PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THỬ BỨC XẠ ĐỂ ĐẢM BẢO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ(EMC) TRONG THIẾT BỊ VÔ TUYẾN

PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THỬ BỨC XẠ ĐỂ ĐẢM BẢO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ(EMC) TRONG THIẾT BỊ VÔ TUYẾN Tần phổ của sóng điện từ là một tài nguyên quan trọng có giá trị xã hội, kinh tế và quốc phòng. Sự phát triển không ngừng các phương tiện truyền tin ở nước ta cũng như trên thế giới đã dẫn đến sự chật chội về phổ tần.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TIỂU LUẬN

MÔN: TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ (EMC) VÀ

CÁC HỆ ĐỊNH HƯỚNG

ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THỬ BỨC XẠ ĐỂ

ĐẢM BẢO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ(EMC) TRONG

THIẾT BỊ VÔ TUYẾN

GVHD : PGS.TS TĂNG TẤN CHIẾN HVTH : NGUYỄN XUÂN TÙNG LỚP : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ KHÓA : K25 (2012-2014)

Đà Nẵng, tháng 11/2013

LỜI MỞ ĐẦU

Tần phổ của sóng điện từ là một tài nguyên quan trọng có giá trị xã hội,kinh tế và quốc phòng Sự phát triển không ngừng các phương tiện truyền tin ởnước ta cũng như trên thế giới đã dẫn đến sự chật chội về phổ tần

Mọi việc sử dụng các tần số cũng như chế tạo các thiết bị vô tuyến điện tửphải dựa trên cơ sở khoa học, tức là phải đảm bảo sự tương thích điện từ EMC.Rất nhiều nước đã ban hành tiêu chuẩn EMC quốc gia, tất cả các nhà sản xuấtthiết bị điện và điện tử phải đảm bảo sản phẩm của họ phù hợp với tiêu chuẩnEMC

Uỷ ban Tư vấn quốc tế về Thông tin vô tuyến CCIR chia dải tần phổ từ10kHz đến 275GHz ra 38 băng tần dùng cho thông tin trên mặt đất và vũ trụ chocác khu vực lãnh thổ khác nhau Ngoài ra CCIR còn khuyến nghị kỹ thuật về vấn

đề quy hoạch và sử dụng có hiệu quả phổ của trang thiết bị vô tuyến điện và tínhtương thích của từng loại phương tiện

Hiện nay, phần lớn các phương tiện vô tuyến điện bức xạ trên tần phổ thấphơn 11GHz Các phương tiện này là thiết bị dẫn đường, ra đa và các thiết bịcông nghiệp khác Điều này xác định xác suất lớn nhất của các can nhiễu có hạilên một thiết bị vô tuyến điện Thí dụ, một trạm rađa có công suất bức xạ xunglên tới 1012W gây ra công suất can nhiễu cho ở nơi rất xa hàng trăm km Đặcbiệt, đối với các thiết bị vô tuyến điện đặt trong không gian nhỏ như trong contàu vệ tinh hoặc phòng thí nghiệm vũ trụ v.v việc đảm bảo tính tương thíchđiện từ EMC cho chúng là vấn đề phức tạp

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ

1.1.Tương thích điện từ là gì ?

EMC: Electromagnetic Compatibility

Tương thích điện từ là một khoa học chỉ rõ đặc tính mà những thiết bịđiện, điện tử, tin học có được khi chúng vận hành tốt trong môi trường có sựhiện diện của các thiết bị khác hoặc có tín hiệu nhiễu từ môi trường xung quanhchúng tác động vào Để thực hiện được điều này, ta phải dùng một kỹ thuật như

là một phương tiện cho phép tránh những hiệu ứng không mong muốn mà nhiễu

 Hiệu ứng do môi trường xung quanh sinh ra tác động lên thiết bị

 Hiệu ứng do thiết bị sinh ra tác động lên môi trường

* Lĩnh vực EMC bao gồm những vấn đề sau:

 Phân tích cơ học cho ra những hiệu ứng nhiễu

 Nghiên cứu sự truyền của nhiễu do bức xạ hoặc truyền dọc theo cácđường dây kim loại nối với các thiết bị

 Định nghĩa các kiểu ghép khác nhau giữa các hệ thống điện, điện tử,tin học

 Xác định các điều kiện đối với các kiểu ghép

 Đánh giá những hậu quả thực tế của nhiễu khi thiết bị vận hành

 Dự đoán những tình huống xảy ra nhiễu, trong đó một số thiết bị sẽkhông vận hành đúng theo chuẩn

