Tham số của khuôn mẫu phẳng

Tham số Giá trị

Kích thƣớc khn mẫu phẳng: (dài  rộng  sâu) L  W D (180 180 150)  mm

Vỏ khuôn mẫu phẳng 2mm

Hằng số điện môi tƣơng đối của chất lỏng (r) 39, 2

Độ dẫn điện chất lỏng ( ) 1,8 S m/

Khối lƣợng riêng chất lỏng () 3

1000Kg m/

Mơ hình kiểm chứng xây dựng với hai cấu hình anten điển hình là anten chấn tử và anten IFA, nhƣ sau:

Mơ hình 1: Khn mẫu phẳng và hai anten chấn tử nhƣ hình 3.4 với cấu hình làm việc và tham số kích thƣớc trong bảng 3.2.

Mơ hình 2: Khn mẫu phẳng và hai anten IFA nhƣ hình 3.5 với cấu hình làm việc và tham số kích thƣớc đƣợc thể hiện trên hình 3.6.

Chất lỏng trong khuôn mẫu phẳng Vỏ khuôn mẫu phẳng z y x 180 mm 1 5 0 m m 180 mm 2 mm

Mặt phẳng đo tham chiếu

Chấn tử 1 Chấn tử 2

Bảng 3.2: Tham số kích thước của anten chấn tử (CT_5)

Tham số Giá trị

Tần số hoạt động 2,14GHz

Bán kính của anten 1,8mm

Chiều dài tổng thể 0,5

Khoảng cách giữa 2 chấn tử liền kề 0,5

Khoảng cách giữa chất lỏng và anten 10mm

Anten IFA

Quan sát phía trƣớc Quan sát phía dƣới

10 mm

Chất lỏng trong khuôn mẫu phẳng

Mặt phẳng quan sát DUT Anten IFA Vỏ khn mẫu phẳng Vỏ khn mẫu phẳng Anten 1 Anten 2

Hình 3.5: Mơ hình khn mẫu phẳng và hai anten IFA (CT_5)

50

29

3

5

100

Hai anten IFA

Anten 1

Anten 2

Từ hai mơ hình trên, thực hiện mơ phỏng bằng phần mềm CST [4], dữ liệu mô phỏng đo SAR tại các sai pha là: 00, 900 và 1800 đƣợc sử dụng thay thế cho các phép đo thực tế. Sử dụng quy trình đo trên mặt phẳng tham chiếu theo [20], để xác định các điểm SARmax trên các mặt phẳng Z1, Z2,…, Zn của hai mơ hình trên (mặt phẳng Z1 ngay bề mặt phía trong khn mẫu, cách anten 10 mm).

Hình 3.7 là một ví dụ mơ tả các mặt phẳng tham chiếu khác nhau. Số lƣợng các mặt phẳng đo đƣợc trình bày cụ thể trong phần tiếp theo.

Các mặt phẳng đo tham chiếu Khn mẫu phẳng  Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 z x y

Hình 3.7: Ví dụ mơ tả các mặt phẳng đo tham chiếu khác nhau

3.2.2.2. Kết quả ước lượng SAR cho hai anten chấn tử

Trên mặt phẳng Z1, phân bố SAR đã đƣợc chuẩn hóa tƣơng ứng với các sai pha là 00, 900 và 1800 đƣợc thể hiện trên hình 3.8. Từ các giá trị này, nhanh chóng ƣớc lƣợng đƣợc các giá trị SAR lớn nhất tại các điểm đo trên mặt phẳng tham chiếu. Qua đó, điểm có giá trị SARmax trên mặt phẳng Z1 đƣợc xác định tƣơng ứng với sai pha βmax = 1970 (xem hình 3.9). Tƣơng tự, các điểm có giá trị SARmax trong các mặt phẳng Z2, Z3, ..., Z24 cũng sẽ đƣợc xác định.

