Minimizando interferência eletromagnética: revelando o poder da supressão de interferência de radiofrequência

A presença de energia eletromagnética indesejada no ambiente, que pode interferir com a operação normal de dispositivos eletrônicos, sistemas de comunicação e outros equipamentos, é referida como RFI (Interferência de Radiofrequência). A RFI pode vir de uma variedade de fontes, incluindo linhas de energia, torres de transmissão e outros equipamentos eletrônicos.

O processo de minimizar ou remover energia eletromagnética indesejada que interfere com a correta operação de dispositivos eletrônicos ou redes de comunicação é chamado de supressão de RFI (Interferência de Frequência de Rádio). O objetivo da supressão de RFI é garantir que o equipamento funcione corretamente e sem interferência de fontes externas de energia eletromagnética.

Este guia aborda os seguintes tópicos:

  • Como a RFI é gerada
  • Impacto do RFI no sistema
  • Identificação da fonte de RFI
  • Técnicas de supressão de RFI
  • Implementação das técnicas de supressão de RFI
  • Teste e validação

Muitas indústrias, incluindo telecomunicações, aeroespacial e defesa, dependem da redução de RFI. A supressão de RFI é fundamental nas telecomunicações para garantir que os sinais sejam transmitidos e recebidos com precisão e sem interferência. Na indústria aeroespacial e na defesa, a supressão de RFI é vital para manter a confiabilidade e eficácia de sistemas eletrônicos como radares e equipamentos de comunicação.

A supressão de RFI pode abranger desde um único dispositivo eletrônico até um sistema inteiro ou rede de dispositivos. No caso de um único equipamento eletrônico, por exemplo, a supressão de RFI pode envolver o revestimento do dispositivo com material condutor ou o uso de técnicas de filtragem para remover frequências indesejadas do sinal.

Como o RFI é gerado

As fontes de RFI podem ser tanto naturais quanto artificiais, e são classificadas em dois tipos principais: interferência conduzida e interferência irradiada.

A interferência conduzida ocorre quando a energia elétrica é transmitida através de fios ou cabos que não estão adequadamente isolados, aterrados ou filtrados. Essa interferência pode ser causada por diversos fatores, incluindo linhas de energia, motores, transformadores e dispositivos eletrônicos. A energia elétrica pode ser transmitida por meio de fios ou cabos e interferir em outros dispositivos conectados à mesma fonte de energia se essas fontes não estiverem suficientemente isoladas, aterradas ou filtradas.

A interferência irradiada ocorre quando energia eletromagnética é emitida para o ambiente a partir de diversas fontes. Essa interferência pode ser gerada por diferentes fontes, como torres de transmissão, torres de celular e outros dispositivos eletrônicos. Quando essas fontes geram energia eletromagnética, essa energia pode ser absorvida ou refletida por itens no ambiente, interferindo na operação adequada de outros equipamentos eletrônicos ou redes de comunicação.

A frequência, amplitude e outras características tanto da interferência conduzida quanto da irradiada podem ser utilizadas para classificá-las. Por exemplo, a interferência de banda estreita é aquela limitada a uma banda de frequência específica, enquanto a interferência de banda larga abrange uma ampla variedade de frequências.

O impacto do RFI no sistema

A RFI pode ter um impacto substancial em sistemas elétricos e de comunicação, causando degradação de desempenho, mau funcionamento e até falha total. O efeito da RFI em um sistema depende de diversos parâmetros, incluindo a frequência e amplitude da interferência, a sensibilidade do equipamento e a natureza da aplicação.

Um dos efeitos mais perceptíveis da RFI em um sistema é a diminuição do desempenho. Isso pode se manifestar como diminuição da intensidade do sinal, taxas de transmissão de dados mais lentas ou taxas de erro mais altas. Quando há interferência no ambiente, ela pode interferir na transmissão de sinais ou dados, resultando em uma queda no desempenho do sistema.

A RFI também pode causar problemas em dispositivos eletrônicos e redes de comunicação. A interferência pode perturbar a atividade dos circuitos eletrônicos e fazer com que os componentes apresentem mau funcionamento ou falhem. Travamentos temporários, reinicializações espontâneas e outras falhas que podem resultar em perda de dados ou tempo de inatividade do sistema são exemplos de mau funcionamento. Em algumas circunstâncias, o impacto da RFI em um sistema pode ser significativo o suficiente para exigir a substituição ou reparo do equipamento.

