MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Đề tài: MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Trang LỜI GIỚI THIỆU Các thiết bị điện điện tử sinh xung quanh chúng trường lượng sóng vô tuyến Chúng gây nên can nhiễu trường điện từ (EMI) không mong muốn lên lẫn Những can nhiễu làm ảnh hưởng đến hoạt động thiết bị Từ thập niên 70 kỉ trước, kiểm soát tính tương thích trường điện từ (EMC) nhu cầu thiết, mà thiết bị điện điện từ có mặt mặt đời sống viễn thông, y tế, giáo dục, quân sự, giải trí v.v Để thực điều này, thiết bị đo đạc trường điện từ đóng vai trò chủ đạo đối tượng nghiên cứu Tiểu luận liệt kê mô tả tóm lược số loại thiết bị đo trường điện từ sử dụng rộng rãi Trang MỤC LỤC Lời giới thiệu I Thiết bị OATS (Open-area test site) Yêu cầu OATS Phiến đất phản xạ Bàn xoay EUT (EUT turntable) Thiết bị định vị anten Khoảng cách đo Sự suy hao OATS Nhiễu xạ điện từ Đo với tín hiệu lớn 1GHz Kiểm tra cấu hình thiết bị - Hệ thống, nguồn kết nối cáp 11 Điều kiện hoạt động 12 Một số ý thực đo đạc 14 II Buồng triệt nhiễu (Chamber) 15 Buồng triệt nhiễu (Anechoic) 17 Tính đồng cường độ trường phát xạ đến EUT 18 Nguồn phát tín hiệu 19 Giám sát cường độ trường 21 Tốc độ quét 22 Buồng chắn nhiễu (screen/shield room) 22 Buồng phản xạ (Reverberation Chamber) 24 III Tế bào 27 Tế bào TEM 27 Tế bào GTEM 28 Trang Việc đo điện từ xạ nhiễm xạ phải thực điều kiện đặc biệt Dù với mục đích phải thực môi trường không chịu can nhiễu từ bên Tiểu luận đề cập đến số công cụ dùng để đo đạc trường điện từ mà không quan tâm đến phương pháp đo Trong môi trường chịu can nhiễu sóng điện từ từ nguồn nhiễu xung quanh (radio AM/FM, tivi, thiết bị thông tin cá nhân…) có tần số trùng với tần số hoạt động thiết bị việc kiểm tra điện từ khó khăn Trong tương thích trường điện từ, quan tâm đo đạc độ lớn cường độ trường điện từ xạ từ thiết bị kiểm tra Đối với nhiễm xạ, quan tâm đến lượng lượng điện từ tác động lên thiết bị xét Còn xạ nhiễm xạ, chúng đòi hỏi môi trường đo đạc phải không chịu can nhiễu từ bên Một số loại thiết bị phải kiểm tra với quy trình cụ thể nghiêm ngặt môi trường đo đặc biệt thiết bị kiểm tra mở OATS (Open-area test site), phòng triệt sóng phản xạ bán triệt sóng phản xạ (anechoic/semianechoic room) tế bào đo chuyên dụng, TEM GTEM I Thiết bị OATS (Open-area test site) : OATS phương tiện sử dụng phổ biến để kiểm tra xạ trường điện từ Nó cung cấp phương pháp đo trực tiếp đa OATS bao gồm anten thu kích thước chuẩn, phiến đất (ground plane) sợi cáp xoắn có chất lượng tốt Nó đặt đủ xa vật dụng hay thiết bị kim loại môi trường xạ điện từ mạnh cột anten phát sóng phát thanh, truyền hình đường dây điện Nó cho phép kiểm tra cách xác xạ từ EUT (equipment under test-thiết bị cần kiểm tra) Tương tự, việc sử dụng anten phát kích thước chuẩn để kiểm tra độ nhạy thiết bị đặc biệt cần phải xác định có thỏa mãn điều kiện đo đạc hay không, đặc biệt khoảng tần số phát có trùng lấn với khoảng tần số truyền thông hay không Nếu Trang việc đo đạc cần độ xác cao phải thực phòng kiểm tra chuyên dụng hay tế bào Bất lợi sử dụng OATS cần phải xác định toàn phổ tần bị nhiễu xạ từ môi trường có sóng điện từ, ví dụ đo sóng hài xung đồng hồ yếu tần số 200MHZ, phát từ tín hiệu tivi 199,25MHz Ngoài ra, tín hiệu nhiễu xạ từ vật dụng kim loại đặt gần EUT ảnh hưởng đến kết đo Yêu cầu OATS : OATS phải đặt nơi phẳng, dây dẫn bên không gần vật phản xạ sóng Anten đo EUT tạo thành tiêu cự hình elip có độ dài trục dài gấp lần khoảng cách d anten EUT trục ngắn có độ dài 1,73R d Khoảng cách nguồn phát anten thu 3m 10m 30m, tùy thuộc vào cấu hình kiểm