activitati  derulare activitati & contributii    ICPE

Activitati derulate si rezultate obtinute in 2006 la Institutul de Cercetari pentru Electrotehnica S.A. din Bucuresti

           Ecranarea electromagnetica in raport cu diferite sisteme radiante

   In teoria interactiunii cimpului electromagnetic cu substanta si respectiv In aplicatia cea mai utilizata in electrotehnica - ecranarea electromagnetica - se pleaca de la considerarea unui caz de referinta, ideal : ecran plan cvasiinfinit in spatiul liber situat in zona Fraunhoffer (zona undelor plane). Capabilitatea de ecranare a unei astfel de configuratii da informatii concludente asupra oricarei probleme de ecranare, deoarece cazul ideal releva caracteristicile interactiunii cimpului electromagnetic cu materialul respectiv, ca functie de parametrii macroscopici epsilon, mu, sigma si grosimea ecranului, d. Acest caz este relativ simplu de solutionat din punct de vedere teoretic, dar verificarea experimentala intimpina dificultati majore din cauza conditiilor ideale impuse.
   Pentru depasirea acestui impediment se apeleaza la proceduri de modelare: celula coaxiala circulara cu mod TEM cu conductor continuu si respectiv cu flanse, metoda domeniului timp, ghiduri de unda rectangulare, camere de reverberatie, etc.
   Modelarea cu ajutorul celulelor coaxiale circulare cu mod TEM cu conductor continuu se bazeaza pe izomorfismul existent intre ecuatiile care descriu propagarea printr-un material oarecare si respectiv de-a lungul unei linii de transmisiuni (coaxiale) la care mediul dintre conductoare este constituit din acelasi material. Faptul ca una din expresiile cele mai larg utilizate privind eficacitatea ecranarii (SEdB) unui ecran plan infinit :

(1)

este stabilita pe baza modelului Schelkunoff (modelul undelor plane sau al liniilor de transmisiuni) ar conduce imediat la ideea ca posibilitatea modelarii, expusa anterior, este acceptata AB INITIO. Totusi In cadrul temei demonstratia este reluata riguros, deoarece contributia teoretica se bazeaza tocmai pe analiza detaliata a izomorfismului. Astfel, desi ecuatia (1) descrie atit eficacitatea ecranarii (SEdB) In cazul ecranului plan aflat in zona Fraunhoffer cit si atenuarea de insertie (IAdB) in cazul liniilor de transmisiuni, cele doua cazuri nu sunt identice. Particularitatile tin de fenomenologia diferita a propagarii undelor in spatiul liber si respectiv a propagarii pe liniile de transmisiuni si de asemenea de faptul ca liniile de transmisiuni sunt dispozitive finite care pot fi modelate in anumite situatii prin scheme cu parametri concentrati. Neglijarea acestor particularitati poate conduce la erori de masura sau/si interpretarea gresita a rezultatelor si a influentat in mod decisiv relativa abandonare a metodelor de masura cu celule coaxiale. Mai mult decit atit, particularitatile fenomenologiei in cazul atenuarii de insertie in celulele coaxiale cu mod TEM conduc la posibilitatea teoretica si experimentala a evidentierii dependentei SEdB de sigma, ceea ce constituie ideea de baza a tezei.
   Aceste deosebiri sunt prea putin sau deloc relevate in literatura de specialitate:

   Undele progresive dintr-o linie de transmisiuni coaxiala sau dintr-o linie bifilara nu sunt unde plane, din cauza ca, prin definitie, o unda este compusa din cimpuri electrice si magnetice ale caror valori la un moment dat, t, nu depind de x si y, ci numai de z (directia de propagare); ele sunt deci unde drepte si paralele. Undele drepte ar fi analogul bidimensional al undelor plane tridimensionale, iar undele drepte si paralele sunt acele unde pentru care E si H pot depinde de x si y, dar aceasta dependenta nu este functie de z, directia de propagare (Fig. 1).

Fig. 1 Multimea cazurilor care admit modul de propagare TEM: 1. unde drepte si paralele; 2. unde plane (uniforme) la care cimpul E deriva dintr-un potential; 3. unde plane In spatiul liber.

