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