tra kích thước vật lý EUT Cấu hình OATS thể hình Trang Hình : Cấu hình OATS Phiến đất phản xạ : Kích thước nhỏ phiến kim loại xác định tuỳ theo tiêu chuần dùng để đánh giá Thông thường phiến đất có hình chữ nhật với bề rộng có kích thước gấp lần kích thước vật thể cần kiểm tra Phiến đất phải khe hở với bề rộng tương đương với chiều dài bước sóng GHz Kích thước khuyến nghị 1/20 kích thước bước sóng đó, khoảng 30mm Trên thực tế, thay phiến mặt đất tốt (ít đá sỏi cát) miếng kim loại chôn đất Một phiến đất rộng cho độ suy hao gần với giá trị lý thuyết Sự tán xạ sóng vô tuyến từ cạnh phiến ành hưởng không tốt đến kết đo Để hạn chế điều này, người ta phủ đất lên cạnh phiến Trang Điều kiện thời tiết yếu tố ảnh hưởng đến kết trình đo Ngoài ra, quan tâm đến số yếu tố quan trọng khác vật xung quanh nơi làm kiểm tra phải kim loại Nơi triển khai OATS phải nơi rộng lớn, đủ cách li khỏi tác động điện từ vật thể xung quanh Ví dụ: OATS với kích thước 30m đòi hỏi nơi phải có diện tích 60 m × 52 m Anten đo anten lưỡng cực với chiều dài nửa bước sóng cần đo Dạng anten đơn giản anten bao gồm đoạn nhỏ lồng vào Tùy vào tần số cần đo mà kéo dài thu ngắn lại Bàn xoay EUT (EUT turntable): Phương pháp kiểm tra OATS sử dụng bàn xoay quay điều khiển từ xa với thiết bị phụ trợ Chiếc bàn xoay để xác định hướng lớn tần số xạ EUT Nó làm kim loại không kim loại, tùy thuộc vào vị trí đặt so với phiến đất Nếu phiến đất bàn xoay phải kim loại Với trường hợp không làm kim loại đặt phiến đất cách phiến đất 0,8m Thiết bị định vị anten : Thiết bị định vị anten điều khiển từ xa khoảng cách anten phiến đất bên Bằng cách thay đổi khoảng cách khoảng từ 1m đến 4m, ta thu tín hiệu phản xạ từ phiến đất Nếu thiết bị điều khiển tư động khoảng cách anten phiến đất việc điều chỉnh khoảng cách thực tay Tuy nhiên, điều làm tốn thời gian Bàn xoay điều khiển quay để xác định hướng xạ lớn Khi xác định hướng ETU có xạ lượng sóng vô tuyến lớn nhất, ta cố định bàn xoay điều khiển để thay đổi chiều cao anten Khoảng cách đo : Mỗi tiêu chuẩn kiểm tra tương ứng với khoảng cách định EUT anten thu Thông thường 3m, 10m 30m Khoảng cách tính từ biên EUT điểm trung tâm anten lưỡng cực hay anten chóp Việc cố gắng ngoại suy giá trị lượng xạ khoảng từ 3m đến 10m không mang lại kết xác đặc tính thiết kế OATS hay đặc tính Trang cấu hình, kích thước vật lý tính chất sóng xạ EUT Ở khoảng cách 3m, anten gần EUT nên đo tín hiệu có đo biên độ tín hiệu không xác Những nghiên cứu cho thấy thực tế, lúc độ xạ giảm khoảng cách đo tăng lên Thật vậy, độ xạ giữ nguyên biên độ tăng lên dù ta tăng khoảng cách từ EUT Điều ảnh hưởng phiến đất hiệu ứng phản xạ đa đường Sự suy hao OATS: Tất cà OATS phải định chuẩn để đảm bảo độ xác kết đo Quá trình chuẩn hóa khoảng đo OATS gọi suy hao OATS Nó xác định tỉ số lượng đầu vào anten phát luợng tải có kết nối với anten nhận Một anten phát tín hiệu có tần số biết trước với mức lượng xác định đến EUT nằm bàn xoay Năng lượng sóng vô tuyến đo anten nhận có thiết bị (hình 2) Sai số cáp thiết bị tạo hạn chế cách đo nhiều lần với dây dẫn sóng gắn với anten thu phát Độ suy hao OATS đo chênh lệch ±4dB so với độ suy hao OATS chuẩn hóa NSA (normalized site attenuation) theo lý thuyết Anten lưỡng cực thường sử dụng trường hợp xác anten lưỡng cực phát tín hiệu có tần số xác định so với anten phát nhiều tín hiệu có tần số khác Mặc dù phương pháp đo NSA đơn giản thực tế, việc ứng dụng phức tạp Độ suy giảm tín hiệu hệ thống từ bên phát đến bên thu đường truyền phát thu đo thông qua lần đo Lần thứ ta đo với dây dẫn sóng gắn với nói Lần đo thứ anten thu phát tương