Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU

CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU

Tải bản đầy đủ - 0trang

Tiểu luận Tương thích điện từ



Với E : cường độ điện trường

Một kiểu phần tử đe dọa được thể hiện ở hình 3 :



Hình CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU-2 Các phần tử gây nhiễu



1.1.1



Xác định các tham số gây nhiễu:



Có 2 tham số :

- Chiều dài của dây dẫn điện, liên quan chiều dài bước sóng của trường tới.

- Sức bền, các loại và sự phân cực của trường tới trên vật dẫn điện.

Mỗi tham số này là chính nó phụ thuộc vào một số lượng lớn các yếu tố khác. Rõ ràng

trước tiên phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn, nhưng cũng phụ thuộc vào quang phổ của

trường phát xạ là lần lượt phụ thuộc vào điều chế tín hiệu và các hiệu ứng biên độ và pha.

Cường độ trường tới phụ thuộc vào nhân tố có liên quan đến cơng suất phát, hiệu ứng điều

chế biên độ, khoảng cách giữa dây dẫn và nguồn tần số vơ tuyến có liên quan tới hình học

của trường và dây dẫn. Phương trình 3 minh họa các mối quan hệ giữa các thơng số chính

đóng góp vào mối đe dọa

Phương trình 3: sẽ mơ tả các tham số chính gây nhiễu :



8



Tiểu luận Tương thích điện từ



-



t: đe dọa



-



k: hệ số tỉ lệ



-



N : số lượng các máy cầm tay



-



P : công suất truyền của máy cầm tay thứ n



-



p : tổn hao lan truyền, bao gồm thống kê.



-



c : sự kết nổi từ trường để load, bao gồm thống kê.



-



Zone : chiều dài tối đa mà sự ảnh hưởng trực tiếp có thể xuất hiện



*Các tham số gây nhiễu trong hệ thống vô tuyến thực tế :



1.1.2



-



Băng tần, kênh và băng thông hệ thống



-



Khoảng cách của nguồn RF từ dây dẫn điện



-



Công suất truyền



-



Sơ đồ điều chế



-



Kỹ thuật đa truy nhập



-



Kỹ thuật song công



Sơ đồ điều chế :

Kỹ thuật đường bao không đổi như PSK và FSK đã được tinh chế theo từng giai đoạn để

giảm

quang phổ lan rộng do đó pha gián đoạn tức thời hoặc thay đổi tần số, dẫn đến minimum

shift keying (MSK) and gaussian minimum shift keying (GMSK). Ở GMSK, băng thông

của bộ lọc Gaussian (B), liên quan đến tốc độ dữ liệu (1/T), có thể chọn để đạt một sự thỏa

thuận giữa tốc độ lỗi bit và giao thoa ngoài dải. Ở hệ thống GSM giá trị 1/3 được chọn cho

BT và T=3.69µs và băng thơng bộ lọc là 90.3kHz. Một phổ điển hình của tín hiệu GMSK

được thể hiện ở hình 4.



9



Tiểu luận Tương thích điện từ



Hình CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU-3 Phổ mơ phỏng của tín hiệu GMSK



Trong trường hợp này, mỗi sóng mang có thể được xem xét như một tín hiệu băng hẹp, sự

thay đổi biên độ có thể được mong đợi do hiệu ứng pha giữa đa sóng mang khi máy thu

nhận được nhiều hơn một nhà cung cấp dịch vụ. Trong trường hợp đơn giản, nếu có N

sóng mang cách đều nhau K Khz phần, có (N-m) tương tác mà độ vòm tần số mK ( KHZ)

với m nằm từ 1 đến N-1. Ví dụ với 5 sóng mang với khoảng cách 20KHZ, có 3 sự kết hợp

sóng mang với tần số 40KHZ (N=5, k=20KHZ, m=2, N-m= 3).

Thực tế tín hiệu khơng phải là băng hẹp mà mỗi khoảng cách xấp xỉ 200KHZ. Sự lan

truyền nhiều đường và chuyển động của máy di động làm giảm cải tiến đáng kể của sóng

mang và quan trọng hơn làm giảm số lượng handset trong vùng xác định.

