CEM e interferências: Introdução
A Compatibilidade Eletromagnética nas radiocomunicações e o papel das normas
João Saad Júnior, PY1DPU
As radiocomunicações iniciaram-se de forma mais intensa no início do Século XX e desempenharam um papel fundamental no curso da humanidade. A sua importância pode ser avaliada pela iniciativa dos governos em regular este recurso desde os primórdios de seu desenvolvimento, de forma a garantir o pleno uso em prol da sociedade. Esta necessidade regulatória tornou-se internacional devido a possibilidade de interferência entre diferentes sistemas de radiocomunicações próximos ou distantes, não respeitando fronteiras, uma vez que todos os equipamentos de rádio (ou TV) usam os mesmos princípios físicos de emissão e recepção de sinais através das ondas eletromagnéticas (ou “hertzianas”). Estas ondas eletromagnéticas são geradas pelas correntes elétricas na transmissão, e induzem um sinal elétrico nas antenas receptoras.
Por conta da natureza das radiocomunicações e devido à capacidade das descargas atmosféricas também gerarem ondas eletromagnéticas, as primeiras podem ser naturalmente interferidas por fenômenos elétricos atmosféricos. Trata-se da interferência conhecida como “estática” (QRN) que pode aparecer na recepção a partir das condições atmosféricas, mas também variando em função da faixa de freqüências, hora do dia e época do ano. O homem aprendeu a conviver com este fenômeno que, eventualmente pode prejudicar a qualidade das comunicações.
Nas últimas quatro décadas, testemunhamos um forte e crescente desenvolvimento das telecomunicações através das micro-ondas em enlaces terrestres ou via satelitais, além do surgimento de alternativas às comunicações hertzianas, como as transmissões a cabo ou via fibras óticas. Estas modalidades naturalmente resolvem grande parte dos problemas de interferência. Entretanto, o desenvolvimento da eletrônica foi também vertiginoso em outras áreas, como computação, controle de máquinas e processos, e ainda na área médica, do diagnóstico ao suporte à vida.
Ocorre que a eletrônica necessária para estas funções também utiliza correntes elétricas em circuitos que podem atuar como antenas transmissoras de sinais eletromagnéticos indesejados em uma vasta gama de frequências, dependendo de como seja feito o projeto e a instalação dos circuitos. Por sua vez, estas emissões espúrias de ondas eletromagnéticas podem ser captadas por receptores de radiocomunicações sob a forma de interferências (QRM) a prejudicar ou anular as recepções dos sinais desejados. Estas mesmas emissões espúrias também têm o potencial de gerar sinais interferentes em circuitos eletrônicos de sistemas de não comunicação, como os computadores ou controladores de máquinas e processos, com a conseqüente perturbação no funcionamento.
Observa-se, portanto, que regras de projeto devem ser estabelecidas para que os diversos sistemas eletroeletrônicos possam conviver sem se interferirem, ou seja, com compatibilidade eletromagnética. Assim, define-se Compatibilidade Eletromagnética (CEM) como a capacidade de um dispositivo, equipamento ou sistema funcionar adequadamente (ou seja, de acordo com suas características operacionais) no seu ambiente eletromagnético, sem impor perturbação intolerável a outros equipamentos, dispositivos ou sistemas. Resumindo, um equipamento não pode ser interferido, nem interferir!
A CEM é aplicada praticamente a todos os sistemas eletro-eletrônicos, pois eles têm que conviver entre si. Por isso é uma modalidade da engenharia eletrônica que transcende muito os problemas de telecomunicações.