tác lẫn NSA độ sai lệch lần đo Tổ chức CISPR (International Special Committee on Radio Interference) cho phép độ sai lệch 3dB thiết bị 1dB OATS OATS thiết kế tốt thỏa mãn điều kiện Trang Hình : Sơ đồ phương pháp đo sử dụng OATS Trên thực tế, xem giá trị NSA đo thông số để hiệu chỉnh trình đo Suy hao chuẩn hóa OATS liên quan đến độ suy hao anten vị trí xác định Suy hao tồn EUT anten đo vị trí khác tương tác điện từ anten khác đặc tính xạ EUT Điều có nghĩa suy hao phụ thuộc vào loại anten sử dụng Kinh nghiệm thực tế cho thấy anten khoảng cách 3m tương tác với tốt Những tác động môi trường, tính không liên tục phiến đất cấu trúc phản xạ không ảnh hưởng nhiều đến tín hiệu phát Trang Mặc dù OATS vấn đề nghiêm trọng khoảng cách 3m không toàn vẹn OATS có ảnh hưởng lớn đến kết đo khoảng cách 10m Ở khoảng cách này, anten thu phát không tác động tốt lên phản xạ từ phiến đất bắt đầu có vai trò lớn việc làm thay đổi đặc tính tín hiệu truyền Một phương pháp để xác định suy hao OATS sử dụng thiết bị phát sóng “răng lược” Thiết bị máy phát tín hiệu phát tín hiệu xác định hài với phổ tần có giá trị biên độ cho trước Nhược điểm thiết bị phổ tần phát không liên tục Vì vậy, không quán cộng hưởng đặc tính anten không xác định Sau OATS định chuẩn phương pháp nêu trên, việc sử dụng thiết bị phát sóng “răng lược” cách đơn giản nhanh chóng để kiểm tra có hay tác động không tốt OATS Hình máy phát sóng “răng lược” thực tế Hình : Máy phát sóng lược Trang 10 phép tiêu chuẩn áp dụng Phần lớn OATS phải trì NSA khoảng ±4dB Trong tình phổ nhiễu nằm khoảng phổ tín hiệu cần phải sử dụng thiết bị phân tích tính tương quan tín hiệu (correlation analyzer) Đo cường độ trường từ : Nếu OATS sử dụng để đo cường độ trường từ phải hiệu chỉnh cho phù hợp với chức Lúc này, phiến đất không cần sử dụng Nếu có phiến đất mức độ đo xạ cao so với trường hợp không sử dụng phiến đất II Buồng triệt nhiễu (Chamber) : Ưu điểm phương pháp đo sử dụng buồng không nhiễu không bị can nhiễu sóng vô tuyến từ môi trường xung quanh Đối với phép đo xạ (radiated emission), cho giúp tiết kiệm đáng kể thời gian chịu tác động nhiễu ngoại trình đo, đặc biệt tần số nhiễu nằm khoảng tần số xạ EUT Buồng triệt nhiễu hay buồng chắn nhiễu (screened room) khoảng không gian bao bọc chắn kim loại có tính ngăn chặn xạ điện từ Hạn chế chắn làm vật liệu thông thường chổ tạo nên cộng hưởng Năng lượng điện từ EUT anten đo tương tác cách phức tạp với tần số cộng hưởng buồng Do kích thước vật lý buồng định cộng hưởng nên tương tác buồng khác khác Sự cộng hưởng đạt cực đại hay cực tiểu tùy thuộc vào sóng dừng điện từ lan truyền sinh Chính mà tất khó để tin vào độ xác kết đo Độ thăng giáng cường độ trường điện từ nằm khoảng 10-20dB Sau mô tả số thiết bị đo kiểm thường sử dụng Buồng triệt nhiễu (Anechoic) bán triệt nhiễu (Semianechoic) : Để giải vấn đề nhiễu trường điện từ, người ta sử dụng vật liệu hấp thu sóng điện từ để làm giảm mức độ phản xạ chúng từ tường Nhờ đó, Trang 15 môi trường bên buồng giống môi trường OATS Trên thực tế, người ta thường xem phản xạ tương tự phiến đất OATS lại phủ lớp vật liệu hấp thụ sóng điện từ dể dàng tháo dỡ để làm giảm hiệu ứng cộng hưởng đảm bảo môi trường đồng Lớp vật liệu nói thường xốp làm hợp chất cacbon-polyurethane có gai hình chóp, kết hợp với lát ferrite Các lát ferrite có hiệu khoảng tần số từ 30MHz đến vài trăm MHz xốp cacbon-polyurethane tần số cao Chí phí để xây dựng loại buồng cao Buồng phản xạ (Reverberation chamber) : Một công cụ khác có chức buồng triệt nhiễu có giá thấp buồng phản xạ Loại buồng cực đại hóa hiệu ứng phản xạ cộng hưởng Nó