Hình 3.8: Phân bố SAR tại các sai pha: 00, 900, 1800 trên mặt phẳng Z1

Hình 3.9: Giá trị SAR chuẩn hóa lớn nhất trên mặt phẳng Z1

Hình 3.10 cho thấy các đƣờng SAR chuẩn hóa lớn nhất tƣơng ứng với sai pha thay đổi từ 00 đến 3600 (bƣớc pha là 10) và các điểm SARmax tƣơng ứng cũng đƣợc xác định trên các mặt phẳng đo khác nhau (các điểm đánh dấu màu đỏ). Đƣờng cong cao nhất tƣơng ứng với mặt phẳng Z1 là bề mặt bên trong khuôn mẫu (mặt đáy), điểm SARmax nằm trên đƣờng cong này có giá trị lớn nhất, trong khi đƣờng cong thấp nhất tƣơng ứng với mặt phẳng Z24 cách mặt đáy xa nhất và có giá trị SARmax khơng đáng kể. Các đƣờng cong ở xa có xu hƣớng thoải hơn và SAR đều có giá trị khá nhỏ.

Hình 3.10: Giá trị SAR chuẩn hóa lớn nhất trên các mặt phẳng Z1, Z2,…, Z24 S a i pha tƣ ơn g ứn g với đi ểm S A Rm ax [độ ]

Khoảng cách giữa các mặt phẳng đo tới bề mặt đáy của khn mẫu (mm)

Hình 3.11: Sai phai tương ứng với SARmax trên các mặt phẳng Z1, Z2,.., Z24

Quan sát hình 3.11 thấy rằng, sự thay đổi của βmax tạo ra các điểm

SARmax trong các mặt phẳng là khác nhau. Từ hình vẽ cũng nhận thấy, trong những mặt phẳng này, tại các điểm SARmax thì sai pha βmax tƣơng ứng thay đổi một vài độ. Ở bề mặt đáy của khuôn mẫu (mặt phẳng Z ), điểm SAR

βmax = 1970, trong khi βmax = 1920 ở mặt phẳng Z10 cách xa bề mặt đáy khuôn mẫu khoảng cách 9 mm.

Tại các mặt phẳng nằm xa bề mặt đáy của khuôn mẫu (Z11 đến Z21), βmax

thay đổi trên 100

. Tuy vậy, các mặt phẳng càng cách xa mặt phẳng Z1 thì SARmax càng giảm dần, và không đáng kể so với các SARmax trong các mặt phẳng gần với mặt đáy của khn mẫu.

Hình 3.12: Phân bố SAR tại βmax = 1970 trên các mặt phẳng: Z1 = 0; Z2 = 0,9; Z3 = 1,8; Z4 = 2,7 (mm)

Hình 3.12 biểu diễn phân bố SAR tại βmax = 1970 trên các mặt phẳng Z1, Z2, Z3, Z4 (các mặt phẳng cách đều nhau 0,9 mm). Mặt khác, khi đo tại βmax = 1970 trên các mặt phẳng khác nhau, nhận thấy SAR tìm đƣợc xấp xỉ bằng SARmax trên các mặt phẳng đó. Từ hình vẽ, dễ nhận thấy phân bố SAR là lớn nhất trên mặt phẳng Z1 và giảm dần rất rõ ở các mặt phẳng tiếp theo.

3.2.2.3. Kết quả ước lượng SAR cho hai anten IFA

Tƣơng tự nhƣ mơ hình 1, trong mơ hình 2, kết quả trên hình 3.13 cho biết các đƣờng biểu diễn SAR lớn nhất tƣơng ứng với sai pha thay đổi từ 00 đến 3600

(bƣớc pha là 10) và các điểm SARmax cũng đƣợc xác định trên các mặt phẳng đo khác nhau Z1, Z2,…, Z18 (các điểm đánh dấu mầu đỏ). Điểm SARmax trên mặt phẳng Z1 đƣợc xác định tại βmax = 1790. Đƣờng cong cao

nhất tƣơng ứng với mặt phẳng Z1, trong khi đƣờng cong thấp nhất tƣơng ứng với mặt phẳng Z18 cách mặt đáy khn mẫu xa nhất.

Hình 3.13: Giá trị SAR chuẩn hóa lớn nhất trên các mặt phẳng Z1, Z2,…, Z18

S a i pha tƣ ơn g ứn g với đi ểm S A Rm a x [độ ]

Khoảng cách giữa các mặt phẳng đo tới bề mặt đáy của khn mẫu (mm)

Hình 3.14: Sai pha tương ứng với SARmax trên các mặt phẳng Z1, Z2,.., Z18

Hình 3.14 cho biết sự thay đổi của βmax chỉ là 10, tƣơng ứng tạo ra SARmax trong các mặt phẳng khác nhau Z1, Z2,…, Z18.

