2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN
2.3.2 Các thử nghiệm thêm về chống nhiễu EM
Chương trình nghiên cứu chỉ ra rằng những tiêu chuẩn thử nghiệm khả năng chống nhiễu EM hiện tại có nhiều hạn chế trong đánh giá độ nhạy của thiết bị trước nhiễu EM từ một và nhiều nguồn thiết bị di động. Những điểm quan trọng của trường nhiễu không được đề cập trong tiêu chuẩn hiện hành là: TDMA Bursting và Ảnh hưởng băng rộng (Wideband Effects)
• TDMA Bursting:
Hệ thống thông tin di động tế bào hiện tại (GSM, PCN, TETRA) và một số hệ thống thông tin vô tuyến như DECT sử dụng TDMA như một phần của hệ thống đa truy cập. UMTS cũng sử dụng một phần TDMA. Trường điện từ nhiễu sinh ra bởi những hệ thống sử dụng điều chế xung được xác định bởi tham số TDMA, cụ thể là tốc độ khung và duty cycle. Ví dụ, EN60601-1-2, chỉ cho phép điều chế biên độ với sóng mang 26MHz tới 1GHz, tại một tần số điều chế, thiết bị xử lý tín hiệu thông dải (nếu không quy định dải thông thì xác định dải 1kHz). Không có dự phòng cho
nếu một vài hài của tốc độ khung lọt vào những băng tần nhạy của một bộ phận nào đó của thiết bị.
• Những ảnh hưởng băng rộng ( wideband effects):
Nhiều thiết bị di động hoạt động cùng lúc sẽ kết hợp với nhau tạo nên một tín hiệu tổng hợp, băng thông của tín hiệu này xác định dựa vào tần số của những kênh đường lên (up-link). Nếu những nguồn nhiễu ở những khe thời gian chồng lấn nhau thì trường nhiễu với những đường bao băng cơ bản phức tạp tại băng thông này có thể được tạo ra trong những lúc chồng lấn.
Những tham số vừa được xác định cho thiết bị thử nghiệm chống nhiễu gây ra từ thiết bị di động gồm:
• Tần số sóng mang của máy thu phát cầm tay ( băng thông của hệ thống viễn thông tác động vào )
• Băng thông kênh truyền
• Công suất tối đa của thiết bị thu phát cầm tay
• Tham số TDMA: tốc độ xung và duty cycle
• Số lượng điện thoại di động chồng lấn khe thời gian và ở gần với thiết bị bị ảnh hưởng.
• Khoảng cách của điện thoại di động tới thiết bị
Để thuận tiện, những tham số hệ thống liên quan sẽ được hệ thống lại trong bảng 9, với trường điện bức xạ có cường độ đỉnh ở khoảng cách 1m từ thiết bị chịu ảnh hưởng.
Bảng 2-6 Các tham số cho hệ thống di động
2.3.2.1Thử nghiệm với trường nhiễu cụ thể
Để xác định rõ một trường hợp kiểm thử thực tế, những giả định đã được đơn giản hóa phải được xác định về số lượng thiết bị di động và phân bố của chúng. Những giả định này phải đặt ra mức ngưỡng nhiễu an toàn, trong khi đó thiết bị di động phải luôn luôn được giả thiết hoạt động ở mức công suất cao nhất và chồng lấn khe thời gian, tức luôn đặt trong tình trạng xấu nhất có thể xảy ra.
Mức ngưỡng an toàn có thể được xác định như thể một máy phát hoạt động hết công suất, và khoảng cách từ nó tới thiết bị khoảng 1m. Khoảng cách này đã được nhắc tới trong những giả định ở phần trước, nó phù hợp để xem xét những ảnh hưởng của nhiễu điện từ gây ra bởi hệ thống thông tin di động, bởi vì nghiên cứu để thiết bị chống lại bức xạ mạnh và khó dự đoán từ máy di động cách đó một vài centimet là không cần thiết và khó khăn.