   In afara conditiilor impuse de unele diferente fenomenologice, se impun si cerinte comune ambelor cazuri, adica, atit celulelor coaxiale de masura (linii de transmisiuni) cit si ecranului plan cvasiinfinit aflat In spatiul liber, In zona undelor plane. Aceste conditii sunt:
- material omogen si izotrop;
- parametrii macroscopici epsilon, mu, sigma sa nu depinda de frecventa (se neglijaza dependenta de frecventa In prima faza);
- se neglijaza orice efecte ale eventualelor neliniaritati (de exemplu saturatia in cimpuri magnetice intense).
   In sfirsit, trebuie mentionate, in afara conditiilor teoretice, de principiu, si unele cerinte tehnice care trebuie indeplinite pentru punerea in evidenta a izomorfismului fizico-matematic mentionat: conditia adaptarii de impedanta (in toata gama de masura) intre generator, celula de masura si receptor;

   Scopul consta deci in analiza corecta, detaliata, a izomorfismului fizico-matematic si a cerintelor privind masuratorile, in vederea fundamentarii unor experimente bazate pe contributii originale pentru caracterizarea materialelor la impactul cu radiatia electromagnetica.
   S-au efectuat urmatoarele activitati experimentale:
- calculul exact al modulului relatiei lui Schelkunoff;
- masurarea defazajului la metoda paralel;
- determinarea experimentala a valorilor constantelor de material pentru unii dielectrici si dielectrici conductivi.

   Achizitie sisteme masura-calibrare
   Obiectivul principal, in urma determinarilor efectuate, a fost realizarea unui stand complex de masura-calibrare pentru radiatia electromagnetica din zona cimpului departat (zona Fraunhoffer) in domeniul de frecventa 1MHz-12GHz. Acest obiectiv a fost destinat crearii conditiilor experimentale pentru studierea caracteristicilor cimpului radiat (componenta electrica respectiv, magnetica, intensitate, frecventa, diagrama de directivitate), precum si pentru elaborarea metodologiei de masurare a capabilitatii de ecranare electromagnetica a diferitelor materiale care se incadreaza in clasa generala a dielectricilor conductivi (caracterizati simultan de parametrii macroscopici epsilon,mu,sigma).
   Pe parcursul dezvoltarii proiectului, obiectivul principal a fost extins si pentru studiul cimpului de zona apropiata (zona Fresnel) , respectiv masurarea componentei electrice si magnetice a acestui cimp in domeniul de frecventa 9kHz-1GHz. Studiul de fundamentare si realizarea propriu-zisa a standului de masura, au avut la baza achizitionarea unor sisteme performante de masura si calibrare de la firme occidentale specializate, astfel:
1. Sistem complex monitorizat de antene, cu soft aferent - Labvolt – Canada
2. Sistem complex monitorizat, CW-microunde, cu soft aferent - Schaffner – Germania

   Perspective de utilizare a rezultatelor
   Rezultatele obtinute in cadrul proiectului se pot extinde si in alte domenii ale ingineriei electrice si ale fizicii, apartinind eventual altor beneficiari. Astfel, metoda de determinare a parametrilor radiatiei (zona de radiatie functie de frecventa, putere si definirea diagramelor de directivitate) poate fi aplicata in toate cazurile, in care este vorba de obtinerea unui cimp electromagnetic controlat / calibrat si unde este necesara determinarea cu precizie a parametrilor radiatiei.
   Pe de alta parte, relatia care descrie absorbtia (referitor la activitatea de diseminare aferenta lucrarii elaborate si publicate in 2006), in cazul cel mai general al dielectricilor conductivi, ca functie de parametrii macroscopici ai substantei epsilon, mu, sigma, de frecventa si grosimea stratului poate avea aplicatii deosebite in Fizica, deoarece o asemenea relatie nu a fost pusa in evidenta pina in prezent.
    Aria de aplicabilitate acopera nu numai electrodinamica clasica ci poate viza de asemenea si domeniul vizibil (optica electromagnetica).

---

 

Home | Activitati | Obiective | Finalitati | Parteneri