Grupo Señales, Sistemas y Comunicaciones Navales S2CN. TIC 191 PAI

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1 1 INFORME SOBRE LA ATENUACIÓN MEDIDA EN LA JAULA DE FARADAY ADQUIRIDA CON EL PROYECTO AEROBALIZA DE ITURRI E INSTALADA EN LA UCA, PARKING PALA A AL LADO DE LA PUERTA DEL RIO SAN PEDRO Y CON LA TOMA DE TIERRA UBICADA EN EL ARRIATE DE SU PARTE POSTERIOR. 1.- Antecedente. Con fecha 23 de abril de 21, procedemo a deplazarno lo invetigadore Dª Ana Iabel Vázquez Mejía y D. Carlo Macareña y Pérez-Iñigo a la Jaula de Faraday propiedad de la UCA para poder comparar u atenuación con lo reultado obtenido en la Jaula de Faraday propiedad de Navantia Puerto Real e intalada en el Almacén de Cabina Modulare de la Factoría de Puerto Real. Se mide en banda ancha utilizando exactamente el mimo intrumental que e utilizó en Navantia, el Analizador de Epectro FSH3 de Rohde & Schwarz y el Medido PMM 853A con la onda EP33S, de 1 khz a 3 GHz. Con fecha 27 de abril el Invetigador Principal intala la Toma de Tierra de la Jaula, conitente en una tubería de cobre de un metro de longitud de 2 mm de diámetro, a modo de piqueta enterrada, la cual etá unida a la jaula mediante un cable de cobre multifilar de 8 mm de ección y 5 cm de longitud, que e fija a la piqueta mediante do brida metálica y a la Jaula mediante un tornillo de acero de 1 mm de groor y 1 cm de longitud, do arandela y do tuerca del mimo material. Figura 1. Jaula de Faraday de la UCA.

2 2 2.- Intalación de la Toma de Tierra. El material de la Tierra e arena de aluvión procedente del Río Guadalete que ha rellenado eta zona de la Bahía de Cádiz durante iglo, por lo que e procederá a olicitar la medición de u conductividad medición en breve fecha. Figura 2 y 3. Perforación de la Jaula de Faraday para intalación de la TT. En la figura 2 y 3 e puede apreciar el agujero de 1mm de diámetro realizado en la Jaula para poder paar el tornillo de fijación (figura 4) al mimo tiempo que e utilizan do arandela como ello EMC, una por el interior (figura 5) y otra por el exterior (figura 6). Figura 4 y 5. Tornillo, Arandela y Tuerca de contacto con la Jaula. En la figura 6 e pueden apreciar la do arandela que aprietan el cable de toma de tierra y la tuerca y contratuerca utilizada.

3 Grupo Señale, Sitema y Comunicacione 3 Figura 6 y 7. Conexión de la Jaula al cable de TT y fijación de la piqueta de cobre. En la figura 7 e muetra la piqueta de cobre de 1 metro de longitud clavada hata una profundidad de 8 cm, aí como indicio de lo do intento anteriore en lo que no e pudo coneguir dicha profundidad, aunque eran má idóneo al encontrare a 2 cm del tornillo de alida, lo que hubiera reducido la longitud del cable de la roma de tierra y por lo tanto u impedancia. Figura 8 y 9. Conexión a la piqueta de cobre y eñalización de la mima. La figura 8 y 9 muetran la conexión del cable de TT a la pica mediante do brida metálica y la eñalización del cable mediante cinta bicolor, con el fin de evitar accidente. 3.- Decripción de la Jaula de Faraday. Como puede vere en la figura 1 el impacto viual de la nueva conexión e mínimo y e encuentra ubicado en el extremo dónde e ubican lo equipo bajo prueba. En el otro extremo e encuentran ubicado lo trípode para la antena de medida (figura 11) y enore optrónico, aí como el laboratorio de enayo (figura 12), en el cual e ubican lo intrumento de medida y lo ordenadore de regitro de dato.

4 4 Para aegurar el máximo blindaje a lo campo electromagnético, dentro de la poibilidade económica del Grupo de Invetigación, e ha cubierto la única ventana de la Jaula (que da al Laboratorio) con una periana veneciana de aluminio (figura 13) y una puerta de acceo y clauura de la Jaula rechapada en el mimo material (figura 14). Figura 1. Apecto del Interior de la Jaula. Figura 11 y 12. Trípode para la antena de enayo y Laboratorio de intrumental.

5 5 Figura 13 y 14. Periana de Aluminio y Puerta Interior de la Jaula. 4. Prueba realizada. 4.1 Medida en el interior de la Jaula de Faraday. Partimo de la medida dede el interior de la Jaula de Faraday con amba puerta cerrada. El valor máximo medido e de,77 el RMS,21 y el mínimo,. Figura 15 y 16. Primera medida en el Interior de la Jaula.

6 6 Jaula 1,6,5,4,3,2, , m +5,2 m +5,8 m Grafica 1.- Primera medida dentro de la Jaula. Figura 17 y 18. Segunda medida en el Interior de la Jaula. En la egunda medida dentro de la Jaula e obtienen.37 de máximo,,18 RMS y. de valor mínimo. En amba medida e aprecia la telefonía móvil y la radiodifuión en VHF/FM.

7 7 Jaula 2,35,3,25,2,15,1, , m +5,2 m +5,8 m +6, m Gráfica 2. Segunda medida dentro de la Jaula. Figura 19 y 2. Evaluación de lo Máximo y Mínimo recibido dentro de la Jaula. Procedemo a medir lo máximo y lo mínimo dentro de la Jaula, dándono una diferencia promediada de uno 8 db contante en lo 3GHz de anchura del Analizador de epectro. 4.2 Medida en el Laboratorio. Procedemo a ubicar lo intrumento en el mimo itio que cuando realizamo la prueba in toma de tierra y la realizamo do vece durante 6 minuto cada una. En el primer enayo obtenemo un máximo de 2,14,,18 RMS y. de mínima, y en el egundo enayo,35 de máximo,,11 RMS y. de mínima.

8 8 Figura 21 y 22. Medida realizada en el Laboratorio. Laboratorio 1 2,5 2 1,5 1, , m +5,2 m +5,8 m +6, m Grafica 3. Primera Medida en el Laboratorio. Quitando el pico de 2,14 de la Gráfica 3, el reto de valore coinciden con lo de la gráfica 4, e decir, valore cercano a,3 que e mantienen de forma intermitente y que correponden al movimiento de la máquina o grúa autopropulada que utiliza el peronal de limpieza de critale del CASEM y que e encuentra limpiando lo critale del extremo de la Pala A del edificio, a uno 5 metro de ditancia.

9 9 Figura 23. Medida de Mínimo realizada en el interior del Laboratorio. Laboratorio 2,4,35,3,25,2,15,1, , m +5,2 m +5,8 m +6, m Grafica 4. Segunda Medida en el Laboratorio. 4.3 Medida en el exterior de la Jaula. Se ubica el intrumental exactamente igual que el día anterior. Obviamente no le debe afectar el que la Jaula eté a tierra o no, pero e toma la medida para poder comparar con la medida en el interior.

10 1 Figura 24. Dipoición del Intrumental en el exterior de la Jaula. En la do prueba realizada e obtiene: Primera Medida, Valor Máximo,62, RMS,52 y Valor Mínimo,43 Segunda Medida, Valor Máximo,69, RMS,51 y Valor Mínimo =,46 Figura 25 y 26. Mínimo recibido en el exterior de la Jaula y primera medición.

11 11 Exterior de la Jaula 1,7,6,5,4,3,2, , m +5,2 m +5,8 m Gráfica 5. Primera medida en el Exterior. Ruido ambiente. En la gráfica 5 e puede apreciar que el ruido de la grúa autopropulada e ve enmacarada por el ruido ambiente, i bien parece que hay una erie de pico cada 96. Eta ecuencia o patrón e reproduce en la gráfica 6. Figura 27 y 28. Máximo medido en el exterior de la Jaula y egunda medición.

12 12 Exterior de la Jaula 2,8,7,6,5,4,3,2, , m +5,2 m +5,8 m Gráfica 6. Segunda medida en el Exterior. Ruido ambiente.

13 13 Gráfica de enayo con tierra 2,5 2 1,5 1, ,1 m +5,8 m jaula 1 jaula2 laboratorio 1 laboratorio 2 exterior 1 exterior 2 Tiempo

14 Medida del ruido eléctrico producido por el generador del Grupo de Invetigación. Dado que la Jaula de Faraday no dipone de alimentación de 22 Vca/5 Hz, también e adquirió un generador eléctrico de 8 VA portátil y de gaolina, con una capacidad de 4 litro de mezcla y 4 hora de autonomía. Figura 29. Dipoición del Intrumental para el enayo con el generador. Con el fin de aber el ruido eléctrico radiado por el mimo e procedió a ituar el intrumental en u proximidade, egún la figura 29. Figura 3 y 31. Medida de Máximo en el momento de arrancar el generador y en etado de trabajo normal del generador.