Hình 3.15: Phân bố SAR tại βmax = 1790 trên các mặt phẳng: Z1 = 0; Z2 = 1; Z3 = 2; Z4 = 3 (mm)

Hình 3.15 thể hiện phân bố SAR tại βmax = 1790 trên các mặt phẳng Z1, Z2, Z3, Z4. Từ các hình vẽ trên nhận thấy, chênh lệch sai pha tạo ra SARmax trong các mặt phẳng khác nhau là 10 và khi sai pha chênh lệch một vài độ quanh 1800, thì SAR tƣơng ứng xác định trên các mặt phẳng gần nhƣ xấp xỉ với SARmax. Ngoài ra, các mặt phẳng càng cách xa mặt phẳng Z1 thì SARmax càng giảm dần, nhƣng không đáng kể so với SARmax trong các mặt phẳng gần với mặt đáy của khuôn mẫu.

3.2.2.4. Đánh giá ảnh hưởng của việc xác định mặt phẳng đo

Từ kết quả kiểm chứng với hai mơ hình khảo sát, nhận thấy điểm SARmax trên mặt phẳng đo càng gần với đáy của khuôn mẫu (tức là càng gần với anten) thì có giá trị càng lớn. Tại các mặt phẳng đo cách xa đáy khuôn mẫu (khoảng 10 mm), giá trị SARmax tìm đƣợc là rất nhỏ. Điều này đƣợc giải thích bởi mơi trƣờng bên trong khn mẫu là mơi trƣờng điện mơi nên càng xa anten thì cƣờng độ điện trƣờng sẽ càng nhỏ. Ngồi ra, điểm SARmax trên các mặt phẳng khác nhau cơ bản tìm đƣợc tại các sai pha là khác nhau và chênh lệch chỉ một vài độ, tuy nhiên giá trị SAR quanh điểm SARmax trong

3.2.2.5. Đề xuất kiến nghị

Từ các phân tích kết quả kiểm chứng ở trên, luận án đề xuất kiến nghị khi đo SAR nên lựa chọn mặt phẳng tham chiếu ngay trên bề mặt đáy khuôn mẫu (tuy nhiên phải bảo đảm khoảng cách tối thiểu để đầu dị điện trƣờng có thể di chuyển thực hiện đƣợc phép đo), điều này sẽ giúp cho bƣớc đo trong khơng gian phóng to xác định đƣợc SAR gần nhất với giá trị SAR thực tế của thiết bị cần đo.

3.2.3. Ảnh hưởng do số lượng anten phát tăng

Từ các kết quả đo đạc thực nghiệm trong [22] với trƣờng hợp hai anten phát và kết quả đo đạc thực nghiệm cho trƣờng hợp ba anten phát đƣợc trình bày ở mục 2.1.2 với kỹ thuật [20], ta nhận thấy rằng:

Sai số giữa giá trị SAR ƣớc lƣợng và đo đạc của trƣờng hợp hai anten phát là dƣới 1% cho tất cả các điểm đo khảo sát, chứng tỏ kỹ thuật rất đáng tin cậy khi sử dụng đo SAR cho các bài đo có hai anten phát. Tuy nhiên, khi số lƣợng anten phát tăng thêm, sai số ƣớc lƣợng tăng đáng kể, sai số lớn nhất khoảng 5,2% cho trƣờng hợp ba anten phát và sai số này sẽ tiếp tục tăng khi số lƣợng anten tăng thêm nữa. Điều này đƣợc giải thích nhƣ sau: Thứ nhất, khi số lƣợng anten tăng thì ảnh hƣởng của việc thiết lập khơng chính xác sai pha càng trở nên trầm trọng hơn. Ví dụ, khi có hai anten thì chỉ có sai pha tƣơng đối giữa anten 1 và anten 2, khi có ba anten thì có thêm sai pha tƣơng đối giữa anten 1 và anten 3,… Các lƣợng sai pha này, nhƣ đã biết đều có thể bị thiết lập sai nên khi số lƣợng anten càng lớn thì sai lệch do thiết lập sai pha càng lớn và dẫn đến sai số ƣớc lƣợng SAR càng tăng. Thứ hai, khi xây dựng mơ hình tốn học ƣớc lƣợng đã bỏ qua các thành phần điện trƣờng phản xạ. Các thành phần này có thể khơng đáng kể khi số lƣợng là hai anten phát, tuy nhiên khi số lƣợng anten tăng lên nhiều hơn thì các thành phần điện trƣờng này là khá lớn và không thể bỏ qua.

