Nghiên cứu giải pháp chống nhiễu điện từ trong công nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị điện, điện tử ngày càng nhiều, vấn
đề giao thoa sóng điện từ ngày càng nhiều và phức tạp, để các thiết bị hoạt
động một cách an toàn việc tìm giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng sóng điện từ
đến các thiết bị quan trọng.
Đề tài “Nghiên cứu giải pháp chống nhiễu điện từ trong công
nghiệp” mong muốn đưa ra các nghiên cứu về nhiễu, các giải pháp chống
nhiễu điện từ cho các thiết bị điện trong công nghiệp là cần thiết.
1. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài:
- Cơ sở khoa học: Đề tài tìm hiểu các nguồn gây nhiễu đến thiết bị điện,
điện tử, các đặc tính nhiễu theo tần số, các phương pháp chống nhiễu. Đồng
thời, tìm hiểu phần vẽ đồ thị trong excel để vẽ đặc tính hệ số bảo vệ sóng điện
từ cho một cấu trúc định trước. Nghiên cứu việc giao thoa sóng điện từ với
vật liệu theo tần số cho trước.
- Tính thực tiễn: Đưa ra giải pháp chống nhiễu điện từ cho các thiết bị
điện điện tử hoạt động trong môi trường công nghiệp. Giải pháp ứng dụng
hợp chuẩn về chống nhiễu với hệ số lớn hơn 40dB (cho ứng dụng công
nghiệp) và lớn hơn 80dB (cho ứng dụng trong quốc phòng).
2. Mục tiêu của đề tài:
Nghiên cứu các nguồn gây nhiễu theo dải tần khác nhau, các phương
pháp bảo vệ nhiễu có sử dụng phần vẽ đồ thị trong excel và vẽ đặc tính bảo vệ
nhiễu bằng cấu trúc lựa chọn tần số.
3. Phương pháp nghiên cứu:
-

Về lý thuyết: Nghiên cứu các nguồn gây nhiễu đến thiết bị điện, điện tử, các
phương pháp bảo vệ nhiễu và tìm hiểu cách vẽ đồ thị trong excel.

-

Về thực nghiệm: Mô phỏng bảo vệ nhiễu bằng cấu trúc lựa chọn tần số, hoặc

các cấu trúc khác.

1

1


4. Nội dung nghiên cứu:
Chương 1: Tổng quan về nhiễu và các phương pháp chống nhiễu điện từ.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về tính toán hệ số bảo vệ sóng điện từ.
Chương 3: Gới thiệu cách vẽ đồ thị trong Excel.
Chương 4: Một vài kết quả đạt được và thảo luận.
Kết luận chung

2

2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHIỄU VÀ PHƯƠNG PHÁP
CHỐNG NHIỄU ĐIỆN TỪ
1.1. Các nguồn gây nhiễu đến thiết bị điện, điện tử
1.1.1. Trao đổi về việc giao thoa sóng điện từ (EMI) của các thiết bị điện,
điện tử
Giao thoa là một khái niệm trong vật lý chỉ sự chồng chập của hai hoặc
nhiều sóng mà tạo ra hình ảnh sóng mới. Giao thoa là đặc tính tiêu biểu của
tính chất sóng. Giao thoa thông thường liên quan đến sự tương tác giữa các
sóng mà có tương quan hoặc kết hợp với nhau có thể là do chúng cùng được
tạo ra từ một nguồn hoặc do chúng có cùng tần số hoặc tần số rất gần nhau.

Hình 1.1 Hiện tượng giao thoa của các sóng đến từ hai điểm
Sự giao thoa của các sóng trên thực chất tuân theo nguyên lý chồng
chập sóng mà ở đây chính là sự cộng gộp của các dao động. Tại mỗi điểm
trong không gian nơi có sự gặp nhau của các sóng, dao động của môi trường
sẽ chính là dao động tổng hợp của các dao động thành phần từ các sóng tới
riêng biệt, mà nói theo ngôn ngữ của vật lý sóng sẽ là tổng của các véctơ
sóng. Nhờ sự tổng cộng dao động này mà trong không gian có thể tạo ra các
3

3


điểm có dao động được tăng cường (khi các sóng thành phần đồng pha) hoặc
bị dập tắt (khi các sóng thành phần có pha ngược nhau) tùy thuộc vào tương
quan pha giữa các sóng. Điều này tạo ra một hình ảnh giao thoa khác với hình
ảnh của từng sóng thành phần, được tạo ra bởi chính tập hợp các điểm có sự
giao thoa tăng cường hoặc dập tắt. Hình ảnh này sẽ là một hình ảnh ổn định
khi các sóng thành phần là các sóng kết hợp. Trong trường hợp các sóng kết
hợp, hình ảnh giao thoa là ổn định và phụ thuộc vào độ lệch pha giữa các
sóng (phụ thuộc vào sự khác biệt về đường truyền cũng như tính chất môi
trường truyền sóng) - được mô tả bởi nguyên lý Huyghen.
1.1.2. Hoạt động của các thiết bị điện, điện tử sinh ra sóng điện từ
1.1.2.1 Thiết bị đóng cắt và chuyển mạch
Bản thân thiết bị đóng cắt chỉ có thể gây nhiễu các thiết bị vô tuyến ở
gần và gây nhiễu lưới điện trong quá trình đóng hoặc ngắt. Nguyên nhân là do
sự duy trì hồ quang điện giữa hai tiếp điểm. Tuy nhiên, vấn đề trở lên nghiêm
trọng hơn đó là sự tiếp xúc không hoàn hảo giữa hai tiếp đểm. Dòng điện đi
qua tiếp điểm sẽ tăng, giảm theo mức độ tiếp xúc và phóng điện. Qúa trình
này cũng gây ra nhiễu điện từ.

