Tipos de interferência que afetam a recepção

INTRODUÇÃO
PANORAMA DAS RADIO INTERFERÊNCIAS E INTERCEPTAÇÕES
INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA ( EMI / RFI )
ALGUMAS PRÁTICAS ÚTEIS
EXEMPLOS DE CASOS REAIS
GLOSSÁRIO

INTRODUÇÃO

Infelizmente, são poucos os radio escutas que nunca se deparam com fortes ruídos no seu receptor, nitidamente provenientes de fontes geradas pelo homem. Em especial, nos grandes centros urbanos, onde estão as principais fontes potenciais de interferências e geração de ruído elétrico, este problema se acentua.

O objetivo é demonstrar de forma prática as principais fontes de interferência para que se possa extrair ao máximo da pratica de radio escuta. Como pode-se constatar, a eliminação dos ruídos é muito complicado, não só pelos aspectos técnicos, mas principalmente pela viabilidade do processo, seja financeiro ou logístico.

Como regra geral, a melhor forma de diminuir os ruídos elétricos que tanto causam transtornos para as escutas, é a construção de antenas bem dimensionadas e principalmente, posicionadas adequadamente, naturalmente, o mais longe possível das fontes interferentes. Como exemplo de um dos processos que inviabiliza a eliminação dos ruídos, é a ausência de espaço físico para o correto posicionamento da antena quando se mora em apartamentos ou em determinados condomínios.

De qualquer forma, é importante conhecer um pouco deste tema, pois algumas ações são perfeitamente possíveis, o que pode fazer a diferença entre se ouvir um sinal audível de uma emissora desejada, ou apenas irritantes ruídos.  Existem excelente literatura disponível sobre o assunto, porém, a maioria no idioma inglês. No Brasil temos o Handbook do Radioamador publicado pela Edusp, que trata desta questão de forma conceitual e aborda as interferências causadas pelas estações de radio amador. Também, o Handbook do Radio Amador do ARRL ( liga norte americana de radio amadores ), é uma ótima fonte de informações.

PANORAMA DAS RADIO INTERFERÊNCIAS E INTERCEPTAÇÕES

As radio interferências existem há centenas de milhares de anos; todavia, somente desde a existência do rádio, há aproximadamente 80 anos, tomamos conhecimento delas. No decorrer dessas oito década, elas se tornaram fontes de irritação e de aborrecimentos a muitos usuários de equipamentos eletrônicos do mundo inteiro. Para uma radio interferência produzir efeitos maléficos, são necessários dois agentes : um que produz e outro que intercepta. Quando a interferência é proveniente da natureza, só há um aborrecido : quem a intercepta. Quando ela tem, porém, origem tecnológica, pode causar problemas tanto para o produto quanto para o interceptor. Neste ultimo caso, como cada equipamento funciona bem sozinho, porém apresenta problemas quando está próximo de outro, adotou-se a expressão "incompatibilidade eletromagnética". Essa expressão engloba a emissão de ondas não essenciais e a interceptação indevida das que são consideradas essenciais para outras estações.

O produtor da interferência tecnológica não é sempre um transmissor de rádio. Ele pode ser uma linha de alta tensão com fuga, um motor universal sem supressor, uma fabrica com aquecimento dielétrico, um ambulatório com diatermia, algumas lâmpadas fluorescentes, ou mesmo um mau contato de fios de cobre, com superfícies oxidadas. Por este motivo, é apresentada uma tabela mais ampla da problemática de interferências, classificando-as conforme suas origens, gêneros e manifestações, indicando em seguida exemplo típicos e as soluções indicadas, quando houver.

Quando falamos de interferências radio elétricas, em seu sentido mais restrito, geralmente referimo-nos às que aparecem em receptores de sinais de sons, imagens, ou outras informações, ou até em equipamentos domésticos de áudio freqüência, em conseqüência de irradiações de radio freqüências destinadas a transmitir sons, imagens os outras informações.

Quando se trata de incorporação de filtros em equipamentos de recepção e de sonorização, o primeiro contra-argumento costuma ser o custo presumido desses dispositivos.

Em destaque, os isoladores e o corpo principal do transformador

Exemplo de fonte inesgotável de interferência elétrica. Um caso típico de geração de interferência de RF a partir de 60 Hertz até VHF. Especialmente quando há falhas nas placas internas e centelhamento nos isoladores, devido a falhas de manutenção e problemas de qualidade nos materiais utilizados.

