Đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến sai số ước lượng giá trị hệ số hấp thụ riêng của thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát

Bài viết trình bày việc đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến sai số ước lượng khi sử dụng kỹ thuật ước lượng để xác định giá trị hệ số hấp thụ riêng SAR của thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát. Các yếu tố được xem xét phân tích bao gồm: Ảnh hưởng của kích thước phantom và ảnh hưởng của tần số phát.

Trang 1

ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN

SAI SỐ ƯỚC LƯỢNG GIÁ TRỊ HỆ SỐ HẤP THỤ RIÊNG CỦA

THIẾT BỊ VÔ TUYẾN NHIỀU ĂNG TEN PHÁT

Chu Văn Hải*, Lê Đình Thành, Nguyễn Huy Hoàng

Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến sai

số ước lượng khi sử dụng kỹ thuật ước lượng để xác định giá trị hệ số hấp thụ riêng SAR của thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát Các yếu tố được xem xét phân tích bao gồm: ảnh hưởng của kích thước phantom và ảnh hưởng của tần số phát Mô phỏng kiểm chứng với các mô hình kích thước đặc trưng của phantom phẳng và nguồn bức

xạ tại các tần số vô tuyến thông dụng chỉ ra rằng sai số ước lượng SAR gia tăng khi kích thước phantom giảm hoặc tần số phát giảm

Từ khóa: Hệ số hấp thụ riêng SAR, Thiết bị nhiều ăng ten phát, Đầu dò điện trường, Sai pha tương đối

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hệ thống thông tin vô tuyến ngày nay đóng vai trò quan trọng trong đời sống xã hội và phát triển kinh tế Nhằm nâng cao tốc độ và chất lượng truyền tin, nhiều công nghệ mới đã

và đang được triển khai nghiên cứu ở các phòng thí nghiệm trên thế giới, trong đó điển hình là các hệ thống thông tin vô tuyến nhiều ăng ten phát Với các hệ thống thông tin này, việc nghiên cứu tương thích điện từ trường nhằm đảm bảo các thiết bị trong hệ thống không gây nhiễu tới các thiết bị khác và an toàn đối với người sử dụng là một vấn đề thiết thực đặt ra trong thực tế Đối với các thiết bị bức xạ sóng điện từ sử dụng gần cơ thể con người, ủy ban an toàn về sóng điện từ quốc tế [1, 2] đã quy định sử dụng giá trị hệ số hấp thụ riêng SAR (SAR: Specific Absorption Rate) làm tham số trong an toàn bức xạ điện từ trường

Hệ số hấp thụ riêng SAR được định nghĩa là mức năng lượng điện từ trường được hấp thụ trên mỗi đơn vị khối lượng của một cơ thể sinh học khi cơ thể sinh học đó tiếp xúc với trường điện từ Giá trị SAR tỷ lệ với bình phương biên độ cường độ điện trường bức xạ:

2

W /

Kg

(1) Trong đó:  và  tương ứng là độ dẫn điện ( /S m) và khối lượng riêng (Kg m/ 3)

của cơ thể sinh học; E là cường độ điện trường tại điểm đo (V m / )

Đối với thiết bị vô tuyến thông thường (có 1 ăng ten phát trên mỗi băng tần hoạt động), giá trị SAR của một thiết bị chỉ phụ thuộc vào cường độ điện trường mà không phụ thuộc vào giá trị pha của điện trường tại điểm đo Kỹ thuật đo và trình tự đo xác định giá trị SAR được chỉ ra tương đối rõ ràng và được quy chuẩn trong các chuẩn đo SAR quốc tế [3-5] Tuy nhiên, đối với thiết bị có nhiều ăng ten phát đồng thời trên cùng một tần số (chẳng hạn như trong kỹ thuật MIMO – nhiều đầu vào nhiều đầu ra hoặc kỹ thuật ăng ten mạng pha…), giá trị cường độ điện trường tại điểm đo phụ thuộc vào giá trị cường độ điện trường bức xạ bởi từng ăng ten và giá trị pha tương đối của chúng Lý do là vì cường độ điện trường tổng hợp tại điểm đo là tổng véc tơ các cường độ điện trường bức xạ của mỗi nguồn riêng lẻ Vì thế, việc đo SAR của thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát trở nên phức tạp và tốn thời gian hơn

Các tiêu chuẩn quốc tế IEEE 1528 [3], IEC/TR 62630 [4], IEC:62209-2 [5] hiện nay khuyến cáo một số kỹ thuật đo SAR cơ bản đối với các thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát Các kỹ thuật này cũng được thực hiện trong các nghiên cứu khác [6-8] Tuy nhiên, các kỹ thuật hiện tại nêu trên tồn tại một số hạn chế như: 1) số lượng phép đo lớn dẫn đến

