MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ
Đề tài:

MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

Trang 1


LỜI GIỚI THIỆU

Các thiết bị điện và điện tử luôn sinh ra xung quanh chúng
trường năng lượng sóng vô tuyến. Chúng gây nên những can nhiễu
trường điện từ (EMI) không mong muốn lên lẫn nhau. Những can
nhiễu này làm ảnh hưởng đến những hoạt động của thiết bị. Từ
thập niên 70 của thế kỉ trước, kiểm soát tính tương thích trường
điện từ (EMC) đã là một nhu cầu bức thiết, khi mà các thiết bị
điện và điện từ có mặt trong mọi mặt của đời sống như viễn thông,
y tế, giáo dục, quân sự, giải trí v.v. Để thực hiện được điều này,
các thiết bị đo đạc trường điện từ đóng vai trò chủ đạo và cũng là
đối tượng nghiên cứu. Tiểu luận này liệt kê và mô tả tóm lược một
số loại thiết bị đo trường điện từ đang được sử dụng rộng rãi .

Trang 2


MỤC LỤC
Lời giới thiệu

2

I. Thiết bị OATS (Open-area test site)

4

1. Yêu cầu đối với OATS

5

Phiến đất phản xạ

6

Bàn xoay EUT (EUT turntable)

7

Thiết bị định vị anten

7

Khoảng cách đo

7

Sự suy hao do OATS

8

Nhiễu xạ điện từ

9

Đo với tín hiệu lớn hơn 1GHz

9

2. Kiểm tra cấu hình thiết bị - Hệ thống, nguồn và các kết nối cáp

11

3. Điều kiện hoạt động

12

4. Một số chú ý khi thực hiện đo đạc

14

II. Buồng triệt nhiễu (Chamber)

15

1. Buồng triệt nhiễu (Anechoic)

17

Tính đồng đều của cường độ trường phát xạ đến EUT

18

Nguồn phát tín hiệu

19

Giám sát cường độ trường

21

Tốc độ quét

22

2. Buồng chắn nhiễu (screen/shield room)

22

4. Buồng phản xạ (Reverberation Chamber)

24

III. Tế bào

27

1. Tế bào TEM

27

2. Tế bào GTEM

28

Trang 3


Việc đo điện từ bức xạ và nhiễm xạ phải được thực hiện trong những điều
kiện đặc biệt. Dù với mục đích nào thì nó vẫn phải được thực hiện trong môi
trường không chịu sự can nhiễu từ bên ngoài. Tiểu luận này sẽ đề cập đến một số
các công cụ được dùng để đo đạc trường điện từ mà không quan tâm đến phương
pháp đo. Trong những môi trường chịu sự can nhiễu sóng điện từ từ các nguồn
nhiễu xung quanh (radio AM/FM, tivi, thiết bị thông tin cá nhân…) có tần số trùng
với tần số hoạt động của thiết bị thì việc kiểm tra điện từ là rất khó khăn .
Trong tương thích trường điện từ, chúng ta chỉ quan tâm đo đạc độ lớn của
cường độ trường điện từ bức xạ từ thiết bị đang được kiểm tra. Đối với sự nhiễm
xạ, chúng ta quan tâm đến lượng năng lượng điện từ tác động lên thiết bị đang xét.
Còn đối với cả sự bức xạ và nhiễm xạ, chúng đòi hỏi môi trường đo đạc phải
không chịu sự can nhiễu từ bên ngoài. Một số loại thiết bị phải được kiểm tra với
những quy trình cụ thể và nghiêm ngặt trong những môi trường đo đặc biệt như
thiết bị kiểm tra mở OATS (Open-area test site), phòng triệt sóng phản xạ hoặc
bán triệt sóng phản xạ (anechoic/semianechoic room) và các tế bào đo chuyên
dụng, như TEM và GTEM .
I. Thiết bị OATS (Open-area test site) :
OATS là phương tiện được sử dụng rất phổ biến để kiểm tra bức xạ trường
điện từ. Nó cung cấp những phương pháp đo trực tiếp và đa năng nhất. OATS bao
gồm một anten thu kích thước chuẩn, một phiến đất (ground plane) và những sợi
cáp xoắn có chất lượng tốt. Nó được đặt đủ xa các vật dụng hay thiết bị bằng kim
loại và môi trường bức xạ điện từ mạnh như cột anten phát sóng phát thanh, truyền
hình hoặc đường dây điện. Nó cho phép kiểm tra một cách chính xác bức xạ từ
EUT (equipment under test-thiết bị cần kiểm tra). Tương tự, việc sử dụng những

anten phát kích thước chuẩn để kiểm tra độ nhạy trên các thiết bị đặc biệt cần phải
được xác định là có thỏa mãn những điều kiện đo đạc hay không, đặc biệt là
khoảng tần số phát có trùng lấn với khoảng tần số truyền thông hay không. Nếu
Trang 4


việc đo đạc cần độ chính xác cao thì nó phải được thực hiện trong phòng kiểm tra
chuyên dụng hay trong các tế bào .
Bất lợi chính khi sử dụng OATS là cần phải xác định toàn bộ phổ tần có thể
bị nhiễu do bức xạ từ môi trường có sóng điện từ, ví dụ như đo một sóng hài xung
đồng hồ yếu ở tần số 200MHZ, được phát ra từ tín hiệu tivi 199,25MHz. Ngoài ra,
các tín hiệu nhiễu xạ từ các vật dụng bằng kim loại đặt gần EUT có thể ảnh hưởng
đến kết quả đo .
1. Yêu cầu đối với OATS :
OATS phải được đặt ở những nơi bằng phẳng, không có dây dẫn bên trên và
không gần những vật phản xạ sóng. Anten đo và EUT tạo thành 2 tiêu cự của hình
elip có độ dài trục dài gấp 2 lần khoảng cách d của anten và EUT và trục ngắn có
độ dài là 1,73R hoặc

3 d. Khoảng cách giữa nguồn phát và anten thu là 3m hoặc

10m hoặc 30m, tùy thuộc vào cấu hình kiểm tra cũng như kích thước vật lý của
EUT. Cấu hình của OATS được thể hiện ở hình 1 .