Em destaque, as torres da rede elétrica e de RF

Um problema típico das grandes cidades, em especial nos locais próximos as torres de transmissão de emissoras de televisão e radio difusão. A sobrecarga de RF aliado a problemas de ajustes nos transmissores e antenas, gera dificuldades de recepção nas ondas curtas. Isto requer a construção de antenas adequadas e receptores de ótima qualidade, com excelente seletividade de front-end, rejeição de imagens, processamento digital de sinais e outra caracterísitcas. E também, para amenizar os ofensores à escuta das ondas curtas, pode-se utilizar filtros passa-baixas ou passa-altas, antenas loop e etc. Mais informações sobre caracterísitcas técnicas de receptores acesse a página de Artigos Técnicos.

INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA ( EMI / RFI )

O conhecimento é uma dos mais valiosas ferramentas para solucionar problemas de EMI. Um cura bem sucedida de EMI geralmente requer familiaridade com a tecnologia relevante e procedimentos de diagnóstico.

Vitima de Caminho-Fonte

Todos os casos de EMI envolvem uma fonte de energia eletromagnética, um dispositivo que responde a esta energia ( vítima ) e um caminho de transmissão que permite a energia fluir da fonte à vitima. Algumas das principais fontes estão relacionadas na tabela acima. Existem três caminhos que a EMI pode viajar da fonte à vitima : irradiação, condução e indução. A EMI irradiada se propaga por irradiação a partir da fonte, através do espaço para a vitima. Um sinal conduzido viaja através de fios conectados à fonte e a vitima. A indução ocorre quando dois circuitos estão magneticamente acoplados. A maioria do EMI ocorre através de condução, ou alguma combinação de irradiação e condução. Por exemplo, um sinal é irradiado pela fonte e captado por um condutor anexado à vitima ( ou diretamente pelo circuito da vitima ) e é então conduzido para dentro da vitima. A EMI por indução é rara.

Modo Diferencial vs. Comum

É importante entender as diferenças entre os sinais conduzidos de modo-diferencial e modo-comum. Cada um destes modos de condução requerem curas de EMI diferentes. As curas para modo-diferencial, ( o típico filtro passa-alta, por exemplo ), não atenuam sinais de modo-comum. Por outro lado, um "choke" típico de modo-comum não afeta a interferência resultante de um sinal de modo-diferencial.

As correntes de modo diferencial geralmente apresentam dois condutores facilmente identificáveis. Em uma linha de transmissão de dois fios, por exemplo, o sinal deixa o gerador em uma linha e retorna pela outra. Quando os dois condutores estão muito próximos, eles formam uma linha de transmissão e existe uma diferença de fase de 180° entre seus respectivos sinais. É relativamente simples construir um filtro que passe os sinais desejados e eliminam sinais não desejados para a linha de retorno. A maioria dos sinais desejados, tais quais os sinais de TV dentro de um cabo coaxial são sinais de modo diferencial.

Em um circuito de modo-comum, muitos fios de um sistema multi fios agem como se eles fossem um único fio. O resultado pode ser uma boa antena, tanto como irradiadora ou como um receptor de energia não desejada. O caminho de retorno é geralmente o aterramento da Terra. Desde que a fonte e os condutores de retorno são geralmente bem separados, não existe nenhuma diferença de fase confiável entre os condutores e nenhum lugar conveniente para drenar ( shunt ) os sinais não desejados. Os choques toróides são a resposta para a interferência de modo-comum. A explicação a seguir se aplica a núcleos de bastão assim como toróides, mas desde que os núcleos de bastão podem se acoplar com circuitos próximos, use-os apenas como ultimo recurso.

Os toróides trabalham diferentemente, mas igualmente bem, com cabos coaxiais e condutores em pares. Um sinal de modo-comum em um cabo coaxial é geralmente um sinal que está presente no lado de fora do cabo blindado. Quando enrolamos o cabo ao redor de um núcleo de ferrite toróide o choque se apresenta como uma reatância em serie com o lado de fora da blindagem, mas não tem nenhum efeito nos sinais dentro do cabo por causa que seu campo é ( idealmente ) confinado dentro da blindagem. Como condutores de pares tais quais cabos-paralelos, os sinais com fase oposta estabelecem fluxos magnéticos de fase opostas no núcleo. Estes fluxos "diferenciais" cancelam entre si, e não existe nenhuma reatância em rede para o sinal diferencial. Para sinais de modo-comum, entretanto, o choque aparece como uma reatância em serie com a linha.

Os choques de toróide trabalham pior com cabos de condutor único. Devido a não existir nenhuma corrente de retorno para estabelecer um fluxo de cancelamento, o choque se apresenta como uma reatância em serie com ambos o sinais desejados e não desejados.

