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Introducción a las Fuentes
I t
Intencionales
i
l de
d Interferencias
I t f
i
que Contribuyen al Ambiente
Electromagnético
Hildeberto Jardon Aguilar: CINVESTAV-IPN
Nota: esta p
plática también está
relacionada con:
Fuentes de ambiente
electromagnético intencional
Armas electromagnéticas
g
Introducción
La sociedad para su funcionamiento
diario se apoya en su infraestructura vital
Ejemplos de infraestructura prioritaria de
la sociedad
Sistema de tráfico aéreo
Sistema de distribución de petróleo
Sistema financiero
Sistemas de control de tráfico terrestre
Sistemas de telecomunicaciones
Hospitales y otros sistemas de salud
Sistemas de seguridad y de emergencias
Característica fundamental de
toda esta infraestructura
Empleo intensivo de sistemas
electrónicos de telecomunicaciones e
electrónicos,
informáticos
Característica
C
t í ti fundamental
f d
t l de
d todo
t d
sistema moderno electrónico, de
telecomunicaciones e informático:
Realizar funciones cada ves más
complejas y a más altas
velocidades
l id d
Particularidad:
casi todos los circuitos integrados que
constituyen a la mayoría de los sistemas
electrónicos, de telecomunicaciones y de
informática se basa en tecnología del silicio
Notas:
Para que los circuitos integrados puedan realizar
funciones más complejas éstos deben contener mayor
numero de
d transistores
t
i t
Para que un circuito integrado contenga cada vez
mayor número de transistores éstos deben ser más
p q
pequeños
Para que los circuitos integrados realicen funciones de
f
forma
más
á rápida
á id llos transistores
t
i t
deben
d b ser cada
d vez
más pequeños
Evolución de los dispositivos electrónicos
que conforman a los sistemas electrónicos,
de telecomunicaciones e informáticos
Generaciones: Vulnerabilidad al ambiente
electromagnético
g
intencional
Primera generación: tubos al vacío
Segunda
g
generación:
g
Diodos y transistores discretos
Tercera generación:
Pequeña escala de integración: menos de 100 transistores por circuito integrado
Mediana escala de integración: de 100 a 1000 transistores por circuito integrado
Cuarta escala de integración
Gran escala de integración (LSI): 1000 a 10,000
transistores por circuito integrado
Muy gran escala de integración (VLSI): diez mil a un
millon de transistores por circuito integrado
Quinta generación: ultra alta escala de integración (ULSI)
Más de un millón de transistores por circuito integrado
Fuentes de energía electromagnética
Operación de todo dispositivo,
equipo o sistema que emplea energía
para su funcionamiento
eléctrica p
Dispositivo,
p
,
equipo o
sistema
eléctrico
o
electrónico
Energía
electromagnética
Dispositivos, equipos y sistemas
Dispositivos
susceptibles a ser interferidos,
i di
indispuestos,
t
dañados
d ñ d o destruidos
d t id
Todo dispositivo,
p
, equipo
q p o sistema electrónico,, de
telecomunicaciones o de informática es susceptible
a sufrir
f i degradaciones
d
d i
en su funcionamiento
f
i
i t o
daños permanentes
Sistema
radioelectrónico
o de
radiocomunicación
Sistema
electrónico
Principales blancos de las fuentes de
ambiente electromagnético intencional
Sistemas
de
radiocomunicación
Sistemas
radioelectrónicos
di l t ó i
Sistemas de
comunicación por
cable eléctrico
Sistemas
informáticos
Sistemas
telemáticos
Otros sistemas
electrónicos
F ó
Fenómeno
de
d resonancia
i
Resonancia serie: amplificación de voltaje
Resonancia paralelo: amplificación de
corriente
Factor de amplificación
f
ó = factor
f
de calidad
Caminos de penetración de la energía
electromagnética en equipos electrónicos
1.- Espacio
p
Inducción magnética
I d
Inducción
ió eléctrica
lé i
Radiación
2.- Conductores
Medios de acoplamiento
p
A.- Espacio:
A.p
Inducción o radiación
B.-- Contacto físico: Conducción
B.
