Jubileu de Diamante: O 60º Aniversário do Uso da Antena de Haste de 41 Polegadas em Testes EMI Militares

Este ano marca não apenas o aniversário do título, mas também o início da era moderna nos testes de interferência eletromagnética (EMI) veicular. O teste de emissão radiada (RE) do equipamento a ser usado em veículos autônomos é realizado a um metro ou menos, em comparação com o teste a uma distância de três metros ou mais para equipamentos projetados para uso em residências, escritórios e fábricas.

Por era moderna entende-se a percepção de que, para que essas medições de RE de campo próximo sejam úteis, o sensor/captador/antena deve modelar de perto a vítima real protegida pelo padrão EMI em questão, em aparência física, orientação e separação da vítima.

Antes de 1953, vários sensores eram usados ​​um tanto indiscriminadamente, com pouca atenção dada à repetibilidade e correlação entre as medições de RE no nível do equipamento e a compatibilidade eletromagnética (EMC) instalada no veículo.

A antena de haste de 104 cm (41 polegadas) é conceitualmente um dos dispositivos mais simples em nosso arsenal de ferramentas de medição, mas é um fato triste que seja pouco compreendida hoje.

A maioria dos engenheiros da EMC entende intuitivamente que a haste da antena soma os componentes do campo elétrico paralelamente ao seu comprimento, e o potencial de radiofrequência (rf) disponível na base é metade da diferença de potencial entre a base da haste e o topo. É menos conhecido que o potencial na base da haste não é medido como absoluto, mas como qualquer medição de potencial, a medição é uma diferença de potencial - neste caso, a diferença de potencial é entre a base da haste e o potencial do local chão perto da base, ou seja, o contrapeso. O potencial de contrapeso é muitas vezes considerado um potencial zero, mas na verdade não é, em virtude de ser exposto ao mesmo campo que a haste. É este último fato, entre outros, que é abordado pela alteração na configuração da antena de haste MIL‑STD-461F e pelos esforços contínuos para desenvolver o MIL‑STD-461G.

Após uma retrospectiva histórica, interpretações errôneas e erros, incluindo uma infeliz descrição no EMC Symposium Record deste ano, são revisados ​​e explicados.

A discussão histórica é retirada em grande parte de uma monografia sobre o mesmo assunto disponível na seção "History" em www.emccompliance.com, e um artigo do autor intitulado "On the Nature and Use of the 1.04 m Electric Field Probe" [ 1] – doravante Javor 2011. Javor 2011 aprofunda a física e a matemática do acoplamento do campo elétrico a uma haste de 104 cm, enquanto este artigo é qualitativo e simplesmente faz referência aos resultados analíticos e de teste demonstrados em 2011. Salvo indicação em contrário, o os dados de teste e as fotografias de configuração de teste usadas neste artigo foram emprestadas do trabalho realizado no desenvolvimento do Javor 2011.

O início

29 de maio de 1953 foi a data de lançamento do MIL-I-6181B, "Limites de interferência, testes e requisitos de projeto, equipamentos elétricos e eletrônicos de aeronaves", o primeiro a adotar o uso da antena de haste de 104 cm. O primeiro uso da antena de haste de 104 cm é explicado em NADC-EL-5515, datado de 10 de agosto de 1955, "Relatório final, avaliação de dispositivos de captação de interferência de rádio e explicação dos métodos e limites da especificação nº MIL-I- 6181B." Este relatório foi essencialmente um apêndice de justificativa para MIL-I-6181B.

Antes, durante e depois da Segunda Guerra Mundial, até 1953, a prática padrão para conectar um rádio de comunicação a uma antena usava fio não blindado que era essencialmente uma continuação da antena externa (Figura 1). A conexão da antena era tão sensível a rf quanto a própria antena e, dentro do veículo, estava exposta a várias fontes de interferência de radiofrequência (rfi).

Figura 1: Fiação de conexão da antena dentro do bombardeiro da era da Segunda Guerra Mundial (National Air & Space Museum, Washington DC). O fio desencapado é coberto por esferas de esteatita, que fornecem o isolamento necessário quando a antena está transmitindo. No modo de transmissão, havia até 5 kV de potencial neste fio, em frequências médias e altas!