Trang 5


Hình 1 : Cấu hình của một OATS
Phiến đất phản xạ :
Kích thước nhỏ nhất của phiến kim loại này được xác định tuỳ theo tiêu

chuần được dùng để đánh giá. Thông thường phiến đất có hình chữ nhật với bề
rộng có kích thước ít nhất gấp 2 lần kích thước của vật thể cần kiểm tra. Phiến đất
phải không có khe hở với bề rộng tương đương với chiều dài của bước sóng tại 1
GHz. Kích thước được khuyến nghị là 1/20 kích thước bước sóng đó, khoảng
30mm. Trên thực tế, có thể thay thế phiến này bằng mặt đất tốt (ít đá sỏi và cát) và
1 miếng kim loại được chôn trong đất. Một phiến đất rộng sẽ cho độ suy hao gần
bằng với giá trị lý thuyết. Sự tán xạ của sóng vô tuyến từ các cạnh của phiến có thể
ành hưởng không tốt đến kết quả đo. Để hạn chế điều này, người ta phủ đất lên các
cạnh của phiến .
Trang 6


Điều kiện thời tiết cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của
quá trình đo. Ngoài ra, chúng ta còn quan tâm đến một số yếu tố quan trọng khác
như là các vật xung quanh nơi làm kiểm tra phải không có kim loại. Nơi triển khai
OATS phải là một nơi rộng lớn, đủ cách li khỏi sự tác động điện từ của các vật thể
xung quanh. Ví dụ: một OATS với kích thước 30m đòi hỏi một nơi phải có diện
tích ít nhất là 60 m × 52 m .
Anten đo là anten lưỡng cực với chiều dài bằng một nửa bước sóng cần đo.
Dạng anten đơn giản là anten bao gồm các đoạn nhỏ hơn lồng vào nhau. Tùy vào
tần số cần đo mà nó có thể được kéo dài hoặc thu ngắn lại.
Bàn xoay EUT (EUT turntable): Phương pháp kiểm tra OATS sử dụng một
chiếc bàn xoay có thể quay được và được điều khiển từ xa cùng với các thiết bị
phụ trợ. Chiếc bàn này có thể xoay để xác định hướng lớn nhất đối với mỗi tần số
bức xạ của EUT. Nó được làm bằng kim loại hoặc không bằng kim loại, tùy thuộc
vào vị trí đặt của nó so với phiến đất. Nếu nó được ngay trên phiến đất thì bàn
xoay phải là kim loại. Với trường hợp không làm bằng kim loại thì nó được đặt
trên phiến đất và cách phiến đất 0,8m .
Thiết bị định vị anten : Thiết bị định vị anten có thể điều khiển từ xa
khoảng cách giữa anten và phiến đất ở bên dưới. Bằng cách thay đổi khoảng cách

này trong khoảng từ 1m đến 4m, ta có thể thu được tín hiệu phản xạ từ phiến đất.
Nếu không có thiết bị điều khiển tư động khoảng cách giữa anten và phiến đất thì
việc điều chỉnh khoảng cách này có thể được thực hiện bằng tay. Tuy nhiên, điều
này sẽ làm tốn thời gian. Bàn xoay được điều khiển quay để xác định hướng bức
xạ lớn nhất. Khi đã xác định hướng của ETU có bức xạ năng lượng sóng vô tuyến
lớn nhất, ta cố định bàn xoay và điều khiển để thay đổi chiều cao của anten .
Khoảng cách đo : Mỗi tiêu chuẩn kiểm tra tương ứng với một khoảng cách
nhất định giữa EUT và anten thu. Thông thường là 3m, 10m và 30m. Khoảng cách
được tính từ biên của EUT và điểm trung tâm của anten lưỡng cực hay anten chóp.
Việc cố gắng ngoại suy giá trị năng lượng bức xạ trong khoảng từ 3m đến 10m có
thể không mang lại kết quả chính xác do đặc tính thiết kế của OATS hay đặc tính
Trang 7


cấu hình, kích thước vật lý và tính chất sóng bức xạ của EUT. Ở khoảng cách 3m,
anten quá gần EUT nên không thể đo được tín hiệu hoặc nếu có đo được thì biên
độ tín hiệu cũng không chính xác. Những nghiên cứu cho thấy rằng trên thực tế,
không phải lúc độ bức xạ cũng giảm khi khoảng cách đo tăng lên. Thật vậy, độ
bức xạ vẫn giữ nguyên biên độ hoặc có thể tăng lên dù ta tăng khoảng cách từ
EUT. Điều này là do ảnh hưởng của phiến đất cũng như hiệu ứng phản xạ đa
đường .
Sự suy hao do OATS: Tất cà OATS đều phải được định chuẩn để đảm bảo
độ chính xác của kết quả đo. Quá trình chuẩn hóa khoảng đo của OATS được gọi
là sự suy hao của OATS. Nó được xác định bằng tỉ số của năng lượng đầu vào của
anten phát và năng luợng của tải có kết nối với một anten nhận .
Một anten phát một tín hiệu có tần số biết trước với một mức năng lượng xác
định đến EUT nằm trên bàn xoay. Năng lượng sóng vô tuyến này được đo bởi
anten nhận có thiết bị (hình 2). Sai số do cáp và thiết bị tạo ra có thể được hạn chế
bằng cách đo nhiều lần với 2 dây dẫn sóng được gắn với nhau của anten thu và
phát. Độ suy hao trong OATS đo được chênh lệch ±4dB so với độ suy hao OATS

