(Luận án) Nghiên cứu giải pháp đánh giá và đảm bảo tƣơng thích điện từ trƣờng cho các thiết bị vô tuyến điện tử

iii BỘGIÁODỤC VÀĐÀOTẠO BỘ QUỐCPHỊNG VIỆNKHOAHỌCVÀCƠNGNGHỆQNSỰ NGUYỄNĐỨCT RƢỜN G NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẢM BẢOTƢƠNGTHÍCHĐIỆNTỪTRƢỜNGCHO CÁCTHIẾTBỊVƠTUYẾNĐIỆNTỬ LUẬNÁNTIẾNSĨVẬTLÝ HàNội -2020 iv BỘGIÁODỤC VÀĐÀOTẠO BỘ QUỐCPHỊNG HàNội-2020 VIỆNKHOAHỌCVÀCƠNGNGHỆQNSỰ NGUYỄNĐỨCT RƢỜNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁPĐÁNH GIÁ VÀ ĐẢM BẢOTƢƠNGTHÍCHĐIỆNTỪTRƢỜNGCHO CÁCTHIẾTBỊVƠTUYẾNĐIỆNTỬ Chuyên ngành:Vật lý vô tuyến điện tửMãsố: 9440105 LUẬNÁNTIẾNSĨ VẬTLÝ NGƢỜIHƢỚNGDẪNKHOAHỌC: PGS.TS HỒQUANG QUÝ PGS.TSBÙI VĂNSÁNG Hà Nội-2020 1iii LỜICAMĐOAN Tôix i n c a m đ o a n đ â y l c ô n g t r ì n h n g h i ê n c ứ u c ủ a r i ê n g t ô i C c n ộ i dung,sốliệuvàkếtquảtrìnhbàytrongluậnánlàhồntồntrungthựcvàchƣacó tác giả cơng bố cơng trình khác, liệu thamkhảođƣợc trích dẫnđầyđủ Hànội,ngày02tháng9năm2020 TÁCGIẢLUẬNÁN NguyễnĐ ứ c T r ƣ n g LỜICẢMƠN Luận án đƣợc thực Viện Khoa học Cơng nghệ qn sự/BộQuốcphịng Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Hồ Quang Quý, PGS.TSBùi Văn Sáng, thầy tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, trang bị phƣơng phápnghiêncứu,truyềnđạt kinhnghiệm,kiếnthứckhoahọcvàkiểmtra,đán hgiácáckếtquảtrongsuốt q trìnhnghiêncứuvàhồnthiện luậnán Tơi xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Cơng nghệ qn sự, PhịngĐào tạo/Viện KH CNQS, Viện Điện tử/ Viện KH CNQS sở đào tạo,Cục Tiêu chuẩn - Đo lƣờng - Chất lƣợng/BTTM tạo điều kiện thuận lợi,hỗtrợ,giúpđỡtơitrongsuốtq trìnhhọctập,nghiêncứuthựchiệnluận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy, cô, nhà khoa học,đồng nghiệp bạn bè thuộc Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Viện Điệntử, Cục TC-ĐL-CL, Khoa Vô tuyến Điện tử/Học viện KTQS giúp đỡ, hỗ trợtôi rấtnhiềutrongthờigianqua Tôi xin dành lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình, vợ, con, bạn bè, dịng họ,những ngƣời ln đồng hành, động viên chỗ dựa mặt, giúp tơivƣợtquamọikhókhănđểcóđƣợckếtquảnhƣngàyhơmnay TÁCGIẢ NguyễnĐứcTrƣờng MỤCLỤC Trang