1.1.3



Hiệu quả điều chế biên độ:



Hệ thống vô tuyến dùng sơ đồ điều chế bao bọc khơng đổi có thể sản sinh ra điều chế biên

độ của sóng mang RF. Có 2 kết quả chính phát sinh ra từ sự thay đổi biên độ tín hiệu, có

thể là lý do vấn đề tương thích điện từ ở hệ thống có dây:

1. Tốc độ thay đổi điện áp (dV/dt) ghép vào dây dẫn, qua các cơ chế xuyên âm, làm

tăng vọt điện áp ở chất bán dẫn.



10



Tiểu luận Tương thích điện từ

2. Điều chế biên độ lặp lại chứa các thành phần tần số mà nằm trong phạm vi dải tần

của thiết bị điện.

Trong hệ thống thông tin vô tuyến di động được xem xét ở đây, điều chế biên độ được đưa

ra cho cấu trúc khung TDMA và bộ điều khiển đáp ứng cơng suất. Cấu trúc TDMA có điều

chế biên độ với tần số cơ bản bằng tốc độ của khung, do đó số lượng cơng suất khác nhau

nhận được từ mỗi khe thời gian. Tại trạm gốc cơng suất điều khiển sẽ cố gắng duy trì bằng

cơng suất nhận ở mỗi khe thời gian, đây là vấn đề có tính quyết định trong hệ thống

CDMA. Tuy nhiên nếu nhiều khe thời gian không sử dụng, hoặc nếu những máy thu khơng

có ý định nhận thơng tin sẽ không trùng hợp với trạm gốc, sự thay đổi biên độ đặc trưng sẽ

xuất hiện.

Các nguồn khác của thay đổi biên độ là tự điều khiển cơng suất của mình. Nếu 1 hệ thống

kiểm sốt cơng suất phát từ một điện thoại di động để duy trì cơng suất khơng đổi ở trạm

gốc, máy thu gần giống máy di động sẽ giám sát kết quả thay đổi biên độ. Đó là sự cần

thiết để đạt tốc độ tối đa mà tại đó điều khiển cơng suất có thể hoạt động.

1.1.4



Các kiểu :



Hình CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU-4 Điều chế GMSK, dựa trên vng góc, kiến trúc

baseband



11



Tiểu luận Tương thích điện từ



1.2.



Tần suất đe dọa :



Đã được xác định trong các phần trước các thông số mối đe dọa có thể tương tác EMC.

Mục đích của phần này là để cố gắng xác định mức độ rủi ro như thế nào sẽ thực sự xảy ra.



1.2.1. Phương pháp và tham số :

Khái niệm đơn giản có thể được minh họa bằng sơ đồ thể hiện trong hình 32, nơi mà mỗi

yếu tố chính của vấn đề EMC (nguồn, bộ ghép và tải nhạy cảm) có mức độ biến đổi liên

quan. Các yếu tố chính này với mối đe dọa có thể có được xác định, ví dụ, về tần suất các

điện áp trong một thiết bị bán dẫn sẽ vượt quá một ngưỡng cụ thể.

Do đó, nếu tất cả các thơng số nói trên được xác định đầy đủ chi tiết, tần suất mà mối đe

dọa vượt ngưỡng, có thể được xác định như hình sau :



Hình CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU-5 Concept of Variability Applied to EMC



12



Tiểu luận Tương thích điện từ



Hình CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU-6 Extension of Variability Concept to Measurements

and Modelling



Các tham số có đóng góp vào sự thay đổi thống kê của mỗi phần tử ở hình 1-6 như sau:

I. Các đặc điểm của nguồn truyền :

a) Công suất truyền bị ảnh hưởng bởi trạm BTS.

b) Loại điều chế giao thức / duplex / đa truy cập (GSM, UTRA, vv)

c) Điều khiển công suất (như tốc độ, vv)

d) Loại máy di động

e) Sự phân bố các nguồn ở các vị trí khác nhau

II. Tần số

a) Phân bổ cho mỗi nhà khai thác dịch vụ

b) Sự phân bố các nguồn ở các vị trí khác nhau

III. Sự lan truyền

a) Phụ thuộc vào các đối tượng trong môi trường hoạt động (mặc dù khơng gian tự do có

thể được giả định cho trường hợp xấu nhất)

IV. Loại cáp

a) chiều dài

b) cơ chế ghép nối



13



Tiểu luận Tương thích điện từ

c) truyền tải

V. Tải

a) ghép nối và chế độ chuyển đổi từ cáp

b) mức độ nhạy cảm

1.2.2. Mối quan hệ để mơ hình hóa và đo lường

Mơ hình và các phép đo được thực hiện trong các giai đoạn khác nhau của dự án đã xây

dựng

các điểm khác nhau của hệ thống như đã nêu trong hình 33:

1. Mơ hình trường tập hợp (Modelling of ensemble field): tập hợp các thiết bị cầm tay có

phân phối thống kê.