được chuẩn hóa NSA (normalized site attenuation) theo lý thuyết. Anten lưỡng
cực thường được sử dụng trong trường hợp này do sự chính xác của anten lưỡng
cực phát tín hiệu có tần số xác định so với các anten phát nhiều tín hiệu có tần số
khác nhau .
Mặc dù phương pháp đo NSA có vẻ đơn giản nhưng thực tế, việc ứng dụng
nó rất phức tạp. Độ suy giảm của tín hiệu trong hệ thống từ bên phát đến bên thu
trên 2 đường truyền phát và thu có thể đo được thông qua 2 lần đo. Lần thứ nhất là
khi ta đo với 2 dây dẫn sóng được gắn với nhau như đã nói trên. Lần đo thứ 2 khi
2 anten thu phát tương tác lẫn nhau. NSA chính là độ sai lệch giữa 2 lần đo này.
Tổ chức CISPR (International Special Committee on Radio Interference) cho
phép độ sai lệch là 3dB đối với thiết bị và 1dB đối với OATS. OATS được thiết kế
tốt có thể thỏa mãn điều kiện này .

Trang 8


Hình 2 : Sơ đồ phương pháp đo sử dụng OATS
Trên thực tế, không thể xem giá trị NSA đo được như là một thông số để hiệu
chỉnh trong quá trình đo. Suy hao chuẩn hóa trong OATS chỉ liên quan đến độ suy
hao giữa 2 anten ở những vị trí xác định. Suy hao tồn tại giữa EUT và anten đo
ngay cả ở cùng 1 vị trí cũng có thể rất khác nhau vì sự tương tác điện từ giữa mỗi
anten là khác nhau và các đặc tính bức xạ của EUT. Điều này có nghĩa là sự suy
hao này còn phụ thuộc vào loại anten được sử dụng .
Kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng 2 anten ở khoảng cách 3m tương tác với
nhau rất tốt. Những tác động của môi trường, tính không liên tục của phiến đất
cũng như các cấu trúc phản xạ không ảnh hưởng nhiều đến tín hiệu được phát đi.
Trang 9


Mặc dù OATS có vẻ như không có vấn đề gì nghiêm trọng ở khoảng cách 3m

nhưng sự không toàn vẹn của OATS có thể có ảnh hưởng lớn đến kết quả đo khi
khoảng cách là 10m. Ở khoảng cách này, 2 anten thu phát không tác động tốt lên
nhau và sự phản xạ từ phiến đất bắt đầu có vai trò lớn trong việc làm thay đổi các
đặc tính của tín hiệu truyền đi .
Một phương pháp để xác định suy hao của OATS là sử dụng thiết bị phát
sóng “răng lược”. Thiết bị này là máy phát tín hiệu có thể phát một tín hiệu xác
định và các hài của nó với phổ tần có giá trị biên độ cho trước. Nhược điểm của
thiết bị này là phổ tần phát ra không liên tục. Vì vậy, sự không nhất quán do sự
cộng hưởng hoặc đặc tính của anten là không xác định được. Sau khi OATS đã
được định chuẩn bằng phương pháp nêu trên, việc sử dụng thiết bị phát sóng “răng
lược” là một cách đơn giản và nhanh chóng để kiểm tra có hay không những tác
động không tốt của OATS. Hình dưới là một máy phát sóng “răng lược” trên thực
tế .

Hình 3 : Máy phát sóng răng lược

Trang 10


Nhiễu xạ điện từ : Một quan tâm khác khi thực hiện đo đạc với OATS đó là
sự nhiễu xạ điện từ. Nhiễu xạ điện từ liên quan đến sự phản xạ sóng vô tuyến từ
các tòa nhà, các cấu trúc làm bằng kim loại, đường dây điện, nước ngầm hoặc cáp
điện ngầm v.v. Cách đơn giản nhất để tránh sự can nhiễu từ các hệ thống chôn
ngầm dưới đất là sử dụng phiến đất bằng kim loại để ngăn chặn sóng phản xạ từ
bên dưới. Ngoài những tác động như trên, người ta còn phải quan tâm đến một số
yếu tố khác nửa như là chất lượng của phiến đất, việc lắp đặt phiến đất, sự gắn kết
của phiến với đất cũng như tính liên tục của bàn xoay. Cần phải quan tâm đến vị
trí thiết bị sao cho càng xa càng tốt những vật có kích thước lớn hoặc bằng kim
loại .
Đo với tín hiệu lớn hơn 1GHz : Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy rằng