Thiết bị đóng cắt thường được dùng để bảo vệ hoặc đóng cắt các thiết
bị khác. Qúa trình đóng ngắt về cơ bản chỉ gây ra một số tác hại như trên. Tuy
nhiên, nếu nó được sử dụng với các tải có tính chất khác nhau thì ảnh hưởng
đến chất lượng điện sẽ khác nhau. Nếu sử dụng với thiết bị mang tính trở cao
và công suất lớn, dòng điện sẽ tăng vọt lên rất cao, kết quả là sự méo dạng
sóng sin với biên độ lớn. Còn nếu sử dụng với các thiết bị mang tính dung,
quá trình đóng điện có nhiều nguy hiểm do sự nạp tụ sẽ có dòng qua nó rất
lớn. Tác dụng này gây ra sụt áp tức thời tại thời điểm chuyển mạch. Bản thân
của tụ điện tích trữ năng lượng, nên quá trình đóng điện diễn ra vào thời điểm
này, quá điện áp có thể xảy ra. Tải cảm cũng là tải phổ biến trong mạng điện
hạ áp. Sự đóng cắt này ít gây ra dòng điện lớn. Tuy nhiên, nó lại tạo ra một
4

4


điện áp tức thời lớn. Vấn đề này tạo ra quá điện áp trong hệ thống điện và
biến dạng sóng sin điện áp. Các thiết bị sử dụng nguồn xung thường có tính
dung và có hồ quang lớn khi đóng điện. Ngược lại, hồ quang điện sẽ ít hơn
đối với thiết bị mang tính cảm. Tuy nhiên, khi bắt đầu hoạt động ảnh hưởng
của nó dễ dàng thấy được như: làm nháy đèn, nhiễu máy thu thanh, máy thu
hình,…. Hồ quang điện phát sinh trong quá trình ngắt điện cũng là vấn đề cần
phải xem xét. Thông thường, tải trở và tải dung ít có khả năng duy trì hồ
quang. Trong khi đó, tải cảm làm cho vấn đề hồ quang càng trở nên nghiêm
trọng hơn. Sự trả năng lượng về nguồn của nó khi ngắt mạch tạo ra một dòng
điện lớn hơn dòng điện ban đầu, làm tăng cường hồ quang giữa hai tiếp điểm.
Đây là trường hợp nguy hiểm nhất cần hạn chế. Thông thường, đối với các tải
cảm người ta sẽ mắc thêm một điện trở hoặc tụ điện hoặc một van phóng điện
song song với tải. Điều này tạo ra một mạch vòng để xả năng lượng từ trường.
Tác hại của hồ quang trong quá trình ngắt mạch đối với chất lượng điện cũng

giống như quá trình đóng mạch. Tuy nhiên, quá trình này làm tăng điện áp tức
thời trên lưới.
1.1.2.2 Thiết bị chuyển điện năng thành động năng
Thiết bị này có một đặc điểm riêng là sử dụng động cơ điện. Các loại
động cơ khá phong phú như: động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ, động
cơ điện một chiều, động cơ vạn năng, …. Dẫn đến nguồn điện sử dụng cũng
rất đa dạng. Thiết bị sử dụng điện ba pha thường có hiệu suất cao hơn thiết bị
sử dụng một pha. Đặc tính làm việc của thiết bị ba pha ít bị ảnh hưởng đến
nguồn điện, do thiết bị 3 pha thường thiết kế cân bằng về tải. Thiết bị 1 pha lại
có sự thay đổi về cấu trúc để có thể hoạt động được với điện áp 1 pha. Do đó,
thường hiệu suất làm việc không cao và sinh ra sóng hài ảnh hưởng đến
nguồn điện và các thiết bị sử dụng điện khác.
Đặc tính chung của thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng là có
dòng điện khởi động lớn và moment khởi động lớn. Động cơ không đồng bộ
5

5


có dòng điện khởi động từ 5 đến 7 lần dòng điện làm việc định mức của nó.
Điều này thường gây quá tải cho đường dây truyền tải, làm sụt giảm điện áp
tức thời trong thời gian thiết bị khởi động. Thiết bị bị ảnh hưởng đầu tiên đối
với tác động của sụt áp trong quá trình khởi động, trong lúc hoạt động quá tải
của động cơ là đèn. Trong thời gian này, các loại đèn phóng điện thường bị
chớp. Các thiết bị điện tử sử dụng kỹ thuật số thường cũng bị ảnh hưởng như
khởi động lại, treo khi không sử dụng nguồn auto. Các động cơ không đồng
bộ có công suất lớn, trong quá trình khởi động người ta sẽ sử dụng các giải
pháp khác nhau để hạn chế dòng khởi động như sao tam giác, cuộn kháng,
biến áp tự ngẫu. Quá trình sụt áp sẽ được hạn chế bằng cách sử dụng tụ bù.
Song song đó, tiết diện dây dẫn và công suất nguồn phát cũng được tăng lên

cho phù hợp.
Đối với loại động cơ vạn năng, do cần đặc tính khởi động lớn nên được
thiết kế có sử dụng chổi than. Trong quá trình hoạt động, sự tiếp xúc của chổi
than và cổ góp phát sinh ra tia lửa điện. Với tốc độ chuyển mạch lớn và dòng
qua chổi than không nhỏ, tại đây, phát sinh ra sóng điện từ. Sóng điện từ này
không chỉ lan truyền theo đường nguồn mà còn lan truyền qua không khí. Do
đó, khi thiết bị này hoạt động, nó gây nhiễu đối với các thiết bị vô tuyến. Mặt
khác, do dòng qua thiết bi không được liên tục, dạng sóng sin của dòng điện
thường bị méo dạng so với dạng sóng sin chuẩn.
Đối với động cơ sử dụng điện một chiều, về bản chất, điện xoay chiều
qua các thiết bị chỉnh lưu mà chủ yếu là diode để chuyển thành điện một
chiều. Thiết bị bán dẫn thường bị giới hạn ở ngưỡng đóng/ngắt. Do đó, trong
quá trình chỉnh lưu, dòng điện thường không liên tục khi chuyển từ nửa chu
kỳ âm sang nửa chu kỳ dương và ngược lại. Điều này tạo ra một nhiễu có chu
kỳ trong sóng hình sin. Do sử dụng chổi than và cổ góp, do đó, nó cũng gây ra
sự nhiễu sóng điện từ cho các thiết bị khác. Loại không sử dụng chổi than mà
sử dụng thiết bị chuyển mạch điện tử cũng gây ra nhiễu điện từ do bản thân
6

6


nó phải tạo ra các xung điều khiển. Vận tốc của động cơ thường cao nên tần
số xung cũng rất cao. Năng lượng cung cấp cho động cơ lớn nên dòng điện
cung cấp cho động cơ cũng lớn. Điều này tạo ra tần số xung năng lượng lớn,
kết quả nhiễu cao tần càng tăng cao, gây biến dạng sóng sin, phát sóng điện từ
ra bên ngoài và dẫn đến nhiễu loạn các thiết bị khác mà đặc biệt ở các thiết bị
vô tuyến viễn thông.
1.1.2.3 Biến tần
Điều khiển động cơ có nhiều giải pháp khác nhau. Trong đó, biến tần