 Sự lọc nhiễu tần số hoặc thời gian

 Những phương tiện cho phép các thiết bị hoạt động không bị ảnhhưởng của nhiễu

 Tổng hợp những thiết bị dễ bị ảnh hưởng của nhiễu

 Thiết lập các tiêu chuẩn để đưa ra các giá trị giới hạn có thể chấp nhậnđược đối với máy phát và máy thu

Như vậy mục đích của EMC là mang lại sự tương thích về hoạt động của một

hệ thống nhạy cảm với môi trường trường điện từ của nó, các hiện tượngnhiễu loạn có thể sinh ra từ hệ thống, một phần của hệ thống hoặc bởi từ cácnguồn bên ngoài

* Phân tích các nguồn nhiễu

Trong lĩnh vực EMC, hai phần tử đóng vai trò chính là nguồn gây nhiễu và

hệ thống bị nhiễu Phương tiện giao tiếp giữa chúng là đường ghép bởi hai kiểughép:

 Ghép bởi đường dẫn

Nhiễu sinh ra trong kiểu ghép này được gọi là nhiễu dẫn Đường ghép cóthể là tiếp xúc trực tiếp, hoặc dung kháng bởi điện trường, hoặc cảmkháng bởi từ trường

 Ghép bởi bức xạ

Nhiễu sinh ra trong kiểu ghép này được gọi là nhiễu bức xạ Nhiễu thâmnhập vào hệ thống bởi hiệu ứng đồng thời của điện trường và từ trườngdưới dạng sóng điện từ truyền trong không gian

Can nhiễu có thể phân ra: can nhiễu thiên nhiên và can nhiễu công nghiệp

 Can nhiễu thiên nhiên là can nhiễu phóng điện khí quyển, tạp âm vũ trụbức xạ mặt trời mặt trăng

 Can nhiễu công nghiệp có loại có phổ như tia lửa điện, phóng điện hồquang Can nhiễu công nghiệp có phổ hẹp do các thiết bị vô tuyến điệnbức xạ ra Sự bức xạ ra này còn chia ra bức xạ chính (còn gọi là bức xạ cơsở) và bức xạ phụ.

Bức xạ chính đảm bảo cho thiết bị này hoạt động bình thường và nằmtrong dải tần công tác Bức xạ phụ lại phân chia ra: bức xạ ngoài băng (phụthuộc vào quá trình điều chế sóng) và bức xạ phụ nằm rất xa băng tần côngtác (là bức xạ của các sóng hài)

Can nhiễu có dạng xung và dạng sóng liên tục Can nhiễu có thể là cannhiễu ngoài, tác động qua các anten từ các nguồn đặt ở xa Can nhiễu có thể

là can nhiễu nội từ các nguồn rất gần (như trên đường thông tin vô tuyếnchuyển tiếp), can nhiễu nội do các luồng (trunk) siêu cao tần lân cận gây ra.Tiếp theo, ta còn cần phân biệt các can nhiễu do các phương tiện vô tuyếnđiện từ cùng công tác trong dải tần chung với các can nhiễu giữa các phươngtiện công tác trong các dải tần khác nhau Để chống lại các can nhiễu thứ nhất

ta cải thiện các bộ lọc hay che chắn tốt Muốn giảm bớt can nhiễu này, tacũng cần giảm bớt độ nhạy của máy thu hoặc dùng tín hiệu đặc biệt có tácdụng giảm nhiễu điều chế vào sóng bức xạ

1.2.Các đại lượng điện từ

Cơ cấu ghép và bản chất của tín hiệu nhiễu xác định các đại lượng vật lý đo

Đối với các tần số nhỏ hơn 30MHz, khi thực hành đo nhiễu bức xạ, cần phải

đo các thành phần từ trường và điện trường vì chúng không kiểm tra cácđiều kiện của sóng phẳng

Tuy nhiên, tốt hơn là đặc trưng thành phần từ trường bởi vì việc đo nó là

ổn định hơn và dễ thực hiện hơn là đo thành phần điện trường

Như vậy, để đo lường trong lĩnh vực vô tuyến điện, Ủy ban tư vấn quốc tế

về thông tin vô tuyến đã khuyến nghị đo thành phần từ trường nhưng biểu thị từtrường bằng giá trị điện trường tương đương mà ta có bằng sóng phẳng

