Aviação, Ruído e o Passageiro Conectado

Com o interesse renovado em como e quando os passageiros aéreos podem usar dispositivos eletrônicos pessoais (PEDs), o controle EMI merece um novo visual. Os sistemas de entretenimento de bordo  são mais do que filmes. Viajar de avião é uma questão de ter o seu escritório no céu. O uso de PEDs representa uma ameaça à eletrônica essencial de voo, tanto por EMI irradiada quanto conduzida. O cabeamento do entretenimento de bordo pode ser considerado como a colocação de uma antena no cockpit. Como acontece com qualquer antena, o cabeamento pode ser tanto uma fonte quanto um receptor de emissões. Os sistemas IFE e PEDs devem se enquadrar no espectro de frequência de 2,4 GHz a 5 GHz, que é uma “zona morta” – também chamada de ranhura Boeing – para eletrônicos de voo. A rede sem fio normal da LAN pode operar com segurança sem interferência nessas frequências de operação.  

O cabeamento de par trançado e a transmissão diferencial são o primeiro passo para manter a integridade do sinal e controlar o ruído. Os pares trançados funcionam bem contra ruído do modo comum. Como o ruído do modo comum aparece em ambos os condutores simultaneamente, fazendo com que o potencial em ambos os lados mude em relação ao terra, o fato de o ruído em cada condutor estar 180 graus fora de fase significa que o ruído é efetivamente cancelado. O próximo passo é evitar que o cabo capte (ou transmita) o ruído irradiado. A blindagem é a principal maneira de controlar a EMI irradiada. O cabo blindado contém EMI gerada pelo cabo e protege contra emissões irradiadas de fontes externas. As blindagens do cabo são de folha de alumínio, trança ou uma combinação de folha e trança. A chave para uma boa blindagem é fornecer um caminho de baixa impedância para o aterramento. O backshell e o invólucro do conector alcançam este objetivo. A TE Connectivity (TE) oferece uma variedade de backshells para crimpar e aterrar a blindagem do cabo.

O sistema IFE deve ser filtrado para garantir que qualquer ruído acoplado ou gerado por este sistema não seja acoplado aos sistemas atuais que operam para aplicações de voo. A filtragem funciona contra o ruído do modo diferencial. Ao contrário do ruído do modo comum, o ruído diferencial afeta cada condutor de maneira diferente – o ruído está inteiramente no caminho de transmissão do sinal. Os pares trançados têm um efeito mínimo no controle do ruído diferencial. Os planos de energia CA e CC para IFE devem ser filtrados para evitar que ruídos harmônicos abaixo de 2,4 GHz ou acima de 5 GHz sejam acoplados à arquitetura do barramento de força. Uma filtragem deficiente permitirá que o ruído se acople ao sistema de comunicação da aeronave. As fontes de alimentação geralmente são filtradas internamente. As tomadas para passageiros também podem ser filtradas para manter o sistema de distribuição de energia limpo. As linhas de sinal também podem ser filtradas para manter a integridade do sinal. A filtragem, no entanto, geralmente é feita como último recurso quando o sistema IFE tem desempenho inferior ao estelar ou interfere em outros sistemas. Conectores de filtro estão disponíveis com configurações L, C, LC e pi para corresponder às impedâncias de entrada e saída do circuito. Os valores capacitivos e indutivos podem ser variados para criar filtros de baixa e alta passagem e de ranhura com diferentes valores de bandas de frequência e atenuação. Dependendo de suas necessidades, você pode obter valores de tolerância de 5, 10 ou 20 %.

A filtragem pode ser realizada em uma unidade de controle do sistema ou em pontos nodais de interconexões em toda a aeronave. Enquanto os primeiros conectores de filtro incorporavam componentes tubulares, os conectores de filtro de matriz plana superam os tipos tubulares em desempenho, facilidade de fabricação, durabilidade e custo. A TE substituiu sua linha de conectores tubulares por versões planas. A matriz fornece a capacitância necessária para cada “pino de passagem” e a indutância é fornecida por esferas de ferrite adequadamente posicionadas em ambos os lados da matriz. As configurações de filtro Pi requerem duas matrizes planares. O caminho de aterramento para cada é fornecido através da matriz planar e faz contato com a concha do conector por meio de uma mola de aterramento compatível. Dentro dos limites, cada contato filtrado pode ter um valor de capacitância diferente do seu vizinho. Uma alternativa  – componentes de montagem em superfície dentro do conector – oferece custos mais baixos, é mais flexível para mudanças na área ocupada de capacitância e oferece desempenho inferior, especialmente na atenuação de altas frequências. Essa tecnologia é particularmente adequada para aplicações como comunicações terrestres e usos industriais onde há alto volume e as condições devem ser menos exigentes.

A seleção das melhores opções de filtragem começa com uma varredura EMI, que identificará a frequência e a intensidade do ruído gerado. Normalmente, os engenheiros da TE usam os dados de varredura para projetar um filtro especificamente para esse ambiente de ruído específico. A maioria dos conectores aeroespaciais padrão do setor estão disponíveis com opções de filtragem. O conector do receptáculo é a posição mais comum e eficaz para localizar a filtragem. Um receptáculo blindado oferece o caminho de baixa impedância necessário para um aterramento de desempenho ideal. Os receptáculos filtrados também ajudam a minimizar as janelas de RF no chassi devido ao plano de aterramento contínuo interno. Os filtros também estão disponíveis como adaptadores para permitir uma rápida adaptação para sistemas com comportamento de má qualidade. O adaptador é simplesmente um conjunto filtrado com um plugue em uma extremidade e um receptáculo na outra. O cabo é desconectado, o adaptador é conectado ao receptáculo e o cabo é reconectado.

A natureza dielétrica das fibras ópticas significa que elas não irradiam nem recebem EMI. Como meio de transporte de sinal, eles removem efetivamente a EMI como um problema. Os projetistas tendem a ser cautelosos com o uso de fibra óptica devido a questões de custo, reparabilidade em campo e desempenho em temperaturas extremas. Especialmente quando os custos adicionais de blindagem e filtro para conectividade de cobre são considerados, a economia da fibra óptica se torna mais favorável. Como um backbone de alta velocidade para entretenimento de bordo e rede de passageiros, a fibra oferece uma combinação atraente de altas taxas de dados e longas distâncias de transmissão.