ITAN20090095A1 - ELECTROMAGNETIC FIELD MIXING SYSTEM IN SHIELDED ENVIRONMENTS - Google Patents

ELECTROMAGNETIC FIELD MIXING SYSTEM IN SHIELDED ENVIRONMENTS Download PDF

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Description

“Sistema per il mescolamento del campo elettromagnetico in ambienti schermati†, â € œSystem for mixing the electromagnetic field in shielded environmentsâ €,

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda i sistemi di rilevamento e misurazione di compatibilità elettromagnetica, sia di emissione che di immunità; in particolare la presente invenzione riguarda le camere riverberanti. The present invention relates to electromagnetic compatibility detection and measurement systems, both of emission and immunity; in particular, the present invention relates to reverberating rooms.

La camera riverberante à ̈ un ambiente di test e di misura all’interno della quale sono effettuate prove di compatibilità elettromagnetica, sia di emissione che di immunità, previste dalla normativa internazionale. Durante le prove, il dispositivo o l’ apparato o il sistema sotto test à ̈ sottoposto ad un campo elettromagnetico variabile in intensità e polarizzazione; la sequenza dei valori di campo elettromagnetico nel volume di lavoro, dove à ̈ collocato l’ apparato in prova, deve approssimare delle opportune distribuzioni statistiche affinché il test abbia significatività. The reverberation chamber is a test and measurement environment within which electromagnetic compatibility tests are carried out, both for emission and immunity, as required by international standards. During the tests, the device or the apparatus or the system under test is subjected to an electromagnetic field which varies in intensity and polarization; the sequence of the electromagnetic field values in the working volume, where the apparatus under test is located, must approximate the appropriate statistical distributions for the test to have significance.

Nella camera riverberante tradizionale la variazione del campo elettromagnetico à ̈ realizzata mediante mescolatori meccanici: si tratta di grosse pale metalliche di forma irregolare che sono poste in rotazione durante l’ esecuzione della misura. Naturalmente, il fatto di introdurre questi dispositivi all’interno dell’ ambiente della camera comporta problemi sia dal punto di vista della gestione degli spazi, che della sicurezza dell’ ambiente stesso. A ciò va sommata l’obbiettiva difficoltà di controllo sulla variazione dell’intensità del campo controllando tali mescolatori; infatti i mescolatori meccanici operano un cambiamento delle configurazioni naturali di campo elettromagnetico della camera (i modi) agendo sulle condizioni al contorno del campo stesso che cambiano durante la rotazione. In the traditional reverberation chamber the variation of the electromagnetic field is achieved by mechanical mixers: these are large metal blades of irregular shape which are rotated during the execution of the measurement. Naturally, the fact of introducing these devices inside the room environment involves problems both from the point of view of space management and the safety of the environment itself. To this must be added the objective difficulty of controlling the variation of the intensity of the field by controlling such mixers; in fact the mechanical mixers effect a change of the natural configurations of the electromagnetic field of the chamber (the modes) by acting on the conditions surrounding the field itself which change during rotation.

Scopo della presente invenzione à ̈ pertanto fornire un sistema di mescolamento del campo elettromagnetico in ambienti schermati che non utilizzi mescolatori meccanici e permetta di controllare attivamente e con semplicità la variazione dell’intensità del campo elettromagnetico. The aim of the present invention is therefore to provide a system for mixing the electromagnetic field in shielded environments which does not use mechanical mixers and which allows the variation of the intensity of the electromagnetic field to be actively and simply controlled.

Oggetto della presente invenzione à ̈ pertanto un sistema di mescolamento del campo elettromagnetico in ambienti schermati comprendente una pluralità di antenne alimentate tutte in modo indipendente l’una dall’ altra, e disposte su di un opportuno supporto ad una reciproca opportuna distanza data. Tale distanza sarà proporzionale alle dimensioni delle antenne, e preferibilmente sarà sostanzialmente non inferiore a mezza lunghezza d’onda calcolata alla minima frequenza di utilizzo. The object of the present invention is therefore a system for mixing the electromagnetic field in shielded environments comprising a plurality of antennas all powered independently of each other, and arranged on a suitable support at a given mutual distance. This distance will be proportional to the dimensions of the antennas, and preferably it will be substantially not less than half a wavelength calculated at the minimum frequency of use.