thực chuyển đổi cách sử dụng thiết bị stirrer tuner quay bên buồng Các tuner tạo mẫu tần số cộng hưởng Ưu điểm kỹ thuật stirrer tạo nên hiệu sử dụng lượng Do hiệu ứng tích cộng hưởng nên loại buồng đòi hỏi lượng sóng vô tuyến để tạo trường điện từ tương đương với buồng triệt nhiễu, từ gây phân cực sóng thay đổi ngẫu nhiên bên trường đẳng hưởng tất nhửng điều vừa nói nhằm mục đích thực đo đạc không cần phải xoay EUT hay lặp lại việc đo theo hướng phân cực TEM số test tế bào chuyên dụng khác : Một loại buồng đo TEM (Transverse electromagnetic) hay cách gọi khác tế bào Crawford Tế bào thiết kế đồng trục mở rộng với conductor bên trong, gọi septum Tế bào TEM tạo trường sóng vô tuyến đồng dạng Loại buồng dùng để đo thiết bị có kích thước nhỏ Ưu điểm loại có chi phí thấp Một loại khác tương tự tế bào TEM GTEM (Gigahertz transverse electromagnetic) Nó có chi phí thấp nên sử dụng phổ biến GTEM dùng để đo thiết bị có kích thước lơn TEM, kích thước cỡ khoảng máy tính Trang 16 Buồng triệt nhiễu (Anechoic) : Buồng triệt nhiễu sử dụng phổ biến Buồng bao bọc chắn có khả hấp thụ sóng điện từ nên chống phản xạ chúng Bề mặt chắn có khối hình chóp hợp chất cacbon-polyurethane hay lát ferrite hay hai Buồng triệt nhiễu có sàn lót chắn hấp thụ trên, buồng bán triệt nhiễu không lại sử dụng phiến đất, tương tự dối với OATS Hình : Buồng triệt nhiễu Trang 17 Kích thước khối chóp hấp thụ tương ứng với kích thước với EUT Tiêu chuẩn đo quy định khoảng cách anten EUT phải lớn 1m Thông thường, khoảng cách 3m Theo Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kì (ANSI), khoảng cách giới hạn 3m 10m, tùy theo loại thiết bị đo Đối với CISPR, khoảng cách 10m 30m Điều kiện quan trọng buồng tính đồng cường độ trường phát xạ đến EUT Buồng triệt nhiễu tác dụng với sóng điện từ có tần số thấp, tần số thấp 80MHz, chắn không hấp thụ hoàn toàn tần số Cường độ trường điện từ đồng buồng có kích thước lớn 10m Những vấn đề sau cần phải quan tâm sử dụng buồng triệt nhiễu Tính đồng cường độ trường phát xạ đến EUT : Để bảo đảm cường độ trường phù hợp tác động lên EUT ta cần phải thực hàng loạt phép đo hiệu chỉnh sau phép đo Để kiểm tra tính đồng trường cần phải đặt đầu dò sóng vị trí EUT điều chỉnh biên độ sóng đạt cường độ trường mong muốn Phép đo thực 16 vị trí hình Hình Trong kiểu buồng đo, tượng cộng hưởng tạo nên sóng dừng Ở tần số cao, sóng dừng làm cho trường điện từ có biến động đáng kể Trang 18 Khi thực việc kiểm tra tính đồng trường, 16 vị trí cần thực hình thành mắc lưới phẳng Hiệu chỉnh không sử dụng EUT Mức chênh lệch cường độ điện từ vị trí nằm khoảng đến 6dB Ngoài ra, vị trí anten đóng vai trò quan trọng trình hiệu chỉnh Nguồn phát tín hiệu : Những nguồn phát tín hiệu phù hợp với phép đo nhiễm xạ nguồn có dải tần số từ 80 đến 1000 MHz Đối với nhiễm xạ truyền dẫn, máy phát hoạt động tối thiểu dải tần 150KHz đến 80 MHz Trong phép đo nhiễm xạ truyền dẫn, người ta sử dụng khuếch đại tín hiệu thứ hai để giảm chi phí khuếch đại sóng vô tuyến đơn băng Máy phát tín hiệu phải phát sóng mang điều chế AM Có thể tùy chọn sử dụng máy phân tích phổ để phân tích tần số, biên độ tín hiệu từ máy phát Sử dụng máy tính để điều khiển tự động bước nhảy tần số cần kiểm tra Sự xác tần số chọn phụ thuộc vào việc tần số có nằm dải tần mà EUT đáp ứng hay không Bộ khuếch công suất cường độ trường điện từ : Cần phải sử dụng khuếch đại sóng vô tuyến RF phép đo nhiễm xạ đòi hỏi công suất tín hiệu lớn Tín hiệu sóng vô tuyến tần số định đưa vào ngõ vào khuyếch đại RF Tín hiệu khuếch đại truyền đến anten Tùy thuộc vào loại buồng đo sử dụng mức công suất cần