1.3 Các phương pháp nhận dạng nhiễu

Để có thể nhận dạng nhiễu, cần có những biện pháp đánh giá sự lấn phổcủa nhiễu Trong thực tế, các tín hiệu nhiễu có thể tác động mạnh theo các cáchkhác nhau tùy theo tín hiệu dải rộng hoặc dải hẹp Một thiết bị gây nhiễu hìnhsin có thể không ảnh hưởng đến hoạt động của một hệ thống truyền, nếu tần sốcủa thiết bị này nằm ngoài dải có ích của hệ thống, nhưng nếu tín hiệu nhiễu làloại dải rộng và bao phủ luôn dải có ích thì chất lượng truyền của hệ thống có thể

bị thoái biến Để đặc tính hóa sự lấn lên phổ một cách tốt nhất và bản chất củatín hiệu nhiễu phân tích, ta có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau nhờ mộtmáy thu đo lường hoặc một máy phân tích phổ

1.4.Nguyên tắc đảm bảo tương thích điện từ trong thiết bị vô tuyến

Khi ta cần đồng thời triển khai nhiều phương tiện vô tuyến khác chủng loạinhưng chung một dải tần công tác thì ta phải đặt các thiết bị với khoảng cáchkhông gian đủ xa Trong không gian này, mỗi thiết bị chiếm một không gian bức

xạ tương ứng với công suất máy phát xạ, dải tần suất và tính phương hướng củaanten, điều kiện truyền sóng v.v

Hình 1-Không gian bức xạ

Trong không gian bức xạ (hình 1) hệ thống thông tin được đặc trưng bằngcông suất phát xạ Pph, băng tần Df, tần xuất fx, đồng thời có các nhiễu Pi, fi ảnh hưởng đến anten thu.

Về phía thu, không gian thu sóng phụ thuộc vào đặc tính của anten thu và độnhạy thu Giả thiết máy thu làm việc bình thường với mức can nhiễu cho phép làPcp ta có thể tính ra khoảng cách giữa 2 thiết bị dùng chung tần suất Nhưngthực tế xác định được khoảng cách này rất phức tạp với lý do sau:

1 Địa hình mặt đất rất phức tạp

2 Công suất nguồn gây can nhiễu có thể đến anten thu theo sóng trực tiếp,sóng phản xạ, sóng nhiễu xạ, sóng siêu khúc xạ Nếu muốn xác địnhtrường bị ảnh hưởng can nhiễu, ta cần xét trường do nguồn nhiễu đó bức

xạ trong thời gian truyền sóng tốt nhất (vào mùa hè)

3 Anten có tính phương hướng nên khi tính toán Pcp phải xét đến hệ số tăngích G(q) của anten

Hình 2 là đường biểu diễn cường độ hướng cho phép Pcp trong toạ độ cựctrên mặt đất Trên hình có 2 mức can nhiễu cho phép với Pcp2>>Pcp1 Rõràng trong đường cong Pcp1, ta không thể đặt một máy thu nào cho phép làmviệc với mức can nhiễu lớn hơn hay bằng mức Pcp1

Cũng cần nói thêm, trên địa hình cụ thể đường cong hình 2 còn thay đổi dotác dụng che chắn của vật chướng ngại hoặc toà nhà cao tầng

Hình 2-Đường biểu diễn cường độ hướng cho phép Pcp trong toạ độ cực

1.5.Vấn đề quản lý tính tương thích điện từ (EMC)

Trong Pháp lệnh Bưu chính Viễn thông của nước Cộng hoà xã hội chủnghĩa Việt Nam ban hành ngày 07/06/2002, điều 69, mục 3 đã nói rõ về quản

lý tài nguyên tần phổ sóng điện từ trên con đường công nghiệp hoá và hiệnđại hoá.

Ở các nước phát triển, việc quản lý tương thích điện từ được quy định rõràng Các nhà sản xuất thiết bị điện và điện từ phải đảm bảo các sản phẩmcủa họ thoả mãn những yêu cầu về tiêu chuẩn EMC của nước mà từ nước nàycác sản phẩm được xuất đi Đây là biểu thị trách nhiệm của nhà sản xuất đốivới thị trường Tại thị trường chung châu Âu EEC và EFTA, nếu một loại sảnphẩm nào bị chê trách về tiêu chí chất lượng EMC thì sản phẩm đó bị loạikhỏi thị trường Để có sự chấp thuận phù hợp với tiêu chí EMC, sản phẩmđược cơ quan có thẩm quyền kiểm nghiệm và cấp chứng chỉ về đo thử kiểmnghiệm có 2 nội dung:

- Đo thử sự phát xạ (emissions)

- Đo thử sự vượt nhiễu (Immunity)

1 Thử sự phát xạ như sơ đồ hình 3a Sóng điện từ EM do bản thân thiết bịcần đo thử qua dây cáp nối tín hiệu hoặc dây cấp nguồn bức xạ ra khônggian Các nhiễu này thường là nhiễu liên tục