Il supporto delle antenne à ̈ di preferenza di forma cubica, realizzata in rete metallica; in una forma esecutiva preferita sono collocate sulla struttura di supporto quattro antenne per ognuna delle cinque facce esposte, per un totale di venti antenne. The support of the antennas is preferably of a cubic shape, made of metal mesh; in a preferred embodiment four antennas are placed on the support structure for each of the five exposed faces, for a total of twenty antennas.

Il controllo dell’ alimentazione delle antenne può essere realizzato utilizzando una pluralità di interruttori che possono essere azionati in opportune sequenze prestabilite a seconda del tipo di variazione che si vuole impartire al campo elettromagnetico. The control of the power supply of the antennas can be achieved by using a plurality of switches that can be operated in suitable pre-established sequences according to the type of variation to be imparted to the electromagnetic field.

Un ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ un’antenna per il mescolamento del campo elettromagnetico in ambienti schermati. In una forma esecutiva preferita ciascuna delle dette antenne à ̈ montata su di una base collegata a detto supporto in modo orientabile rispetto ad almeno un asse di oscillazione. Le antenne possono essere costituite da una pluralità di elementi sotto forma di strutture poligonali metalliche uguali tra loro e disposte a formare un solido di rotazione. In particolare, gli elementi dell’ antenna sono dei trapezi, e la struttura complessiva dell’ antenna à ̈ conica. A further object of the present invention is an antenna for mixing the electromagnetic field in shielded environments. In a preferred embodiment each of said antennas is mounted on a base connected to said support in an orientable way with respect to at least one axis of oscillation. The antennas can be constituted by a plurality of elements in the form of metal polygonal structures equal to each other and arranged to form a solid of rotation. In particular, the elements of the antenna are trapezoids, and the overall structure of the antenna is conical.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma esecutiva della medesima, eseguita, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle tavole di disegni allegate, in cui: Further advantages and characteristics of the present invention will become evident from the following detailed description of an embodiment thereof, carried out, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

la figura 1 Ã ̈ una vista in elevazione laterale di una forma esecutiva del sistema secondo la presente invenzione; Figure 1 is a side elevation view of an embodiment of the system according to the present invention;

la figura 2 à ̈ una vista in elevazione laterale di una forma esecutiva preferita dell’ antenna secondo la presente invenzione; Figure 2 is a side elevation view of a preferred embodiment of the antenna according to the present invention;

la figura 3 à ̈ una vista in pianta dell’antenna della figura 2; figure 3 is a plan view of the antenna of figure 2;

la figura 4 à ̈ un diagramma schematico che illustra i gradi di libertà di posizionamento dell’ antenna della figura 2; e figure 4 is a schematic diagram illustrating the degrees of freedom of positioning of the antenna of figure 2; And

la figura 5 à ̈ una vista in elevazione laterale con parti in sezione di un particolare dell’ antenna secondo la presente invenzione. Figure 5 is a side elevation view with parts in section of a detail of the antenna according to the present invention.

In figura 1 à ̈ illustrato il sistema secondo la presente invenzione in una sua forma esecutiva preferita; con 1 à ̈ designata la struttura di supporto, che nel caso consiste in un corpo scatolare sostanzialmente cubico, realizzato con profilati metallici 101 , traverse metalliche di rinforzo 201 e pannelli di griglia metallica 301. Alle traverse 201 sono collegate, incernierate al perno 211 sporgente dalla rispettiva traversa 201 , le basi 102 delle antenne 2. Le dette antenne sono costituite da una pluralità di elementi 202 assemblati attorno ad un asta 302 che presenta ad un estremità un piattello 312 ed all’estremità opposta si collega ad un piede 402 collegato alla base 102. Su di una faccia del supporto 1 deve essere sistemato un quadro di connessione 401 su quale sono disposti i connettori 411 che permettono l’ alimentazione delle antenne 2. Figure 1 illustrates the system according to the present invention in one of its preferred embodiments; 1 designates the support structure, which in the case consists of a substantially cubic box-like body, made with metal profiles 101, reinforcing metal crosspieces 201 and metal grid panels 301. They are connected to the crosspieces 201, hinged to the protruding pin 211 from the respective crosspiece 201, the bases 102 of the antennas 2. The said antennas are constituted by a plurality of elements 202 assembled around a rod 302 which has a plate 312 at one end and at the opposite end is connected to a connected foot 402 at the base 102. On one face of the support 1 there must be placed a connection panel 401 on which the connectors 411 which allow the power supply of the antennas 2 are arranged.