được sử dụng khá phổ biến. Tuy nhiên, biến tần hoạt động theo nguyên tắc
chuyển mạch nhanh của các van điện tử. Tốc độ chuyển mạch của nó phụ
thuộc vào tần số ngõ ra mong muốn và cầu trúc của bộ chuyển mạch. Tùy
theo mục đích sử dụng khác nhau mà có thể sử dụng biến tần trực tiếp hoặc
biến tần gián tiếp. Tuy nhiên, cả hai loại đều tạo ra một sự méo dạng sóng sin
do sự đóng ngắt dòng điện và sự dóng ngắt này không sử dụng tiếp điểm nên
khả năng phát ra nhiễu điện từ cho các thiết bị vô tuyến xung quanh rất thấp.
Trong quá trình hoạt động của biến tần vẫn cần phải có xung tần số cao để
điều khiển. Do đó, xung này sẽ xâm nhập vào đường nguồn gây nhiễu các
thiết bị khác. Thông thường, để hạn chế những tác hại của biến tần, người ta
sẽ mắc thêm cuộn cảm nối tiếp vào thiết bị để có thể san lấp sự không liên tục
và giảm sự méo dạng của dòng điện. Đối với thành phần cao tần, một mạch
lọc có tổng trở cao tần lớn được thêm vào để ngăn không cho sóng cao tần
xâm nhập ngược vào đường nguồn.
1.1.2.4 Thiết bị điện tử
Ngày nay, thiết bị điện tử chiếm tỷ lệ sử dụng khá cao. Do tính phổ
biến của nó mà ngành điện lực cũng như các nhà sản xuất phải tìm cách giải
quyết các ảnh hưởng của nó lên mạng điện và các thiết bị xung quanh. Thiết
bị điện tử là các thiết bị có sử dụng các linh kiện bán dẫn. Nguồn điện cấp cho
các thiết bị này là điện xoay chiều. Tuy nhiên, do sử dụng linh kiện bán dẫn,
7

7


hầu hết các thiết bị này đều sử dụng các mạch chỉnh lưu để chuyển thành điện
một chiều. Loại thiết bị này được sử dụng chủ yếu cho việc điều khiển tự
động, hỗ trợ con người và giải trí.
Đánh giá tác động của thiết bị điện tử đến chất lượng điện năng có thể
phân tích ở mặt sóng hài. Sóng điện áp hoặc dòng điện có dạng hình sin. Tuy

nhiên, trong quá trình truyền tải từ nguồn đến nơi tiêu thụ thường bị ảnh
hưởng của nhiều yếu tố tác động. Kết quả là dạng sóng không còn hình sin.
Quá trình phân tích dạng sóng này cho thấy, ngoài sóng hình sin ban đầu, còn
gọi là sóng cơ bản, nó còn có các thành phần sóng sin khác có biên độ và tần
số khác sóng cơ bản. Những thành phần này được gọi là sóng hài.
* Máy thu thanh: Về nguyên tắc hoạt đông, máy thu thanh nhận sóng
điện từ của máy phát thông qua antenna. Tín hiệu này có tần số cao và cường
độ rất nhỏ. Nó được chọn lọc, khuếch đại, đổi tần và tách sóng để tạo thành
tín hiệu âm tần. Tín hiệu âm tần được khuếch đại đến mức có thể kích thích
dao động ở loa và phát ra âm thanh. Máy thu thanh hoạt động trong vùng tần
số cao và trải dài cho đến miền tần số âm tần. Do đó nó dễ dàng bị nhiễu đối
với các tín hiệu điện từ phía bên ngoài nằm trong vùng hoạt động của nó. Ví
dụ, sét tạo ra một sóng điện từ với cường độ lớn, nó dễ dàng xâm nhập vào
máy thu thanh thông qua quá trình cảm ứng của các linh kiện, đường dây mặc
dù có sự chọn lọc tần số. Đối với đường nguồn, nếu hệ thống điện tồn tại
nhiều sóng hài bậc cao, những sóng này cũng xâm nhập vào hệ thống máy thu
thanh và gây ra nhiễu ở tín hiệu âm thanh phát ra ở loa. Tuy nhiên, thiết bị
này cũng có ảnh hưởng ngược lại đối với hệ thống điện và gây ra sụt giảm
chất lượng điện năng. Đó là các dao động cao tần có trong máy thu thanh.
Hiện nay, để nâng cao khả năng chọn lọc, hầu hết các máy thu thanh đều sử
dụng phương pháp thu đổi tầng. Điều này yêu cầu phải cần có một mạch dao
động nội. Mạch dao động nội này hoạt động ở tần số cao. Chính dao động này
tạo ra sóng hài phát ngược vào lưới. Song song đó, nó còn tạo ra sóng điện từ
8

8


phát ra môi trường xung quanh và gây nhiễu các thiết bị vô tuyến khác. Với
sự phát triển không ngừng của kỹ thuật, các máy thu thanh hiện nay còn được

kỹ thuật số hóa với việc điều khiển bằng nút nhấn, điều khiển từ xa. Trong
quá trình thực hiện các chức năng điều khiển đó, bản thân nó phải tạo ra một
hoặc nhiều xung điều khiển. Để đáp ứng nhanh các tác vụ điều khiển, xung
điều khiển phải hoạt động ở tần số cao. Do đó, nó cũng tạo điều kiện cho việc
gây nhiễu sóng điện từ đường nguồn và không gian xung quanh nó.
Sự cải tiến công nghệ đã cho ra đời nhiều linh kiện điện tử với công
suất lớn, thiết bị âm thanh nói chung và máy thu thanh nói riêng hiện nay đã
áp dụng công nghệ này. Sự phát ra âm thanh với công suất lớn đã yêu cầu
phải cần nhiều điện hơn. Tuy nhiên, tín hiệu âm thanh không phải có cường
độ không đổi mà tăng giảm liên tục. Do đó, dòng điện cũng tăng giảm liên
tục. Nếu công suất của nguồn không đáp ứng đủ nhu cầu điện năng, sự dao
động điện áp không theo chu kỳ sẽ xảy ra. Để có thể giảm được nhiễu loạn
phát sinh trong quá trình hoạt động của máy thu thanh thông thường, người ta
sẽ bao phủ toàn bộ phần cao tần của máy thu thanh bằng kim loại. Điều này sẽ
ngăn không cho sóng điện từ phát ra môi trường xung quanh. Một mạch lọc
cao tần LC, RC được đặt nối tiếp với nguồn điện dùng để chặn sóng cao tần
lan truyền vào lưới. Song song đó, các nhiễu loạn bậc cao cũng không thể
xâm nhập vào thiết bị .
Đối với việc dao động điện áp, thông thường một tụ điện có dung lượng
lớn được mắc song song với mạch điện. Tụ điện này có vai trò tích điện khi
điện áp dư thừa và bù thêm điện khi nhu cầu điện tăng lên.
* Máy thu hình: Về bản chất, máy thu hình là thiết bị nhận và xử lý
thông tin từ máy phát thông qua sóng điện từ. Máy thu hình hiện nay khá đa
dạng và phong phú. Sự áp dụng các công nghệ hiện đại đã làm cho máy thu
hình có nhiều chức năng hơn. Tuy nhiên, cơ chế nhận và xử lý tín hiệu sóng
điện từ thì ít có thay đổi. Tín hiệu điện từ được máy thu hình nhận thông qua
9