Trang 2

Nghiên cứu khoa học công nghệ

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 45

mất nhiều thời gian đo, thậm chí không thể thực hiện khi số lượng ăng ten phát tăng nhiều [3-5]; 2) giá trị SAR xác định có thể sai lệch rất nhiều so với SAR thực tế [6-8] Để giải quyết vấn đề trên, nhóm nghiên cứu đã đề xuất 3 kỹ thuật ước lượng cho phép giảm số lượng phép đo cần thiết mà vẫn đảm bảo xác định chính xác giá trị SAR của thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát [9-11] Trong cả 3 kỹ thuật ước lượng được đề xuất, một số phân tích lý thuyết và kiểm chứng cơ bản với mô hình phantom phẳng đã được thực hiện (xem hình 1) tại tần số 2.45GHz theo tiêu chuẩn IEEE 1528 [3] Kết quả kiểm chứng ban đầu khẳng định rằng sai số giữa giá trị SAR ước lượng và giá trị đo thực tế là khá nhỏ

Hình 1 Mô hình kích thước phantom phẳng

Tuy nhiên, trong cả 3 kỹ thuật ước lượng này, một số giả thiết đơn giản hóa đã được áp dụng nhằm xây dựng mô hình tính toán cường độ điện trường tại điểm đo.Chẳng hạn, thành phần điện trường phản xạ bên trong mô hình đo (phantom) đã được bỏ qua Giả thiết này tương đối hợp lý, vì cường độ điện trường suy hao rất nhanh bên trong chất lỏng điện môi, và thành phần phản xạ là khá nhỏ Tuy nhiên, trong một số trường hợp, khi số lượng ăng ten là lớn, hoặc khi kích thước phantom nhỏ, hoặc ở tần số thấp (tương ứng suy hao trong môi trường điện môi sẽ ít hơn), các thành phần phản xạ bên trong bề mặt phantom có thể ảnh hưởng tới sai số ước lượng Thực tế, trong một số kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng sai số giữa kết quả đo đạc thực nghiệm và ước lượng SAR là dưới 1% cho trường hợp 2 ăng ten phát; và sai số lớn nhất là 5.6% cho trường hợp 3 ăng ten phát [12] Rõ ràng khi số lượng nguồn phát tăng từ 2 lên 3 thì sai số ước lượng tăng đáng kể

Vì vậy, để tiếp tục phát triển và hoàn thiện các kỹ thuật ước lượng trong bài báo này, chúng tôi tập trung nghiên cứu đánh giá sai số ước lượng SAR của thiết bị vô tuyến có nhiều ăng ten phát khi xét tới các yếu tố ảnh hưởng như: kích thước phantom thay đổi; tần

số phát thay đổi

2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ THỦ TỤC XÁC ĐỊNH SAR

2.1 Mô hình tính toán

Chúng tôi khảo sát tính toán với mô hình: Thiết bị đo kiểm DUT (DUT: Devices Under Test) là 2 ăng ten chấn tử nửa sóng phát tại tần số 1.9GHz và 2.45GHz(đây là các tần

số sử dụng phổ biến cho các thiết bị vô tuyến); 2 loại phantom phẳng có kích thước dài, rộng, sâu (LWD) tương ứng: (180 120 150) mm  và (90 80 35) mm  ; các kích thước này phù hợp với cơ thể sinh học trưởng thành và sơ sinh theo tiêu chuẩn IEEE 1528[3]

Từ đó hình thành 4 mô hình khảo sát, tính toán cụ thể là:

+ Mô hình 1: f 2.45GHz và kích thước phantom:

(LWD) (180 120 150)  mm

Trang 3

(LWD)(90 80 35)  mm

(LWD) (180 120 150)  mm

+ Mô hình 4: f 1.9GHz và kích thước phantom: (LWD) (90 80 35)  mm

Thông số của ăng ten và các thông số kích thước phantom phẳng, độ dẫn điện, hằng số điện môi, mật độ khối lượng riêng của chất lỏng phantom theo tiêu chuẩn IEEE 1528 [3] (xem trong bảng 1, bảng 2) Mặt phẳng đo nằm trên mặt phẳng Y1, cách DUT là 10mm, các điểm đo cách đều nhau 4mm (xem hình 2)