In figura 2 à ̈ illustrata in maggiore dettaglio l’ antenna del sistema secondo l’invenzione; alle parti uguali corrispondono gli uguali numerali. Nella figura appare chiaramente che l’ asta 302 presenta due piattelli alle rispettive estremità, di cui il piattello 312 à ̈ quello a cui sono collegati gli elementi 202 dell’ antenna, mentre all’estremità opposta il piattello 322 à ̈ collegato al piede 402, che a sua volta à ̈ accoppiato al connettore 502 che attraversa la base 102. Tale base 102 à ̈ collegata al perno 211 tramite la cerniera 112, che ne permette l’oscillazione in posizioni quale quella rappresentata tratteggiata in figura, ed indicata con 2’ . Nella figura 3, analogamente, con l’ antenna 2 vista in pianta dall’ alto, viene mostrata la possibilità di oscillazione della medesima attorno al perno 211 collegato alla traversa 201 del telaio della struttura di supporto. In pratica, come appare meglio schematizzato dalla figura 4, la base 102, qui schematizzata senza tutti componenti dell’antenna 2, può oscillare sia rispetto ad un asse 11 parallelo al piano 10 della parete della struttura di supporto 1 , che rispetto ad un asse 12 perpendicolare a detto piano. In figura 5 à ̈ illustrato il particolare inerente al collegamento così come realizzato nella forma esecutiva preferita. In pratica la base 102 si collega al perno 211 tramite un braccio 112 provvisto di un occhiello 122, che si ad inserire sull’ asta filettata 231 sporgente radialmente dal perno 211 stesso; sull’ asta à ̈ avvitato il dado 241. Il perno 211 à ̈ fissato alla traversa 201 tramite l’ asta filettata 221 inserita passante nel foro 261 della traversa 201 , e serrata con il dado 251. Figure 2 illustrates in greater detail the antenna of the system according to the invention; to equal parts correspond the same numerals. In the figure it is clear that the rod 302 has two plates at the respective ends, of which the plate 312 is the one to which the elements 202 of the antenna are connected, while at the opposite end the plate 322 is connected to the foot 402, which in turn is coupled to the connector 502 which crosses the base 102. This base 102 is connected to the pin 211 by means of the hinge 112, which allows it to oscillate in positions such as the one shown in dashed form in the figure, and indicated with 2â € ™. In figure 3, similarly, with the antenna 2 seen in plan from above, the possibility of oscillation of the same around the pin 211 connected to the crosspiece 201 of the frame of the support structure is shown. In practice, as it appears better schematized by figure 4, the base 102, here schematized without all the components of the antenna 2, can oscillate both with respect to an axis 11 parallel to the plane 10 of the wall of the support structure 1, and with respect to a axis 12 perpendicular to said plane. Figure 5 illustrates the detail inherent in the connection as made in the preferred embodiment. In practice, the base 102 is connected to the pin 211 by means of an arm 112 provided with an eyelet 122, which is inserted on the threaded rod 231 protruding radially from the pin 211 itself; nut 241 is screwed onto the rod. The pin 211 is fixed to the crosspiece 201 by means of the threaded rod 221 inserted through the hole 261 of the crosspiece 201, and tightened with the nut 251.

Il funzionamento del sistema secondo la presente invenzione apparirà evidente da quanto segue. Il supporto 1 à ̈ realizzato in profilato 10 ed in grigliato metallico 301 , ed à ̈ costruito in modo da essere agevolmente accessibile a suo interno, al fine di gestire i collegamenti delle diverse antenne 2. La struttura del supporto 1 illustrata nella figura à ̈ di forma sostanzialmente cubica; in questa situazione possono essere montate sino a quattro antenne su ciascuna delle cinque facce esposte del cubo, per un totale di venti antenne. The operation of the system according to the present invention will appear evident from the following. The support 1 is made of profile 10 and of metal grating 301, and is built in such a way as to be easily accessible inside, in order to manage the connections of the various antennas 2. The structure of the support 1 illustrated in the figure is substantially cubic in shape; in this situation up to four antennas can be mounted on each of the five exposed faces of the cube, for a total of twenty antennas.

