Nghiên cứu xây dựng hệ thống kiểm tra thiết bị ổn định trở kháng đường dây nguồn sử dụng trong các phép thử nghiệm tương thích điện từ trường thuộc tiêu chuẩn quân sự MIL-STD 461

Nội dung bài viết nghiên cứu xây dựng hệ thống kiểm tra thiết bị ổn định trở kháng đường dây nguồn sử dụng trong các phép thử nghiệm tương thích điện từ trường thuộc tiêu chuẩn quân sự MIL-STD 461.

Nghiên cứu xây dựng hệ thống kiểm tra thiết bị

ổn định trở kháng đường dây nguồn sử dụng trong các phép thử nghiệm tương thích điện từ trường thuộc tiêu chuẩn quân sự MIL-STD 461

Nguyễn Tất Nam∗

Email: {namnguyentat}@gmail.com

lường trong quá trình sử dụng, giảm thiểu chi phí kiểm

định/hiệu chuẩn do các đơn vị đo lường trong Quân đội

chưa kiểm định được thiết bị/mạng ổn định trở kháng

đường dây nguồn (LISN: Line Impedance Stabilisation

Network), tối thiểu hóa thời gian thực hiện, tác giả đề

xuất giải pháp kiểm tra/kiểm định thiết bị LISN sử dụng

trong các phép đo phát xạ từ trường, phát xạ nhiễu dẫn

đường dây nguồn và các phép thử nghiệm miễn nhiễm

nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn quân sự MIL-STD 461 và tiêu

chuẩn về tương thích điện từ trường dùng trong lĩnh vực

thương mại Kết quả nghiên cứu của bài báo đã đề xuất

được hệ thống có khả năng kiểm tra một cách bán tự động

thiết bị LISN có dải tần hoạt động từ 10 kHz đến 10 MHz.

Ngoài ra, kết quả nghiên cứu đã đưa ra được các công

thức đặc trưng về mối quan hệ giữa trở kháng, suy hao

đặt vào và tần số của LISN, hỗ trợ việc tính toán lượng

nhiễu vô tuyến xuất hiện trên dây trung tính (N:Neutral)

và dây lửa (L:Line) trong quá trình thử nghiệm thiết bị

của bài thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn đường dây nguồn.

Matlab.

I GIỚI THIỆU Các phép thử nghiệm tương thích điện từ trường

(EMC: Electro-Magnetic Compatibility) thuộc tiêu

chuẩn thương mại hay quân sự đều được chia thành 4

nhóm phép thử nghiệm:

Trong đó các phép thử nghiệm liên quan đến nhiễu dẫn

lại được chia theo các loại cáp liên quan: cáp nguồn

AC, cáp nguồn DC, cáp truyền dữ liệu, cáp điều khiển

và cáp truyền tín hiệu cân bằng và không cân bằng

Thiết bị ổn định trở kháng đường dây nguồn (LISN: Line

Impedance Stabilisation Network) là thành phần chính trong các phép thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn (CE101, CE102) khi thiết bị cần kiểm tra sử dụng cáp nguồn AC Ngoài ra, một số ứng dụng liên quan đến mạch nguồn

DC và đóng vai trò như một mạng ghép tín hiệu nhiễu vào nguồn trong các phép thử miễn nhiễm nhiễu dẫn và miễn nhiễm bức xạ phát như CS101 (miễn nhiễm nhiễu dẫn đường dây nguồn, dải tần từ 30 Hz đến 150 kHz), CS114 (miễn nhiễm nhiễu dẫn chèn qua các loại cáp, dải tần từ 10 kHz đến 200 MHz), CS115 (miễn nhiễm nhiễu dần chèn qua cáp và dây nguồn với xung kích thích), CS116 (miễn nhiễm nhiễu dẫn đối với cáp và dây nguồn với tín hiệu nhiễu quá độ hình sin tắt dần, dải tần từ 10 kHz đến 100 MHz) và RS103 (miễn nhiễm bức xạ điện trường, dải tần từ 2 MHz đến 18 GHz) thuộc MIL-STD 461

Một số tính năng chính của LISN trong các phép thử nghiệm EMC như sau:

thử nghiệm EMC;

thử nghiệm;

thử nghiệm đến máy phân tích phổ/máy thu đo;

nhiễu từ cổng nguồn ra (cổng nguồn cấp cho EUT) của LISN, trở kháng này độc lập với trở kháng của nguồn chính (nguồn đầu vào) của LISN

Để minh họa cho vai trò của LISN, có thể xem sơ đồ khối thực tế của phần thực hiện thử nghiệm trong phép thử nghiệm CS101 có sử dụng thiết bị LISN được mô

tả như trong Hình 1

Hiện nay, Phòng đo EMC thuộc Trung tâm Giám định Chất lượng sử dụng 04 thiết bị ổn định trở kháng đường

01234%5667893

EUT

LISN

:;%<=+>$?%97%@A%01234%

5B9689754

!"#$%&'%

(&()%*+

CD$E%FG()%')H

%01234%I76989

C&+%')&.%.J$%)"K=% 3LM2NO:%PP6973

LISN

S01TP7963

BRYSTON

SST

Agilent

!U%V)=#()%WD"%,-%./$%!4X0:1O%

I!00:8Y41

!"#$

%&'()*

+#(,*-./0

Hình 1 Sơ đồ khối thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn trên đường dây nguồn AC theo MIL-STD 461.