DANHMỤCCÁCBẢNG ix DANHMỤCCÁC HÌNHVẼ x MỞĐẦU CHƢƠNGI.TỔNGQUANVỀGIẢIPHÁPĐÁNHGIÁVÀĐẢMBẢOEMCCHOTHIẾ TBỊVÔTUYẾN 1.1 KháiniệmvàcácđặctrƣngEMCcủathiếtbịvôtuyến 1.1.1 Kháiniệmchung 1.1.2 ĐặctrƣngEMCcủathiếtbịvôtuyến .9 1.2 MộtsốgiảiphápđảmbảoEMC chothiếtbịvôtuyến 14 1.2.1 Giảiphápchechắnđiệntừ 15 1.2.2 Giảiphápƣớclƣợngkhoảngcách 18 1.2.3 Cácgiải pháp khác 22 1.3 Cácmơ hình đánh giánhiễu thiếtbịvôtuyến 24 1.3.1 Mơhình thốngkê cơng suất cựcđạicủanhiễu 24 1.3.2 Mộtsốmơ hìnhđánh giákhác .26 1.4 NhậnxétvàbànluậnvềcácgiảiphápEMC chocác thiếtbị VTĐT 32 1.5 Bàit o n x â y d ự n g g i ả i p h p đ n h g i v đ ả m b ả o t ƣ n g t h í c h đ i ệ n t trƣờngchocácthiếtbịvôtuyến 36 1.5.1 Đặt bàitoán .36 1.5.2 Đốitƣợng,phạmvinghiêncứuvàgiớihạncủabàitoán 36 1.5.3 Phƣơngpháp,nộidungnghiêncứuvàhƣớnggiảiquyết 37 1.6 Kếtluậnchƣơng1 38 CHƢƠNGI I ĐỀXUẤTG I Ả I PHÁPĐẢMBẢOE M C KHITHIẾTKẾTHIẾTBỊV ÔTUYẾN .39 2.1 Đềxuấtgiảipháp .39 2.1.1 Đặtvấnđề 39 2.1.2 Mơhìnhthực .40 2.2 Phântíchgiảipháp đềxuất 41 2.2.1 Giảiphápbọckim .41 2.2.2 Giảiphápƣớclƣợngkhoảngcách 47 2.2.3 Giảiphápkếthợp .49 2.3 Môphỏng giải phápđềxuất .50 2.3.1 Môphỏnggiảiphápbọc kim .50 2.3.2 Môphỏnggiảiphápƣớclƣợngkhoảngcách 54 2.3.3 Môphỏngkết hợp hai giải pháp 55 2.4 Thửnghiệmtrênmạchthựctế .57 2.5 Đềxuấtgiải pháp đảmbảoEMCkhi thiếtkếthiếtbịVTĐT 63 2.6 Kếtluậnchƣơng2 66 CHƢƠNGI I I Đ Ề X U Ấ T G I Ả I P H Á P Đ Á N H G I Á N G U Ồ N N H I Ễ U G Ầ N NHẤTTHAYCHOTỔNGCÔNGSUẤT NHIỄU 68 3.1 Đềxuấtgiải phápđánh giánguồnnhiễugầnnhất 72 3.1.1 Trƣờnghợptấtcảcáctínhiệunhiễuhoạtđộng 77 3.1.2 Trƣờnghợp(k-1)nguồnnhiễugầnnhấtbịloạibỏ 80 3.1.3 Loạibỏmột phần (k-1)nguồn nhiễu gầnnhất .83 3.1.4 Trƣờnghợptheotổngcôngsuấtnhiễu 85 3.2 Ảnhhƣởngcủapha-đinhđếnxácsuấtgiánđoạnhoạtđộng 87 3.2.1 Ảnhhƣởngcủapha-đinhloạiRayleigh 87 3.2.2 Ảnhhƣởngcủapha-đinhchuẩnlogvàpha-đinhkếthợp 92 3.2.3 Ảnhhƣởngcủalớprộngphânbốpha-đinh .93 3.3 Kếtluậnchƣơng3 95 KẾTLUẬN 97 DANHMỤCCÁC CƠNGTRÌNHKHOA HỌCĐÃCƠNGBỐ 99 TÀILIỆUTHAMKHẢO 100 DANHMỤC CÁCKÝHIỆU,CÁCCHỮVIẾTTẮT r Khoảngcách,[m] λ Bƣớcsóng,[m] Z Trởkháng sóng,[Ω]] E Điệntrƣờng,[V/m] H Từtrƣờng,[V/m] S Véctơ Poiting,[W/m2] SE