9

antenna. Bộ phận turner có tác dụng chọn lựa đài phát trước khi tín hiệu vào
mạch khuếch đại. Sau đó, tín hiệu được đưa vào mạch tách sóng. Tại đây, tín
hiệu hình và âm thanh được tách ra khỏi tín hiệu chung. Tín hiệu hình được
đưa vào mạch điều chế trước khi xuất ra màn hình. Tín hiệu âm thanh được
đưa vào mạch khuếch đại âm tần và xuất ra loa. Phần lớn các ảnh hưởng của
máy thu hình đối với chất lượng điện là nhiễu cao tần. Nguyên tắc cơ bản của
nó vẫn giống như máy thu thanh. Tuy nhiên, cần phải chú ý rằng, phần điều
chế và tạo hình của máy thu hình tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Đối với màn
hình CRT, năng lượng để bức phá electron là rất lớn và cần điện thế cao. Do
đó, nó cần phải có mạch tăng áp. Cơ chế làm việc mạch tăng áp là sử dụng
máy biến áp tăng áp với tần số dao động khá cao. Bộ phận lái electron sử
dụng từ trường và điện trường. Do đó, xung quanh màn hình CRT nói chung
đều có từ trường và điện trường lớn. Từ trường và điện trường này có cường
độ thay đổi theo tín hiệu hình. Do đó, nó dễ dàng xâm nhập vào các thiết bị
vô tuyến khác nhất là thiết bị hoạt động ở tần số thấp và trung. Đối với các
màn hình LCD, điện năng tiêu thụ giảm đáng kể do không cần năng lượng để
bức electron. Tuy nhiên, cần phải có xung đóng ngắt liên tục để làm tắt sáng
từng điểm ảnh. Công nghệ càng phát triển, yêu cầu tốc độ quét phải nhanh, do
đó, tần số xung ngày càng cao và càng gây ra nhiễu điện từ. Tần số hoạt động
của máy thu hình nói chung cao hơn máy thu thanh. Do đó, để tránh cao tần
xâm nhập hoặc truyền vào lưới thông qua đường nguồn, người ta sử dụng
cuộn kháng cao tần để chặn.
1.1.3. Sóng điện từ trong dải tần rộng
Dải tần số này đã được quốc tế ấn định từ 1GHZ đến 52GHz là khoảng
mà các suy giảm gây ra bởi các hấp thụ trong tầng khí quyển ở mức độ có thể
chấp nhận được. Trong dải tần này, một số tần số hay được sử dụng lại được
sắp xếp theo các băng tần con có tên là các băng L, S, C, X, Ku, K, Ka. Đây

10

10


là tên gọi được sử dụng khá rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới nhưng không
phải là các qui định chính thức được quốc tế công nhận.
1.1.4. Phổ tần số của các thiết bị sử dụng tần số
•

Phổ tần số radio hay vô tuyến truyền thanh: là thiết bị kỹ thuật ứng dụng
sự chuyển giao thông tin không dây dùng cách biến điệu sóng điện từ có tần
số thấp hơn tần số của ánh sáng, đó là sóng radio.

Hình 1.2 Biểu đồ chiếu radio và sóng điện từ
Sóng dùng trong radio có tần số trong khoảng 3Hz (dải tần ELF) đến
300GHz (dải tần EHF). Tuy nhiên, từ dải tần SHF đến EHF, tức là từ tần số
3GHz đến 300GHz, bức xạ điện từ này thường được gọi là sóng vi ba.
Bảng 1.1 Phổ tần số radio

•

ELF SLF ULF VLF
3 Hz 30 Hz 300 3 kHz

Tần số radio
LF
MF
HF
30
300

3

Hz
30 Hz 300 3 kHz

kHz
300

30

kHz
3

VHF UHF SHF
30
300
3

EHF
30

MHz MHz MHz GHz GHz
30
300
3
30
300

Hz
kHz kHz MHz MHz MHz GHz GHz GHz

Phổ tần số vi ba: là sóng điện từ có bước sóng dài hơn tia hồng ngoại, nhưng
ngắn hơn sóng radio.

11

11


Vi ba, còn gọi là tín hiệu tần số siêu cao (SHF), có bước sóng khoảng
từ 30 cm (tần số 1GHz) đến 1 cm (tần số 30GHz). Tuy vậy, ranh giới giữa tia
hồng ngoại, vi ba và sóng radio tần số cực cao (UHF) là tùy ý và thay đổi
trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau, Sự tồn tại của sóng điện từ, trong đó
vi ba là một phần của phổ tần số cao.
Phổ vi ba thường được xác định là năng lượng điện từ có tần số khoảng
1GHz đến 1000GHz, nhưng trước đây cũng bao gồm cả những tần số thấp
hơn. Những ứng dụng vi ba phổ biến nhất ở khoảng 1GHz đến 40GHz.
Bảng 1.2 Phổ tần số vi ba
Phổ tần số vi ba
Ký hiệu
Dải tần
Băng L
1 đến 2 GHz
Băng S
2 đến 4 GHz
Băng C
4 đến 8 GHz
Băng X
8 đến 12 GHz
Băng Ku
12 đến 18 GHz

Băng K
18 đến 26 GHz
Băng Ka
26 đến 40 GHz
Băng Q
30 đến 50 GHz
Băng U
40 đến 60 GHz
Băng V
50 đến 75 GHz
Băng E
60 đến 90 GHz
Băng W
75 đến 110 GHz
Băng F
90 đến 140 GHz
Băng D
110 đến 170 GHz
Chỉ định phổ tần số lò vi sóng (IEEE):
Bảng 1. 3 Phổ tần số lò vi sóng
Tần số
Cũ
500-1000 MHz
VHF
1-2 GHz
L
2-3 GHz
S
12