A RFI também pode ser perigosa. A RFI pode ser desastrosa em aplicações onde dispositivos eletrônicos regulam funções cruciais, como nas indústrias aeroespacial ou médica. A RFI pode causar situações perigosas ou até acidentes se interferir na operação de sistemas vitais.

Identificação da fonte de RFI

Identificar a fonte de RFI (Interferência de Frequência de Rádio) é um passo importante na redução da interferência e garantia da operação adequada de equipamentos eletrônicos ou sistemas de comunicação. Inspeções visuais, análise de sinal e medições do campo eletromagnético estão entre as ferramentas e técnicas utilizadas para determinar a fonte de RFI.

As inspeções visuais são uma das abordagens mais comuns para determinar a fonte de RFI. Avaliar visualmente o ambiente e os equipamentos para identificar possíveis fontes de interferência, como linhas de energia, torres de transmissão ou outros dispositivos elétricos, é necessário. As inspeções visuais podem ajudar a identificar possíveis fontes óbvias de RFI, como equipamentos defeituosos ou cabos inadequadamente isolados.

Outra forma de determinar a fonte de RFI é a análise de sinal. Isso envolve analisar a frequência, amplitude e outras propriedades do sinal para determinar a fonte da interferência. A análise de sinal pode ajudar a identificar possíveis fontes não visíveis de RFI, como sinais gerados por dispositivos elétricos ou outras fontes de energia eletromagnética.

As medições do campo eletromagnético são mais uma técnica para determinar a fonte de RFI. Isso envolve o uso de equipamentos especializados para detectar a intensidade do campo eletromagnético no ambiente e localizar regiões com alta energia eletromagnética. As medições do campo eletromagnético podem ajudar na identificação de prováveis fontes de RFI que não são aparentes ou detectáveis através da análise de sinal.

Uma vez que a fonte do RFI tenha sido localizada, diferentes estratégias para suprimir a interferência podem ser aplicadas. Blindagem, filtragem e aterramento, além de outras abordagens, podem ser utilizadas com base na fonte da interferência e nos equipamentos em uso.

Técnicas de supressão de RFI

Existem inúmeras abordagens para suprimir RFI (Interferência de Radiofrequência) em sistemas eletrônicos e de comunicação. O tipo de abordagem utilizada será determinado pela natureza da interferência, pela sensibilidade do equipamento e pelos requisitos da aplicação. A seguir estão algumas das estratégias de supressão de RFI mais utilizadas, juntamente com suas vantagens e desvantagens:

Blindagem

A blindagem é uma técnica que envolve componentes eletrônicos ou sistemas em um invólucro condutivo ou metálico para protegê-los de fontes externas de interferência. Esta abordagem é eficaz na redução tanto da interferência irradiada quanto da conduzida e pode ser utilizada em vários níveis, desde o componente até o sistema. A blindagem é uma abordagem versátil que pode minimizar com sucesso a EMI de fontes tanto externas quanto internas.

A blindagem pode ser aplicada em vários níveis, tornando-a uma solução versátil para uma ampla gama de aplicações. A blindagem pode melhorar o desempenho e a confiabilidade do sistema, reduzindo a EMI de fontes tanto externas quanto internas.

O lado negativo é que a blindagem pode aumentar o peso, o tamanho e o custo do equipamento, o que pode ser um problema em algumas aplicações. Também pode ser difícil implementar blindagem em dispositivos móveis ou sistemas que requerem ventilação. Se a blindagem não for construída corretamente, pode causar desafios de gerenciamento térmico, resultando em superaquecimento e outros problemas.

Filtragem

A filtragem é a técnica de utilizar um circuito de filtro para remover frequências indesejadas de um sinal ou linha de energia. Os filtros podem ser feitos sob medida para atingir frequências específicas ou faixas de frequência.

A filtragem pode ajudar na redução tanto da interferência irradiada quanto da conduzida. Os filtros podem ser ajustados para determinadas bandas de frequência, permitindo que eles atinjam fontes específicas de interferência. Essa abordagem também pode ser relativamente barata, tornando-a uma solução atrativa para uma ampla gama de aplicações.

A filtragem pode complicar os circuitos, especialmente se forem necessários vários filtros para minimizar a interferência em uma ampla faixa de frequência. Essa complexidade pode aumentar os custos de projeto e produção.

