecoica nei range 30-1000 MHz e 1-6 GHz. Vengono eseguite prove sperimentali per la stima dei valori fondamentali nella taratura della camera. Particolare attenzione viene rivolta al range 1-6 GHz in quanto, in questo intervallo di frequenze, la taratura non è mai stata analizzata in Laboratorio.
Nel quarto capitolo si descrivono le tecniche di analisi e di misura riguardanti la prova di immunità ai campi elettromagnetici a radiofrequenza irradiati e le caratteristiche di radiodisturbo.
Nell’ultimo capitolo si compiono dei test per un inverter eolico analizzandone le emissioni ed effettuando i test di immunità irradiata.