3. Mơ hình ghép nối cáp (Modelling of field/wire coupling)

4. Các ghép nối thực tế (Field/wire coupling experiment): các ghép nối được thử nghiệm

bằng thực nghiệm. Đó là chỉ ra rằng máy di động cầm tay có thể sản sinh điện áp tải đáng

kể gắn liền với một cáp Ethernet.

5. Đo lường trên thiết bị của người tiêu dùng (Measurements on consumer equipmen): một

phạm vi giới hạn của thiết bị thử nghiệm miễn dịch đã được thực hiện, ví dụ tập trung vào

các thiết bị an toàn của bệnh viện.

1.2.3. Xác định thống kê các mối đe dọa

Theo quan điểm của nhiều loại hình học và bố trí các thiết bị cầm tay di động trong thực tế

của tình huống này, khơng phải là có thể lấy được phép định lượng mối đe dọa hoặc có

nguy cơ cho mơi trường.

Nếu đủ dữ liệu đã có sẵn để mơ tả các số liệu thống kê của tất cả các thông số được liệt kê

trong

mục 1.2.1, cho một tình huống cụ thể, sau đó nó sẽ có thể tính tốn deterministically các

mối đe dọa (tức là xác suất mà điện áp tải sẽ vượt quá một số ngưỡng). Trong phạm vi này

nó đã khơng thể xác định tất cả các thơng số cần thiết. Vì vậy chúng ta sẽ tiếp cận để xem

xét ba kịch bản ở môi trường bệnh viện, IT và trạm ga tàu lửa ở chương 2.



14



Tiểu luận Tương thích điện từ

1.2.4. Mối quan hệ tiêu chuẩn EMC tiêu chuẩn và các phương pháp đo thử

Một loạt các tiêu chuẩn EMC và phương pháp thử nghiệm tồn tại trên toàn thế giới. Tại

châu Âu, hầu hết đều thuộc phạm vi của EMC châu Âu chỉ thị (89/336/EEC) mặc dù cả hai

thiết bị y tế (93/92/EEC) và thiết bị đầu cuối viễn thông (91/263/EEC) chứa EMC quy

định cụ thể. Tiêu chuẩn EMC trong phạm vi của EMC chỉ thị châu Âu liên tục được cập

nhật theo yêu cầu thương mại. Một bảng tóm tắt các tiêu chuẩn EMC được sử dụng phổ

biến ở châu Âu được cho trong bảng 8. Tiêu chuẩn EMC này bao gồm nhiều khía cạnh của

mơi trường hoạt động của thiết bị điện bao gồm: công suất tần số trường điện từ, trường

RF, phóng điện (ESD), chế độ phổ biến RF, q trình chuyển tiếp nhanh bằng điện, siêu

dòng và độ dốc điện áp và bị ngắt điện. Ở đây chỉ nghiên cứu các liên quan chủ yếu với

hiện tượng bức xạ RF và bảng sau đây tóm tắt các tiêu chuẩn hiện hành áp dụng cho các

loại khác nhau của thiết bị điện

Bảng CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU-1 Summary of EMC Radiated Immunity Standards



Về bản chất, hầu hết các tiêu chuẩn xác định rằng các thiết bị kiểm tra phải được miễn dịch

với một mức độ 3V / m hoặc 10V / m trên một phạm vi tần số xác định (thường lên đến

1GHz).

Tiêu



chuẩn



hiện



đại



xác



định



ba



loại



dạng



sóng



thử



nghiệm:



1. Sóng mang RF không điều chế: mức 3V / m là một trường rms và do đó đỉnh sóng mang



15



Tiểu luận Tương thích điện từ



với thời gian là 1,41 tức là 4.23V / m (đỉnh)

2. 80%, biên độ 1 Khz điều chế sóng RF : tiêu chuẩn quy định cụ thể 3V / m rms trước

điều chế được áp dụng là tương đương với 3.36V / m rms hoặc 5.4V / m đỉnh

3. Khóa sóng mang: để mơ phỏng GSM, DECT, TD-CDMA... Các tiêu chuẩn cơ bản quy

định cụ thể 900 MHz ± 5 MHz, điều chế xung 200Hz với chu kỳ 50%. Trường đỉnh và rms

cho các sóng mang khơng điều chế.



3. CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI

ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN

2.1 Miêu tả kịch bản :

2.1.1



Xét mơi trường bệnh viện:



Ở bệnh viện có đa dạng các thiết bị điện và do đó ta cung cấp mơi trường tưởng tượng để

nghiên cứu tương thích điện từ. Các đặc điểm chính tương thích điện từ ở mơi trường này :

1. Sự đa dạng của các thiết bị bị ảnh hưởng tiềm năng

2. Giới hạn an toàn

3. Miền giới hạn rộng lớn của hệ thống di động ở khu vực cơng cộng và văn phòng

4. Mật độ phổ trung bình thấp của máy di động cầm tay.

Hiện nay có rất nhiều máy phát vơ tuyến di động với kích thước lớn hơn hay nhỏ hơn ở

các bệnh viện. Điện thoại không dây và hệ thống nhắn tin được sử dụng bởi các nhân

viên, hệ thống PMR công suất cao được sử dụng bởi các dịch vụ khẩn cấp và nhân

viên bảo mật. Trong khi đó các hệ thống tế bào được sử dụng ở nơi công cộng và văn

phòng.



16



Tiểu luận Tương thích điện từ

Các bệnh viện nhận thấy thỉnh thoảng có tương thích điện từ. Ở UK sự phá vỡ các thiết

bị y tế từ ảnh hưởng của thiết bị di động được chứng nhận từ cơ quan thiết bị y tế

(MDA) vào năm 1994, và đã bắt buộc nhiều bệnh viện hạn chế sử dụng điện thoại di

động ở bệnh viện.

Hầu hết các vùng giới hạn ở bệnh viện là những vùng chăm sóc chuyên sâu và phòng

cấp cứu. Những vùng đặc trưng này có rất nhiều thiết bị điện tử được hạn chế trong 1

khu vực nhỏ. Thiết bị được tìm thấy trong vùng này được nhóm lại thành 1 đến 3

nhóm:

1. Chuẩn đốn : thiết bị dùng để đánh giá chẩn đốn về tình trạng cho bệnh nhân

và không thường dùng trực tiếp các bệnh nghiêm trọng.

2. Trị liệu : thiết bị dùng để cung cấp vài hình thức điều trị.

3. Khơng y tế : các thiết bị điện tử khác mà không áp dụng trực tiếp y học nhưng

rất quan trọng trong bệnh viện.

Thiết bị chẩn đoán bao gồm máy ghi điện tim ECG và các loại thiết bị theo dõi bệnh

nhân. Loại thiết bị này là loại điển hình để kết nối bệnh nhân với sợi dây cáp dài khoảng

vài mét, nhiều loại khơng bao che. Bộ cảm biến có thể tại điểm cuối của sợi cáp ( Vd: thiết

bị chuyển đổi áp suất,..) hay tại thiết bị cuối cùng ( Vd: máy ghi điện tim,….). Các tần số y

sinh bao phủ trong dải tần từ 1Hz – 200Hz, mà xác định băng thơng cho thiết bị chẩn đốn.

Nguồn cơng suất chính ở tần số 50Hz là 1 nguồn can nhiễu được thừa nhận cho thiết bị

giám sát điện sinh học và kỹ thuật bảo vệ như các bộ lọc khuyết, thường được giới thiệu để

làm nhẹ bớt vấn đề này.

Thiết bị y học có thể bao gồm các loại bơm dùng để đưa các chất lỏng và thuốc. Máy trợ

tim bên ngoài để cung cấp sự hỗ trợ tạm thời cho bệnh nhân; sự thẩm tách; máy khử rung

tim; máy gây tê, gây mê và thơng gió.

Nguy cơ bị ảnh hưởng cao nhất là các thiết bị trị liệu, điển hình là máy gây tê, gây mê,

máy trợ tim bên ngoài và truyền thuốc. Thiết bị chẩn đốn ít ảnh hưởng trực tiếp đến nạn

nhân. Ví dụ nhiễu gây ra việc tự động điều khiển dụng cụ trị liệu (như máy trợ tim bên



17



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×