Bảng 1 Thông số của ăng ten

Chiều dài tổng thể ăng ten  / 2

Khoảng cách giữa 2 chấn tử liền kề  / 4

Khoảng cách giữa chất lỏng và DUT 10 mm

Bảng 2 Thông số kích thước của phantom phẳng

Kích thước phantom phẳng: (LWD) Loại 1: (180 120 150) mm  

Loại 2: (90 80 35) mm  

Hằng số điện môi tương đối của chất lỏng (r) Phantom loại 1: 39.2

Phantom loại 2: 36

Độ dẫn điện chất lỏng () Phantom loại 1: 1.8 S m /

Phantom loại 2: 4.66 S m /

Khối lượng riêng chất lỏng phantom () 1000 Kg m / 3

Thực tế hiện nay trên thế giới, các phòng đo SAR theo chuẩn quốc tế là chưa phổ biến, chỉ được trang bị tại một số phòng thí nghiệm chuyên dụng nên việc tiếp cận và tiến hành các thủ tục đo thực tế trong phòng đo là rất khó khăn Do vậy, số liệu kiểm chứng và tính toán trong bài báo này được lấy từ chương trình mô phỏng ăng ten chuyên dụng CST STUDIO SUITE (Computer Simulation Technology) để thay thế cho dữ liệu

đo thực tế [13]

2.2 Thủ tục xác định giá trị SAR

2.2.1 Thủ tục đo SAR cơ bản

Đối với việc đo SAR theo các chuẩn quốc tế IEEE1528 [3] hay IEC62209 [4,5], thủ tục

đo SAR phải thực hiện qua 2 bước đo cơ bản: i) đo trong một mặt phẳng xác định (gọi là area scan), và ii) đo trong một không gian hình lập phương xung quanh điểm có giá trị SAR lớn nhất trong mặt phẳng đo ở bước i (được gọi là zoom scan) Giá trị SAR lớn nhất cần được xác định là giá trị SAR trung bình theo không gian (spatial-averaged SAR), được tính là trung bình SAR của các điểm đo trong bước ii (xem hình 2)

Trang 4

Hình 2 Biểu diễn 2 bước đo xác định SAR

2.2.2 Quy trình xác định SAR theo kỹ thuật ước lượng

Hình 3 Quy trình đo E (hay SAR) của thiết bị vô tuyến có 2 ăng ten phát

sử dụng 3 kỹ thuật ước lượng [9-11]

Trang 5

chúng tôi ti

hình 3)

lượng SAR lớn nhất nhanh chóng đ

Trong quy trình

probes) và đ

tin v

pha và biên đ

ứng với sai pha từ 0

số

kỹ thuật

SAR

ước l

360

ứng tại mỗi điểm đo sẽ xác định đ

trên m

Trên cơ s

chúng tôi ti

hình 3)

ợng SAR lớn nhất nhanh chóng đ

Trong quy trình

probes) và đ

tin về bi

pha và biên đ

Dữ liệu đo c

ố ước l

Để đánh giá sai số giữa kết quả

ỹ thuật

est

SAR

ớc lư

Hình 4 bi

3600

trên m

Trên cơ s

chúng tôi ti

hình 3)

Trong quy trình

probes) và đ

ề bi

pha và biên đ

ữ liệu đo c

ớc lư

ể đánh giá sai số giữa kết quả

ỹ thuật

est

SAR tương

ượng đ

Hình 4 bi

với b

trên mặt phẳng Y1 cho từng tr

Trên cơ s

chúng tôi ti

hình 3) để xác địn

Trong quy trình

probes) và đ

ề biên đ

pha và biên đ

ữ liệu đo c

ượng

ỹ thuật ước l

est

SAR tương

ợng đ

Hình 4 bi

ới bư

ặt phẳng Y1 cho từng tr

Trên cơ sở phân tích lý thuyết đ

chúng tôi tiến h

ể xác địn

Trong quy trình

probes) và đầu d

ên độ điện tr

pha và biên độ của điện tr

ữ liệu đo c

ợng

ớc l

tương

ợng được tính theo công thức:

Hình 4 biểu diễn các giá trị

ước pha l

ở phân tích lý thuyết đ

ến hành các bư

ể xác địn

Trong quy trình đo trên s

ầu dò véc t

ộ điện tr

ộ của điện tr

ữ liệu đo cường độ điện tr

ớc lượng n

tương ứng với SAR

ợc tính theo công thức:

ểu diễn các giá trị

ớc pha l

4a) Mô hình 1; 4b) Mô hình 2; 4c) Mô hình 3; 4d) Mô hình 4.