12

Mới
C
D
E


3-4 GHz
4-6 GHz
6-8 GHz
8-10 GHz
10-12.4 GHz
12.4-18 GHz
18-20 GHz
20-26.5 GHz
26.5-40 GHz

S
C
C
X
X
Ku
K
K
Ka

F
G

H
I
J
J
J
K
K

Phổ tần số dùng cho các ứng dụng chung:
Bảng 1.4 Phổ tần số dùng cho các ứng dụng chung
Dải tần
3-30 kHz
30-300 kHz
300-3000
kHz
3-30 MHz

Bước sóng
Chỉ định
Ứng dụng
100-10 km Tần số rất thấp (VLF)
Sóng siêu âm, tầu ngầm
10-1 km
Tần số thấp (LF)
Phát thanh cảnh báo, dẫn lái.
1000-100 m Tần số trung bình (MF) Phát sóng AM, đài phát thanh
bảo vệ biển/bờ biển.
100-10 m Cao tần (HF)
Điện thoại, điện báo, fax, đài
phát thanh không chuyên, tàu

cập bờ, truyền thông từ tàu
biển tới máy bay.
30-300 MHz
10-1 m
Tần số rất cao (VHF)
Truyền hình, phát sóng FM, kiểm
soát giao thông hàng không, cảnh
sát, phát thanh di động.
300-3000
100-10 cm Tần số siêu cao (UHF) Truyền hình, vệ tinh, radar,
MHz
bluetooth, mạng LAN không dây.
3-30 GHz
10-1 cm
Tần số siêu siêu cao
Radar trên không, liên kết vi
(SHF)
ba, truyền hình vệ tinh, thông
tin di động, wireless, ….
30-300 GHz
10-1 mm Tần số vô cùng cao EHF) Radar, thử nghiệm.
1.2. Phương pháp chống nhiễu
1.2.1. Bọc kim loại
•

13

Lồng Faraday:

13

Với các vật dẫn điện, khi bị nhiễm điện, các điện tích lan truyền trên
toàn bộ vật thể. Vì các điện tích cùng dấu đẩy nhau nên phân bố bề ngoài vật
thể. Bên trong không có điện tích. Có thể thí nghiệm đơn giản bằng một quả
cầu rỗng. Khi chạm điện kế vào bên ngoài, điện kế báo có nhiễm điện, nhưng
khi chạm vào bên trong quả cầu thì không có hiện tượng gì.

Hình 1.3 Lồng Faraday
Với một lồng thép, khi có sóng điện từ gây cảm ứng trên lòng thép một
dòng điện, dòng điện này chỉ phân bố bên ngoài lồng, và bên trong không có
điện tích. Chính vì thế lồng kim loại có khả năng ngăn cản được các sóng điện
từ. Điều này được áp dụng cho các dây tín hiệu, để chống nhiễu người ta bọc
kim loại. Các thiết bị điện tử để chống nhiễu người ta làm một lồng kim loại
bọc lại. Đặc biệt các thiết bị nhạy cảm càng cần phải bọc kín.
Vì vậy, thông thường các dây tín hiệu từ các cảm biến gửi về hộp ta
thường thấy có dây thứ ba không có vỏ bọc bên ngoài hai dây còn lại: dây này
là dây chống nhiễu ngăn không cho các sóng điện từ khác có thể gây nhiễu
lên dây tín hiệu làm sai lệch tín hiệu gửi về hộp.
•

Cáp đồng trục:
Cáp đồng trục là một kiểu đường truyền được sử dụng để truyền công

suất điện tần số cao. Chúng ta đã biết, công suất điện tần số cao có thể truyền
14

14

trong không gian tự do. Công nghệ radio và truyền hình đặt thông tin của
chúng lên công suất truyền đi, nó được gọi là điều chế. Do đó, công suất
truyền đi mang thông tin hình ảnh và âm thanh.

Hình 1.4 Cấu tạo của cáp đồng trục.
Cáp đồng trục được chế tạo gồm một dây đồng ở trung tâm được bao
bọc bởi một vật liệu cách ly là chất điện môi không dẫn điện, xung quanh chất
điện môi được bọc bằng dây bện kim loại vừa làm dây dẫn vừa bảo vệ khỏi sự
phát xạ điện từ. Ngoài cùng là một lớp vỏ bọc làm bằng chất không dẫn điện
(thường là PVC, PE).
Cáp đồng trục có hai loại: loại nhỏ và loại to. Cáp đồng trục được thiết
kế để truyền tin cho băng tần cơ bản hoặc băng tần rộng. Cáp đồng trục loại to
dùng cho truyền tin xa, cáp đồng trục loại nhỏ dùng cho đường gần. Tốc độ
truyền tin qua cáp đồng trục có thể đạt tới 35Mbit/s.
Ngoài ra cáp đồng trục còn chia làm hai loại: cứng và dẻo. Loại cứng
có một lớp bảo vệ dày đặc, còn loại dẻo là một viền bảo vệ thường là dây
đồng. Sự suy giảm và trở kháng của dung môi có ảnh hưởng quan trọng đến
tính năng của cáp. Dung môi có thể đặc hoặc rỗng. Tận cùng của cáp là một
đầu kết nối RF.
Đặc tính của cáp đồng trục là độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng
khác. Do ít chịu ảnh hưởng của môi trường, các mạng cục bộ sử dụng cáp
đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét. Cáp đồng trục
thường sử dụng trong các mạng dạng đường thẳng. Hai loại cáp thường được

15

15


sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trục dày. Cả hai loại cáp đều làm

việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có độ suy hao tín hiệu lớn hơn.
1.2.2. Sử dụng polymer dẫn
Tiến hành tổng hợp polyaniline có thể sử dụng làm nguyên liệu lá chắn
cho sự kiểm soát của nhiễu điện từ (EMI) trong dải tần số vô tuyến điện và tại
101GHz. Các vật liệu tổng hợp tiến hành cho thấy một hiệu quả che chắn
trong khoảng 20dB đến 60dB tùy thuộc vào mức nạp của các polymer dẫn
trong ma trận nhiệt dẻo. Các đặc tính của polymer dẫn được thực hiện bằng
cách phân tích trọng lượng nhiệt bằng kỹ thuật quang phổ.
Các yếu tố thúc đẩy rất nhiều công việc trên polymer dẫn là để tìm
phương pháp thực hiện chế polymer trong mẫu thích hợp cho các ứng dụng
công nghệ chẳng hạn như che chắn nhiễu điện từ. Những polymer hữu cơ có
độ dẫn điện tương đương với kim loại và chất bán dẫn. Việc thực hiện tổng
hợp polymer lần đầu tiên phát hiện bởi Shiakawa năm 1977 có độ dẫn điện
105 S/cm, trong khi đồng có độ dẫn 106 S/cm. Similarty khác thực hiện
polymer như poly-p-phenylene, poly pyrrole, poly thiophene, poly aniline và
như vậy độ dẫn điện từ 10 S/cm đến 1000 S/cm. Đã có cuộc cách mạng trong
lĩnh vực nghiên cứu với ý tưởng là dẫn điện có thể được thay đổi với những
pha tạp. Chúng có được tầm quan trọng hơn vật liệu bán dẫn vô cơ trong các
ứng dụng vì lượng phát thanh cường độ cao, độ bền, chi phí thấp, và dễ chế
biến chuyển thể thành phim. Triển vọng của chất dẻo kim loại được quan tâm
nhiều đối với các ứng dụng trong công nghệ như sơn tĩnh điện, vật liệu che
chắn tần số vô tuyến tại các lĩnh vực khác nhau, nơi mà trọng lượng nhẹ, linh
hoạt và ổn định môi trường là cần thiết. Vấn đề này đã được đề cập tới bằng
cách phát triển các hợp chất polymer, tiến hành bằng cách pha trộn polymer
dẫn với các polymer truyền thống như PVC, PMMA, PS, …. Mà trong hỗn
hợp thực hiện, cường độ cơ học được cung cấp bởi các polymer cách điện và
các polymer dẫn điện. Các không phù hợp trong polymer dẫn cũng được giải
16

16

quyết bằng cách ghép các polymer dẫn vào cách điện bề mặt như vải. Sự tổng
hợp polymer polyaniline dẫn được thực hiện bởi polymer oxy hóa là 0,1M
giải pháp của aniline trong môi trường axít hữu cơ protonic (pH 0,5-2,5) trong
lò phản ứng ở 2-50C. Những chất điện giải sử dụng là p-toluene sulphonic
axít, dodecylbenzene sulphonic axít hoặc hydrochloric axít. Những vật liệu
tổng hợp của polymer dẫn với polymer truyền thống như polystyrene và
polymethyl methacrylate, thực hiện bằng kỹ thuật pha trộn tan chảy trong
khoảng nhiệt độ từ 180-2200C, trong một máy trộn, pha trộn trong 5 phút, ở
mức độ 100 vòng/phút với mức nạp polyaniline khác nhau từ 1% đến 50%
pha trộn với PS, PMMA và vật liệu tổng hợp được nén đúc thành các tấm có
kích thước cụ thể sau đó được sử dụng để che chắn EMI. Các phép đo EMI tại
101GHz được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ dao động ghi giai đoạn
của máy phát điện 101GHz, Model No. 956 W4-010-101, S/N 033 sử dụng
antenna sừng hình nón, Model No. 458264-1031 S/N 012 và mm sóng nhận
được thiết lập bao gồm các antenna sừng hình kim tự tháp, Model No. 861,
W/387, S/N 483. Hiệu quả che chắn được đo bằng cách ghi nhận các năng
lượng có và không có các mẫu bằng cách đặt gần với bề mặt của antenna.
Mức thu tĩnh điện của cách điện polymer và sử dụng phí đo tĩnh (SCM1)
được gắn trên một đĩa năng lượng với một khoảng cách là 2,5cm đi từ năng
lượng đĩa có điện dung là 25pF ở khoảng cách này. Tĩnh thời gian phân rã của
các vật liệu tổng hợp thực hiện được đo bằng cách sử dụng hệ thống công
nghệ điện 406D Static Decay Meter.
Sự ổn định nhiệt của polymer dẫn được xác định bởi phân tích nhiệt
trọng bằng cách ghi các nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phòng đến 800 0C trong
khí nitơ ở tốc độ quét 100C/min.
Hình 1.5 Các hình ảnh nhiệt kế cho thấy một hợp chất cơ sở cho thấy
tối đa trọng lượng mất không đáng kể ở 434 0C, từ 4340C đến 5840C, trọng
lượng mất là 30% mà có thể là do sự phân hủy của xương sống cao phân tử.

17

17


Hình 1.5 TGA đường cong của hợp chất cơ sở.
Hình 1.6 Hiển thị các đường cong TGA của polyaniline pha tạp với các
ion hữu cơ tosylate tạp chất. Các đường cong phân tích thử nghiệm của
polyaniline polymer cho thấy là ổn định nhiệt lên tới 228 0C và mất trọng lượng
từ 2280C đến 3200C khoảng 40% tương ứng với tạp chất thuộc xương sống cao
phân tử. Điều này có nghĩa là polyaniline dẫn có thể được sử dụng cho hoạt
động pha trộn với nhựa nhiệt dẻo có điểm nhiệt độ nóng chảy tối đa 2200C.

Hình 1.6 TGA đường cong của polyaniline pha tạp.
Hiệu quả che chắn nhiễu điện từ (EMI) được định nghĩa là sự suy giảm
của một sóng điện từ do lối đi của nó qua một lá chắn. Nó được đo bằng tỷ số
của cường độ trường mà trên các rào cản đối với các độ lớn của trường được
truyền tải qua rào chắn và được biểu diễn bằng decibel (dB), tính theo:
SE = 10 log

18

18

Pi
Pt


Trong đó Pi là công suất của sóng tới, Pt là công suất của sóng truyền
qua. Những thiết lập cho việc đo lường hiệu quả che chắn EMI. Các kết quả

cho thấy hiệu quả che chắn chỉ ra rằng nạp 2% và 5% polymer dẫn cho thấy
một hiệu quả che chắn tại 4,23dB và 8,24dB, trong khi nạp 10% polymer dẫn
điện trong polystyrene cho một hiệu quả che chắn tại 11,32dB. Nạp 30%
polymer dẫn điện trong một máy chủ lưu trữ ma trận cho một hiệu quả che
chắn tại 32,46dB. Nạp cao hơn của polymer dẫn cho thấy một hiệu quả che
chắn tại 42,8dB (nạp 40%) và 58,6dB (nạp 50%). Tải trọng thấp của polymer
dẫn điện trong máy chủ lưu trữ ma trận có thể sử dụng cho hệ thống đòi hỏi
các tham số chống tĩnh điện trong khi nạp polymer cao có thể được dùng để
che chắn các nhiễu điện từ (EMI) ở 101GHz hay 110GHz.
1.2.3. Sử dụng bộ lọc
Những bộ lọc thường được dùng trong việc lọc các tín hiệu trong một
băng tần và được phân loại thành bộ lọc thông thấp (cho tần số thấp đi qua),
bộ lọc thông cao (chỉ cho tần số cao đi qua), bộ lọc thông dải (cho tần số ở
một băng đi qua) và băng cấm (không cho một băng tần số đi qua). Biểu đồ
thường dùng để biểu diễn đặc điểm của đáp ứng tần số là sự suy hao theo tần
số với sự suy hao có đơn vị là dB được vẽ trên mức chia độ tuyến tính và tần
số được vẽ trên mức chia độ theo logarit. Ví dụ, biểu đồ lý tưởng cho bốn
dạng của bộ lọc được biểu diễn trên hình 1.7.