để đo đạc với bước sóng lớn hơn 1GHz thì cần phải sử dụng vật liệu có điện dung
thấp. Chính vì vậy mà không nên sử dụng bàn xoay làm bằng gỗ. Ngoài ra, tốc độ
quay cũng như tốc độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng của bàn cũng phải
nhỏ. Kiểu đo này không sử dụng phiến đất .
2. Kiểm tra cấu hình thiết bị - Hệ thống, nguồn và các kết nối cáp :
Để hệ thống hoạt động tốt thì cần phải đảm bảo chất lượng của EUT lẫn các
thiết bị hỗ trợ khác. Cần phải sử dụng loại cáp vỏ bọc có độ suy hao thấp và chất
lượng tốt cho các kết nối đến EUT. Phải sử dụng các bộ lọc thích hợp trên các
đường dây dẫn điện AC để ngăn chặn năng lượng sóng vô tuyến từ EUT hay các
thiết bị phụ trợ tác động lên các thiết bị đo (như là anten thu) .
Có nhiều phương lan truyền của tín hiệu. Một trong số đó là phương thức
truyền dẫn tức là tín hiệu được truyền trong môi trường truyền vật lý như dây dẫn,
cáp quang v.v. Phương thức truyền tín hiệu thứ 2 là phương thức bức xạ. Môi
trường truyền là không gian tự do hay chất điện môi. Một phương thức khác là
truyền năng lượng bằng trường điện hoặc trường từ .
Đối với phương thức truyền dẫn : Dây dẫn của các thiết bị đặt trên mặt bàn
nên được vòng mặt sau của bàn. Tránh đặt dây dẫn quá gần (nhỏ hơn 40cm) phiến

Trang 11


đất. Nên buộc các dây lại với nhau thành bó. Nếu không buộc được thì rải chúng
trên mặt sau của bàn và cũng phải cách phiến đất ít nhất 40cm .
3. Điều kiện hoạt động :
Dù thiết bị và phương tiện đo đạc tốt nhưng việc đo đạc không được thực
hiện đúng hoặc môi trường xung quanh không phù hợp thì cũng không mang lại
kết quả đúng. Điều quan trọng nhất khi kiểm tra bức xạ điện từ là kĩ năng của
người thực hiện. Đối với tín hiệu trong sợi truyền dẫn thì có thể sử dụng phần
mềm đo tự động. Tuy nhiên, điều này là không thể đối với tín hiệu bức xạ trong
không gian ở OATS. Lý do là sự can nhiễu các vật xung quanh trong môi trường

đo cũng như khả năng phân biệt giữa tín hiệu xung đồng hồ và tín hiệu FM. Ngoài
ra, có thể sử dụng phần mềm đo tự động cho tín hiệu bức xạ nếu thiết bị có vỏ bọc
chống nhiễu .
Ngoài ra, cũng phải xác định được mức độ phát xạ cao nhất mà thiết bị cần
đo có thể có được. Ví dụ khi đo bức xạ của máy tính cá nhân thì cần thực hiện
nhiều công việc trong cùng một lúc như là đọc hay ghi dữ liệu từ ổ CDROM sang
ổ cứng, gởi dữ liệu ra các cổng nối tiếp và song song, upload hay download dữ
liệu trên mạng LAN hoặc internet, chạy các file âm thanh và xuất ra loa v.v .
Phần lớn thiết bị điện tử, khi thiết kế, người ta ít quan tâm đến yếu tố bức xạ
của thiết bị ra môi trường bên ngoài. Do vậy, ta không thể biết thiết bị bức xạ theo
hướng nào là lớn nhất. Tại một tần số, biên độ ín hiệu có thể giảm nhưng ở tần số
khác, biên độ tín hiệu có thể tăng. Chính vị vậy chúng ta không chỉ quan tâm đến
mức độ bức xạ cao nhất của thiết bị ở một tần số mà là ở toàn bộ phổ tần .
Đối với phương pháp đo CISPR, ta cần phải xác định mức độ bức xạ lớn nhất
theo phân cực ngang và dọc của anten. Thay đổi chiều cao của anten từ 1 đến 3m
(đối với khoảng cách đo là 3 và 10m) hoặc từ 1 đối 3m (đối với khoảng cách đo là
30m) để hạn chế phản xạ từ phiến đất .
Với các thiết bị dân dụng, khoảng tần số bức xạ cần xét là 30-1000MHz.
Trong một số tiêu chuẩn, đặc biệt là FCC thì khoảng tần số này có thể lớn hơn

Trang 12


1000MHz nếu tần số có bức xạ cao nhất lớn hơn 108MHz. Khi đó, cần phải sử
dụng các anten chuyên dụng .
Khi sử dụng các máy thu hay máy phân tích phổ thì độ “phân giải” băng tần
của thiết bị đo phải cố định ở mức 120KHz. Các đại lượng như mỗi khoảng tần số,
khoảng thời gian dừng lại cho khoảng tần số đó, băng thông đo, thời gian đáp ứng
của thiết bị dò và khoảng thời gian của một chu kì bức xạ của EUT đều có quan hệ
với nhau. Mối quan hệ giữa một đại lượng với các đại lượng còn lại sẽ xác định

khoảng thời gian thực hiện phép đo .
Từ những điều kiện trên, chúng ta xây dựng được một lưu đồ thể hiện các
bước cần thực hiện trong quá trình đo. Các bước này, trên thực tế, đã trở thành tiêu
chuẩn và phù hợp với các phép đo nhanh sử dụng thiết bị quét đỉnh sóng. Sử dụng
thiết bị quét đỉnh sóng, thay vì dùng thiết bị quét nửa đỉnh sóng hay biên độ sóng
trung bình, sẽ cho phép xác định được mức biên độ cao hơn của tín hiệu. Trong
suốt quá trình quét này, chúng ta xác định các tần số mà tại đó, biên độ của tín
hiệu xấp xĩ đạt đến một giới hạn xác định .