2 Thử sự vượt nhiễu: Sơ đồ đo như hình 3b Trong đó thiết bị cần đo, chịutác động có sóng chấn tử do một nguồn tạo sóng phát ra

Hình 3-Đo phát xạ và vượt nhiễu

Trước kia, các quy định EMC chỉ quan tâm đến sự phát xạ điện từ, vì nó lànguồn gốc gây ra các vấn đề can nhiễu Tuy nhiên gần đây các nhà lập pháp vềEMC chú ý tới hầu hết các vấn đề của tính vượt nhiễu dù do các hiện tượng quá

độ dòng điện và điện áp, hiện tượng phóng điện tự nhiên (xung sét) Tuy nhiên,không có mức chính xác của “tính vượt nhiễu” để cho biết là bị hỏng hoặc vẫnbình thường

* Biện pháp chung cải thiện tính tương thích điện từ

Vấn đề tương thích điện từ đã được đặt ra từ đầu thế kỷ 20 Ngoài việctiếp tục chinh phục dải tần ngày càng cao như đã làm trong các thập kỷ củathế kỷ 20 vừa qua, hiện nay EMC vẫn đặt ra cho chúng ta các bài toán cầntiếp tục giải quyết Đó là:

1 Hoàn thiện phương pháp sử dụng một cách tiết kiệm các băng tần Người

ta thường áp dụng:

- Nâng cao độ ổn định tần số của nguồn phát xạ

- Giảm thiểu cường độ bức xạ ngoài băng và bức xạ phụ

2 Đặc tính hóa nguồn nhiễu và xác định các trường nhiễu mà nguồn có thểbức xạ Hoàn thiện phương pháp giảm nguồn nhiễu ngay tại nơi chúngxuất hiện Chúng ta cần tiếp tục:

- Cải thiện đặc tính các bộ lọc dùng thạch anh và ống dẫn sóng

- Bọc chắn trường điện từ can nhiễu và nối đất tốt

Hình 4 Máy đo EMC

Ngoài ra bằng máy tính điện tử thành lập “phương pháp mô hình hoá môi trườngđiện từ” có xét tới các thiết bị điện từ cụ thể Máy tính có thể đưa ra các tham số(có xét tới độ bất ổn định) của máy thu, máy phát và anten

Mô hình hoá có thể đưa ra các khuyến nghị giảm nhỏ các nguy hại của can nhiễutrên các thiết bị cụ thể

CHƯƠNG 2: THỰC HIỆN ĐO VÀ THỬ BỨC XẠ 2.1.Đo và thử trong phòng thí nghiệm

Các phép đo và thử được thực hiện với các công cụ mô phỏng và phântích chủ yếu là máy tính Trước tiên, hệ thống được chia thành các cụm nhỏ đểthử tính tự tương thích rồi sau đó các cụm máy mới kết hợp thành hệ thống Nếu phân tích mô phỏng được thực hiện trên PCB, liên quan đến trường bức xạ,kết quả sẽ không phản ánh trung thực như trường hợp nối cáp, đặc biệt sai kháckhi môi trường xung quanh là kim loại Điều này xảy ra khi xuất hiện các phần

tử ký sinh mà thông thường các kỹ sư không biết, hay hiệu ứng điện dung giữaPCB và khung kim loại

Mô phỏng theo miền thời gian sẽ tối ưu tính toàn vẹn cho tín hiệu trong mạch số

về chức năng tuy nhiên nỗ lực mô phỏng phát xạ một PCB vận hành với hàngngàn chuyển mạch đồng thời trên một phiến không hề dễ dàng và gần như khôngthể đạt được

Thực hiện kiểm traphát xạ sơ bộ bằng

mô phỏng trên máy

tính

Tiến hành phân tích ban đầu (chưa đầy đủ tính năng)

Bức xạ phát xạ( >30MHz)

đã được khắc phục

Hoàn thành kiểm tra

sơ bộ về đầy đủ chứcnăng của EUT

2.2.Đo và thử thực tế

Bước đo và thử này được thực hiện với hệ thống đầy đủ và các bước thửđược thiết lập tương tự như những điều kiện thực tế mà thiết bị đó sẽ vận hành

2.3.Đo và thử các tiêu chuẩn chất lương EMC chuẩn

Bước này được thực hiện khi sản phẩm được chứng nhận đạt chất lượng

Vấn đề tương thích điện từ nên được quan tâm ngay từ khi phân tích thiết

kế để có thể dễ dàng thiết kế lại sản phẩm bởi vì ngay khi hệ thống được tiếnhành kiểm định chất lượng chuẩn thì không thể có bất kỳ thay đổi nào nữa Bất