19

19


Hình 1.7 Các kiểu bộ lọc
Những bộ lọc có cùng trở kháng ngõ ra hoặc ngõ vào có thể được ghép
với nhau để kiểm soát toàn bộ các đặc tính của dải thông/loại bỏ. Ví dụ, bộ
lọc thông thấp có thể được ghép với bộ lọc thông cao để tạo thành bộ lọc
thông dải (hình 1.8). Chú ý tần số cutoff của bộ lọc thông cao nằm ở bên dưới
tần số cutoff của bộ lọc thông thấp.

Hình 1.8 Ghép bộ lọc thông cao và thông thấp để tạo thành bộ lọc thông dải.
Bằng cách ghép khác nhau có thể tạo ra bộ lọc loại bỏ băng (hình 1.9).
Dĩ nhiên bộ lọc thông thấp và thông cao với tần số cutoff trùng nhau có thể
được kết nối để tạo nên bộ lọc thông dải ngoại trừ ghép cuối tới cuối.

Hình 1.9 Ghép bộ lọc thông cao – thông thấp để tạo thành bộ lọc thông chắn.

20

20


Đồ thị vẽ đặc tính đáp ứng tần số của bốn loại bộ lọc đã được lý tưởng
hóa, đó là các cạnh vuông ở tần số cutoff. Chúng ta thấy rằng, không có gì là
lý tưởng và giảm suy hao tại tần số cutoff là độ dốc tương ứng theo sơ đồ
(hình 1.10). Tần số cutoff bây giờ được định nghĩa như là sự xuất hiện của nó
khi suy hao đi 3dB.

Hình 1.10 Các đặc tuyến bộ lọc.
Nhược điểm:
Hầu hết các loại bộ lọc không cắt chính xác đến tần số mong muốn. Bất
lợi ở chỗ đối với tần số thấp hơn bẫy có thể trở lên rất dài và các bước trên
cáp có thể méo và làm lệch điều hưởng. Lệch điều hưởng có thể làm cho một
vài tần số mong muốn bị suy hao.
1.2.4. Phương pháp FSS
Bề mặt lựa chọn tần số (FSS) là một mảng tuần hoàn gồm các miếng
kim loại gắn lên một chất nền hoặc một tấm kim loại dẫn điện được đục các lỗ
thủng tuần hoàn.
Lý thuyết của góc pha mạng antenna cung cấp điểm khởi đầu cho việc

nghiên cứu FSS. Amitay, Galindo and Wu4 đã nghiên cứu một cách kỹ lưỡng
vấn đề này. Nhiều lý thuyết cho FSS dựa trên cơ sở lý thuyết của góc pha
mạng antenna, phương pháp thích hợp nhất cho cấu trúc FSS được nghiên cứu
21

21


bởi Wu. Mặc dù các lý thuyết FSS được mô tả đã khẳng định, vẫn còn nhiều
việc phải làm trong phạm vi phân tích định lượng lý thuyết các cấu trúc đó.
Cùng với sự phát triển của máy tính trong nửa thập niên qua, cho phép
phân tích số học toàn diện dựa vào các đặc điểm quang phổ của FSS, như tính
chu kỳ, kích thước hình học của các lỗ hở/miếng đắp. Mô hình của Chen dựa
trên cơ sở phân tích số học cho một mẫu bề mặt lựa chọn tần số phẳng, mỏng
và dẫn điện hoàn toàn.
Thiết kế phẳng nhiều phần tử tuần hoàn còn có lợi ích là nó cho phép
những phần tử hình chữ nhật đơn giản được sắp xếp trong một nhóm để tạo ra
được những thiết kế bộ lọc phụ thuộc vào độ phân cực thấp hơn trong khi vẫn
duy trì được đặc tính cộng hưởng.
Như đã nói ở trên, một tấm vật liệu dẫn điện được đục lỗ hở một cách
tuần hoàn hoặc một mảng những miếng đắp tuần hoàn bằng kim loại cấu
thành nên một bề mặt lựa chọn tần số (FSS). Đối với những sóng điện từ, hai
hình dạng cùng loại đã được bàn đến trong các tài liệu. Hình dạng thứ nhất,
thường được gọi là một FSS cảm ứng, hoạt động tương tự như một bộ lọc dải
cao. Trường hợp thứ hai, hay FSS điện dung, tương tự như bộ lọc dải thất.
Nếu những thành tố tuần hoàn trong số những đặc tính cộng hưởng FSS, FSS
cảm ứng sẽ nhận tất cả sự truyền tại những bước sóng gần với bước sóng
cộng hưởng trong khi FSS điện dung sẽ nhận tất cả sự phản xạ.
Những FSS cảm ứng và điện dung lấy tên của chúng theo lý thuyết
mạch. Hình 1.11 biểu diễn một FSS cảm ứng và điện dung đặc trưng tương

ứng được xây dựng từ những lỗ hở và miếng đắp hình chữ nhật tuần hoàn.
Hình vẽ cũng bao gồm cả những mô hình mạch tương đương cho từng FSS
cùng với những đặc tính truyền tương ứng. Những miếng ghép hình chữ nhật
bằng kim loại trong FSS điện dung hoạt động tương tự như một mạch điện
dung. Tương tự như vậy, những lỗ hở hình chữ nhật trong FSS cảm ứng hoạt

22

22


động giống như một mạch cảm ứng. Miller17 cung cấp một cuộc bàn luận thấu
đáo về kỹ thuật lý thuyết mạch trong mối quan hệ với các FSS.