Bảng I

T HIẾT BỊ ỔN ĐỊNH TRỞ KHÁNG ĐƯỜNG DÂY NGUỒN HIỆN CÓ TẠI

P HÒNG T HỬ NGHIỆM EMC/T RUNG TÂM G IÁM ĐỊNH C HẤT LƯỢNG

1 Thiết bị ổn định trở khángđường dây nguồn (LISN) EM-7825-3 106

2 Thiết bị ổn định trở khángđường dây nguồn (LISN) EM-7825-3 107

3 Thiết bị ổn định trở khángđường dây nguồn (LISN) EM-7825-3 108

4 Thiết bị ổn định trở khángđường dây nguồn (LISN) EM-7825-3 109

dây nguồn như thống kê trong Bảng I Tuy nhiên theo

khảo sát của tác giả, các cơ sở đo lường trong và ngoài

Quân đội chưa kiểm định hoặc hiệu chuẩn được các

thiết bị này Để thực hiện việc kiểm định hoặc hiệu

chuẩn phải đưa thiết bị sang nước ngoài, dẫn đến sẽ mất

nhiều thời gian và ảnh hưởng đến công việc của Phòng

thử nghiệm EMC, chưa kể tốn kém về mặt kinh phí Từ

2015 đến nay, thiết bị được kiểm định/hiệu chuẩn 02 lần

(năm 2015 do Liberty Labs và năm 2019 do Keysight

thực hiện) ở nước ngoài, mỗi lần kiểm định có hiệu lực

trong vòng 01 năm Do vậy, để đảm bảo tính pháp lý

của các trang bị đo lường trong quá trình sử dụng, giảm

thiểu chi phí kiểm định/hiệu chuẩn, tối thiểu hóa thời

gian thực hiện, chủ động trong việc thực hiện kiểm tra

kỹ thuật đo lường, tác giả đề xuất nghiên cứu giải pháp

kiểm tra, từ đó xây dựng hệ thống bán tự động kiểm tra

các tham số kỹ thuật của thiết bị LISN

II GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

Để thực hiện thành công nghiên cứu, tác giả thực hiện

một số công việc sau: tìm hiểu nguyên lý hoạt động và

ứng dụng của các LISN sử dụng trong tiêu chuẩn EMC

thương mại và quân sự; các thủ tục kiểm tra của các

Hãng sản xuất các thiết bị đo này Trên cơ sở đó, căn

cứ vào các trang thiết bị đo được trang bị tại Phòng thử

nghiệm EMC để đề xuất xây dựng thủ tục kiểm tra phù hợp với các thiết bị LISN Đồng thời xây dựng phần mềm điều khiển quá trình kiểm tra các thiết bị này một cách tự động nhằm rút ngắn thời gian thực hiện và giảm thiểu sai sót do người thực hiện gây ra Tiếp theo, tác giả tiến hành kiểm tra, đánh giá kết quả đo được của 04 LISN trong Phòng Thử nghiệm EMC, sau đó so sánh kết quả đạt được với kết quả do Hãng Keysight và Hãng Liberty Labs công bố tương ứng vào các năm 2019 và

2015 Cuối cùng, từ số liệu về trở kháng và tần số, suy hao đặt vào và tần số của LISN đạt được bằng hệ thống

đề xuất của bài báo, tác giả tiến hành xây dựng công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa trở kháng và tần

số, suy hao đặt vào và tần số hỗ trợ việc tính toán nhanh trở kháng hoặc suy hao đặt vào ở tần số bất kì trong dải tần hoạt động của LISN

A Giới thiều về Thiết bị ổn định trở kháng đường dây nguồn

Mạng ổn định trở kháng đường dây nguồn có nhiệm

vụ cấp trở kháng đường dây chuẩn hóa đến EUT (EUT: Equipment Under Test), trở kháng này độc lập với trở kháng đường dây của nguồn bên ngoài, trong quá trình thực hiện phép thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn Trở kháng chuẩn hóa cho phép đọc giá trị của phép đo nhiễu cao tần trên đường dây nguồn