Fontes de EMI

As causas básicas de EMI podem ser agrupadas em diversas categorias :

• efeitos de sobrecarga fundamental

• ruído externo

• emissões espúrias de um transmissor

• distorção de intermodulação ou outro sinal espúrio externo

Como um investigador de EMI, você deve determinar quais destes estão envolvidos no seu problema de interferência. Uma vez que você o faça, será mais fácil selecionar a cura necessária.

Sobrecarga Fundamental

A maioria dos casos de interferência são causados por sobrecarga fundamental. O mundo está repleto de sinais de RF. Os equipamentos adequadamente projetados devem ser capazes de selecionar o sinal desejado, enquanto rejeitam todos os outros. Infelizmente, devido a deficiências de projeto tais quais blindagens inadequadas ou filtros, alguns equipamentos são incapazes de rejeitar sinais fortes fora da faixa.

Um sinal fundamental forte pode entrar no equipamento de diversas formas diferentes. O Mais comum, é ser conduzido para dentro por fios conectados a este. Condutores possíveis incluem antenas e linhas de alimentação, cabos de interconexão, transmissão de potencia e cabos de terra. As antenas de TV e linhas de alimentação, telefones ou cabeamento de alto falantes e cabos de AC são os pontos mais comuns de entrada.

O efeito de um sinal interferente está diretamente relacionado a sua intensidade. A intensidade de um sinal irradiado diminui com o quadrado da distancia de sua fonte : quando a distancia da fonte dobra, a intensidade do campo eletromagnético decai a um quarto de sua intensidade na distancia original a partir da fonte. Esta característica pode algumas vezes ser usada para ajudar a resolver casos de EMI. Você pode algumas vezes fazer melhorias significativas através da mudança do equipamento vitima e da antena longe entre si.

Ruído externo

A maioria dos casos de interferência reportado envolvem algum tipo de fonte externa de ruído. O mais comum destes ruídos são elétricos.  Os ruídos externos também podem vir de transmissores ou fontes não licenciadas de RF tais como computadores, jogos de vídeo, repelente de ratos eletrônico e outros mais. O ruído elétrico é regularmente fácil de identificar através da observação da figura de uma TV suscetível ou da escuta de um receptor de OC. Em um receptor, é geralmente um som parecido a um zumbido, algumas vezes mudando de intensidade conforme o arco ou fagulha "estalam" - se alteram. Se você determina que o problema é causado por ruído externo, isto deve ser curado na fonte.

Emissões Espúrias

Todos os transmissores geram alguns ( espera-se  que poucos ) sinais de RF fora de suas freqüências alocadas. Estes sinais fora de faixa são chamados de emissões espúrias. As emissões espúrias podem ser sinais discretos ou ruído de banda larga. Harmônicos, são sinais em múltiplos exatos da freqüência de operação ( ou fundamental ).Outros sinais espúrios discretos são geralmente causados pelo processo de mistura super heteródino usado na maioria dos modernos receptores. Os transmissores também podem produzir ruído de banda larga e/ou oscilações parasitas. Se estes sinais indesejados causam interferência a outros serviços de radio, os órgãos regulatórios devem requerem aos seus proprietários que corrijam o problema.

Diagnosticando EMI

A maioria dos casos de EMI são complexos. Envolvem uma fonte, um caminho e uma vitima. Cada um destes componentes principais tem um grande números de variáveis : O problema é causado por harmônicos, sobrecarga fundamental, emissões conduzidas, emissões irradiadas ou uma combinação de todos estes fatores ? Deve ser atenuado com filtro passa-baixa, passa-alta, choques de modo-comum ou com filtro de linha de AC ? Como está a blindagem, transformadores de isolamento, um terra diferente ou configuração de antena ? Você provavelmente não verá seu problema exato e a cura listada em nenhum lugar. Mas deve ser importante diagnosticar o problema !

ALGUMAS PRÁTICAS ÚTEIS

Blindagens

As blindagens são usada para determinar fronteiras para a energia irradiada. Filmes finos condutivos, cobre trançado e folhas de metal soa os materiais de blindagem mais comuns. A efetividade máxima da blindagem geralmente requer folhas de metal sólido que encapsula completamente a fonte ou o circuito suscetível ou equipamento. Pequenas descontinuidades, tais quais buracos ou fendas, diminuem a efetividade da blindagem. Adicionalmente, as superfícies em contato entre as diferentes peças devem ser condutoras. 