Nhƣ vậy, rõ ràng là khi số lƣợng anten tăng thì sai số ƣớc lƣợng tăng đáng kể. Kết luận này cũng đúng với kỹ thuật [21] và các kỹ thuật ƣớc lƣợng khác phải xác định tham số ƣớc lƣợng thông qua các tổ hợp sai pha đặt trƣớc. Vì vậy luận án đề xuất kiến nghị nhƣ sau:

- Kỹ thuật [20] chỉ nên áp dụng với số lƣợng anten hạn chế (khoảng hai đến ba anten). Với kỹ thuật [21] thì cần phải kiểm chứng bằng đo đạc thực nghiệm để định lƣợng sai số ƣớc lƣợng có nằm trong phạm vi cho phép hay khơng, từ đó giới hạn số lƣợng anten khi áp dụng kỹ thuật này.

- Khi số lƣợng anten phát tăng thêm thì nên sử dụng kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất trong chƣơng 2, vì kỹ thuật này cho phép loại bỏ đƣợc sai số gây ra do sai lệch của việc thiết lập sai pha khi số lƣợng anten tăng lên.

3.2.4. Ảnh hưởng do thay đổi kích thước của khn mẫu hay tần số phát

3.2.4.1. Xây dựng mơ hình kiểm chứng

Xây dựng bốn mơ hình kiểm chứng thể hiện trên bảng 3.3, trong đó: Hai anten chấn tử hoạt động ở tần số 2,45 GHz hoặc 1,9 GHz. Các tham số cấu hình và kích thƣớc anten xem trong bảng 3.4. Khoảng cách từ anten đến chất lỏng là 10 mm.

Khuôn mẫu phẳng với 2 loại có kích thƣớc dài, rộng, sâu tƣơng ứng: Loại 1: (180120 150) mm, tham số chất lỏng xem trong bảng 3.5 Loại 2: (90 80 35) mm, tham số chất lỏng xem trong bảng 3.5

Mặt phẳng tham chiếu là mặt phẳng Y1, cách DUT là 14 mm, các điểm đo cách đều nhau 4 mm. Sai số ƣớc lƣợng tại các giá trị sai pha kiểm tra tƣơng ứng quét từ 00 đến 3600

(với bƣớc pha 150) trong mặt phẳng Y1. Để đánh giá sai số giữa kết quả ƣớc lƣợng SAR lớn nhất và giá trị đo thực tế, ký hiệu: SARmeas tƣơng ứng với SAR đo thực tế; SARest tƣơng ứng là SAR ƣớc lƣợng lớn nhất tại cùng sai pha. Khi đó, sai số xác định SAR giữa đo đạc và ƣớc lƣợng tại các trƣờng hợp sai pha khảo sát đƣợc tính theo cơng thức:

Sai số =  0 0

100(SARest  SARmeas) (3.1)

Bảng 3.3: Các mơ hình khảo sát (CT_6) Mơ hình Tần số Kích thƣớc khn mẫu phẳng Mơ hình Tần số Kích thƣớc khn mẫu phẳng Mơ hình 1 2,45 GHz (180120150) mm Mơ hình 2 2,45 GHz (908035) mm Mơ hình 3 1,9 GHz (180120150) mm Mơ hình 4 1,9 GHz (908035) mm

Bảng 3.4: Tham số của anten chấn tử khảo sát (CT_6)

Tham số Giá trị

Bán kính của anten 1,8 mm

Chiều dài tổng thể 0,5

Khoảng cách giữa 2 chấn tử liền kề 0,25

Khoảng cách giữa chất lỏng và DUT 10 mm

Bảng 3.5: Tham số của khuôn mẫu phẳng khảo sát (CT_6)

Tham số Giá trị

Kích thƣớc khn mẫu phẳng Loại 1: (180  120  150) mm

Loại 2: (90  80 35) mm

Vỏ khuôn mẫu phẳng 2 mm

Hằng số điện môi của chất lỏng (r): 39,2 (với f = 2,45 GHz) 40 (với f = 1,9 GHz)

Độ dẫn điện chất lỏng ( ) tƣơng ứng: 1,8 S/m (với f = 2,45 GHz) 1,4 S/m (với f = 1,9 GHz) Khối lƣợng riêng chất lỏng khn mẫu () 1000 Kg/m3