thiết mà người ta sử dụng khuếch đại có công suất từ 25W đến 100W Hai loại khuếch đại thường sử dụng có dải tần 150KHz-80MHz phép đo nhiễm xạ truyền dẫn 80MHz-1000MHz phép đo nhiễm xạ xạ Công suất cần thiết phụ thuộc vào thiết bị xạ (anten) thay đổi theo tần số Ngoài ra, độ lợi anten đóng vai trò quan trọng trình hiệu chỉnh Mối quan hệ độ lợi anten công suất tín hiệu mà anten cung cấp liên quan đến cường độ trường điện từ điểm “xa” xác định thông số công suất xạ hiệu dụng ERP (effective radiated power) : Trang 19 ERP = đó, E 2r 30 (1) E: cường độ trường r : khoảng cách từ nguồn phát Biến đổi (1), ta : E = 30ERP r (2) Độ lợi anten thay đổi tùy thuộc vào tần số Vì vậy, công suất cần thiết cho cường độ trường điện từ cho trước phụ thuộc vào tần số Độ lợi anten thay đổi theo giá trị r, r thuộc khoảng 1-3m Ví dụ, công suất nguồn phát 50kW cường độ trường khoảng cách 5km 0.2V/m Với công suất nguồn 500kW khoảng cách tương tự cường độ trường 1V/m Tính định hướng anten, vị trí địa lý, thời tiết yếu tố môi trường khác ảnh hưởng đến mức biên độ Các thông số sau cần xét xác định khuếch đại : a Tính tuyến tính : Khi lượng RF khác không, độ méo dạng tín hiệu không lớn Nếu tồn méo dạng, xem hài tần số kiểm tra Bộ khuếch đại phải thiết kế để có độ méo dạng –20dB so với tần số sóng mang b Độ khuếch đại nguồn : Bộ khuếch đại phải có công suất đủ lớn tất tín hiệu toàn dải tần độ dự trữ công suất đủ để bù vào tổn hao môi trường c Tính chắn : Trong phép đo trường điện từ xạ, VSWR (voltage standing-wave ratio : tỉ số sóng dừng điện áp) đóng vai trò quan trọng việc đánh giá độ lớn lượng sóng vô tuyến cần đo VSWR liên quan đến mức lượng truyền phản xạ lại nguồn phát VSWR định nghĩa tỉ số mức điện áp lớn nhỏ đường truyền kết nối nguồn phát Trang 20 anten, giả sử nguồn phát phối hợp trở kháng tốt với đường truyền đường truyền không suy hao Bộ khuếch đại phụ thuộc vào độ lớn VSWR nguồn vượt giá trị cực đại Trong điều kiện hoạt động không bình thường, khuếch đại không ngừng hoạt động mà quay giá trị cực đại xác định trước Do thay đổi suy hao cáp đồng trục đến anten, khuếch đại phải ổn định d Tính sẵn sàng : Để đảm bào ổn định suốt thời gian hoạt động, cần phải sử dụng thêm khuếch đại dự phòng Giám sát cường độ trường : Phải đảm bảo trường điện từ tác động lên EUT phù hợp cường độ trường lớn, hệ thống ổn định Hệ thống điều khiển cường độ trường điều khiển ngõ khuếch đại phù hợp với độ lợi anten, độ suy hao cáp đồng trục cấu hình buồng đo Điều có ý nghĩa xác định không ổn định lần đo ảnh hưởng yếu tố môi trường Cường độ sóng vô tuyến xác định cảm biến Bộ cảm biến bao gồm ănten nhỏ bên trong, phận cảm biến Bộ cảm biến giám sát cường độ trường mặt phẳng trực giao xác định độ phân cực Có phương pháp để điều khiển cường độ trường Đó phương pháp sử dụng cảm biến phương pháp thay Bộ cảm biến sử dụng buồng đo không triệt nhiễu (non-anechoic) Bộ cảm biến đặt vị trí gần với EUT Tuy nhiên, cảm biến có số nhược điểm sau : - Bộ cảm biến giám sát vị trí Trong đó, cường độ trường điểm khác đáng kể - Nếu cảm biến đặt vị trí mà cường độ trường không tần số khuếch đại khuếch đại công suất ngõ vượt mức cần thiết Phương pháp thay sử dụng buồng triệt nhiễu Trước đo, EUT lấy khỏi buồng, đồng thời xác định 16 vị trí có cường độ trường không đồng Sau tiến hành xác định độ khuếch đại cần thiết 16 vị trí Trang 21 này, cho cường độ điện trường điểm Độ khuếch đại tần số sử dụng xác định lưu lại Sau đó, đặt EUT vào buồng đo Ở tần số, khuếch đại cho giá trị công suất xác định trước Tốc độ quét : Tốc độ quét tốc độ mà dải tần quét qua trình đo Máy phát tín hiệu điều khiển tay từ động để quét qua băng tần với tốc độ tùy thuộc vào tốc độ đáp ứng EUT Tín hiệu từ máy phát có tần số tăng giảm với tỉ lệ 1% Tổng thời gian dừng tần số thời gian mà máy phát quét hết dải tần Ví dụ với dải tần từ 80 đến 1000MHz thời gian quét 12,7 phút Với hai phân cực sóng dọc ngang với mặt EUT cần lần quét Buồng chắn nhiễu (screen/shield room) : Buồng chắn nhiễu công cụ sử dụng để phát xử lý giao thoa trường điện từ EMI Ngoài ra, sử dụng để thực kiểm tra xạ truyền dẫn không sử dụng phát xạ xạ có nhiều tia phản xạ từ tường buồng, ảnh hưởng đến EUT Buồng chắn nhiễu không gắn vật liệu hấp thu sóng phản xạ tường trần nhà phải rộng sóng vô tuyến phản xạ từ mặt (4 mặt xung quanh, trần nền) gây méo NSA Buồng chắn nhiễu làm từ kim loại gỗ ghép lại với Trên tường lưới đồng Hình loại buồng đo khác Đối với phép đo nhiễm xạ, khoảng cách tối thiểu EUT anten 3m Phương pháp đo nhiễm xạ thực tương tự buồng triệt nhiễu, ngoại trừ điều triệt nhiễu đặt sàn anten EUT Vật liệu triệt nhiễu cần phải hạn chế tối đa phản xạ từ sàn đến EUT Một ưu điểm phương pháp đo sử dụng buồng chắn phiến đất có sẵn Buồng đo triệt nhiễu có tượng cộng hưởng sóng Hiện tượng cộng hưởng phụ thuộc vào kích thước vật lý buồng Buồng rộng mức độ cộng hưởng Đối với hầu hết loại buồng tín Trang 22 hiệu có tần số nhỏ 80MHz khó đo Để hạn chế đến mức thấp tượng cộng hưởng việc sử dụng triệt nhiễu cần thiết Các triệt nhiễu có khối hình chóp cacbon Các khối dể dàng lắp đặt hay tháo dỡ Tuy nhiên chúng đắt tiền dể hư hỏng Dù có sử dụng khối giới hạn dải tần số đo 200MHz Có thể thay khối hình chóp lát ferrite Hình : Buồng chắn nhiễu Trang 23 Hình : Cấu hình buồng chắn nhiễu Buồng phản xạ (Reverberation Chamber) : Buồng phản xạ bao gồm buồng có hình chữ nhật cánh quạt (paddle) lớn kim loại Các cánh quạt quay tác động đến cấu trúc trường bên buồng Buồng phản xạ sử dụng thay cho phương tiện đo nhiễm xạ xạ Nguyên lý hoạt động dựa tồn tượng kết hợp cộng hưởng đa mode Dạng điển hình buồng phản xạ thể hình Thiết kế buồng phản xạ đơn giản thực đo đạc phức tạp cần phải phân tích lý thuyết phức tạp để mô tả cấu trúc trường điện từ bên buồng đo phân tích mối tương quan kết đo với điều kiện hoạt động thực tế Buồng phản xạ mô điều kiện không gian tự (spacefree) Dữ liệu đo đạc mở rộng trình giám sát, hỗ trợ máy tính Trang 24 Hình : Buồng phản xạ Buồng phản xạ có ưu điểm so với loại buồng khác cách ly hoàn toàn với trường điện từ bên Tuy nhiên nhược điểm lại liên quan đến việc thực hiên đo đạc điều kiện hoạt động bình thường Đó kết đo không xác định đặc tính phân cực EUT Trường xạ đồng toàn không gian buồng phản xạ Vì vậy, có nhiều mode trường tồn Các mode bao gồm trường điện ngang, trường từ ngang trường điện từ ngang Buồng đo thông thường không tạo cường độ trường đồng bên Bất vị trí mà EUT đặt buồng tồn cường độ trường khác Điều làm cho kết đo trở nên thiếu tin cậy Bên buồng phản xạ, người ta gắn sát tường cánh quạt lớn kim loại Các cánh quạt quay với vận tốc khác xung quanh trục vuông góc với tường Biến thiên thời gian cấu trúc hình học Trang 25 buồng cánh quạt quay tạo biến thiên liên tục tổng hợp mode trường Cho dù EUT đặt đâu cường độ trường đồng Buồng phản xạ sử dụng chủ yếu lĩnh vực quân sự, tự động hóa để đo đạc EUT có kích thước lớn với cường độ trường lớn Nó sử dụng cho tiêu chuẩn thương mại IEC 61000-4-3(EN 61000-4-3) tiêu chuẩn kỹ thuật điện tử hàng không RTCA/DO-160D Loại buồng mang lại môi trường đo thực tế, phức tạp ngẫu nhiên, tương tự môi trường cảng hàng không hay nhà máy với thiết bị tự động Hình 10 thể cấu trúc buồng phản xạ Cả hai