Ngoài ra để tạo ra trở kháng chuẩn hóa, LISN là một mạch lọc thông thấp được đặt giữa thiết bị thử nghiệm (DUT: Device Under Test) và nguồn cấp (nguồn AC hoặc DC) LISN chặn nhiễu cao tần từ đường dây nguồn khỏi thiết bị thử nghiệm Tuy nhiên, nguồn cấp đến thiết

bị đi thẳng đến LISN với ảnh hưởng tối thiểu Mạch lọc thông thấp là mạch lọc một tầng gồm có hai phần từ L

và C Điện cảm sử dụng trong mạch lọc thông thấp có thể là loại lõi không khí để ngăn chặn bão hòa và tạo

ra sự ổn định của trở kháng LISN cũng cấp một đường trở kháng thấp đối với nhiễu cao tần từ EUT đến thiết

bị đo để thuận lợi cho quá trình đo nhiễu cao tần Suy

hao đặt vào của phép đo nhiễu đặc biệt lớn ở các tần

số thấp Vì thế, ở tần số dưới 10 kHz, hệ số hiệu chỉnh

suy hao đặt vào cần được bù để đảm bảo phép đo nhiễu

đạt chính xác cao

!"#$%&'$()*

!"#$%&'$()*$50 W +',-$."#$%&'$50$W -/0$123$456 +,#-.$%&'$

789:$(;9$<*=#$>0

5 W 1k W

50 mH

8 mF 0.25 mF

Hình 2 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị LISN sử dụng điện cảm 50 µH

trong tiêu chuẩn quân sự [1], [2]

Cả tiêu chuẩn EMC về quân sự và thương mại đều

quy định giới hạn trở kháng phải đáp ứng của các bộ

LISN sử dụng trong phép thử nghiệm EMC Đây sẽ là

cơ sở để đánh giá kết quả kiểm tra trở kháng của LISN

có thể sử dụng trong các phép thử nghiệm EMC hay

không Giới hạn trở kháng cụ thể của LISN được quy

định trong Hình 3 của [1], [2] Trong khi đó, các tiêu

chuẩn EMC thương mại như [4] và [5] xác định giới hạn

trở kháng trong hai trường hợp có sử dụng thêm cáp dẫn

hoặc không từ Bảng 1 đến Bảng 4 của [4] Giới hạn trở

kháng của thiết bị LISN trong các tiêu chuẩn về tương

thích điện từ trường minh họa trong Hình 3

B Thủ tục kiểm tra các tham số kỹ thuật của LISN

Trở kháng và suy hao đặt của LISN phải được kiểm

định hoặc kiểm tra kỹ thuật đo lường ít nhất một lần

mỗi năm Theo tài liệu [3], [4], thủ tục kiểm tra tham

số kỹ thuật của LISN gồm có kiểm tra trở kháng và

suy hao đặt vào Để thực hiện kiểm tra hai tham số này

có thể sử dụng cầu đo RLC hoặc máy phân tích mạng

vec-tơ Trong đó, máy phân tích mạng đáp ứng tốt hơn

do cầu đo RLC không bao phổ được toàn bộ dải tần đo

cho trở kháng của LISN

1) Thủ tục xác định trở kháng của LISN: Theo [4],

các yêu cầu dưới đây phải được thực hiện để đo trở

kháng của LISN:

(a) Phép đo thực hiện với LISN sẽ được thiết lập với

cấu hình sử dụng để thử nghiệm EUT;

(b) Để tránh việc đưa nguồn điện xoay chiều từ nguồn

cung cấp điện xoay chiều vào thiết bị đo, thực hiện

ngắt kết nối các nguồn kết nối (bao gồm cả dây

dẫn trung tính và nóng) với LISN ở phía nguồn

cung cấp LISN Nếu bộ lọc RF được sử dụng để

Frequency [MHz]

0 10 20 30 40 50 60 70

Nominal in MIL-STD 461 F/G Upper Limit in MIL-STD 461 F/G Nominal without extension cord in ANSI C63.4 Upper Limit without extension cord in ANSI C63.4 Lower Limit without extension cord in ANSI C63.4 Upper Limit with extension cord in ANSI C63.4

Hình 3 Giới hạn trở kháng của LISN trong tiêu chuẩn MIL-STD 461, ANSI C63.4 và CISPR.

loại bỏ các tín hiệu có nhiễu dẫn xung quanh cao, thì nó vẫn được kết nối với LISN cho trong thử nghiệm này, trừ khi có thể chứng minh rằng trở kháng không có ảnh hưởng đến trở kháng LISN Giải pháp này cần được thực hiện cho các bộ lọc

RF di động (có thể tháo rời và/hoặc tùy chọn) cũng như các bộ lọc dòng điện có thể là một phần của môi trường thử nghiệm Nếu bộ lọc RF được sử dụng, hãy ngắt kết nối đến nguồn (cả dây dẫn nóng

và trung tính) với LISN ở phía cung cấp của bộ lọc RF;

(c) Kết nối tải 50 Ω trên cổng tín hiệu của LISN; (d) Thiết bị ưa thích được dùng để đo trở kháng của LISN là máy phân tích mạng vô hướng, thiết bị

có thể điều chỉnh liên tục dải tần số theo yêu cầu của phép thử nghiệm Đồng hồ đo trở kháng vec-tơ hoặc máy phân tích mạng vec-tơ có thể sử dụng để xác định trở kháng của LISN;

(e) Hiệu chuẩn hệ thống là bắt buộc để cải thiện độ chính xác của phép đo Quá trình hiệu chuẩn được thực hiện bằng các chuẩn đo đã biết để xác định sai số đo hệ thống của thiết lập cấu hình đo.Trong trường hợp sử dụng máy phân tích mạng vô hướng, quá trình hở và ngắn mạch trung bình sẽ được thực hiện Quá trình này gồm hai phép đo nên kết quả

sẽ là trung bình và dữ liệu đo trở kháng sẽ được chuẩn hóa, dữ liệu này gọi là dữ liệu chuẩn hóa Trong trường hợp sử dụng máy phân tích mạng

vec-tơ, tham số S11 trên một cổng sẽ được thực hiện

hiệu chuẩn trong các trường hợp “Open”, “Short”

và “Load” với tải chuẩn (thông thường là tải 50 Ω)

Các giá trị như tính định hướng, phối hợp nguồn

và phối hợp tải được xác định, kết quả trở kháng

LISN được hiệu chuẩn theo công thức toán học

(f) Sử dụng bộ chuyển đổi trở kháng phù hợp, kết nối

thiết bị đo trực tiếp với một đầu cực của ổ cắm

nguồn điện xoay chiều ở phía tải của LISN thường

được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho EUT

hoặc thiết bị ngoại vi Bộ chuyển đổi này có tác

động trực tiếp tới phép đo trở kháng và phải được

hiệu chuẩn hệ thống trước khi thực hiện phép đo

Kết nối tải 50 Ω tại cổng đo của LISN Đo trở

kháng của LISN trong dải tần quan tâm để phát

hiện bất kỳ trở kháng bất thường nào có thể gây

ra bởi hiện tượng cộng hưởng hoặc các hỏng hóc

không mong muốn;

(g) Vẽ đường trở kháng đo được để so sánh với giá trị

cho phép liệt kê trong Hình 3 Nếu giá trị đo được

vượt giá trị sai số cho phép thì LISN cần được sửa

chữa để giảm sai số nhằm đảm bảo trong giới hạn

cho phép;

(h) Lặp lại bước d) với thiết bị đo được kết nối với đầu

cực khác của ổ cắm AC của LISN;

(i) Nếu LISN có nhiều hơn hai khối, thì lặp lại bước

d), bước g) và bước h) cho tất cả các khối bổ sung;

(j) Nếu cuộn cảm của LISN có vật liệu từ tính trong

cấu trúc, thực hiện các phép đo bổ sung với dòng

điện xoay chiều được áp dụng thông qua LISN để

có thể phát hiện các biến đổi nào do tác động của

dòng điện xoay chiều Thực hiện ngắn mạch các

đầu nối tải của LISN và cấp dòng vào các đầu cực

cung cấp của LISN từ máy biến áp điện áp thấp

với dòng điện phù hợp có thể dễ dàng thực hiện

điều này nhất Một ampe kế xoay chiều nối tiếp

với mạch có thể được sử dụng để đo dòng điện áp

dụng, và một biến áp có thể được sử dụng để điều

chỉnh dòng điện bằng cách thay đổi điện áp sơ cấp

của máy biến áp Mạch điện áp cao không nên nối

đất Lưu ý rằng các giá trị trở kháng được đo bằng

kỹ thuật này phải bằng khoảng một nửa so với giá

trị quan sát được ở bước g) và bước i)

2) Thủ tục xác định suy hao đặt vào của LISN: Các

yêu cầu sau đây sẽ được áp dụng để đo suy hao đặt vào

của LISN

a) Thủ tục sau đây áp dụng khi sử dụng máy tạo

tín hiệu và máy thu EMI:

(i) Ngắn mạch đầu ra cổng đo tín hiệu từ tất cả các

phần không sử dụng của LISN bằng tải 50 Ω;

(ii) Thiết lập máy phát tín hiệu, LISN, máy thu tín hiệu, suy hao 10 dB, tải đầu cuối 50 , đầu nối T và cáp như trong Hình 4;

!"#$%&"' !"#$'&(!"#$

012$3-$4

56)7

78(9:$;<($=>+

012$=>+$?"#$'&( 012$=>+$

@A0

B<($CD'$:E2$

F&G$0H$'12$3-$4$

Hình 4 Sơ đồ hiệu chuẩn khi sử dụng máy phát và máy phân tích tín hiệu

trong dải tần số quan tâm Nếu tần số của nguồn tín hiệu thay đổi theo các bước rời rạc thì kích thước của bước tần số phải nhỏ hơn hoặc bằng 50 % giá trị băng thông phân giải được thiết lập trên máy thu hoặc máy phân tích phổ;

(iv) Không thay đổi thiết lập trên cả máy phát, máy thu, LISN, tải 50 Ω, suy hao 10 dB, đầu nối chữ T và cáp kết nối như trong Hình 5;

trong dải tần số quan tâm;

(vi) Suy hao đặt vào của LISN được tính bằng giá trị

b) Thủ tục sau đây áp dụng khi sử dụng máy phân tích mạng:

(i) Ngắn mạch đầu ra cổng đo tín hiệu từ tất cả các phần không sử dụng của LISN bằng tải 50 Ω; (ii) Thiết lập máy phân tích mạng, LISN, suy hao 10

dB, tải 50 Ω, kết nối chữ T và cáp như trong Hình 6;

(iii) Thực hiện theo chỉ dẫn của Hãng sản xuất máy phân tích mạng để đo tín hiệu thu được trong dải tần số mong muốn;

(iv) Thiết lập cấu hình phép đo gồm máy phân tích

!"#$%&"' !"#$'&(

012$

3-$4

56)7

78(9:$;<($=>+

012$=>+$?"#$'&(

012$=>+$

@A0

B<($CD'$:E2$

F&G$0H$'12$3-$4$

Hình 5 Sơ đồ đo khi sử dụng máy phát và máy phân tích tín hiệu

!"#$%&'($)*+&$,-(.

789$:4$;

<=/>

>.0?($@A0$BC2

789$BC2$,"#$)&0 789$BC2$

DE7

FA0$GH)$(I9$

+&J$7K$)89$:4$;$

Hình 6 Sơ đồ hiệu chuẩn khi sử dụng máy phân tích mạng

mạng, LISN, suy hao 10 dB, tải 50 Ω và cáp kết

nối như trong Hình 7 Không làm thay đổi thiết lập

trên máy phân tích mạng;

(v) Thực hiện theo chỉ dẫn của Hãng sản xuất máy

phân tích mạng để đo tín hiệu thu được trong dải

tần số mong muốn;

!"#$%&'($)*+&$,-(.

789$

:4$;

<=/>

>.0?($@A0$BC2

789$BC2$,"#$)&0 789$BC2$

DE7

FA0$GH)$(I9$

+&J$7K$)89$:4$;$

Hình 7 Sơ đồ thực hiện đo suy hao đặt vào khi sử dụng máy phân tích mạng

(vi) Giá trị suy hao (dB) được tính bằng giá trị đo được

ở bước (iii) trừ đi giá trị đạt được ở bước (v)

C Giải pháp xây dựng, thực hiện hệ thống tự động kiểm tra trở kháng và suy hao đặt vào của LISN

Từ những nội dung đã trình bày ở trên đã cho chúng ta thấy đối với thiết bị LISN trên có 02 tham số cần kiểm tra: trở kháng và suy hao đặt vào Do vậy trong phần này, tác giả sẽ tập trung vào việc đưa ra giải pháp kiểm tra hai tham số trên với những trang thiết bị đo lường hiện có ở Phòng thử nghiệm EMC/Trung tâm Giám định Chất lượng

Thiết bị LISN sử dụng tiêu chuẩn quân sự MIL-STD

461 có dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz, đối với tiêu chuẩn EMC thương mại như ANSI C63.4 và CISPR 22

sử dụng LISN có dải tần từ 9 kHz đến 30 MHz nên sử dụng tổ hợp các thiết bị hiện có tại đơn vị: máy phân tích mạng N9927A có dải tần làm việc từ 30 kHz đến

18 GHz; máy phân tích tín hiệu N9030A có dải tần từ

3 Hz đến 26,5 GHz; máy phát tín hiệu tần thấp 33210A dải tần từ 1 mHz đến 10 MHz; thiết bị đo trở kháng chính xác cao E4980 dải tần làm việc từ 20 Hz đến 2 MHz để có thể thực hiện kiểm tra trở kháng và suy hao đặt vào của LISN trong dải tần từ 9 kHz đến 30 MHz Kết quả đạt được của phần này là đưa ra 02 sơ đồ thực hiện đo trở kháng (sơ đồ thứ nhất sử dụng thiết bị đo trở kháng chính xác cao E4980 để đo trở kháng từ 9

kHz đến 1 MHz; dải tần từ 1 MHz đến 30 MHz được

thực hiện trong sơ đồ thứ hai với thiết bị chính là máy

phân tích mạng N9927A) và 02 sơ đồ kiểm tra suy hao

đặt vào của thiết bị LISN (sơ đồ thứ nhất gồm có hai

thiết bị chính: máy phân tích tín hiệu N9030A và máy

phát tín hiệu tần thấp 33210A để kiểm tra suy hao đặt

vào từ dải tần từ 9 kHz đến 1 MHz; sơ đồ thứ hai sử

dụng máy phân tích mạng để kiểm tra suy hao đặt vào

từ 1 MHz đến 30 MHz)

Căn cứ vào các sơ đồ kiểm tra trở kháng và suy hao

đặt vào được đề xuất trong phần II-B, tác giả tiến hành

xây dựng thuật toán và chương trình thực thi tự động

các quá trình kiểm tra kỹ thuật, kiểm định hai tham số

trên Chương trình phần mềm (phần mềm điều khiển hệ

thống) gồm có 02 mô-đun: mô-đun kiểm tra trở kháng

và mô-đun kiểm tra tham số suy hao đặt vào Trong mỗi

mô-đun có 02 mô-đun con: mô-đun hiệu chuẩn thiết bị

trước khi kiểm tra và mô-đun thực hiện kiểm tra trở

kháng hoặc suy hao đặt vào

III THỬ NGHIỆM KIỂM TRA THIẾT BỊ LISN

Trong phần này, tác giả tiến hành đánh giá kết quả đạt

được bằng giải pháp thực hiện của bài báo đối với thiết

bị LISN của Phòng đo EMC như đã liệt kê ở trong Bảng

I Từ kết quả khảo sát về mối quan hệ giữa hệ số hiệu

chuẩn trở kháng chuyển đổi và tần số, tác giả sử dụng

thuật toán bình phương tối thiểu (LS: Least Square) [6]

để đưa ra công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa

trở kháng và tần số, suy hao đặt vào và tần số

A Kiểm tra trở kháng

1) Sơ đồ thực hiện:

tham số trở kháng được minh họa trong Hình 8

!"#$

%&'()*+,

!"#$

%&$'()

!"#$%&

'()*+

,"(-+"%&

!"%+

!"#$%&'(

*(+,$)-)$.#-/$

0(#1,$(2$3(4,5 6789%

:;3<=>0$

:DDEF?

!"#$%&'(

*(+,$)-)$.#-/$

0(#1,$(2$3(4,5

6789%

:;3<=>0$

:DDEF?

G;BH#5(3

I%%JI?$K@A0#3

Hình 8 Sơ đồ khối thực hiện việc hiệu chuẩn và kiểm tra trở kháng

của LISN bằng giải pháp của bài báo: (a) Sơ đồ hiệu chuẩn; (b) Sơ

đồ thực hiện phép kiểm tra trở kháng của LISN

và kiểm tra tham số trở kháng được minh họa trong

các Hình 9 và Hình 10

Hình 9 Hình minh họa thực tế việc hiệu chuẩn hệ thống đo trở kháng

Hình 10 Hình minh họa thực tế việc đo trở kháng của LISN.

2) Kết quả đạt được: Kết quả của 04 thiết bị LISN được thể hiện trong Hình 11, Hình 12, Hình 13 và Hình 14

Từ Hình 11 đến Hình 14 minh họa kết quả trở kháng

đo được bằng giải pháp của bài báo và trở kháng được kiểm tra tại nước ngoài tương ứng ở các năm 2015 và năm 2019 Ngoài ra, giới hạn trên và giới hạn của trở kháng đối với thiết bị LISN sử dụng trong tiêu chuẩn EMC quân sự (MIL-STD 461) cần đạt được cũng được minh họa để thuận lợi cho việc so sánh, đánh giá kết quả kiểm tra

Tiếp theo, từ số liệu kiểm tra trở kháng của 04 bộ LISN có trong Bảng I, tác giả sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu (LS: Least Square) [6] để đưa ra công thức đặc trưng chung cho cả 04 bộ LISN Sở dĩ, tác giả thực hiện việc này vì từ kết quả trở kháng đạt được của 04 thiết bị LISN từ Hình 11 đến Hình 14 khá sát nhau nên tác giả cố gắng đưa ra công thức đặc trưng

0.01 0.1 1 10

Frequency [MHz]

0

10

20

30

40

50

My proposed

2015 Calibrated Upper Limit

Hình 11 Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:

106, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

Frequency [MHz]

0

10

20

30

40

50

60

My proposed

2015 Calibrated

2019 Calibrated Upper Limit Under Limit

Hình 12 Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:

107, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

chung cho cả 04 bộ LISN để người dùng có thể dễ dàng

ước lượng nhanh trở kháng của bộ LISN ở tần số bất kì

trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz Kết quả đạt được

về mối quan hệ giữa trở kháng và tần số minh họa ở

trong công thức (1) và Hình 15

(1) sai số ước lượng của công thức (1): ± 0.051 Ω Trong

đó, f là tần số trong dải tần từ (0.01÷10) MHz, có đơn

vị tính MHz; Z(f) trở kháng của LISN ở tần số f

Frequency [MHz]

0 10 20 30 40 50

My proposed

2015 Calibrated

2019 Calibrated Upper Limit Under Limit

Hình 13 Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:

108, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

Frequency [MHz]

0 10 20 30 40 50 60

2015 Calibrated

2019 Calibrated

My proposed Upper Limit Under Limit

Hình 14 Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:

109, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

B Kiểm tra tham số suy hao đặt vào 1) Sơ đồ thực hiện:

– Sơ đồ khối để hiệu chuẩn hệ thống và kiểm tra

tham số suy hao đặt vào được minh họa trong Hình 16

– Sơ đồ thực tế thực hiện việc hiệu chuẩn hệ thống

và kiểm tra tham số suy hao đặt vào được minh họa trong các Hình 17 và Hình 18

– Sơ đồ khối để hiệu chuẩn hệ thống và kiểm tra

0.01 0.1 1 10

Frequency [MHz]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Imp measured on Lisn 106 Imp measured on Lisn 108 Approx Function

Hình 15 Công thức đặc trưng (công thức sắp xỉ) của 04 bộ LISN

trong Bảng I về mối quan hệ giữa trở kháng và tần số.

!"#$

%&'()*+,

!"#$%&

'()*+

,"(-+"%&

!"%+

!"#$%&'(

!"#$%&'&%()'*%

+"),$%"-%."/$0 123

-./01234

.$($%/+"%

001234 5/6

45)%

7-8(/9&

4(/9:;$%

<=3034

9:;<6

!"#$

%&'()*+,

!"#$%&

'()*+

,"(-+"%&

!"%+

!"#$%&'(

!"#$%&'&%()'*%

+"),$%"-%."/$0 123

-./01234

.$($%/+"%

001234 5>6

45)%

678

-./01234

7-8(/9&

4(/9:;$%

<=3034

9:;<6

Hình 16 Sơ đồ khối thực hiện việc hiệu chuẩn và kiểm tra suy hao

đặt vào của LISN ở dải tần từ 0.01 MHz đến 1 MHz bằng giải pháp

của sáng kiến: (a) Sơ đồ hiệu chuẩn; (b) Sơ đồ thực hiện phép kiểm

tra suy hao đặt vào của LISN

tham số suy hao đặt vào được minh họa trong

Hình 19

– Sơ đồ thực tế thực hiện việc hiệu chuẩn hệ thống

và kiểm tra tham số suy hao đặt vào được minh

họa trong các Hình 20 và Hình 21

a) Kết quả đạt được: Kết quả kiểm tra tham số suy

hao đặt vào của 04 bộ LISN đang sử dụng tại Phòng

Thử nghiệm EMC/Trung tâm Giám định Chất lượng như

ở trong Bảng I bằng các sơ đồ kiểm tra trong Hình 20

và Hình 21 Kết quả kiểm tra suy hao đặt vào trong

Hình 17 Hình minh họa thực tế việc hiệu chuẩn hệ thống đo suy hao đặt vào ở dải tần từ 0.01 MHz đến 1.0 MHz

Hình 18 Hình minh họa thực tế việc đo suy hao đặt vào của LISN ở dải tần từ 0.01 MHz đến 1.0 MHz.

toàn bộ dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz được minh họa trong các Hình 22, Hình 23, Hình 24 và Hình 25 Từ Hình 22 đến Hình 25 minh họa kết quả suy hao đặt vào đo được bằng giải pháp của bài báo và suy hao đặt vào được kiểm tra tại nước ngoài tương ứng ở các năm

2015 và năm 2019 Tương tự, như trong phần kiểm tra trở kháng, nhận thấy kết quả đó suy hao đặt vào của 04

bộ LISN khá gần nhau Tác giả tiến hành tìm công thức đặc trưng chung cho 04 bộ bằng thuật toán LS Việc đưa ra được công thức chung cho cả 04 bộ LISN rất có

ý nghĩa trong các bài thử nghiệm EMC có sử dụng suy hao đặt vào để tính toán mức nhiễu thực tế chạy trên hai dây nguồn của bộ LISN do EUT trong phép thử nghiệm tạo lên

Kết quả đạt được về mối quan hệ giữa trở kháng và

%&'()*+,

!"#$%&

'()*+

,"(-+"%&

!"%+

!"#$%&'(

!"#$%&'&%()'*%

+"),$%"-%."/$0 12345

67.89:+%

;$<=>?7:

6@@AB;

./0

!"#$

%&'()*+,

!"#$%&

'()*+

,"(-+"%&

!"%+

!"#$%&'(

!"#$%&'&%()'*%

+"),$%"-%."/$0 12345

67.89:+%

;$<=>?7:

6@@AB;

.10

CD)%

5EF

CD)%

5EF

Hình 19 Sơ đồ khối thực hiện việc hiệu chuẩn và kiểm tra suy hao

đặt vào của LISN ở dải tần từ 1 MHz đến 10 MHz bằng giải pháp

của sáng kiến: (a) Sơ đồ hiệu chuẩn; (b) Sơ đồ thực hiện phép kiểm

tra suy hao đặt vào của LISN

Hình 20 Hình minh họa thực tế việc hiệu chuẩn hệ thống đo suy hao

đặt vào ở dải tần từ 1 MHz đến 10 MHz

tần số minh họa ở trong công thức (2) và Hình 26

(2) sai số ước lượng của công thức (2): ± 0.0075 dB Trong

Hình 21 Hình minh họa thực tế việc đo suy hao đặt vào của LISN ở dải tần từ 1 MHz đến 10 MHz.

Frequency [MHz]

-5 -4 -3 -2 -1 0

Insertion Loss Measured

2019 Calibrated

Hình 22 Kết quả kiểm tra suy hao đặt vào của thiết bị LISN có số hiệu: 106, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

Frequency [MHz]

-5 -4 -3 -2 -1 0

My proposed

2019 Calibrated

Hình 23 Kết quả kiểm tra suy hao đặt vào của thiết bị LISN có số hiệu: 107, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

0.01 0.1 1 10

Frequency [MHz]

-5

-4

-3

-2

-1

0

My Proposed

2019 Calibrated

Hình 24 Kết quả kiểm tra suy hao đặt vào của thiết bị LISN có số

hiệu: 108, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

Frequency [MHz]

-5

-4

-3

-2

-1

0

LISN 7825-3 S/N:109

My proposed

2019 Calibrated

Hình 25 Kết quả kiểm tra suy hao đặt vào của thiết bị LISN có số

hiệu: 109, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.

đó, f là tần số trong dải tần từ (0.01÷10) MHz, có đơn

vị tính MHz; IL(f) suy hao đặt vào tại tần số f

-5

-4

-3

-2

-1

0.25

IL measured on Lisn 106

IL measured on Lisn 108 Approx Function

Hình 26 Công thức đặc trưng (công thức sắp xỉ) của 04 bộ LISN

trong Bảng I về mối quan hệ giữa suy hao đặt vào và tần số.

IV KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP

THEO Bài báo đã thành công trong việc đưa ra và thực hiện

giải pháp kiểm tra tham số trở kháng và hệ số suy hao

đặt vào của Thiết bị ổn định trở kháng đường dây nguồn Ngoài ra, tác giả cũng đã xây dựng chương trình tự động kiểm tra các tham số quan trọng trên, giúp rút ngắn thời gian thực hiện và hạn chế sai sót do người sử dụng Từ

đó, có thể chủ động trong việc thực hiện việc kiểm tra, kiểm định thiết bị LISN ngay tại Phòng Thử nghiệm EMC mà không phải đi kiểm định ở nước ngoài, giúp tiết kiệm chi phí cho ngân sách;

Mặt khác, kết quả nghiên cứu cũng đưa ra được các công thức kinh nghiệm chung về mối quan hệ giữa trở kháng và tần số, suy hao đặt vào và tần số của 04 thiết

bị LISN với sai số nhỏ giúp cho người sử dụng tính toán một cách nhanh chóng giá trị trở kháng chuyển đổi tại tần số bất kì trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz mà không cần nhìn vào đồ thị Ngoài ra, nhờ có các công thức kinh nghiệm cũng giúp đơn giản hóa các chương trình tự động đo, đọc giá trị phát xạ nhiễu dẫn đường dây nguồn đo được trong bài thử nghiệm CE101 mà không cần phải tải toàn bộ file dữ liệu đo của thiết bị LISN sử dụng;

Hướng nghiên cứu tiếp theo: Trên cơ sở kết quả đạt được của bài báo sẽ tiến hành khảo sát đánh giá hệ số suy hao đặt vào và trở kháng của thiết bị LISN dùng cho các phép thử nghiệm thuộc tiêu chuẩn về EMC áp dụng cho thiết bị dân dụng

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] MIL-STD-461G (12/2015), “Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment”;

[2] MIL-STD-461F (12/2007), “Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment”;

[3] EMC Standards, “Calibration and use of artificial mains networks

and absorbing clamps,” Schaffner Chase EMC”, National Physical

[4] ANSI C63.4, “American National Standard for Methods of Mea-surement of Radio- Noise Emissions from Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9 kHz to 40 GHz”, 2014.

[5] CISPR 16-1-2, “Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-2: Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Coupling devices for con-ducted disturbance measurements”, 2014.

[6] Hastie T., Tibshirani R., and Friedman J H (2009), The elements

of statistical learning : data mining, inference, and prediction,

Springer, New York.