Aterramento

Para diminuir os efeitos da interferência conduzida, o aterramento envolve conectar o sistema ou equipamento a uma referência de terra comum. O aterramento pode ser feito em vários níveis, desde o componente até o sistema.

O aterramento reduz a interferência transmitida, o que é especialmente vantajoso em aplicações de alta frequência. Em algumas situações, o aterramento pode ser relativamente fácil de alcançar.

Um aterramento inadequado pode causar loops de aterramento e outros problemas, resultando no aumento da interferência. O aterramento também pode ser ineficaz na redução da interferência irradiada, o que pode ser uma causa significativa de RFI em algumas aplicações. Por fim, o aterramento pode ser impraticável em algumas situações, como comunicação sem fio ou sistemas de alta tensão.

Isolamento

Outra técnica de redução de RFI é o isolamento, que envolve o uso de transformadores ou outros dispositivos de isolamento para interromper a conexão elétrica entre componentes ou sistemas. O isolamento pode ser útil na diminuição da interferência conduzida, especialmente quando o aterramento é impraticável ou ineficaz.

Em algumas aplicações, o isolamento pode não ser bem-sucedido na minimização da interferência irradiada, que pode ser uma fonte significativa de RFI.

Absorção

Para reduzir a interferência, são utilizados materiais que absorvem ou amortecem a energia eletromagnética. Os materiais de absorção podem ser usados em componentes elétricos e projetos de sistemas.

Em algumas aplicações, especialmente aquelas que exigem transmissões estáticas ou de baixa frequência, os materiais de absorção podem ser bastante simples de construir.

Os materiais de absorção podem não ser viáveis em determinadas aplicações, especialmente em situações de alta temperatura, onde o calor gerado pelos materiais de absorção pode causar problemas adicionais.

Implementação de técnicas de supressão de RFI

Aqui estão algumas técnicas comuns de supressão de RFI que podem ser implementadas:

Filtragem passa-faixa

Dependendo da aplicação e dos requisitos, os filtros passa-faixa podem ser aplicados de várias maneiras para supressão de RFI.

Uma série de filtros passa-faixa em cascata com frequências de corte distintas é uma abordagem comum para implementar filtros passa-faixa para redução de RFI. Este método é frequentemente utilizado em receptores de rádio, onde um filtro de banda estreita é posicionado na entrada do receptor para reduzir sinais fora de banda e ruído antes da amplificação. Para atenuar ainda mais os sinais indesejados e o ruído, a saída do primeiro filtro é passada por uma sucessão de filtros subsequentes com passagens de banda progressivamente mais estreitas.

Os filtros ativos, como filtros baseados em amplificador operacional, são outra técnica para construir filtros passa-faixa para supressão de RFI. Filtros ativos podem ser ajustados para frequências específicas e têm um corte mais acentuado do que filtros passivos. Eles são frequentemente vistos em aplicações de áudio e processamento de sinal.

Em alguns casos, filtros passa-faixa podem ser integrados ao projeto de um circuito eletrônico. Em um transmissor de rádio, por exemplo, um filtro passa-faixa pode ser construído para corresponder à impedância da antena e evitar que sinais indesejados e ruídos sejam transmitidos.

Ferrite beads

Dependendo da aplicação, ferrite beads podem ser utilizados de várias maneiras. Para suprimir RFI, um método típico é conectá-los em série com uma linha de sinal ou de energia. Isso é feito enrolando o fio de sinal ou de energia várias vezes ao redor do ferrite beads. O material de ferrite converte em calor o ruído de alta frequência captado pela linha e o dissipa, enquanto o sinal de baixa frequência passa pela conta sem ser perturbado.

Para reduzir ainda mais o ruído e a interferência indesejados, os ferrite beads podem ser usados em conjunto com outras técnicas de supressão de RFI, como filtragem e blindagem.

Baluns

Um balun é um dispositivo que pode converter sinais balanceados em meio a sinais desbalanceados. Os baluns são comumente empregados em circuitos eletrônicos onde os sinais são enviados ou recebidos em linhas de transmissão desbalanceadas (como cabos coaxiais), mas precisam ser convertidos em sinais balanceados (como cabos de par trançado) para transmissão ou processamento. Os baluns podem ajudar a reduzir RFI nessas aplicações ao diminuir o ruído de modo comum, que é o ruído presente tanto no sinal quanto na linha de terra.