Trang 13


4. Một số chú ý khi thực hiện đo đạc :
Thực hiện phép đo bức xạ thì không quá phức tạp. Để có thể có được một kết
quả đúng cần phải lưu ý đến những yếu tố đã đề cập trên. Tuy nhiên, không thể lặp
lại kết quả một phép đo của một OATS trên một OATS khác .
Trường điện từ xung quanh : Môi trường xung quanh OATS phải ít chịu sự
can nhiễu của các nguồn nhiễu điện từ bên ngoài. Các nguồn nhiễu này bao gồm
sóng radio, tivi, tín hiệu thông tin hàng không, tín hiệu từ các trạm thu phát BTS
v.v. Múc độ nhiễu của các nguồn nhiễu này phải nhỏ hơn 6dB so với mức cho

Trang 14


phép của tiêu chuẩn được áp dụng. Phần lớn các OATS phải duy trì NSA ở
khoảng ±4dB. Trong tình huống phổ của nhiễu nằm trong khoảng phổ của tín hiệu
thì cần phải sử dụng thiết bị phân tích tính tương quan của tín hiệu (correlation
analyzer) .
Đo cường độ trường từ : Nếu OATS được sử dụng để đo cường độ của
trường từ thì nó phải được hiệu chỉnh cho phù hợp với chức năng mới. Lúc này,

phiến đất không cần được sử dụng nữa. Nếu có phiến đất thì mức độ đo bức xạ sẽ
cao hơn so với trường hợp không sử dụng phiến đất .
II. Buồng triệt nhiễu (Chamber) :
Ưu điểm của phương pháp đo sử dụng buồng không nhiễu là nó không bị can
nhiễu sóng vô tuyến từ môi trường xung quanh. Đối với phép đo bức xạ (radiated
emission), nó cho giúp tiết kiệm đáng kể thời gian do không phải chịu sự tác động
của nhiễu ngoại trong quá trình đo, đặc biệt là khi tần số của nhiễu nằm trong
khoảng tần số bức xạ của EUT .
Buồng triệt nhiễu hay buồng chắn nhiễu (screened room) là một khoảng
không gian được bao bọc bởi tấm chắn bằng kim loại có tính năng ngăn chặn bức
xạ điện từ. Hạn chế của tấm chắn làm bằng vật liệu thông thường là ở chổ nó có
thể tạo nên sự cộng hưởng. Năng lượng điện từ của EUT hoặc anten đo sẽ tương
tác một cách phức tạp với các tần số cộng hưởng của buồng. Do kích thước vật lý
của buồng quyết định sự cộng hưởng nên sự tương tác trên ở mỗi buồng khác nhau
sẽ khác nhau. Sự cộng hưởng đạt cực đại hay cực tiểu tùy thuộc vào các sóng
dừng điện từ lan truyền sinh ra. Chính vì vậy mà tất khó để tin vào độ chính xác
của kết quả đo được. Độ thăng giáng của cường độ trường điện từ nằm trong
khoảng 10-20dB .
Sau đây sẽ mô tả một số thiết bị đo kiểm thường được sử dụng .
Buồng triệt nhiễu (Anechoic) và bán triệt nhiễu (Semianechoic) :
Để giải quyết vấn đề nhiễu trường điện từ, người ta sử dụng vật liệu hấp thu
sóng điện từ để làm giảm đi mức độ phản xạ của chúng từ các bức tường. Nhờ đó,

Trang 15


môi trường bên trong buồng giống như môi trường của OATS. Trên thực tế, người
ta thường xem sự phản xạ của nền tương tự như của phiến đất của OATS nhưng
lại phủ nền bằng lớp vật liệu hấp thụ sóng điện từ có thể dể dàng tháo dỡ để làm
giảm hiệu ứng cộng hưởng và đảm bảo môi trường đồng nhất. Lớp vật liệu nói

trên thường là những tấm xốp làm bằng hợp chất cacbon-polyurethane có các gai
hình chóp, kết hợp với lát ferrite. Các lát ferrite có hiệu năng trong khoảng tần số
từ 30MHz đến vài trăm MHz còn tấm xốp cacbon-polyurethane thì ở tần số cao
hơn. Chí phí để xây dựng loại buồng này khá cao .
Buồng phản xạ (Reverberation chamber) : Một công cụ khác có chức năng
như buồng triệt nhiễu nhưng có giá thấp hơn là buồng phản xạ. Loại buồng này
cực đại hóa hiệu ứng phản xạ và cộng hưởng. Nó thực hiện sự chuyển đổi này
bằng cách sử dụng thiết bị stirrer và tuner quay bên trong buồng. Các tuner tạo
mẫu tần số cộng hưởng. Ưu điểm của kỹ thuật này là các stirrer có thể tạo nên hiệu
năng sử dụng năng lượng. Do hiệu ứng tích cộng hưởng nên loại buồng này đòi
hỏi ít năng lượng sóng vô tuyến hơn để tạo ra trường điện từ tương đương với
buồng triệt nhiễu, từ đó gây ra phân cực sóng thay đổi ngẫu nhiên bên trong
trường đẳng hưởng. tất cả nhửng điều vừa nói trên chỉ nhằm mục đích là khi thực
hiện đo đạc sẽ không cần phải xoay EUT hay lặp lại việc đo theo các hướng phân
cực .
TEM và một số test tế bào chuyên dụng khác : Một loại buồng đo là TEM
(Transverse electromagnetic) hay cách gọi khác là tế bào Crawford. Tế bào là một
thiết kế đồng trục mở rộng với conductor bên trong, được gọi là septum. Tế bào
TEM tạo ra một trường sóng vô tuyến đồng dạng. Loại buồng này được dùng để
đo các thiết bị có kích thước nhỏ. Ưu điểm của loại này là có chi phí thấp .
Một loại khác tương tự như tế bào TEM là GTEM (Gigahertz transverse
electromagnetic). Nó cũng có chi phí thấp nên được sử dụng khá phổ biến. GTEM
dùng để đo các thiết bị có kích thước lơn hơn đối với TEM, kích thước cỡ khoảng
máy tính .