Filtros

O significado maior da separação de sinais se baseia nas suas diferenças de freqüência. Os filtros oferecem pouca oposição para certas freqüências  enquanto bloqueiam outras. Os filtros variam em características de atenuação, características de freqüência e capacidade de manipular potencias diferentes. Os nomes dados aos vários filtros são baseados nos seus usos.

Os filtros de passa-baixa passam as freqüências abaixo de alguma freqüência de corte, enquanto atenuam freqüências acima desta. O esquema de um filtro deste tipo está representado abaixo :

Os filtros de linha de AC, algumas vezes chamados de filtros de "força bruta", são usados para filtrar energia de RF das linhas de potencia de alimentação. O esquema é o filtro de passa-baixa mostrado anteriormente.

Estes filtros devido a complexidade de sua construção, em especial quanto a confecção dos indutores e da blindagem da caixa, devem ser adquiridos prontos. Diversas indústrias especializadas fabricam filtros de linha para todos as aplicações industriais, que são os mais recomendados para uso em casa, na alimentação dos receptores de OC.

Os capacitores de bypass podem ser usados para curar problemas de EMI. Este capacitor é geralmente colocado entre o sinal ou cabo de alimentação e o circuito terra. Prove um caminho de baixa impedância para a terra de sinais de HF. Os capacitores de bypass são geralmente de 0.001 μF, enquanto para VHF são usados geralmente 0.001 μF.

Choques de Modo Comum

Os choques de modo comum podem ser o mais guardado segredo entre os radioamadores em especial. Os filtros de modo diferencial descritos anteriormente não são efetivos contra sinais de modo comum. Para eliminar adequadamente sinais de modo comum, você precisa de choques de modo-comum. Eles podem ajudar praticamente em qualquer problema de interferência, desde TV a cabo a telefones, quanto a interferência de áudio causada por RF captada nos cabos dos alto falantes.

Os choques de modo comum, geralmente tem materiais de núcleo de ferrite. Estes materiais são bem adequados para atenuar correntes de modo comum. O tamanho ótimo e o material de ferrite são determinados pela aplicação e freqüência. Por exemplo, um cabo AC de alimentação com um conector acoplado não pode ser facilmente enrolado em um pequeno núcleo de ferrite. As características dos materiais do ferrite variam com a freqüência.

Exemplos de ferrite para confecção de choques

Aterramento

Um terra elétrico não é uma grande pia que de alguma forma suga todo o ruído e sinais indesejados. Terra é um conceito de circuito, se o circuito é pequeno, que nem um receptor de radio, ou largo, que nem o caminho de propagação entre o transmissor e a instalação de TV a cabo. O terra forma um ponto de referencia universal entre os circuitos. Enquanto o terra não é a cura para todos os problemas de EMI, o terra é um importante componente de segurança de qualquer instalação elétrica. É parte do sistema de proteção contra raios nas estações de radio amadores e radio escutas que mantêm antenas externas, e um componente critico de segurança para o cabeamento elétrico das residências. enquanto que o aterramento dos equipamentos podem curar alguns problemas de EMI - em especial quando aplicado a transmissão por radio amadores - não é a cura para todos os males conforme sugerido em algumas literaturas técnicas. Um aterramento é relativamente fácil de se instalar e deve reduzir correntes harmônicas e ruídos elétricos no cabo de alimentação da antena; é desta forma uma valiosa tentativa.

Utilizar Baterias

Uma forma prática e eficiente para diminuir a interferência elétrica conduzida ao receptor pelo cabo AC, é utilizar baterias ou pilhas na alimentação. Desta forma, para estes casos comprovados de interferência devido a fontes de conversão AC/DC ineficientes, ou ausência de filtros de linha com blindagem e aterramento adequado, é uma ótima solução a utilização de baterias ( normalmente as automotivas ) como fonte de alimentação.

EXEMPLOS DE CASOS REAIS

A matéria que exemplifica a questão foi extraída da lista de discussão radioescutas@yahoo.com.br patrocinada pelo DX Clube do Brasil. O Marcelo Toniolo é um DXista de transito internacional, tendo publicado diversos artigos pertinentes à escuta das ondas curtas. A compreensão técnica do problema aliado a cidadania exercida, possibilitou a resolução de um problema que infelizmente é muito comum nos centros urbanos. Para acessar na íntegra a matéria de Marcelo Toniolo, acesse a seção relativa a Artigos Técnicos.

GLOSSÁRIO

Glossário relativo ao Rádio que inclui normas e procedimentos do ITU

Fontes

Handbook do Radioamador
Iwan Th. Halasz - Edusp

The ARRL Handbook 2002
ARRL

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Acessos desde 2002