phép đo xạ nhiễm xạ thực với dạng buồng Hình : cấu hình buồng phản xạ phép đo xạ nhiễm xạ Mật độ trường cần thiết cho phép đo nhiễm xạ cung cấp máy phát tín hiệu khuếch đại Các cánh quạt kim loại quay Việc giám sát, theo dõi kết đo EUT phải thực mức cường độ trường khác Phép đo thực toàn dải tần số Trang 26 III Tế bào : Tế bào có loại chính, TEM GTEM Cả có ứng dụng riêng biệt Ưu điểm việc sử dụng tế bào chúng dành cho việc đo đạc thiết bị có kích thước nhỏ, đặc biệt linh kiện điện tử Tế bào TEM : Tế bào TEM (Transverse ElectroMagnetic – điện từ ngang) thiết bị nhỏ gọn, sử dụng chủ yếu phòng thí nghiệm Tế bào TEM dùng để phân tích xạ nhiễm xạ xạ Hình 11 loại Tế bào TEM khác Hình 10 : Các loại tế bào TEM thông dụng Tế bào TEM đường đồng trục hình chữ nhật, cho phép chuyển đổi trường điện từ thành dòng điện điện áp Tế bào có cấu trúc đối xứng chia thành phần, phần chuyển tiếp phần trung tâm Phần chuyển tiếp gồm vùng chuyển tiếp, cấu tạo từ mặt xiên kim loại Hai đầu mút vùng Trang 27 chuyển tiếp nối với cáp đồng trục 50Ω Phần trung tâm có dạng hình hộp làm kim loại Bên tế bào có kim loại nằm ngang, gọi trung tâm, nối liền đầu mút tế bào cách điện với xung quanh EUT đặt bên tế bào, nằm trung tâm EUT cách ly với trường điện từ bên tế bào Ưu điểm tế bào TEM kích thước nhỏ, chi phí thấp không cần khuếch đại tín hiệu Ngoài không cần lớp vỏ cách ly với trường xạ bên Tuy nhiên, nhược điểm tế bào TEM không thiết kế để quan sát hoạt động EUT Loại tế bào lý tưởng cho EUT có kích thước nhỏ gọn (nhỏ 1/3 thể tích tế bào) Một nhược điểm khác tần số hoạt động không lớn, phụ thuộc vào kích thước vật lý tế bào Tế bào tích lớn tần số hoạt động lớn lớn Kích thước EUT phải nhỏ tương ứng với thể tích tế bào GEM Nếu kích thước EUT không nhỏ mật độ trường sóng vô tuyến số vị trí lớn so với vị trí khác bên tế bào Tế bào GTEM : Tế bào GTEM (GigaHertz Transverse ElectroMagnetic – điện từ ngang GigaHertz) có nhiều ưu điểm so với tế bào GEM thông thường Nó khắc phục giới hạn tần số hoạt động cực đại Điểm thon nhọn đầu mút lớn kim loại triệt phản xạ cho phép tế bào GTEM hoạt động dải tần gigahertz Một ưu điểm khác tế bào GTEM phù hợp với toàn dải tần số hoạt động mà không cần phải sử dụng thiết bị chắn trường điện từ Tương tự với tế bào TEM, EUT phải đo theo trục x, y z Vì EUT phải đặt thiết bị quay thiết kế đặt biệt Thiết bị hoạt động bên tế bào phải đảm bảo không ảnh hưởng đến trường điện từ bên Trang 28 Hình 11 : Tế bào GTEM điển hình Trang 29 [...]... ra loa v.v Phần lớn thiết bị điện tử, khi thiết kế, người ta ít quan tâm đến yếu tố bức xạ của thiết bị ra môi trường bên ngoài Do vậy, ta không thể biết thiết bị bức xạ theo hướng nào là lớn nhất Tại một tần số, biên độ ín hiệu có thể giảm nhưng ở tần số khác, biên độ tín hiệu có thể tăng Chính vị vậy chúng ta không chỉ quan tâm đến mức độ bức xạ cao nhất của thiết bị ở một tần số mà là ở toàn bộ phổ... ta xác định các tần số mà tại đó, biên độ của tín hiệu xấp xĩ đạt đến một giới hạn xác định Trang 13 4 Một số chú ý khi thực hiện đo đạc : Thực hiện phép đo bức xạ thì không quá phức tạp Để có thể có được một kết quả đúng cần phải lưu ý đến những yếu tố đã đề cập trên Tuy nhiên, không thể lặp lại kết quả một phép đo của một OATS trên một OATS khác Trường điện từ xung quanh : Môi trường xung quanh OATS... của cường độ trường điện từ nằm trong khoảng 10-20dB Sau đây sẽ mô tả một số thiết bị đo kiểm thường được sử dụng Buồng triệt nhiễu (Anechoic) và bán triệt nhiễu (Semianechoic) : Để giải quyết vấn đề nhiễu trường điện từ, người ta sử dụng vật liệu hấp thu sóng điện từ để làm giảm