Thực hiện kiểm traphát xạ và khả năngmiễn nhiễu trên điềukiện thực tế

Kiểm tra để xác nhận

lượng phát xạ và tiến

hành khắc phục

Kiểm tra để xác nhận lượng phát xạ

kỳ một trục trặc nào xảy ra lúc này do không đạt tính tương thích của sản phẩm

sẽ gây ra tổn thất nặng nề cho nhà sản xuất

Để tối ưu hóa quá trình phân tích khi phát triển sản phẩm, điều quan trọng làphải sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả Sau đây là một số khuyến cáo:

1 Thực hiện đo và thử phát xạ trước, sau đó đo vượt nhiễu Kiểm tra vượtnhiễu không dễ thành công

2 Chỉ sau khi nhiễu điện từ xuất hiện, ảnh hưởng đến xung đồng hồ ở chế

độ chờ thì việc đánh giá mới nên thực hiện

3 Đo và thử nhiễu phát xạ rất phức tạp đòi hỏi thời gian thực hiện lâu vàphải kiên nhẫn thăm dò tín hiệu từ EUT Phân tách tín hiệu, về mặt kỹthuật đòi hỏi sự khéo léo và kinh nghiệm

4 Điều chỉnh những sai sót của hệ thống do không đảm bảo tính tương thích

và kiểm tra lại hệ thống

5 Phối hợp để thay đổi mô hình mới của sản phẩm và lặp lại các bước trên.Chỉ khi đảm bảo độ ổn định ở mức cao nhất và hệ thống có thể vượt quacác kiểm tra chỉ tiêu chất lượng chuẩn, sản phẩm nên được kiểm tra kháchquan tại một phòng thí nghiệm khác Nếu cả hai lần kiểm tra này đềuthành công, tiến hành tiếp kiểm tra vượt nhiễu

2.4.Nghiên cứu kỹ thuật trong phòng thí nghiệm

Tất cả các kỹ sư đều được khuyến cáo thực hiện các bước phân tích mộtcách cẩn thận trong chu trình phát triển sản phẩm Quá trình phân tích bao gồmphân hóa chức năng, đánh giá khả năng sản xuất và thương mại hóa, đảm bảosản phẩm phải tuân thủ các quy định cho trước bao gồm nhiễu EMI và mức vượtnhiễu cho phép

Trong chu trình thiết kế, khi không có phần cứng, sử dụng các công cụ môphỏng chỉ mang ý nghĩa phân tích

Do đó phần tiếp theo này đề cập đến việc nghiên cứu trong chu trình pháttriển khi có phần cứng

* Đo thực tế

Phép đo này liên quan đến việc kiểm tra tiêu chuẩn EMC sử dụng kỹ thuậtgiống như trong trường hợp sản phẩm được đưa đến phòng thí nghiệm để được

chứng nhận Các bước kiểm tra này sử dụng các thủ tục và kỹ thuật được mô tảtrong các tiêu chuẩn liên quan.

Hầu hết các tiêu chuẩn EMC mô tả các phương pháp tự thử hoặc chỉ các bướcthử chi tiết trong các tài liệu khác

Ví dụ: như mức phát xạ theo tiêu chuẩn Châu Âu liên quan đến các phương pháp

thử được mô tả trong EN 55022 hay EN 55011 (CISPR-22 hay CISPR-11) Bởi

vì hiện nay xung quanh chúng ta có rất nhiều loại nhiễu, đặc biệt với sự gia tăngnhanh chóng của các hệ thống số phát quảng bá, nên rất khó tìm một vị trí thíchhợp đặt OATS mà không bị ảnh hưởng bởi nhiễu xung quanh Đối với tìnhhuống này, phép đo trong phòng có lớp che chắn là rất phù hợp Tuy vậy, cáctiêu chuẩn kiểm tra vẫn phải được thực hiện tại OATS cho dù dữ liệu dữ liệunhận từ phòng phát xạ

Vấn đề cần quan tâm khi tiến hành đo và thử thực tế là phải tuân thủ cácthủ tục đo và lường trước những sai sót có thể xảy ra so với lý thuyết

Kết quả đo thực nghiệm có thể chính xác hay không tùy thuộc rất nhiều vào khảnăng và kinh nghiệm của những người thực hiện

Hình 5- Các thiết bị đo EMC trong phòng thí nghiệm

Ngoài ra có thể do phương pháp tiến hành không chuẩn theo CISPR-16hoặc sử dụng các thiết bị đo giá thấp kém chất lượng gây ra sai sót cho kết quảđo

Những lỗi này dẫn đến phí thời gian và công sức, kết quả là chậm trễ trongviệc tung sản phẩm ra thị trường và hàng loạt các hậu quả kéo theo khác như:phải thiết kế lại, tốn chi phí cho sản xuất hoặc các rủi ro về vấn đề tài chính,…

Như vậy rõ ràng phép đo giá thành thấp với nhiều sai sót quả là không rẻ chútnào

Hình 6- Thiết bị đo EMC cho tiết bị cầm tay và Bluetooth

Có hai cách để xác định các lỗi xảy ra trong phép đo thực nghiệm Một làthực hiện đầy đủ theo trình tự các thủ tục đo tức là tiến hành đo mức suy giảm,xác định mức dữ liệu của tất cả các thiết bị, cáp và anten sau đó tính toán kết quả

đo được xem có phù hợp với các thủ tục đo hay không

Cách thứ hai là so sánh kết quả đo với một sản phẩm đã được kiểm tra tốt trước

đó Khi thực hiện với hệ thống này, người tiến hành sẽ không cần phải quan tâmliệu phương pháp đo đang chọn có gây ra nhiều sai số hay không Hệ thốngchuẩn này phải được lấy ra từ phòng thí nghiệm sau khi đã kiểm tra EMC, chưa

hề được mở ra và phải được bảo quản tốt Hệ thống như vậy được gọi là đơn vị

“vàng”(tham chiếu)

Sự khác nhau giữa phép đo trong phòng thí nghiệm và phép đo thực tế là

hệ số chính xác Hệ số chính xác là yêu cầu bắt buộc với tất cả các phép đo thựcnghiệm

Mặt sàn bằng kim loại được thiết kế để làm phần tham chiếu trong các thínghiệm

Hình 7- Phòng đo EMC có vỏ chắn bằng kim loại

Mục đích của việc tạo nhiều lớp có chiều cao khác nhau nhằm tối đa hóacác hướng truyền trực tiếp cũng như phản xạ Một số kỹ sư sử dụng các thiết bị

đo thực nghiệm không có mặt tham chiếu này, thậm chí không quan tâm tới việc

sử dụng các anten có chiều cao khác nhau theo chuẩn Để bù cho những thiếu sót

so với các tiêu chuẩn đo họ sẽ giảm đường giới hạn đi 6dB, và tự phụ cho rằngviệc thiếu sàn tham chiếu kim loại và các anten có chiều cao khác nhau đã được

bù hoàn toàn Việc làm thiếu cân nhắc này đã triệt đi phần trường được tạo ra từphản xạ đất và kết quả đã làm thay đổi giá trị đo tới 25dB

Một số anten dạng kiềng 3 chân hoặc đế bằng có thể tạo chiều cao cố địnhhoặc thay đổi được Giả thiết trong trường hợp tần số xấu nhất, các phép đo đượcthực hiện tại tất cả các chiều cao thì phát xạ xấu nhất vẫn được ghi lại cho dùanten cao hơn không dẫn

Kiểm tra thực nghiệm được tiến hành trong nhà có thể gây ra các lỗi phụthuộc tần số do phản xạ không mong muốn, làm cho phép đo thay đổi từ +6 đến-25dB cho mỗi hướng phản xạ Thay đổi này có thể diễn ra hằng ngày do mọingười di chuyển thiết bị và đồ đạc xung quanh Thiết bị và đồ đạc không đượcđặt quá gần khu vực kiểm tra Trong môi trường như vậy, điều chỉnh hướngnhiễu và tiến hành đo thử, so sánh với thiết bị tham chiếu hoặc tạo anten theokiểu răng lược có thể giải quyết một phần vấn đề nảy sinh

Một vấn đề nữa khi đo thực nghiệm trong nhà là nhiễu gây ra do các thiết bị điện

tử xung quanh Tiến hành đo ở bên ngoài như bãi đỗ xe, sân bóng, hoặc mô đấtcao có thể giảm được nhiễu từ trong nhà nhưng lại không giải quyết được nhiễu

từ bên ngoài Điều này có thể giải quyết bằng cách sử dụng bộ phân tích tươngquan để triệt nhiễu trong thời gian thực