ành các bư

ể xác định các tham s

đo trên s

ò véc t

ộ điện tr

ờng độ điện tr ứng với sai pha từ 0

ợng n ứng với SAR

ớc pha là 1

ành các bư

h các tham s ợng SAR lớn nhất nhanh chóng đ

đo trên s

ò véc t

ộ điện trường tại điểm đo, trong khi đó đầu d

ờng độ điện tr ứng với sai pha từ 00 đến 360

ợng nêu trên, chúng tôi ký hi ứng với SAR

à 10 ứng tại mỗi điểm đo sẽ xác định đ

ành các bư

đo trên sử dụng 2 loại đầu d

ò véc tơ [15 ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d

ộ của điện trư

ờng độ điện tr

ến 360

êu trên, chúng tôi ký hi ứng với SAR

Sai so

0 trên cùng m ứng tại mỗi điểm đo sẽ xác định đ

Hình 4.

ành các bước đo theo quy tr

ử dụng 2 loại đầu d 15]

ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d ường

ờng độ điện tr

ến 360

êu trên, chúng tôi ký hi ứng với SAR ư

Sai so

3.

trên cùng m ứng tại mỗi điểm đo sẽ xác định đ

Hình 4.

ớc đo theo quy tr

h các tham số ợng SAR lớn nhất nhanh chóng đ

ử dụng 2 loại đầu d ] (vector probes) Đ ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d ờng

ờng độ điện trư

ến 3600 (trong đó bư

êu trên, chúng tôi ký hi ước l

Sai so

3 K

ểu diễn các giá trị ư

trên cùng m ứng tại mỗi điểm đo sẽ xác định đ

ặt phẳng Y1 cho từng trường hợp sai pha cụ thể v

Hình 4.

ố ước l ợng SAR lớn nhất nhanh chóng đ

ử dụng 2 loại đầu d (vector probes) Đ ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d

ường (hay SAR) v (trong đó bư

êu trên, chúng tôi ký hi

ớc lượng lớn nhất theo quy tr

KẾT QUẢ V

ước l trên cùng m ứng tại mỗi điểm đo sẽ xác định đư

ờng hợp sai pha cụ thể v

Hình 4 Bi

ở phân tích lý thuyết đã đư

ớc l ợng SAR lớn nhất nhanh chóng đư

ờng (hay SAR) v (trong đó bư

ể đánh giá sai số giữa kết quả ước l

ợng lớn nhất theo quy tr

ẾT QUẢ V

ớc lư trên cùng một mặt phẳng đo Y1 (biết rằng, với mỗi sai pha t

ược 1 giá trị SAR, qua đó xá ờng hợp sai pha cụ thể v

Biểu diễn giá trị SAR lớn nhất:

được tr

ớc lượng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị ược xác định t

ờng (hay SAR) v (trong đó bư

ớc lư

ẾT QUẢ V

ượng SAR lớn nhất t

ột mặt phẳng đo Y1 (biết rằng, với mỗi sai pha t

ợc 1 giá trị SAR, qua đó xá ờng hợp sai pha cụ thể v

ểu diễn giá trị SAR lớn nhất:

ợc tr

ớc đo theo quy trình

ợng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị

ợc xác định t

ờng (hay SAR) v (trong đó bước pha l

ượng SAR lớn nhất v

ẾT QUẢ V

ợng SAR lớn nhất t

ợc trình bày chi ti ình đo SAR c ợng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị

ợc xác định t

ử dụng 2 loại đầu dò đi (vector probes) Đ ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d

ờng (hay SAR) v

ớc pha l ợng SAR lớn nhất v

êu trên, chúng tôi ký hiệu:

100 ( SARest SARsim)

ẾT QUẢ VÀ TH

ình bày chi ti

đo SAR c ợng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị

ợc xác định t

điện tr (vector probes) Đầu d ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d

ờng (hay SAR) và d

ớc pha l ợng SAR lớn nhất v ệu: SAR

100 ( SARest  SARsim)

À TH

ình bày chi ti

ợc xác định tương

ện trư

ầu dò vô h ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d

à dữ liệu

ớc pha là 15

ợng SAR lớn nhất v

SAR

À THẢO LUẬN

ình bày chi ti

ương ường l

ò vô h ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu d

ữ liệu

à 15 ợng SAR lớn nhất v

sim

SAR

ẢO LUẬN

ợc 1 giá trị SAR, qua đó xá ờng hợp sai pha cụ thể và g

ình bày chi tiết trong các nghi

đo SAR của thiết bị có 2 ăng ten phát (xem ợng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị

ương ứng với sai pha ờng là đ

ò vô hư ờng tại điểm đo, trong khi đó đầu dò véc t

ữ liệu ư

à 150) s

ợng SAR lớn nhất v

sim

SAR tương ợng lớn nhất theo quy tr

ẢO LUẬN

ợng SAR lớn nhất tương

ợc 1 giá trị SAR, qua đó xá

à gọi chung l

ết trong các nghi

ủa thiết bị có 2 ăng ten phát (xem ợng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị

ứng với sai pha

à đầu d ướng chỉ có thể cung cấp thông

ò véc t

ước l ) sẽ đ ợng SAR lớn nhất và giá tr

tương ợng lớn nhất theo quy trình trên hình 3 Khi

ẢO LUẬN

ương

ợc 1 giá trị SAR, qua đó xá

ọi chung l

ứng với sai pha

ầu d ớng chỉ có thể cung cấp thông

ò véc tơ cung c

ớc lư

ẽ được sử dụng để so sánh sai

à giá tr tương ứng với SAR đo thực tế; ình trên hình 3 Khi

ương ứng tại sai pha từ 0

ợc 1 giá trị SAR, qua đó xác đ

ọi chung l

ứng với sai pha

ầu dò vô h ớng chỉ có thể cung cấp thông

ơ cung c

ượng SAR lớn

ợc sử dụng để so sánh sai

à giá tr ứng với SAR đo thực tế; ình trên hình 3 Khi



0

ứng tại sai pha từ 0

c định đ

ọi chung là SAR

ứng với sai pha

ò vô h ớng chỉ có thể cung cấp thông

ơ cung c

ợng SAR lớn

à giá trị đo thực tế cho cả 3 ứng với SAR đo thực tế; ình trên hình 3 Khi

ịnh đ

à SAR

ứng với sai pha

ò vô hướng ớng chỉ có thể cung cấp thông

ơ cung cấp thông tin cả về

ợng SAR lớn

ị đo thực tế cho cả 3 ứng với SAR đo thực tế; ình trên hình 3 Khi

ịnh được SAR lớn nhất

à SAR

ết trong các nghiên c

ứng với sai pha 

ớng ớng chỉ có thể cung cấp thông

ấp thông tin cả về

ợng SAR lớn

ợc SAR lớn nhất

à SARmax)

4a) Mô hình 1; 4b) Mô hình 2; 4c) Mô hình 3; 4d) Mô hình 4

ên cứu [9

max

 ớng [14 ớng chỉ có thể cung cấp thông

ợng SAR lớn nh

max)

ứu [9

max

 c 14] (scalar ớng chỉ có thể cung cấp thông

nhất t

ị đo thực tế cho cả 3 ứng với SAR đo thực tế;

đó,

ứu [9-11],

ủa thiết bị có 2 ăng ten phát (xem ợng cho từng kỹ thuật đề xuất Từ đó giá trị ư

max cụ thể (scalar ớng chỉ có thể cung cấp thông

ất tương

, sai s

ứng tại sai pha từ 00 đ

ột mặt phẳng đo Y1 (biết rằng, với mỗi sai pha tương

11],

ủa thiết bị có 2 ăng ten phát (xem

ước

ụ thể (scalar ớng chỉ có thể cung cấp thông

ương

sai số

(2)

đến ương

11],

ủa thiết bị có 2 ăng ten phát (xem

ớc (scalar ớng chỉ có thể cung cấp thông

ương

ố

(2)

ến ương

Trang 6

Nghiên c

Tạp chí Nghi

điểm đánh dấu chấm đen l

đến 360

thấy các đ

khá tương đ

đen sai l

hiện sai s

đồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

mô hình 3 so v

0.7% (0.6% so v

Nghiên c

ạp chí Nghi

Từ các giá trị SARmax n

ểm đánh dấu chấm đen l

ến 360

Hình 4a, 4b, 4c, 4d l

ấy các đ

khá tương đ

đen sai l

ện sai s

Hình 5 th

Mô hình 1 (hình 5a), sai s

Mô hình 2 (hình 5b), sai s

Mô hình 3 (hình 5c), sai s

Mô hình 4 (hình 5d), sai s

Từ kết quả tr

+ V

ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

+ Khi kích thư

mô hình 3 so v

0.7% (0.6% so v

Nghiên c

ạp chí Nghi

ừ các giá trị SARmax n

ến 3600

ấy các đ

khá tương đ

đen sai l

ện sai s

Hình 5 th

ừ kết quả tr

+ Với cả 3 kỹ thuật

+ Khi kích thư

mô hình 3 so v

0.7% (0.6% so v

ạp chí Nghi

0

với b

ấy các đư

khá tương đ

đen sai lệch lớn nhất so với đ

ện sai số ư

Hình 5 th

ừ kết quả tr

ới cả 3 kỹ thuật

+ Khi kích thư

mô hình 3 so v

0.7% (0.6% so v

ứu khoa học công nghệ

ạp chí Nghiên c

ới b

ường bi

khá tương đồng Các điểm đen phân bố tr

ệch lớn nhất so với đ

ước l

Hình 5

Hình 5 thể hiện sai số

ừ kết quả tr

+ Khi kích thư

mô hình 3 so v

0.7% (0.6% so v

ên cứu KH&CN

ới bước pha 15

ờng bi

ồng Các điểm đen phân bố tr

ớc lư

Hình 5

5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ể hiện sai số

ừ kết quả trên hình 5, n

+ Khi kích thư

mô hình 3 so với mô h

0.7% (0.6% so với 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

ứu KH&CN

ớc pha 15 Hình 4a, 4b, 4c, 4d l

ờng biểu diễn giá trị

ồng Các điểm đen phân bố tr

ượng l

Hình 5

ể hiện sai số

ên hình 5, n

+ Khi kích thước phantom giảm, tần số phát không đổi (mô h

ới mô h

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

ứu KH&CN

ớc pha 15 Hình 4a, 4b, 4c, 4d l

ểu diễn giá trị ồng Các điểm đen phân bố tr

ợng là khá l

Hình 5 Sai s

ể hiện sai số

ên hình 5, n

ới cả 3 kỹ thuật ư

ớc phantom giảm, tần số phát không đổi (mô h

ới mô hình 4) thì sai s

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

ứu KH&CN

ớc pha 150 Hình 4a, 4b, 4c, 4d lần l

à khá l

Sai số 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ể hiện sai số ư

ên hình 5, n ước l ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

ớc phantom giảm, tần số phát không đổi (mô h ình 4) thì sai s

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

ứu KH&CN quân s

ừ các giá trị SARmax này, d

ểm đánh dấu chấm đen là giá tr

0

ần lư

à khá lớn

ố ước l 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ước l

Mô hình 1 (hình 5a), sai số

Mô hình 2 (hình 5b), sai số

Mô hình 3 (hình 5c), sai số

Mô hình 4 (hình 5d), sai số

ên hình 5, nhận thấy sai số

ớc lư ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

uân s

ày, d

à giá tr

ượt t

ệch lớn nhất so với đường biểu diễn

ớn

ớc l 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ớc lượng SAR của 4 mô h

ố ước l

ận thấy sai số ượng đề xuất, đ ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

uân sự,

ày, dễ d

à giá trị SARmax tính toán từ dữ liệu mô phỏng tại sai pha từ 0

ợt tương

ểu diễn giá trị ước l ồng Các điểm đen phân bố tr

ờng biểu diễn

ớn

ớc lượng SAR t 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ợng SAR của 4 mô h

ớc l

ận thấy sai số ợng đề xuất, đ ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

ự, Số

ễ dàng xác đ

ị SARmax tính toán từ dữ liệu mô phỏng tại sai pha từ 0

ương

ớc l ồng Các điểm đen phân bố tr

ờng biểu diễn

ợng SAR t 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ợng SAR của 4 mô h

ớc lượng SAR lớn nhất nhỏ h

ớc lượng SAR lớn nhất khoảng 1.3%

ớc lượng SAR lớn nhất gần bằng 1.5%

ớc lượng SAR lớn nhất khoảng 2.2%

ận thấy sai số ợng đề xuất, đ ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật

ớc phantom giảm, tần số phát không đổi (mô h ình 4) thì sai số ư

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

ố 55

àng xác đ

ương ứng với 4 mô h

ớc lượng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật ồng Các điểm đen phân bố tr

ờng biểu diễn

ợng SAR t 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ợng SAR của 4 mô h ợng SAR lớn nhất nhỏ h ợng SAR lớn nhất khoảng 1.3%

ợng SAR lớn nhất gần bằng 1.5%

ợng SAR lớn nhất khoảng 2.2%

ận thấy sai số ợng đề xuất, đ ồng, sai lệch lớn nhất giữa các kỹ thuật ư

ước l

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

5, 06

àng xác đ

ứng với 4 mô h ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật ồng Các điểm đen phân bố trên hình v

ờng biểu diễn

ợng SAR tương 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ận thấy sai số ước l ợng đề xuất, đư

ước l

ớc lư

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

6 - 20

àng xác định

ứng với 4 mô h ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật

ên hình v ờng biểu diễn ước l

ương 5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4.