Hình 1.11 Những FSS cảm ứng và điện dung cùng với những mạch
tương đương tương ứng và những đặc tính truyền của chúng. Chú ý rằng trên
hình vẽ chỉ có 4 phần tử tuần hoàn được thể hiện. Những FSS đặc trưng cho
vùng gần hồng ngoại sẽ có hàng trăm hay hàng nghìn phần tử tuần hoàn.
Gỉa sử những lỗ hở và miếng đắp hình chữ nhật trong hình 1.11 có kích
thước và tính chu kỳ giống nhau thì hai bộ lọc sẽ chính là sự bổ sung lẫn
nhau. Nếu cấu trúc kim loại của bộ lọc được coi là dẫn điện tuyệt đối thì
những ứng dụng của nguyên lý Babinet sẽ chỉ ra rằng đặc tính phản xạ của
FSS điện dung sẽ giống sự phản xạ của đặc tính truyền FSS cảm ứng. Tính
truyền của FSS điện dung, Tcapacitive, sẽ bằng với số lượng (1-Tinductive), trong đó
Tinductive là tính truyền của FSS cảm ứng. Chú ý rằng, ứng dụng của nguyên lý
Babinet cho cấu trúc FSS yêu cầu không có sự hiện diện của chất nền, và điện
trường là của “sự phân cực bổ sung” như mô tả trong hình 1.11.
Bề mặt tuần hoàn FSS có thể là phẳng, hoặc có thể là một mặt nghiêng.
Ở đây, ta chỉ xét những FSS phẳng. Những kỹ thuật in thạch bản đặc trưng sẽ
23

23


tạo ra một bề mặt bộ lọc kim loại phẳng đọng trên chất nền. Đối với bộ lọc
loại cảm ứng, một tấm kim loại (thường đọng trên một chất nền) được đục
thủng để có các lỗ hở.
Độ dày của FSS liên quan đến bước sóng mà nó được sử dụng sẽ quyết
định liệu FSS đó được phân loại là dày hay mỏng. Nếu độ dày vật lý của FSS
là một phân số của bước sóng nhỏ nhất trong chế độ bước sóng mà nó sẽ được
sử dụng, thì FSS đó có thể được mô hình là một bộ lọc mỏng. Đối với những
bộ lọc mỏng, có thể mô hình hóa chúng giống như trường hợp hữu hạn “mỏng
vô hạn”. Một mô hình như vậy, giả sử rằng những vùng tới và vùng truyền
gặp nhau tại mặt phẳng bộ lọc, với những điều kiện ranh giới bộ lọc sau đó
được lên khuôn tại mặt phẳng bộ lọc này. Trong mô hình bộ lọc này, ranh giới
vùng tới vừa khít với mặt tới của bộ lọc (đỉnh của bộ lọc). Mô hình này có hai
vùng ranh giới khác biệt nhau cần được nối khít lại như được lên khuôn thành
một vùng duy nhất trong mô hình mỏng.
Gỉa sử rằng bề mặt là dẫn điện tuyệt đối, người ta có thể làm đơn giản
quá trình mô hình hóa, đặc biệt là đối với mô hình bộ lọc mỏng. Một số kỹ
thuật, ví dụ như công trình của Chen 1, 2, 3, kết hợp những trường hợp hi hữu
khi chất liệu dẫn điện tuyệt đối với giả định mô hình mỏng vô hạn, để giúp
nới lỏng những yêu cầu tính toán của vấn đề này. Vì hầu hết những kỹ thuật in
bàn thạch sử dụng trong việc xây dựng FSS trong vùng hồng ngoại đều sử
dụng những kim loại như nhôm hoặc vàng – những chất liệu có tính dẫn điện
cao trong chế độ bước sóng này, nên một mô hình giả sử rằng một chất liệu
dẫn điện tuyệt đối sẽ cung cấp một xấp xỉ hợp lý cho bộ lọc thực tế.
Vì những lý do được nói ở phần này, người ta đã quyết định mô hình
hóa FSS sử dụng trong nghiên cứu này là một cấu trúc phẳng, mỏng vô hạn,
dẫn điện tuyệt đối. Mặc dù mô hình này không giải thích hết được tất cả mọi

loại FSS, nhưng một mô hình như thế này sẽ giải thích thỏa đáng cho phần
lớn những FSS được xây dựng để sử dụng trong vùng bước sóng hồng ngoại.
24

24


Những phần tử tuần hoàn trong một FSS thường đều được sắp xếp
trong một mảng hình chữ nhật như trong hình 1.12. Tuy nhiên, sự sắp xếp
hình học tổng quát hơn là một mảng hình tam giác này nằm dọc theo trục x và
nghiêng về phía trục y. Nếu góc nghiêng a = 90 0 thì mảng hình tam giác sẽ
biến thành mảng hình chữ nhật.
Cần phải chỉ ra rằng trường tới được coi là sóng phẳng. Góc tới và phân
cực không hạn chế trong mô hình FSS. Các trạng thái phân cực được chia
thành trạng thái trực giao TE (trường điện vuông góc với mặt phẳng tới) và
song song TM (trường điện song song với mặt phẳng tới).
Tính chu kỳ FSS đã được mô tả trong mối quan hệ với hình 1.12. Vì
những lỗ hở/miếng đắp của FSS được sắp xếp theo kiểu tuần hoàn nên có thể
mô tả trường tại mặt phẳng bộ lọc dưới dạng một ngăn tuần hoàn bộ phận duy
nhất. Định lý của Floquet phát biểu rằng nếu một biểu thức vi phân tuyến tính
có những hệ số tuần hoàn và điều kiện biên, khi đó những giải pháp ổn định
sẽ là một hàm tuần hoàn nhân với một hàm giảm theo mũ18. Trong suốt ứng
dụng định lý này, trường trong bất cứ ngăn tuần hoàn nào khác cũng sẽ liên
quan đến ngăn tham khảo dưới dạng một hàm mũ. Tại những bước sóng nhỏ
hơn bước sóng sườn nhiễu xạ, những thứ tự nhiễu cao hơn sẽ sinh ra trong
vùng trường xa. Với những bước sóng lớn hơn bước sóng sườn nhiễu xạ, chỉ
thứ tự 0 sinh ra.
Tại một bước sóng ngắn hơn một chút khi một thứ tự nhiễu cao hơn bắt
đầu sinh ra, những sự bất bình thường của Wood (Wood’s anomalies 19, 20, 21) có
thể xuất hiện. Đây là những vùng bước sóng của phản hồi quang phổ bất

thường – nơi có những thay đổi nhanh chóng trong đặc tính truyền/phản xạ
của FSS (và những lưới nhiễu xạ nói chung). Trong một mảng hình tam giác
đặc trưng (a = 450), vị trí của sườn nhiễu xạ liên quan đến khoảng cách của
những mảng kề cận nó. Khoảng cách kề cận gần nhất trong trường hợp này là

25

25