Trang 16


1. Buồng triệt nhiễu (Anechoic) :
Buồng triệt nhiễu được sử dụng rất phổ biến. Buồng được bao bọc bởi các

tấm chắn có khả năng hấp thụ sóng điện từ nên chống sự phản xạ của chúng. Bề
mặt tấm chắn có các khối hình chóp bằng hợp chất cacbon-polyurethane hay các
lát ferrite hay cả hai. Buồng triệt nhiễu có sàn được lót tấm chắn hấp thụ trên, còn
buồng bán triệt nhiễu thì không nhưng lại sử dụng phiến đất, tương tự như dối với
OATS .

Hình 4 : Buồng triệt nhiễu

Trang 17


Kích thước của các khối chóp hấp thụ tương ứng với kích thước với EUT.
Tiêu chuẩn đo quy định khoảng cách giữa anten và EUT phải lớn hơn 1m. Thông
thường, khoảng cách này là 3m. Theo Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kì (ANSI),
khoảng cách giới hạn là 3m hoặc 10m, tùy theo loại thiết bị được đo. Đối với
CISPR, khoảng cách là 10m hoặc 30m .
Điều kiện quan trọng đối với buồng là tính đồng đều của cường độ trường
phát xạ đến EUT. Buồng triệt nhiễu không có tác dụng với sóng điện từ có tần số
thấp, những tần số thấp hơn 80MHz, vì các tấm chắn không hấp thụ hoàn toàn các
tần số này. Cường độ trường điện từ đồng đều hơn nếu buồng có kích thước lớn
hơn 10m. Những vấn đề sau đây cần phải quan tâm khi sử dụng buồng triệt nhiễu .
Tính đồng đều của cường độ trường phát xạ đến EUT : Để bảo đảm
cường độ trường phù hợp tác động lên EUT thì ta cần phải thực hiện hàng loạt
phép đo và hiệu chỉnh sau mỗi phép đo đó. Để kiểm tra tính đồng đều của trường
thì cần phải đặt đầu dò sóng tại vị trí của EUT và điều chỉnh biên độ sóng cho đến
khi đạt được cường độ trường mong muốn. Phép đo này được thực hiện ở 16 vị trí
như hình dưới Hình 5 .
Trong mọi kiểu buồng đo, hiện tượng cộng hưởng tạo nên sóng dừng. Ở tần
số cao, sóng dừng có thể làm cho trường điện từ có những biến động đáng kể.

Trang 18


Khi thực hiện việc kiểm tra tính đồng đều của trường, 16 vị trí cần thực hiện
hình thành các mắc lưới phẳng. Hiệu chỉnh không sử dụng EUT. Mức chênh lệch
cường độ điện từ giữa các vị trí nằm trong khoảng 0 đến 6dB. Ngoài ra, vị trí của
anten cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hiệu chỉnh này .
Nguồn phát tín hiệu : Những nguồn phát tín hiệu phù hợp với phép đo
nhiễm xạ là những nguồn có dải tần số từ 80 đến 1000 MHz. Đối với nhiễm xạ
truyền dẫn, máy phát hoạt động tối thiểu ở dải tần 150KHz đến 80 MHz. Trong
các phép đo nhiễm xạ truyền dẫn, người ta có thể sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu
thứ hai để giảm chi phí của bộ khuếch đại sóng vô tuyến đơn băng. Máy phát tín
hiệu phải phát được sóng mang điều chế AM. Có thể tùy chọn sử dụng máy phân
tích phổ để phân tích tần số, biên độ của tín hiệu từ máy phát. Sử dụng máy tính để
điều khiển tự động bước nhảy tần số cần kiểm tra. Sự chính xác của tần số được
chọn phụ thuộc vào việc tần số đó có nằm trong dải tần mà EUT đáp ứng hay
không .
Bộ khuếch công suất và cường độ trường điện từ : Cần phải sử dụng bộ
khuếch đại sóng vô tuyến RF do phép đo nhiễm xạ đòi hỏi công suất tín hiệu lớn.
Tín hiệu sóng vô tuyến tại một tần số nhất định được đưa vào ngõ vào của bộ
khuyếch đại RF. Tín hiệu này được khuếch đại và được truyền đến anten. Tùy
thuộc vào loại buồng đo nào được sử dụng và mức công suất cần thiết mà người ta
sử dụng bộ khuếch đại có công suất từ 25W đến 100W. Hai loại bộ khuếch đại
thường được sử dụng có dải tần 150KHz-80MHz đối với phép đo nhiễm xạ truyền
dẫn và 80MHz-1000MHz đối với phép đo nhiễm xạ bức xạ .
Công suất cần thiết phụ thuộc vào thiết bị bức xạ (anten) và thay đổi theo tần
số. Ngoài ra, độ lợi của anten đóng vai trò quan trọng trong quá trình hiệu chỉnh.
Mối quan hệ giữa độ lợi anten và công suất tín hiệu mà anten được cung cấp liên
quan đến cường độ trường điện từ tại một điểm “xa” được xác định bởi thông số
công suất bức xạ hiệu dụng ERP (effective radiated power) :

Trang 19


ERP =

trong đó,

E 2r 2
30

(1)

E: cường độ trường
r : khoảng cách từ nguồn phát

Biến đổi (1), ta được : E =

30ERP
r

(2)

Độ lợi của anten thay đổi tùy thuộc vào tần số. Vì vậy, công suất cần thiết
cho một cường độ trường điện từ cho trước cũng phụ thuộc vào tần số. Độ lợi của
anten thay đổi theo giá trị r, r thuộc khoảng 1-3m. Ví dụ, đối với công suất nguồn
phát là 50kW thì cường độ của trường tại khoảng cách 5km là 0.2V/m. Với công
suất nguồn 500kW ở khoảng cách tương tự thì cường độ trường là 1V/m. Tính
định hướng của anten, vị trí địa lý, thời tiết và các yếu tố môi trường khác có thể
ảnh hưởng đến mức biên độ .

Các thông số sau cần được xét khi xác định bộ khuếch đại :
a. Tính tuyến tính :
Khi năng lượng RF khác không, độ méo dạng của tín hiệu không được quá
lớn. Nếu tồn tại méo dạng, nó được xem như là các hài của các tần số kiểm tra. Bộ
khuếch đại phải được thiết kế để có độ méo dạng ít nhất là –20dB so với tần số
sóng mang.
b. Độ khuếch đại của nguồn :
Bộ khuếch đại phải có công suất đủ lớn đối với tất cả tín hiệu trong toàn bộ
dải tần và độ dự trữ công suất đủ để bù vào những tổn hao do môi trường.
c. Tính chắc chắn :
Trong phép đo trường điện từ bức xạ, VSWR (voltage standing-wave ratio :
tỉ số sóng dừng điện áp) đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ lớn của
năng lượng sóng vô tuyến cần đo. VSWR liên quan đến mức năng lượng được
truyền đi nhưng phản xạ lại nguồn phát. VSWR được định nghĩa là tỉ số giữa mức
điện áp lớn nhất và nhỏ nhất của trên đường truyền kết nối giữa nguồn phát và

Trang 20


anten, giả sử rằng nguồn phát phối hợp trở kháng tốt với đường truyền và đường
truyền không suy hao .
Bộ khuếch đại có thể phụ thuộc vào độ lớn của VSWR và nguồn khi vượt
quá giá trị cực đại. Trong điều kiện hoạt động không bình thường, bộ khuếch đại
không được ngừng hoạt động mà quay về các giá trị cực đại đã được xác định
trước đó. Do sự thay đổi và suy hao trong cáp đồng trục đến anten, bộ khuếch đại
phải luôn ổn định .
d. Tính sẵn sàng : Để đảm bào sự ổn định trong suốt thời gian hoạt động, cần
phải sử dụng thêm bộ khuếch đại dự phòng .
Giám sát cường độ trường : Phải đảm bảo là trường điện từ tác động lên
EUT luôn phù hợp vì khi cường độ trường quá lớn, hệ thống sẽ mất ổn định .

Hệ thống điều khiển cường độ trường sẽ điều khiển ngõ ra bộ khuếch đại phù
hợp với độ lợi của anten, độ suy hao của cáp đồng trục và cấu hình của buồng đo.
Điều này càng có ý nghĩa khi xác định sự không ổn định của các lần đo do ảnh
hưởng của các yếu tố môi trường .
Cường độ sóng vô tuyến được xác định bằng bộ cảm biến. Bộ cảm biến bao
gồm một ănten nhỏ bên trong, và bộ phận cảm biến. Bộ cảm biến giám sát cường
độ trường trên cả 3 mặt phẳng trực giao và có thể xác định độ phân cực .
Có 2 phương pháp để điều khiển cường độ trường. Đó là phương pháp sử
dụng bộ cảm biến và phương pháp thay thế. Bộ cảm biến được sử dụng đối với
buồng đo không triệt nhiễu (non-anechoic). Bộ cảm biến được đặt tại vị trí gần với
EUT. Tuy nhiên, bộ cảm biến có một số nhược điểm như sau :
- Bộ cảm biến chỉ giám sát tại một vị trí. Trong khi đó, cường độ trường tại
các điểm có thể khác nhau đáng kể .
- Nếu bộ cảm biến được đặt ở vị trí mà cường độ trường bằng không tại một
tần số thì bộ khuếch đại sẽ khuếch đại công suất ngõ ra vượt quá mức cần thiết .
Phương pháp thay thế được sử dụng đối với buồng triệt nhiễu. Trước khi đo,
EUT được lấy ra khỏi buồng, đồng thời xác định 16 vị trí có cường độ trường
không đồng đều. Sau đó tiến hành xác định độ khuếch đại cần thiết tại 16 vị trí
Trang 21


này, sao cho cường độ điện trường tại các điểm này là bằng nhau. Độ khuếch đại
tại mỗi tần số được sử dụng được xác định và lưu lại. Sau đó, đặt EUT vào buồng
đo. Ở mỗi tần số, bộ khuếch đại sẽ cho một giá trị công suất được xác định trước.
Tốc độ quét : Tốc độ quét là tốc độ mà dải tần được quét qua trong quá trình
đo. Máy phát tín hiệu được điều khiển bằng tay hoặc từ động để quét qua băng tần
với tốc độ tùy thuộc vào tốc độ đáp ứng của EUT. Tín hiệu từ máy phát có tần số
tăng hoặc giảm với tỉ lệ 1%. Tổng thời gian dừng ở mỗi tần số chính là thời gian
mà máy phát quét hết dải tần. Ví dụ với dải tần từ 80 đến 1000MHz thì thời gian
quét là 12,7 phút. Với hai phân cực sóng dọc và ngang cùng với 4 mặt của EUT thì

cần 8 lần quét .
2. Buồng chắn nhiễu (screen/shield room) : Buồng chắn nhiễu là một công
cụ được sử dụng để phát hiện và xử lý giao thoa trường điện từ EMI. Ngoài ra, nó
còn được sử dụng để thực hiện kiểm tra bức xạ truyền dẫn nhưng không được sử
dụng trong phát xạ bức xạ do có nhiều tia phản xạ từ các bức tường của buồng,
ảnh hưởng đến EUT .
Buồng chắn nhiễu không gắn vật liệu hấp thu sóng phản xạ trên các bức
tường và trần nhà và phải rất rộng vì sóng vô tuyến phản xạ từ 6 mặt (4 mặt xung
quanh, trần và nền) sẽ gây méo NSA. Buồng chắn nhiễu được làm từ các tấm kim
loại và gỗ được ghép lại với nhau. Trên tường là các tấm lưới bằng đồng. Hình
dưới là các loại buồng đo khác nhau .
Đối với phép đo nhiễm xạ, khoảng cách tối thiểu giữa EUT và anten là 3m.
Phương pháp đo nhiễm xạ được thực hiện tương tự như đối với buồng triệt nhiễu,
ngoại trừ một điều là tấm triệt nhiễu được đặt trên sàn và ở giữa anten và EUT.
Vật liệu triệt nhiễu cần phải hạn chế tối đa sự phản xạ từ sàn đến EUT. Một ưu
điểm của phương pháp đo sử dụng buồng chắn là phiến đất đã có sẵn .
Buồng đo không có tấm triệt nhiễu có hiện tượng cộng hưởng sóng. Hiện
tượng cộng hưởng này phụ thuộc vào kích thước vật lý của buồng. Buồng càng
rộng thì mức độ cộng hưởng càng ít. Đối với hầu hết các loại buồng thì các tín
Trang 22


hiệu có tần số nhỏ hơn 80MHz rất khó đo. Để hạn chế đến mức thấp nhất hiện
tượng cộng hưởng thì việc sử dụng các tấm triệt nhiễu là cần thiết. Các tấm triệt
nhiễu có các khối hình chóp cacbon. Các khối này dể dàng lắp đặt hay tháo dỡ.
Tuy nhiên chúng khá đắt tiền và dể hư hỏng. Dù có sử dụng các khối này thì giới
hạn dưới của dải tần số có thể đo được là 200MHz. Có thể thay thế các khối hình
chóp trên bằng các lát ferrite .

Hình 6 : Buồng chắn nhiễu

Trang 23


Hình 7 : Cấu hình buồng chắn nhiễu

4. Buồng phản xạ (Reverberation Chamber) :
Buồng phản xạ bao gồm một buồng có hình chữ nhật và các cánh quạt
(paddle) lớn bằng kim loại. Các cánh quạt này khi quay sẽ tác động đến cấu trúc
trường bên trong buồng. Buồng phản xạ có thể được sử dụng thay cho phương tiện
đo nhiễm xạ do bức xạ. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự tồn tại của hiện
tượng kết hợp cộng hưởng đa mode. Dạng điển hình của buồng phản xạ thể hiện ở
hình 9 .
Thiết kế buồng phản xạ khá đơn giản nhưng thực hiện đo đạc rất phức tạp do
cần phải phân tích lý thuyết phức tạp để có thể mô tả cấu trúc trường điện từ bên
trong buồng đo và phân tích mối tương quan giữa kết quả đo với các điều kiện
hoạt động thực tế. Buồng phản xạ mô phỏng điều kiện không gian tự do (spacefree). Dữ liệu đo đạc có thể được mở rộng trong quá trình giám sát, dưới sự hỗ trợ
của máy tính .

Trang 24


Hình 8 : Buồng phản xạ
Buồng phản xạ có ưu điểm so với các loại buồng khác là nó cách ly hoàn
toàn với trường điện từ bên ngoài. Tuy nhiên nhược điểm của nó lại liên quan đến
việc thực hiên đo đạc trong điều kiện hoạt động bình thường. Đó là kết quả đo
không xác định đặc tính phân cực của EUT .
Trường bức xạ là đồng đều trong toàn bộ không gian của buồng phản xạ. Vì
vậy, có nhiều mode của trường cùng tồn tại. Các mode này bao gồm trường điện
ngang, trường từ ngang và trường điện từ ngang. Buồng đo thông thường không

tạo ra cường độ trường đồng đều bên trong nó. Bất cứ vị trí nào mà EUT được đặt
trong buồng này đều tồn tại các cường độ trường khác nhau. Điều này làm cho kết
quả đo trở nên thiếu tin cậy. Bên trong buồng phản xạ, người ta gắn sát tường các
cánh quạt lớn bằng kim loại. Các cánh quạt này quay với các vận tốc khác nhau
xung quanh trục vuông góc với tường. Biến thiên thời gian của cấu trúc hình học
Trang 25