3.2.4.2. Quy trình đo đánh giá SAR

Hình 3.16 trình bày quy trình đo SAR cho các mơ hình khảo sát nêu trên. Các bƣớc trên hình 3.16 đã đƣợc trình bày tại các mục 2.1.1 và 2.2.2 trong

chƣơng 2. Sau đây tiến hành các bƣớc đo theo quy trình hình 3.16 để xác định các tham số ƣớc lƣợng cho từng kỹ thuật ƣớc lƣợng. Từ đó, xác định các giá trị SAR lớn nhất tại các điểm đo trên mặt phẳng Y1. Dữ liệu mơ phỏng tính tốn SAR đƣợc sử dụng thay cho dữ liệu đo thực tế và dữ liệu tính tốn ƣớc lƣợng SAR lớn nhất theo các kỹ thuật ƣớc lƣợng thay vào công thức (3.1) để xác định sai số SAR tại các điểm khảo sát.

Đầu dị Điện trƣờng Véc-tơ Vơ hƣớng Kỹ thuật [20] Bắt đầu Kỹ thuật [21] Kết thúc Kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất Bƣớc 1:

Trên mặt phẳng đo tham chiếu, tại mỗi điểm đo thực hiện hai phép

đo cƣờng độ điện trƣờng (E):

E0 tại β = 00. E180 tại β = 1800.

Bƣớc 1:

Trên mặt phẳng đo tham chiếu, tại mỗi điểm đo thực hiện hai phép

đo cƣờng độ điện trƣờng (E):

E1 khi anten: 1 bật, 2 tắt. E2 khi anten: 2 bật, 1 tắt.

Bƣớc 1:

Trên mặt phẳng đo tham chiếu, tại mỗi điểm đo thực hiện ba phép đo SAR:

SAR0 tại β = 00. SAR90 tại β = 900. SAR180 tại β = 1800. Bƣớc 2: Tính tốn các tham số ƣớc lƣợng theo (2.22), (2.23) và (2.24) Bƣớc 2: Tính tốn các tham số ƣớc lƣợng theo (2.25) Bƣớc 2: Tính tốn các tham số ƣớc lƣợng theo công thức (2.15) Bƣớc 3:

Ƣớc lƣợng E tại sai pha quét từ 00

đến 3600

với bƣớc pha 10 theo công thức (2.19)

Bƣớc 3:

Ƣớc lƣợng E tại sai pha quét từ 00

đến 3600 với bƣớc pha 10 theo công thức (2.19)

Bƣớc 3:

Ƣớc lƣợng SAR tại sai pha quét từ 00

đến 3600 với bƣớc pha 10

theo công thức (2.14)

Bƣớc 4:

Xác định βmax tƣơng ứng với Emax (hay SARmax)

Bƣớc 5:

Xác định vị trí SARmax trên mặt phẳng đo tham chiếu theo IEC 62209-2 [10]

Bƣớc 6:

Đo trong khơng gian phóng to xác định giá trị SAR trung bình theo IEC 62209-2 [10]

3.2.4.3. Kết quả mô phỏng sai số khi kích thước khn mẫu thay đổi

* Trường hợp 1: Tần số 2,45 GHz; kích thƣớc khn mẫu thay đổi: Mơ

hình 1 (180 120  150) mm so với mơ hình 2 (90  80 35) mm.

Các hình 3.17, hình 3.18, hình 3.19 lần lƣợt biểu diễn sai số SAR giữa tính tốn lý thuyết ƣớc lƣợng và dữ liệu mô phỏng tại các điểm khảo sát cho các mơ hình 1 và mơ hình 2 tƣơng ứng với ba kỹ thuật ƣớc lƣợng.

Hình 3.17: So sánh sai số SAR cho mơ hình 1 và mơ hình 2 theo kỹ thuật [20]

Hình 3.19: So sánh sai số SAR cho mơ hình 1 và mơ hình 2

theo kỹ thuật ước lượng đề xuất

Từ các hình vẽ trên, sai số lớn nhất xác định SAR từ các điểm khảo sát theo ba kỹ thuật ƣớc lƣợng cho mơ hình 1 và 2 đƣợc tổng hợp trong bảng 3.6. Kết quả cho thấy sai số SAR lớn nhất cho mơ hình 1 và mơ hình 2 đều rất