Os baluns podem ser implementados de várias maneiras para supressão de RFI, dependendo da aplicação. Para converter sinais balanceados em meio a desbalanceados, um balun é comumente utilizado na entrada ou saída de um receptor, ou transmissor de rádio. Isso pode ajudar na supressão de RFI captada pela linha de transmissão desbalanceada e na redução da interferência no sinal recebido.

Técnicas de Modulação

As técnicas de supressão de RFI podem ser usadas em sistemas de comunicação por rádio para reduzir interferências. O processo de codificar informações em um sinal de portadora modificando uma ou mais de suas características, como amplitude, frequência ou fase, é conhecido como modulação. Ao alterar essas qualidades, o sinal de portadora pode ser tornar menos vulnerável a interferências de outros sinais no ambiente.

Em sistemas de comunicação por rádio, a modulação em frequência (FM) ou a modulação em fase (PM) são duas técnicas de modulação que podem ser usadas para suprimir RFI. A FM e PM são técnicas de modulação robustas que podem fornecer considerável rejeição de RFI. A FM codifica informações no sinal de portadora alterando sua frequência, enquanto a PM codifica informações variando sua fase. Ambas as estratégias são comumente empregadas em sistemas de comunicação por rádio e são capazes de fornecer uma redução eficaz de RFI.

As abordagens de espalhamento espectral  são outra opção para aplicar técnicas de modulação para mitigação de RFI. A modulação de espectro expandido espalha a energia de um sinal por uma ampla faixa de frequência, tornando-o menos suscetível a interferências de outros sinais no ambiente. As técnicas de espectro expandido são amplamente utilizadas em sistemas de comunicação sem fio, como Wi-Fi e Bluetooth, para permitir conectividade robusta e segura mesmo na presença de interferências.

Teste e validação

Teste e validação são cruciais para garantir que as técnicas de supressão de RFI sejam eficazes e atendam aos padrões de desempenho necessários. Existem vários métodos de teste e validação disponíveis, dependendo da técnica específica de supressão de RFI e de sua aplicação pretendida.

Uma maneira eficaz de testar e validar técnicas de supressão de RFI é usar uma câmara anecoica. Essas salas são projetadas para minimizar o ruído externo e reflexões, tornando-as ambientes ideais para testar técnicas de supressão de RFI. Em uma câmara anecoica, o dispositivo ou circuito sendo testado pode ser exposto a fontes de RFI controladas, e seu desempenho pode ser avaliado medindo sua resposta à interferência. Blindagem e filtragem são duas técnicas de supressão de RFI que podem ser testadas e validadas dessa forma.

Outro método de teste e validação para técnicas de supressão de RFI é o teste de compatibilidade eletromagnética (EMC). Este método envolve submeter o dispositivo ou circuito a uma variedade de fontes de interferência eletromagnética (EMI) que simulam ambientes do mundo real. O desempenho do dispositivo é então avaliado medindo suas emissões (a quantidade de EMI que ele gera) e sua susceptibilidade (sua resposta a fontes externas de EMI). O teste EMC pode validar técnicas de supressão de RFI, como blindagem, filtragem e aterramento.

O teste de campo é outro aspecto crítico da validação de técnicas de supressão de RFI. Envolve instalar o dispositivo ou circuito em seu local pretendido e avaliar seu desempenho na presença de interferência externa. Blindagem, filtragem e modulação são técnicas de supressão de RFI que podem ser validadas por meio de testes de campo para garantir sua eficácia em aplicações do mundo real.

A Farnell colaborou com muitos fornecedores diferentes com portfólio de resistores fixos que inclui supressão EMC / RFI, filtros de ruído EMI, ferrites e variedades de ferrites, supressão – diversos que podem ser usados para diferentes tipos de aplicações no ambiente industrial.

Contato da Newark no Brasil

Para mais informações e adquirir componentes contate a LATeRe , representante da Newark, pelo Telefone (11) 4066-9400 ou e-mail: [email protected] 

* Texto originalmente publicado em: link adaptado pela Equipe Embarcados.

JUNTE-SE HOJE À COMUNIDADE EMBARCADOS

Sem licença Creative Commons
Home » Hardware » Minimizando interferência eletromagnética: revelando o poder da supressão de interferência de radiofrequência
Comentários:
Notificações
Notificar
0 Comentários
Inline Feedbacks
View all comments
Talvez você goste: