Aviación, ruido y pasajero conectado

Con un renovado interés en cómo y cuándo los viajeros aéreos pueden usar dispositivos electrónicos personales (DEP), el control EMI merece una nueva visión. Los sistemas de entretenimiento a bordo son más que películas: viajar en avión es como tener tu oficina en el cielo. El uso de los DEP representa una amenaza para la electrónica de vuelo crítica, tanto a través de EMI radiados como conducidos. El cableado de entretenimiento a bordo se puede concebir como una antena que atraviesa la cabina. Al igual que con cualquier antena, el cableado puede ser tanto una fuente como un receptor de emisiones. Los sistemas IFE y los DEP deben caer en el espectro de frecuencias de 2.4 GHz a 5 GHz, que es una "zona muerta", también llamada ranura de Boeing para la electrónica de vuelo. La LAN inalámbrica normal puede funcionar de forma segura sin interferencias en estas frecuencias de funcionamiento.  

El cableado de par trenzado y la transmisión diferencial son el primer paso para mantener la integridad de la señal y controlar el ruido. Los pares trenzados funcionan bien contra el ruido de modo común. Dado que el ruido de modo común aparece en ambos conductores simultáneamente, lo que hace que el potencial en ambos lados cambie en relación con la tierra, el hecho de que el ruido en cada conductor esté 180 grados desfasado significa que el ruido se cancela efectivamente. El siguiente paso es evitar que el cable recoja (o transmita) ruido radiado. El apantallamiento es la forma principal de controlar el EMI radiado. El cable blindado contiene EMI generado por el cable y protege contra las emisiones radiadas de fuentes externas. Los protectores de cable son de lámina, trenza o una combinación de lámina y trenza. La clave para un buen apantallamiento es proporcionar un camino de baja impedancia a tierra. La carcasa posterior y la carcasa del conector logran este objetivo. TE Connectivity (TE) ofrece una gama de carcasas posteriores para terminar y conectar a tierra la pantalla del cable.

El sistema IFE debe filtrarse para garantizar que cualquier ruido acoplado o generado por este sistema no se acople a los sistemas actuales que operan para aplicaciones de vuelo. El filtrado funciona contra el ruido del modo diferencial. A diferencia del ruido de modo común, el ruido diferencial afecta a cada conductor de manera diferente: el ruido está completamente en la ruta de transmisión de la señal. Los pares trenzados tienen un efecto mínimo en el control del ruido diferencial. Los planos de alimentación de CA y CC para IFE deben filtrarse para evitar que el ruido armónico por debajo de 2.4 GHz o por encima de 5 GHz se acople a la arquitectura del bus de alimentación. Un filtrado deficiente permitirá que el ruido se acople al sistema de comunicación de la aeronave. Las fuentes de alimentación generalmente se filtran internamente. Los tomacorrientes para los pasajeros también se pueden filtrar para mantener el sistema de distribución de energía limpio. Las líneas de señal también se pueden filtrar para mantener la integridad de la señal. El filtrado, sin embargo, generalmente se realiza como último recurso cuando el sistema IFE tiene un rendimiento inferior al estelar o interfiere con otros sistemas. Los conectores de filtro están disponibles con configuraciones L, C, LC y pi para que coincidan con las impedancias de entrada y salida del circuito. Los valores capacitivos e inductivos se pueden variar para crear filtros de paso bajo, ranura y paso alto con diferentes bandas de frecuencia y valores de atenuación. Dependiendo de tus necesidades, puedes obtener valores de tolerancia de 5, 10 o 20 %.

El filtrado se puede realizar en una unidad de control del sistema o en puntos nodales de interconexiones en toda la aeronave. Mientras que los primeros conectores de filtro incorporaron componentes tubulares, los conectores de filtro de matriz plana superan a los tipos tubulares en rendimiento, facilidad de fabricación, durabilidad y costo. TE ha sustituido su gama de conectores tubulares por versiones planas. La matriz proporciona la capacitancia requerida para cada "pin pasante" y la inductancia es proporcionada por perlas de ferrita colocadas adecuadamente a cada lado de la matriz. Las configuraciones de filtro Pi requieren dos matrices planas. La trayectoria de tierra para cada condensador se proporciona a través de la matriz plana y hace contacto con la carcasa del conector mediante un resorte de puesta a tierra compatible. Dentro de los límites, cada contacto filtrado puede tener un valor de capacitancia diferente al de su vecino. Una alternativa, los componentes de montaje en superficie dentro del conector, proporciona menores costos, es más complaciente con los cambios en la huella de capacitancia y ofrece un menor rendimiento, especialmente en la atenuación de altas frecuencias. Esta tecnología es particularmente adecuada para aplicaciones como las comunicaciones terrestres y los usos industriales donde hay un volumen alto y se espera que las condiciones sean menos exigentes.

La selección de las mejores opciones de filtrado comienza con un escaneo EMI, que identificará la frecuencia e intensidad del ruido generado. Normalmente, los ingenieros de TE utilizan los datos de escaneo para diseñar un filtro específicamente para este entorno de ruido específico. La mayoría de los conectores aeroespaciales estándar de la industria están disponibles con opciones de filtrado. El conector del receptáculo es la posición más común y efectiva para localizar el filtrado. Un receptáculo blindado ofrece la ruta de baja impedancia requerida a tierra para un rendimiento óptimo. Los receptáculos filtrados también ayudan a minimizar las ventanas de RF en el chasis debido al plano de tierra continuo en el interior. Los filtros también están disponibles como adaptadores para permitir una actualización rápida para sistemas de mal comportamiento. El adaptador es simplemente un conjunto filtrado con un enchufe en un extremo y un receptáculo en el otro. El cable se desenchufa, el adaptador se conecta al receptáculo y el cable se vuelve a conectar.

La naturaleza dieléctrica de las fibras ópticas significa que no irradian ni reciben EMI. Como medio para el transporte de señales, eliminan efectivamente el EMI como un problema. Los diseñadores tienden a ser cautelosos con el uso de fibra óptica debido a problemas de costo, reparabilidad de campo y rendimiento a temperaturas extremas. Especialmente cuando se consideran los costos adicionales de apantallamiento y filtro para la conectividad de cobre, la economía de la fibra óptica se vuelve más favorable. Como columna vertebral de alta velocidad para el entretenimiento a bordo y la red de pasajeros, la fibra ofrece una combinación atractiva de altas velocidades de datos y largas distancias de transmisión.