15 15 En la figura 3 y 31 e pueden ver la imágene obtenida en el Analizador de Epectro tanto al arrancar el generador como al trabajar de forma etacionaria. En la figura 3 vemo que al arrancar e obtienen interferencia dede 1 khz hata 3 GHz, con valore medio de pico de -4 db. En la figura 31, una vez tomada como línea de referencia lo dbm e puede contreñir la interferencia a la banda comprendida entre 5 MHz y 6 MHz, i bien e neceario un análii má detallado por banda de frecuencia má etrecha. En la gráfica 7 e pueden comparar do ituacione temporale de arranque y funcionamiento del Generador entre lo egundo y 7 y 9 y 155, con una paua entre 7 y 9 y depué de 155. El ruido eléctrico radiado añadido e de,1 en la proximidade del generador obre el ruido ambiente. Exterior Arrancando el Generador Eléctrico,7,6,5,4,3,2, Gráfica 7. Análii temporal en Banda Ancha del ruido emitido por el generador. Se puede apreciar que el ruido e produce no ólo durante el tiempo que el motor etá funcionando, ino también tiene un tiempo de bajada de uno egundo hata que e para y deja de dar vuelta. 4.5 Medida en el Interior de la Jaula de Faraday con el Generador Funcionando. Para medir el efecto del generador arrancado y funcionando en condicione normale obre la medida en el interior de la Jaula de Faraday ituamo un dipolo pelecópico en el centro de la Jaula de Faraday, egún e aprecia en la figura 32, y a u lado el medidor de campo eléctrico de banda ancha.

16 16 Para poder comparar con la condicione ideale e fotografió la pantalla del analizador de epectro FSH3 que e había dejado en la poición de fijar lo máximo durante un minuto (figura 33). Figura 32. Dipoición de la antena de prueba dentro de la Jaula Figura 33 y 34. Máximo con el generador parado y con el generador funcionando. La figura 34 muetra pico de 25 db de amplitud alrededor de lo 1 MHz y la banda de VHF completamente interferida. En la figura 35 e puede apreciar que lo nivele mínimo preentan multitud de valore entre la línea de -12 y -14 dbm, no quedando tan claro como en la figura 2, parece er que con valore muy pequeño interfiere lo 3 GHz completo.

17 17 Figura 35. Mínimo con el generador funcionando. 5. Concluione a la prueba con el generador. De la inpección viual de la pantalla e puede apreciar que el nivel de ruido introducido por el generador e batante apreciable y que debería, no ólo filtrare en u línea de alimentación, ino alejare lo máximo poible de la Jaula a la hora de realizar lo experimento. Figura 19 y 2. Evaluación de lo Máximo y Mínimo recibido dentro de la Jaula.

18 18 Figura 34 y 35. Máximo y Mínimo dentro de la Jaula con el generador funcionando 6.- Concluione obre lo reultado de la intalación de la toma de tierra. Como e puede apreciar en el gráfico 8 el ruido exterior en amba prueba e imilar, obre todo i no etá operando la grúa autopropulada de la emprea de limpieza de lo critale del CASEM. Exterior Jaula,9,8,7,6,5,4,3,2, ,2 m +5,8 m E1STT E2STT E1CTT EC2TT Gráfico 8. Condicione de ruido eléctrico en el exterior de amba prueba.

19 19 Laboratorio 2,5 2 1,5 1, ,2 m +5,9 m LST L1CT L2CT Gráfica 9. Ruido en el interior del Laboratorio. La condicione de ruido eléctrico e reproducen en amba prueba en el interior del Laboratorio, i no a nivel temporal, í a nivel de amplitud. Se regitra un pico muy alto pero no e ignificativo temporalmente, pudiendo tratare de uno de lo teléfono móvile de lo invetigadore. Dentro de la Jaula,6,5,4,3,2, ,2 m +5,9 m J1STT J2STT J1CTT J2CTT Gráfica 1. Ruido en el interior de la Jaula. Al igual que en lo cao anteriore, e mantienen la mima condicione de blindaje, lo que no hace uponer que la tierra de la Jaula de Faraday, que como dijimo al principio e de aluvión procedente del Río Guadalete, e batante mala en cuanto a u conductividad.

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