* Tiến hành phân tích thực nghiệm

Khi tiến hành kiểm tra phát xạ, phải sử dụng các anten có chiều cao khácnhau Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đối với trường hợp chẩn đoán hiệntượng thậm chí kiểm tra chất lượng, việc sử dụng kẹp dòng hoặc các thiết bị đovượt nhiễu sẽ giúp khoanh vùng đo rất nhanh Một ví dụ dùng đầu đo dòng để đophát xạ được thể hiện trong hình

Trong sơ đồ kiểm tra, kiểm tra vượt nhiễu được thực hiện trước Tại saongười ta thường kiểm tra vượt nhiễu trước khi đo phát xạ? Câu trả lời rất đơngiản, rất dễ xảy ra hiện tượng đánh thủng ETU do một sự kiện bên ngoài so vớixác định hiện tượng phát xạ

Thực hiện kiểm tra vượt nhiễu sớm trong quá trình thiết kế sẽ rút ngắn chu

kỳ thiết kế Phát xạ và vượt nhiễu là mặt trái ngược nhau bởi vì năng lượng RFvào và ra cùng một sản phẩm Giải quyết một vấn đề sẽ ngăn chặn vấn đề kianảy sinh

Kiểm tra vượt nhiễu thường dễ hơn so với kiểm tra phát xạ tuy nhiên nó đòihỏi công cụ đo và môi trường đo đặc biệt

CHƯƠNG 3: ĐO VÀ THỬ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ

TRONG TRƯỜNG HỢP PHÓNG TĨNH ĐIỆN 3.1.Đối tượng đo

Thiết bị điện, điện tử đối với hiện tượng phóng tĩnh điện trực tiếp từ ngườikhai thác sử dụng và từ các đối tượng kề bên tương ứng với các điều kiện lắpđặt, điều kiện môi trường khác nhau

3.2.Các điều kiện cần thiết khi tiến hành đo và thử

Phép thử bao gồm máy phát tín hiệu thử, EUT và các thiết bị phụ trợ khác

để thực hiện các tác động trực tiếp hoặc gián tiếp phóng điện vào EUT theo cáchsau:

a) Phóng điện tiếp xúc vào các mặt dẫn điện và mặt phẳng ghép;

b) Phóng điện qua không khí vào các mặt cách điện

Có thể phân biệt hai dạng phép thử khác nhau:

- Các phép thử được thực hiện trong phòng thí nghiệm (kiểm tra tính tuân thủ);

- Các phép thử sau khi lắp đặt được thực hiện trên thiết bị trong các điềukiện lắp đặt sau cùng của thiết bị đó

- Phương pháp được ưu tiên áp dụng là thực hiện các phép thử trongphòng thí nghiệm

EUT phải được bố trí phù hợp với hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất (nếu có)

3.2.1 Các điều kiện chuẩn trong phòng thí nghiệm

Để tối thiểu hoá tác động của các tham số môi trường vào kết quả thửnghiệm, phép thử phải được thực hiện trong điều kiện chuẩn về khí hậu và điện

từ

*Điều kiện về khí hậu

Trường hợp thực hiện phóng điện qua không khí, các điều kiện về khí hậuphải nằm trong phạm vi qui định

- Nhiệt độ môi trường xung quanh:

- Độ ẩm tương đối:

- Áp suất khí quyển:

EUT phải làm việc trong các điều kiện khí hậu đã qui định cho nó

*Điều kiện về điện từ

Môi trường điện từ của phòng thí nghiệm phải không được ảnh hưởng đếncác kết quả thử nghiệm

*Trạng thái làm việc của EUT

Phần mềm và chương trình thử phải được lựa chọn sao cho thực hiện đượctất cả các chế độ làm việc danh định của EUT Khuyến khích việc sử dụng phầnmềm khai thác đặc biệt, nhưng chỉ được phép khi phần mềm đó thể hiện đượcrằng EUT đang ở trạng thái làm việc hoàn toàn

Đối với các phép thử để kiểm tra tính phù hợp, EUT phải làm việc liên tụctrong chế độ nhạy cảm nhất của nó (chu trình chương trình), chế độ làm việc nàyđược xác định bằng các phép thử khảo sát trước

Nếu cần phải có thiết bị giám sát để kiểm tra EUT, thì thiết bị giám sát nàyphải được cách biệt (bằng mạch tách) để giảm khả năng chỉ thị sai

3.2.2 Cấu hình để thực hiện phép thử trong phòng thí nghiệm

Những yêu cầu dưới đây áp dụng cho các phép thử được thực hiện trongphòng thí nghiệm với các điều kiện môi trường chuẩn