La griglia 301 che riveste il supporto 1 garantisce sia leggerezza e robustezza meccanica, sia la necessaria schermatura dei cablaggi interni, il cui accoppiamento con il campo della camera riverberante à ̈ da evitare per non avere alterazioni sulla totale depolarizzazione del campo. The grid 301 that covers the support 1 guarantees both lightness and mechanical strength, and the necessary shielding of the internal wiring, whose coupling with the reverberation chamber field is to be avoided in order not to have alterations on the total depolarization of the field.

Le antenne devono essere posizionate almeno ad una distanza reciproca data, tale distanza à ̈ proporzionale alle dimensioni delle antenne, e sostanzialmente à ̈ non inferiore a mezza lunghezza d’onda calcolata alla minima frequenza di utilizzo The antennas must be positioned at least at a given mutual distance, this distance is proportional to the size of the antennas, and substantially is not less than half a wavelength calculated at the minimum frequency of use.

Su una faccia del cubo di supporto à ̈ montato un pannello 401 con i connettori 411 per l’ alimentazione delle antenne; esso dà la possibilità di alimentare separatamente le antenne in una qualunque combinazione, sia mediante collegamenti manuali, che in maniera elettronica; in quest’ultimo caso à ̈ necessario collegare il pannello ad una opportuna matrice di interruttori (non illustrata nella figura). La possibilità di controllare direttamente l’ alimentazione delle antenne offre un’ ampia disponibilità nella regolazione della variazione del campo elettromagnetico. A panel 401 with connectors 411 for powering the antennas is mounted on one face of the support cube; it makes it possible to power the antennas separately in any combination, either by means of manual connections or electronically; in the latter case it is necessary to connect the panel to a suitable matrix of switches (not shown in the figure). The possibility to directly control the power supply of the antennas offers a wide availability in the regulation of the variation of the electromagnetic field.

La figura 2 mostra una delle venti antenne 2 del sistema secondo l’invenzione. Essa à ̈ una tipica antenna conica a fili opportunamente progettata per essere adattata alle esigenze del sistema. La scelta à ̈ dettata dagli interessanti aspetti tecnici che essa presenta. In primo luogo tale antenna à ̈ dotata di una notevole larghezza di banda di funzionamento con dimensioni ridotte; in secondo luogo à ̈ molto leggera e facile da costruire. Dal punto di vista strutturale ogni singola antenna à ̈ composta da una pluralità di elementi 302 che vengono raccordati tra loro collegandoli ai piattelli 312 e 322 dell’ asta 302, a cui à ̈ collegato il connettore 502. Figure 2 shows one of the twenty antennas 2 of the system according to the invention. It is a typical conical wire antenna suitably designed to be adapted to the needs of the system. The choice is dictated by the interesting technical aspects it presents. In the first place, this antenna is equipped with a considerable operating bandwidth with reduced dimensions; secondly it is very light and easy to build. From the structural point of view, each single antenna is composed of a plurality of elements 302 which are joined together by connecting them to the plates 312 and 322 of the rod 302, to which the connector 502 is connected.

Ogni antenna à ̈ collegata al supporto 1 in grado di oscillare rispetto a due assi, come risulta dalle figure 3 e 4. Questa libertà di posizionamento consente una ulteriore ampia capacità di regolazione della variazione del campo consentendo la possibilità di orientare l’ antenna in qualunque direzione rispetto all’azimut e all’ elevazione. Each antenna is connected to support 1 capable of oscillating with respect to two axes, as shown in figures 3 and 4. This freedom of positioning allows a further wide range of adjustment capabilities allowing the possibility of orienting the antenna in any direction with respect to azimuth and elevation.