Espacio
Equipo
dispositivo
o sistema
electrónico
Dispositivo,
Equipo, o
Sistema
electrónico
Arma
electromagnética
Sistema
radioelectrónico
o de
radiocomunicación
Sistema
electrónico
B
A
Sistema de
alimentación
A
Fuente
electromagnética
Medio de
transmisión
Fuente
electromagnética
Reducción del nivel de energía al
cuadrado de la distancia
Efectos potenciales causados
por las fuentes de ambiente
electromagnético intencional
☼ Interferencia
I
f
i
☼ Indisponibilidad
☼ Degradación
g
p
permanente ligera
g
☼ Degradación permanente catastrófica
Interferencia
Indisponibilidad
p
Degradación
D
d ió
catastrófica
Degradación
ligera
Operación
p
de las fuentes
Experiencia
: Ninguna
Mínima
Protección
: Ninguna
Mínima
Huella o trazo : Ninguna
Condición
: Camuflaje total
: Superación de obstáculos
Distancia
: Corta distancia ≈ metros
Larga distancia ≈ decenas de km
Huella
: Metros a cientos de metros.
metros
Clasificación de fuentes de ambiente
electromagnético intencional
Forma de onda
☼ Onda continua
☼ Onda pulsante
☺ Un solo pulso
☺ Tren de pulsos
p
Nivel de potencia: 1 W – 1 TW
☼ Baja potencia
☼ Potencia Media
☼ Alta potencia
☼ Ultra alta potencia
Por complejidad
l jid d tecnológica
ló i
☼ Baja
☼ Media
☼ Alta
P alcance
Por
l
De corto alcance 0<d<10 m
De mediano alcance 10<d<100 m
De g
gran alcance d>100 m
Ancho de banda
☼ Banda angosta
☼ Banda media
☼ Banda ancha
☼ Ultra banda ancha
( > Una década)
Conclusiones
Crece la potencialidad que se presenten situaciones de ambientes
electromagnéticos
e
ect o ag ét cos a
anómalos
ó a os
- Pulsos de energía electromagnética de nivel muy grande
- Pulsos de energía electromagnética de muy corta duración
• Se
S
presenta
t lla necesidad
id d de
d disponer
di
de
d medios
di para
- Detectar y medir la presencia de pulsos de muy corta duración y
de gran nivel
- Desarrollar
D
ll medidas
did de
d protección
t
ió contra
t ambientes
bi t
electromagnéticos anómalos
- Nuevos retos a laboratorios de medición de
compatibilidad electromagnética
Antena
Oscilador
Antena
Fuente de alto
voltaje
Sistema de alimentación de
equipo
q p electrónico
Sistema eléctrico de
comunicación
36 – 60 kV
Cable coaxial
par torcido
36 kV-60 kV
36 – 60
kV
Antena
f
100 MHz – 10 MHz
*I*☺
“I☺
Sistema de
Ali
Alimentación
t ió
Descargas eléctricas (rayos)
Fuentes de banda
angosta
Pulsos electromagnéticos
de gran altitud
Densidad
d espectral
1 f
1 f
1 f
2
1 f 2 Fuentes de UWB
Energía electromagnética ambiental (industrial)
100 kHz
1 MHz
10 MHz
Frecuencia
300 MHz
1
10 GHz
Ejemplos
Fuentes electromagnéticas de baja tecnología:
Hornos de microondas
Pistolas no letales: Taser
“Generadores Marx”
“Sistema de ignición de vehículos de combustión
interna”
Fuentes de mediana tecnología
Acondicionamiento de radares
Acondicionamiento de sistemas de
contramedidas
Fuentes de alta potencia
Fuentes de alta tecnología
Bombas electromagnéticas
Osciladores pulsantes
Armas de alta y ultra alta potencia (>10 MW)
5 cm
5 cm
V ≈ 36 − 60 V
1 cm
1000 capacitores en paralelo se cargan
36 kV − 60 kV
1000 capacitores
se descargan en
serie
Potencia pico – Potencia media
p
t
P
t
P=1W
P
t
0.1 µs
0.15
PP ≈
0.15
Tv
0.1
Pm = −7 Pm
Td
10
≈ 10 MW