Resposta:
Primeiro, é importante ter em mente que receptores e transceptores modernos já dispõem de bons filtros de linha na sua entrada de alimentação.
Ok, pode ser que você queira desviar as correntes de ruído de modo comum da sua linha de alimentação antes de entrar na estação. Neste caso, é possível que, mesmo com um bom filtro de linha, isso NÃO aconteça. Primeiro, se existir captação de ruído pelo cabo coaxial entre transmissor e antena (sem um bom balun de corrente); Segundo, por deficiência do desempenho em RF do seu sistema de aterramento, EXCETO se você usa uma Placa de Referência de Terra de RF. Entenda o porquê!
Artigo em construção
Os cabos de energia elétrica AC da sua residência são condutores que frequentemente trazem correntes de ruído em modo comum por serem longos condutores expostos a todo o tipo de campos interferentes pelo seu caminho. Eles também trazem ruídos de modo diferencial (ruídos entre fase/neutro ou fase/fase), mas esses são facilmente filtráveis.
Se você deseja desviar qualquer corrente de ruído em modo comum que porventura exista na sua linha de alimentação antes de entrar na estação, é natural que você pense em um bom filtro de linha que, para essas correntes de modo comum, precisam de uma referência de terra de baixa impedância em RF para a "absorção" delas. O problema é se conseguir uma referência de terra de baixa impedância em RF!
Neste ponto do artigo, te encaminhamos para o artigo dedicado a ruído e aterramento de RF, pois ele explicará o porquê isso é um problema e onde estará a solução. Em seguida você pode retornar a este ponto aqui, onde falaremos um pouco mais sobre a diferença entre se aplicar filtros de linha para evitar a introdução na recepção de ruídos provenientes pelo circuito de alimentação AC da sua estação, e para reduzir a emissão de ruídos por parte de fontes poluidores. São dois casos diferentes que serão abordados neste artigo.
1) A diferença entre o filtro de linha no rádio e o filtro de linha para a estação
Uma vez entendido a dificuldade de se ter um bom terra de RF baseado em cabos e hastes de aterramento, e a solução com base em superfícies de baixa impedância para RF, analisemos o caso abaixo onde um filtro de linha é interposto no circuito de alimentação AC (rede elétrica da sua estação) antes do rádio e o problema da deficiência do aterramento se o cabo entre filtro e eletrodo tem um quarto do comprimento de onda da frequência de trabalho (ou um número ímpar deste tamanho).
Conforme visto no artigo sobre aterramento de RF, com um cabo de aterramento com um quarto do comprimento de onda da frequência de trabalho, a impedância que o cabo apresenta junto ao filtro é muito alta, prejudicando o funcionamento do filtro.
E aí você pode perguntar: então para quê serve o filtro de linha? Por que o filtro na entrada do rádio funciona bem e esse na linha AC da minha estação não?
No que diz respeito às atenuações dos ruídos de modo
diferencial, ambos os filtros (no rádio e na estação) funcionarão igualmente
bem porque não dependem de aterramento. A diferença está na atenuação dos
ruídos em modo comum (aqueles mais problemáticos) que depende do aterramento do
filtro.
O filtro de linha na entrada AC do rádio está aterrado diretamente ao seu gabinete, que funciona como uma “Gaiola de Faraday” para onde as correntes de modo comum na faixa das frequências rejeitadas pelo filtro são desviadas. Essas correntes se espalham exclusivamente pelo lado de fora do gabinete e, pelo efeito pelicular, não geram campos internos que possam induzir perturbações e ruídos aos circuitos internos a este gabinete. Para isso serve uma Gaiola de Faraday.
O grande detalhe é o fato do filtro estar física e eletricamente acoplado sem a
necessidade de nenhum cabo elétrico que possa apresentar uma impedância para
RF que se interponha às correntes desviadas para o terra. E isso faz toda a diferença!
2) O uso do filtro na entrada de salas blindadas tipo Gaiola de Faraday
Da mesma forma como nas entradas de alimentação AC ou DC dos nossos rádios
com gabinetes metálicos, os filtros de linha também são usados nas entradas de
alimentação de câmaras blindadas tipo “Gaiola de Faraday” onde se necessite altas rejeições de ruídos tanto conduzidos nos cabos quanto na forma de campos
eletromagnéticos.
Exemplo de sala blindada para trabalhos
Observa-se na figura abaixo o posicionamento do filtro de linha com a sua caixa metálica (à esquerda na foto) eletricamente acoplada à Gaiola de Faraday, portanto aterrada na gaiola sem a necessidade de fio, de forma que todas as correntes de modo comum de ruído que venham pela alimentação sejam desviadas pelo filtro para a superfície metálica externa à blindagem, evitando a formação de campos interferentes no interior desta blindagem.