Phải có một mặt đất chuẩn được đặt trên sàn của phòng thí nghiệm Mặt đấtchuẩn này phải là một tấm kim loại (bằng đồng hoặc nhôm) có độ dày tối thiểu

là 0,25 mm; có thể sử dụng các loại vật liệu kim loại khác nhưng phải có độ dàytối thiểu là 0,65 mm

Kích thước tối thiểu của mặt đất chuẩn là 1 m2, kích thước chính xác của nóphụ thuộc vào kích thước của EUT Mặt đất chuẩn phải lớn hơn EUT hoặc mặtphẳng ghép, tất cả các chiều, ít nhất là 0,5 m và phải được nối với hệ thống đấtbảo vệ

Cấu hình phép thử phải đáp ứng được các qui định về an toàn của nơi thựchiện phép thử

EUT phải được bố trí và kết nối theo các yêu cầu chức năng của nó

vật thể kim loại nào phải là 1 m.

EUT phải được nối với hệ thống đất theo chỉ tiêu kỹ thuật về lắp đặt của nó.Ngoài ra, không được có bất kỳ một kết nối đất nào khác

Bố trí các cáp nguồn, cáp tín hiệu phải giống như trong lắp đặt thực tế.Cáp hồi tiếp phóng điện của máy phát ESD phải được nối với mặt đấtchuẩn Tổng độ dài của cáp này thông thường là 2 m

Trong trường hợp độ dài này lớn hơn độ dài cần thiết để thực hiện phóng điện tới điểm đã chọn, thì phần dư ra này phải được đặt cách xa mặt đất chuẩn(không tạo cảm ứng) và phải cách các phần dẫn điện trong cấu hình phép thử ítnhất là 0,2 m

Kết nối của các cáp nối đất với mặt đất chuẩn và tất cả các liên kết phải cótrở kháng thấp, ví dụ như sử dụng các thiết bị vòng kẹp đối với các ứng dụng tần

* Loại thiết bị để bàn

Cấu hình phép thử bao gồm một bàn gỗ có độ cao 0,8 m trên mặt đất chuẩn.Trên bàn phải đặt một mặt phẳng ghép nằm ngang (HCP) có diện tích 1,6  0,8 (m) EUT và các cáp nối phải được cách ly với mặt phẳng ghép bằngmột lớp cách điện có độ dày 0,5 mm

Nếu EUT quá lớn, tất cả các mặt của EUT không cách các cạnh của HCPtối thiểu là 0,1 m, thì phải sử dụng thêm một HCP tương tự, đặt cách HCP thứnhất 0,3 m với các cạnh ngắn kề nhau Bàn phải được mở rộng ra hoặc có thể sửdụng hai bàn Các mặt phẳng ghép không được nối với nhau ngoài kết nối tớimặt đất chuẩn bằng cáp nối có điện trở

Nếu EUT có bất kỳ chân đỡ nào thì phải để nguyên tại vị trí của nó

Hình 8- Cấu hình phép thử trong phòng thí nghiệm đối với thiết bị để bàn

*Thiết bị đặt sàn nhà

EUT và các cáp nối phải được cách ly với mặt đất chuẩn bằng một giá đỡcách điện có độ dày khoảng 0,1 m

Trong hình 6 là ví dụ về cấu hình phép thử cho thiết bị đặt sàn nhà

Nếu EUT có bất kỳ chân đỡ nào thì phải để nguyên tại vị trí của nó

Hình 9-Cấu hình phép thử cho thiết bị đặt ở sàn nhà

3.2.3 Cấu hình cho các phép thử sau khi lắp đặt

Các phép thử sau khi lắp đặt là tuỳ chọn, không bắt buộc đối với các phépthử để cấp chứng chỉ Các phép thử này có thể chỉ áp dụng khi có sự thoả thuậngiữa nhà sản xuất và đối tượng sử dụng thiết bị Phải cân nhắc trường hợp thiết

bị khác cùng đặt tại vị trí đó có thể bị ảnh hưởng không thể chấp nhận được Thiết bị hoặc hệ thống phải được thử nghiệm trong điều kiện lắp đặt saucùng của nó

Để tạo điều kiện kết nối cáp hồi tiếp phóng điện, mặt đất chuẩn phải đượcđặt trên sàn của vị trí lắp đặt và cách EUT khoảng 0,1 m Mặt đất chuẩn nênbằng đồng hoặc bằng nhôm có độ dày không nhỏ hơn 0,25 mm Có thể sử dụngcác loại vật liệu kim loại khác, nhưng độ dày tối thiểu là 0,65 mm Nếu vị trí lắpđặt cho phép, mặt đất chuẩn nên có kích thước khoảng 0,3 m chiều rộng và 2 m