Mức an toàn thứ 2 và thứ 3 được định nghĩa với một vài (3) hoặc nhiều (10) máy di động với khoảng cách 2m và 3m theo thứ tự. Khoảng cách những thiết bị di động này từ EUT được tăng lên khi số lượng thiết bị di động tăng lên để đảm bảo tính thực tế. Bởi vì hoàn toàn có thể đặt 10 điện thoại di động trong vòng 1m gần thiết bị chịu ảnh hưởng, nhưng nó không phù hợp thực tế. Bảng 10 tóm tắt những mức an toàn và hệ số nhân với cường độ trường FE, dùng để tính cường độ trường đỉnh cho
bảng 9. Ví dụ với hệ thống GSM, mức an toàn thứ 3, thì cường độ trường đỉnh là 22V/m ( FE = 2, nhân với cường độ đỉnh 11V/m ở bảng 9).
Bảng 2-7 Xác định mức nghiêm trọng và Field Multiplier
Áp dụng cách tính đó, từ bảng 2-3 và bảng 2-4, ta có bảng 11, mô tả cường độ trường đỉnh ứng với mỗi mức an toàn đối với từng hệ thống thông tin di động:
Bảng 2-8 Cường độ trường đỉnh cho hệ thống điển hình ở mức nghiêm trọng
Chú ý rằng những định nghĩa nêu trên sẽ không bao quát được tất cả những trường hợp nhiễu EM gây ra từ những nguồn thiết bị di động. Nó cụ thể giả định sự chồng lấn những khe thời gian, gây ra trường hợp nhiễu điện từ xấu nhất có thể.
Những thử nghiệm khả năng kháng nhiễu cho những hệ thống viễn thông cụ thể dựa trên những định nghĩa nên trên có thể được tiến hành nhờ vào những thiết bị thử nghiệm EMC tiêu chuẩn. Việc bố trí như đã diễn tả ở mục 2.3.1, sử dụng nhiều nguồn phát tín hiệu, ghép nối, bộ trộn và bộ điều chế xung. Bảng 11 đưa ra những mức cường độ trường lớn nhất được áp dụng và tần số sóng mang được chọn từ
những kênh cách đều trên băng tần hệ thống. Có thể dùng điều chế FM tại một tần số nào đó nhỏ hơn băng thông kênh truyền để đại diện tạm thời cho phương thức điều chế của hệ thống.
2.3.2.2 Thử nghiệm với trường nhiễu chung
Những thử nghiệm trên được thiết lập để tạo ra những phép đo chính xác về khả năng kháng nhiễu EM của thiết bị do ảnh hưởng của những hệ thống viễn thông cụ thể. Chúng hữu ích để kiểm tra những thiết bị đặt ở những nơi mà ảnh hưởng của hệ thống viễn thông là khá rõ ràng hoặc biết trước. Ở những quy mô cao hơn, thì cần thử nghiệm chung hơn, dựa trên những phương pháp đã nêu trên.
Những đặc trưng chính của trường nhiễu có thể được đại diện vởi hai xung điều chế áp dụng cho một tín hiệu sóng mang. Xung đầu tiên đại diện cho cấu trúc khung TDMA của tín hiệu, trong khi xung thứ hai, với tốc độ nhanh hơn, được dùng để đại diện cho tín hiệu băng gốc ghép vào trong mỗi xung TDMA. Nó tạo ra trường nhiễu minh họa bởi:
Ethreat(t) = FE. E1m. cos(wt). TDMA(t). Ensemble(t)
Tốc độ lặp lại TDMA có thể quét từ 10Hz đến 250Hz với duty cycle là 12.5% để có thể
bao quát tất cả các hệ thống TDMA.
Những đóng góp của tín hiệu thành phần tạo nên tín hiệu nhiễu được minh họa trong hình 34, và dạng sóng tổng hợp bao gồm cụm những xung sóng mang hẹp hơn.
Với những định nghĩa và giả định đã nêu, thì những tham số thử nghiệm gồm:
• Tần số sóng mang: tức là tần số của nguồn gây nhiễu, f;
Nhiễu này đơn giản có thể được tạo ra từ một nguồn phát tín hiệu ( sóng mang), 2 nguồn tạo xung để kết hợp với nhau qua một cổng AND, thêm một bộ trộn (mixer) như hình 35:
Hình 2-9 Cấu hình test Generic