ớc l ường biểu diễn sai số

ớc lượng ch

ượng lớn nhất có tăng nh

ới 1.3%, 1.5% so với 2.2%)

2018

ịnh

ên hình v

ớc l

ương ứng tại sai pha kiểm chứng:

ớc lượng thay đổi nh ờng biểu diễn sai số ợng ch

ợng lớn nhất có tăng nh

18

đư

ên hình vẽ cho 4 mô h

ớc lượng SAR l

ứng tại sai pha kiểm chứng:

ợng SAR của 4 mô hình tính toán, c ợng SAR lớn nhất nhỏ h ợng SAR lớn nhất khoảng 1.3%

ợng thay đổi nh ờng biểu diễn sai số ợng ch

được giá trị SARmax lớn nhất Những

ứng với 4 mô hình kh ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật

ẽ cho 4 mô h ợng SAR l

ình tính toán, c ợng SAR lớn nhất nhỏ h ợng SAR lớn nhất khoảng 1.3%

ợng thay đổi nh ờng biểu diễn sai số ợng chưa đ

ợc giá trị SARmax lớn nhất Những

ình kh ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật

ình tính toán, c ợng SAR lớn nhất nhỏ h ợng SAR lớn nhất khoảng 1.3%

ợng thay đổi nh ờng biểu diễn sai số

ưa đến 1%

ình khảo sát, quan sát h ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật

ình tính toán, c ợng SAR lớn nhất nhỏ hơn 0.6%

ợng thay đổi nh ờng biểu diễn sai số

ến 1%

ảo sát, quan sát h ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật

ẽ cho 4 mô hình là r ợng SAR là trên hình 4d,

ình tính toán, c

ơn 0.6%

ợng thay đổi như sau:

ờng biểu diễn sai số ư

ến 1%

ớc phantom giảm, tần số phát không đổi (mô hình

ình là r

à trên hình 4d,

ình tính toán, cụ thể:

ơn 0.6%

ư sau:

ước l

ình 1 so v ợng lớn nhất có tăng nhưng không nhi

ình là rất khác nhau Điểm

à trên hình 4d,

ụ thể:

ơn 0.6%

ư sau:

ớc lượng l

1 so v ưng không nhi

ất khác nhau Điểm

à trên hình 4d,

ụ thể:

ợng l

1 so với mô h ưng không nhi

ảo sát, quan sát h ợng SAR lớn nhất cho cả 3 kỹ thuật ư

à trên hình 4d,

5a)Mô hình 1; 5b) Mô hình 2; 5c) Mô hình 3; 5d) Mô hình 4

ợng là khá tương

ới mô h ưng không nhi

ảo sát, quan sát hình 4, nh

ước l

à trên hình 4d, điều n

à khá tương

ới mô h ưng không nhi

ình 4, nh

ớc lư

ều n

à khá tương

ới mô hình 2; ưng không nhiều d

ình 4, nh ượng l

ều này th

à khá tương

ình 2;

ều dư

49

ình 4, nhận ợng là

ày thể

à khá tương

ình 2; ưới

49

0

ận

à

ể

ới

Trang 7

+ Khi tần số phát giảm, kích thước phantom không đổi (mô hình 1 so với mô hình 3;

mô hình 2 so với mô hình 4) thì sai số ước lượng lớn nhất tăng khá rõ khoảng 1% (0.6% so với 1.5%, 1.3% so với 2.2%)

+ Khi cả tần số phát và kích thước phantom giảm (mô hình 1 so với mô hình 4) thì sai

số ước lượng lớn nhất tăng cao gần 2% (0.6% so với 2.2%)

4 KẾT LUẬN

Trong bài báo, chúng tôi đã sử dụng 3 kỹ thuật ước lượng để xác định giá trị SAR lớn nhất của thiết bị vô tuyến có 2 ăng ten phát Với 4 mô hình kiểm chứng cho thấy, khi kích thước phantom hay tần số phát thay đổi thì sai số ước lượng lớn nhất chỉ khoảng 2.2% Sai

số lớn nhất này nằm trong giới hạn tiêu chuẩn đo lường quốc tế, điều này khẳng định tính chính xác của các kỹ thuật ước lượng đề xuất Tuy nhiên, khi kích thước phantom giảm hoặc tần số phát giảm thì sai số ước lượng đều gia tăng (sai lệch lớn nhất gần 2%) Biết rằng, các dữ liệu kiểm chứng được lấy từ chương trình mô phỏng, trong các phép đo thực