Sono state effettuate delle analisi della distribuzione cumulativa delle ampiezze della componente del campo elettrico all’interno della camera riverberante che adotta il sistema dell’invenzione, valutando la distribuzione ottenuta alimentando a coppie le antenne del sistema. Dai primi risultati si evince che il sistema à ̈ in grado di generare un campo con una distribuzione statistica delle ampiezze in ottimo accordo con quella teorica. Analyzes were carried out of the cumulative distribution of the amplitudes of the electric field component inside the reverberation chamber that adopts the system of the invention, evaluating the distribution obtained by feeding the system antennas in pairs. The first results show that the system is able to generate a field with a statistical distribution of the amplitudes in excellent agreement with the theoretical one.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di mescolamento del campo elettromagnetico in ambienti schermati comprendente una pluralità di antenne (2) alimentate tutte in modo indipendente l’una dall’ altra, e disposte su di un opportuno supporto ( 1) almeno ad una reciproca opportuna distanza data. CLAIMS 1. Electromagnetic field mixing system in shielded environments comprising a plurality of antennas (2) all powered independently from each other, and arranged on a suitable support (1) at least at a given mutual distance . 2. Sistema secondo la rivendicazione 1 , in cui tale distanza à ̈ proporzionale alle dimensioni delle antenne (2), e sostanzialmente non inferiore a mezza lunghezza d’onda calcolata alla minima frequenza di utilizzo. 2. System according to claim 1, in which this distance is proportional to the dimensions of the antennas (2), and substantially not less than half a wavelength calculated at the minimum frequency of use. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto supporto ( 1) à ̈ realizzato in struttura metallica mediante un telaio di profilati ( 101) rivestiti da una griglia (301). System according to claim 1 or 2, wherein said support (1) is made of a metal structure by means of a frame of profiles (101) covered with a grid (301). 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detto supporto ( 1) ha una struttura sostanzialmente cubica. System according to claim 3, wherein said support (1) has a substantially cubic structure. 5. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 4, in cui il controllo dell’ alimentazione delle antenne (2) à ̈ realizzato utilizzando una pluralità di interruttori. 5. System according to any one of the preceding claims from 1 to 4, in which the control of the power supply of the antennas (2) is achieved by using a plurality of switches. 6. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 5, in cui ciascuna delle dette antenne (2) à ̈ montata su detto supporto in modo orientabile rispetto ad almeno un asse di oscillazione. 6. System according to any one of the preceding claims from 1 to 5, in which each of said antennas (2) is mounted on said support in an orientable way with respect to at least one axis of oscillation. 7. Antenna per il mescolamento del campo elettromagnetico in ambienti schermati, caratterizzata dal fatto che detta antenna (2) à ̈ provvista di una base ( 102) collegabile ad un supporto (1) in modo orientabile rispetto ad almeno un asse di oscillazione. 7. Antenna for mixing the electromagnetic field in shielded environments, characterized in that said antenna (2) is provided with a base (102) which can be connected to a support (1) in an orientable way with respect to at least one axis of oscillation. 8. Antenna secondo la rivendicazione 7, in cui detta base (102) à ̈ orientabile rispetto ad un asse di oscillazione parallelo al piano di detto supporto (1). 8. Antenna according to claim 7, wherein said base (102) is orientable with respect to an axis of oscillation parallel to the plane of said support (1). 9. Antenna secondo la rivendicazione 7, in cui detta base (102) à ̈ orientabile rispetto ad un asse di oscillazione perpendicolare al piano di detto supporto (1). Antenna according to claim 7, wherein said base (102) is orientable with respect to an axis of oscillation perpendicular to the plane of said support (1). 10. Antenna secondo una qualunque delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui detta base ( 102) à ̈ orientabile rispetto a due assi (11 , 12) di oscillazione, ortogonali tra loro. 10. Antenna according to any one of claims 6 to 8, wherein said base (102) is orientable with respect to two oscillation axes (11, 12), orthogonal to each other. 11. Antenna secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzata dal fatto che comprende una pluralità di elementi (202) formati di strutture poligonali metalliche uguali tra loro e disposte a formare un solido di rotazione. 11. Antenna according to any one of claims 7 to 10, characterized in that it comprises a plurality of elements (202) formed of identical metal polygonal structures and arranged to form a solid of rotation. 12. Antenna secondo la rivendicazione 11 , in cui gli elementi dell’antenna sono dei trapezi, e la struttura complessiva dell’ antenna à ̈ conica.12. Antenna according to claim 11, wherein the elements of the antenna are trapezoids, and the overall structure of the antenna is conical.
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