Exemplos de problemas de CEM:
a) Interferências na recepção geradas por:
i) transmissores ou receptores desajustados;
ii) rede elétrica, (centelhamentos, descargas parciais, efeito corona);
iii) motores elétricos a escova, motores a explosão com ignição elétrica;
iv) fontes chaveadas de todas as espécies, principalmente aqueles que controlam potência (ex.: controladores de torque e velocidade de motores elétricos como em elevadores, os inversores e retificadores eletrônicos, muito utilizados em painéis solares e sistema de backup a bateria);
v) BPL (comunicações de dados via rede elétrica) etc;
b) Segurança de operação de sistemas informáticos (computadores, datacenters, processamento e armazenamentos “nas nuvens” etc), a nível residencial, comercial, industrial, principalmente causados por descargas atmosféricas, grande vilão de sistemas eletroeletrônicos q empregam cabos longos como os ligados à própria rede elétrica, linhas telefônicas c/ fio etc;
c) Segurança de operação de aeronaves e embarcações;
d) Sistemas eletromédicos e de suporte à vida;
e) sigilo eletrônico e segurança na área militar; etc.
Conclusão, a CEM é um parâmetro de qualidade de todo e qualquer equipamento eletroeletrônico, absolutamente necessário para a garantia de desempenho das suas funções e, igualmente importante, das funções de todos os demais equipamentos presentes no ambiente. A CEM é uma atividade que transcende a área de telecomunicações, mas desempenha importante papel para a proteção do espectro radioelétrico necessário às radiocomunicações, preservando-o de poluições eletromagnéticas geradas por um crescente número de dispositivos eletroeletrônicos, caso não atendam a padrões técnicos de qualidade.
Como garantir a CEM entre os dispositivos eletroeletrônicos?
Através das normas de compatibilidade eletromagnética tanto para emissividade como para imunidade!
Se todos os dispositivos eletroeletrônicos limitarem as suas emissões a níveis pré-determinados e suportarem estes níveis de emissões, haverá a CEM entre eles.
As normas de emissividade definem o máximo que um equipamento (ou dispositivo) pode radiar na forma de campos eletromagnéticos (emissividade radiada), ou inserir nos seus condutores na forma de tensão (emissividade conduzida), e são importantes para se manter o ambiente eletromagnético controlado.
Por sua vez, a imunidade dos equipamentos tanto ao campo eletromagnético gerado pelos demais (imunidade radiada) quanto às tensões presentes nos cabos (imunidade conduzida) como p. ex. na alimentação, deve ser alta o suficiente para que não sejam sensíveis aos ruídos gerados pelos equipamentos que atendem às normas. Assim, as normas definem um “divisor de águas” entre o nível de poluição aceitável gerada pelos dispositivos e a imunidade requerida aos mesmos.
A normalização internacional de EMC fundamenta-se nas publicações da IEC (International Electrotechnical Commission), que é um organismo normativo internacional voltado para a geração de normas de consenso global para equipamentos e dispositivos eletroeletrônicos. A IEC é a base para a geração das normas nacionais padronizadas, objetivando a qualidade do comércio internacional deste tipo de equipamentos e sistemas. A IEC dispõe de amplo conjunto de normas dedicadas à EMC, muitas das quais são adotadas pelo Brasil, ou são referência no processo de geração de normas brasileiras com a mesma finalidade.
A IEC dispõe de amplo conjunto de normas dedicadas à EMC, muitas das quais já com equivalentes brasileiras, ou em processo de geração de normas brasileiras com a mesma finalidade. Entretanto, a adoção obrigatória de normas de EMC depende de regulação através de leis ou portarias federais. A adoção obrigatória de normas de EMC para dispositivos que não sejam de telecomunicações é relativamente pouco exigida no Brasil se comparado com países do primeiro mundo, requerendo modernização da regulação para esta categoria de produtos se pensarmos na Compatibilidade Eletromagnética desejada para todos os sistemas, incluindo as telecomunicações.
Enfim, a CEM é um parâmetro de qualidade de todo e qualquer equipamento eletro-eletrônico, absolutamente necessário para a garantia de desempenho das suas funções e, igualmente importante, das funções de todos os demais equipamentos presentes no ambiente, sobretudo dos serviços de telecomunicações. Consequentemente, constitui-se em assunto de grande relevância não só para os Radioamadores, como para o Brasil.
Nota: Siglas mais usadas:
EMC: Electromagnetic Compatibility; CEM: Compatibilidade Eletromagnética;
RFI: Radio Frequency Interference; IRF: interferência de radiofrequência;
IE: Interferência Eletromagnética.
Atualizado em 17 de outubro de 2018.