tế sai số có thể lớn hơn nhiều vì chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố bên ngoài Với 3 kỹ thuật ước lượng được đề cập, nghiên cứu trong phạm vi bài báo này, khi ứng dụng đo SAR cho thiết bị vô tuyến nhiều ăng ten phát trong thực tế cần chú ý đến từng mô hình đo cụ thể Các kỹ thuật ước lượng trên có thể cho sai số rất lớn khi kích thước phantom hay tần

số hoạt động tại thông số nào đó, vì vậy cần được phát triển, kiểm chứng ở các nghiên cứu tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ICNIRP, "Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz)," Health Phys., vol 74, pp 494-522, 1998 [2] FCC OET Bulletin 65, "Evaluating Compliance with FCC Guidelines for Human Exposure to Radiofrequency Electromagnetic Fields," Ed 97-01 ,

[3] IEEE 1528, "IEEE Recommended Practice for Determining the Peak Spatial-Average Specific Absorption Rate (SAR) in the Human Head from Wireless Communications Devices: Measurement Techniques," Ed.2013

[4] IEC/TR 62630, "Guidance for Evaluating Exposure from Multiple Electromagnetic Sources," Ed 1.0, 2010

[5] IEC 62209-2, "Human exposure to radio frequency fields from hand-held and body-mounted wireless communication devices: Human models, instrumentation, and procedures - Part 2: Procedure to determine the specific absorption rate (SAR) for wireless communication devices used ," Ed 1.0, 2010

[6] K.-C Chim, K C L Chan, and R D Murch, "Investigating The Impact of Smart Antennas on SAR," IEEE Trans Antennas Propag., vol 52, no 5, pp 1370-1374,

May 2004

[7] J.-O Mattsson, and L.P De Leon, "SAR Evaluation of A Multi-Antenna System," in Proc IEEE Antennas and Propagation Int Symp., Honolulu, Jun 2007, pp 1373-

1376

[8] T Iyama and T Onishi, "Maximum Average SAR Measurement Procedure for Multi-Antenna Transmitters," IEICE Trans Comm., vol E93-B, no 7, pp 1821-1825, Jul

2007

[9] D T Le, L Hamada, and S Watanabe, "Measurement Procedure to Determine SAR

of Multiple Antenna Transmitters Using Scalar Electric Field Probes," in Proc IEEE The International Conference on Advanced Technologies for Communications 2014

Trang 8

(ATC'14)., Ha Noi, Oct 2014

[10] D T Le, L Hamada, S Watanabe, and T Onishi, "An Estimation Method for Vector Probes Used in Determination SAR of Multiple-Antenna Transmission Systems," in Proc IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility., Tokyo, May

2014

[11] D.T.Le, and V.H.Chu, "An Analysis of Vector Estimation for Uncertainty Reduction

in Evaluating the Specific Absorption Rate of Multiple Transmitting Antenna Devices," in Proc IEEE The NAFOSTED Conference on Information and Computer Science, Ho Chi Minh, Viet Nam, Sept 2015

[12] V.H.Chu, H.H.Nguyen and D.T.Le, "Analyzing the Estimation Errors in Evaluating the Specific Absorption Rate of Multiple-Antenna Devices for Different Numbers of Antennas," in Vietnam Japan Microwave 2017 Conference, Ha Noi, June 13-14th,

2017

[13] https://www.cst.com/products/csts2,

[14] DASY52 by SPEAG, http://www.speag.com/products/dasy/dasy-systems/,

[15] ART-MAN by ART-Fi, http://www.art-fi.eu/art-man,

ABSTRACT

ESTIMATION OF PARAMETERS CAUSING UNCERTAINTIES

IN SAR EVALUATION FOR MULTI-ANTENNA TRANSMITTING DEVICES

In this paper, parameters affecting the uncertainty when using evaluation technique for specific absorption rate (SAR) determination of multi-antenna transmitting devices are estimated The main factors which are considered include: phantom size and operating frequency It is pointed out, by simulated validations for featured flat phantom size schemes and exposure source at common operating frequencies that uncertainty of SAR evaluation increases when phantom size or operating frequency decreases

Keywords: Specific Absorption Rate - SAR; Multiple Antennas Radio Device; Field Probes; Relative Phase

Nhận bài ngày 11 tháng 3 năm 2018 Hoàn thiện ngày 03 tháng 4 năm 2018 Chấp nhận đăng ngày 08 tháng 6 năm 2018

Địa chỉ: Học viện Kỹ thuật quân sự

*

Email: chuhait1@gmail.com

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	782,81 KB