3) O uso do filtro no "Plano de Referência de Terra de RF"
De forma similar ao funcionamento na entrada de uma sala blindada, se você tem uma chapa metálica como "Plano de Referência de Terra de RF" na sua estação (vide artigo sobre Plano de referência de Terra de RF) então você tem uma estrutura similar onde o seu filtro poderá ser instalado em contato direto com essa chapa, se o corpo do filtro for metálico (caso ideal para melhor desempenho), ou com um condutor bem curto se o aterramento for por um terminal. Neste caso, o filtro desvia as correntes de ruído de modo comum que possam vir pela linha de alimentação diretamente para essa chapa metálica sem a necessidade de um cabo de aterramento ou através de uma ligação bem curta. E, conforme descrito no artigo acima sobre aterramento de RF, essa chapa metálica apresentará uma baixa impedância de RF independentemente da eficiência do cabo e sistema de aterramento da estação (mas por questão de proteção pessoal contra choque elétrico, os aterramentos devem ser todos interligados!).
Mesmo que o filtro
necessite de um pequeno condutor (“jumper”) de poucos centímetros para o seu
aterramento, este será muito menor do que cabos longos.
Vale lembrar
que existe uma diferença entre o objetivo de uma gaiola de Faraday, como o gabinete
do seu rádio (ou uma sala de trabalho blindada), e essa Placa de Referência de
Terra de RF: dentro do gabinete do seu rádio e da sala blindada estão
circuitos que não podem ser expostos a campos eletromagnéticos, enquanto sobre
a sua placa metálica que forma o Plano de Referência de Terra de RF estão os seus equipamentos e cabos
coaxiais que apresentam as suas blindagens a esses campos. O nosso objetivo com a placa metálica é desviar as correntes de ruído da alimentação para reduzir a sua injeção na malha do cabo coaxial que as levará até a sua antena!
Importante
Se a sua estação dispõe da Placa de Aterramento Centralizado (vide itens 17 e 18 do artigo Perguntas Frequentes Sobre ATERRAMENTO) este filtro deverá estar localizado nesta placa, respeitando a filosofia de desvio dos surtos e ruídos antes que estes cheguem à estação. Nesse caso, as recomendações para reduzir a impedância de aterramento RF presentes no artigo sobre "Ruído e Aterramento" devem ser seguidas para o melhor desempenho deste filtro. De acordo com as explicações deste artigo "Ruído e Aterramento", uma alternativa para reduzir a impedância para RF é o aumento da área desta chapa de aterramento centralizado.
4) O Filtro para reduzir a EMISSÃO de ruídos
Outra situação
onde a instalação do filtro de linha não depende de cabo de aterramento que
ameace a sua eficiência é quando o filtro é instalado junto ao gabinete
metálico de um equipamento gerador de interferências, e o filtro
tem a função de impedir a saída de ruídos pelos cabos que passam por eles
(alimentação, sinais, controles etc). Isso acontece porque a referência de
todos os sinais (inclusive dos ruídos) gerados no equipamento normalmente é o 0V
da fonte interna, que sempre é vinculada ao seu gabinete por conexão direta ou
capacitivamente.
Ou seja,
enquanto o filtro de linha do seu rádio tenta impedir que os ruídos que chegam pela alimentação AC ou DC entrem
nos seus circuitos internos, mantendo as correntes de ruído do lado de fora do
seu gabinete metálico, o filtro de linha das fontes de ruído tenta impedir que
eles saiam dos circuitos internos, mantendo as correntes de ruído do
lado de dentro do seu gabinete metálico (quando tiver um, claro!). Muito bacana, né?
A figura abaixo mostra uma fonte chaveada ruidosa onde optou-se por colocá-la dentro de um gabinete metálico com filtros na entrada AC e na saída DC como forma de reduzir a radiação de ruídos (e a condução pelos condutores).
Nota: É claro que uma opção seria a de interferir no seu projeto acrescentando filtros internamente, blindagens em circuitos críticos, uso de circuito impresso multicamadas (multilayer) etc. Mas nem sempre é viável, eficiente ou desejável.
5) OBSERVAÇÃO IMPORTANTE SOBRE SEGURANÇA dos filtros
Os filtros de linha, aqueles voltados para serem introduzidos nas linhas de alimentação AC, são construídos com cuidados especiais de segurança. Isso é necessário porque a tensão de fase é suficientemente alta para gerar um choque elétrico se houver falha de isolamento.
Por exemplo, os capacitores entre fase e neutro (filtragem em modo diferencial) são do tipo "X", e os capacitores entre fase e terra, e entre neutro e terra são do tipo "Y". São os capacitores tipo "Y" que isolam a tensão da fase do terra do equipamento, evitando a possibilidade de choque elétrico ao se tocar em alguma parte metálica do mesmo. Ambos os tipos são auto-regenerativos, significando que, em caso de um surto romper o dielétrico, eles foram construídos para se recuperarem de um curto-circuito momentâneo (sempre com a ajuda de um fusível ou disjuntor no circuito). Além desta capacidade auto-regenerativa, os capacitores tipo "Y" têm uma tensão de teste de isolamento superior para garantir uma segurança aumentada contra choques elétricos.
6) A proteção do filtro com DPS (dispositivos de proteção contra surtos)
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