đi mức độ phản xạ của chúng từ các bức tường Nhờ đó, Trang 15 môi trường bên trong buồng giống như môi trường của OATS Trên... toàn với trường điện từ bên ngoài Tuy nhiên nhược điểm của nó lại liên quan đến việc thực hiên đo đạc trong điều kiện hoạt động bình thường Đó là kết quả đo không xác định đặc tính phân cực của EUT Trường bức xạ là đồng đều trong toàn bộ không gian của buồng phản xạ Vì vậy, có nhiều mode của trường cùng tồn tại Các mode này bao gồm trường điện ngang, trường từ ngang và trường điện từ ngang Buồng đo thông... cường độ trường điện từ tại một điểm “xa” được xác định bởi thông số công suất bức xạ hiệu dụng ERP (effective radiated power) : Trang 19 ERP = trong đó, E 2r 2 30 (1) E: cường độ trường r : khoảng cách từ nguồn phát Biến đổi (1), ta được : E = 30ERP r (2) Độ lợi của anten thay đổi tùy thuộc vào tần số Vì vậy, công suất cần thiết cho một cường độ trường điện từ cho trước cũng phụ thuộc vào tần số Độ lợi... thiết bị phụ trợ tác động lên các thiết bị đo (như là anten thu) Có nhiều phương lan truyền của tín hiệu Một trong số đó là phương thức truyền dẫn tức là tín hiệu được truyền trong môi trường truyền vật lý như dây dẫn, cáp quang v.v Phương thức truyền tín hiệu thứ 2 là phương thức bức xạ Môi trường truyền là không gian tự do hay chất điện môi Một phương thức khác là truyền năng lượng bằng trường điện. ..Nhiễu xạ điện từ : Một quan tâm khác khi thực hiện đo đạc với OATS đó là sự nhiễu xạ điện từ Nhiễu xạ điện từ liên quan đến sự phản xạ sóng vô tuyến từ các tòa nhà, các cấu trúc làm bằng kim loại, đường dây điện, nước ngầm hoặc cáp điện ngầm v.v Cách đơn giản nhất để tránh sự can nhiễu từ các hệ thống chôn ngầm dưới đất là sử dụng phiến đất bằng kim loại để ngăn chặn sóng phản xạ từ bên dưới Ngoài... phương pháp đo CISPR, ta cần phải xác định mức độ bức xạ lớn nhất theo phân cực ngang và dọc của anten Thay đổi chiều cao của anten từ 1 đến 3m (đối với khoảng cách đo là 3 và 10m) hoặc từ 1 đối 3m (đối với khoảng cách đo là 30m) để hạn chế phản xạ từ phiến đất Với các thiết bị dân dụng, khoảng tần số bức xạ cần xét là 30-1000MHz Trong một số tiêu chuẩn, đặc biệt là FCC thì khoảng tần số này có thể... Mối quan hệ giữa một đại lượng với các đại lượng còn lại sẽ xác định khoảng thời gian thực hiện phép đo Từ những điều kiện trên, chúng ta xây dựng được một lưu đồ thể hiện các bước cần thực hiện trong quá trình đo Các bước này, trên thực tế, đã trở thành tiêu chuẩn và phù hợp với các phép đo nhanh sử dụng thiết bị quét đỉnh sóng Sử dụng thiết bị quét đỉnh sóng, thay vì dùng thiết bị quét nửa đỉnh... là một thiết kế đồng trục mở rộng với conductor bên trong, được gọi là septum Tế bào TEM tạo ra một trường sóng vô tuyến đồng dạng Loại buồng này được dùng để đo các thiết bị có kích thước nhỏ Ưu điểm của loại này là có chi phí thấp Một loại khác tương tự như tế bào TEM là GTEM (Gigahertz transverse electromagnetic) Nó cũng có chi phí thấp nên được sử dụng khá phổ biến GTEM dùng để đo các thiết bị ... tivi, thiết bị thông tin cá nhân…) có tần số trùng với tần số hoạt động thiết bị việc kiểm tra điện từ khó khăn Trong tương thích trường điện từ, quan tâm đo đạc độ lớn cường độ trường điện từ. .. thiết bị đo đạc trường điện từ đóng vai trò chủ đạo đối tượng nghiên cứu Tiểu luận liệt kê mô tả tóm lược số loại thiết bị đo trường điện từ sử dụng rộng rãi Trang MỤC LỤC Lời giới thiệu I Thiết. .. thực môi trường không chịu can nhiễu từ bên Tiểu luận đề cập đến số công cụ dùng để đo đạc trường điện từ mà không quan tâm đến phương pháp đo Trong môi trường chịu can nhiễu sóng điện từ từ nguồn