Hiệuquảchechắn,[dB] R Độsuygiảmdophản xạ, [dB] A Độsuygiảmdohấpthụ,[dB] B Độsuygiảmdophản xạ nhiềulần,[dB] Dgh Bánkínhhình trịnmơhìnhmạng vơtuyến,[m] Ncl sốlƣợngcluster CSc Diệntích cluster,[m2] n Chỉsố suyhao sóngđiệntừ P2 Cơngsuất tín hiệuởđầu vàomáythu,[W] P1 Thếnăngcủađƣờngvơtuyến,[W] Gth Hệsốkhuếchđạiantenthu Gph Hệsốkhuếchđạiantenphát N Số tínhiệuđầu vào Пmax cơngsuấtbề mặt,[W] Emax cƣờngđộđiệntrƣờngtạiđiểmthu,[V/m] Pmax cơngsuất củatínhiệu,[W] Petr Cơngsuấtbứcxạđẳnghƣớngtƣơngđƣơng (EIRP),[W] Ptr Cơngsuất cấp cho antenphát,[W] Ga Hệsốkhuếch đạicủaanten Cν Hằngsố Dim dảiđộngtựdoxuyênđiều chế,[m] Dds dảiđộngtựdocủa máythu,[m] Rmax Bánkínhlớnnhất,[m] (,R) Hàmtọa độcực (,,R) Hàmtọa độcầu pk(NV) xácsuất mànguồnphát ksẽrơivàotrong vùng thểtíchV NV Sốnguồnphátxạtrungbình k Sốnguồnphátxạ  độtừthẩmtƣơngđốicủavậtliệu  độdẫnđiệntƣơngđốicủavậtliệu t làđộ dàylớp vỏ bọckim,[cm] m Sốchiềukhônggian da Tỉsốnhiễutrêntạp D Khoảngcách giữamáythuvàmáyphát,[m] Dx1 Cácmiền thờigian,[s] V Thểtích,[m3] ΔV’V’ Vi phân củathể tích,[m3] B(V') Xácsuấtđiểmtrongthểtích,[%] Ntb Sốtínhiệutrung bìnhnằmtrongdải thơng Pthuc.te Cơngsuấtnhiễu thựctế,[W] Ptap Cơngsuất tạp âm,[W] η Hệsốtạptƣơngđƣơng Ptap Cơngsuấttạpâmnộibộ, [W] Pn Cơngsuất củacáctínhiệu nhiễu,[W] Knkcy Hệsốnhiễu khôngcốý ktg Hệsố chọn lọcthờigian IC Vi mạch INR Tỉsốnhiễutạp n Cácsốnguyên MT Máythu vô tuyến MF Máyphátvôtuyến IEC Uỷban Kỹthuật ĐiệnQuốctế CISPR Tƣơngthíchđiệntừ-ucầuđốivớithiếtbịgia dụng,dụngcụđiện BTS Trạmthuphát sóngdi động MS Trạmdiđộng BS Trạmgốc CDMA Đatruynhậpphânchiatheomã TDMA Đatruynhậpphânchiatheothờigian VTĐ Vơtuyếnđiện EMC Tƣơngthíchđiệntừtrƣờng EMI Bứcxạđiệntừ EMS Độnhạycảmđiệntừ PTVT Phƣơngtiệnvơtuyến CCDF Hàmphânbốtíchlũy NKCY Nhiễukhơngcốý FCC Ủyban truyền thơngLiênbang TBVT Thiếtbịvơtuyến HTVT Hệthốngvơtuyến TTDĐ Thơngtindiđộng TCĐT Tácchiếnđiệntử PLC Bộ điều khiểnlơgiccó lậptrình BTTM Bộtổngthammƣu BQP BộQuốcPhòng TEM Phƣơngphápcamera TCVN TiêuchuẩnViệtNam TCVN/QS TiêuchuẩnQuânsựViệt Nam MILSTAND Tiêu chuẩnquânsựMỹ DS Trải phổ FH Nhảytần EIRP Côngsuấtbứcxạtƣơngđƣơng PCB Mạchinnhiềulớpvàkhôngdẫn điện