Nghiên cứu cải thiện hiệu quả bọc chắn nhằm giảm ảnh hưởng của bức xạ điện từ đến các thiết bị điện tử ở môi trường xung quanh nguồn bức xạ

Tăng Tấn Chiến, Võ Văn Dũng, Trần Nhật Anh<br /> <br /> 6<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HIỆU QUẢ BỌC CHẮN NHẰM GIẢM ẢNH HƯỞNG<br /> CỦA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ ĐẾN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ Ở MÔI TRƯỜNG<br /> XUNG QUANH NGUỒN BỨC XẠ<br /> IMPROVEMENT OF SHIELDING EFFECTIVENESS TO REDUCE THE IMPACT OF<br /> ELECTROMAGNETIC RADIATION ON ELECTRONIC EQUIPMENT IN THE<br /> SURROUNDING ENVIRONMENT OF THE RADIATION SOURCE<br /> Tăng Tấn Chiến, Võ Văn Dũng, Trần Nhật Anh<br /> Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; ttchien@ac.udn.vn<br /> Tóm tắt - Bài báo này trình bày việc thiết kế và mô phỏng bằng<br /> phần mềm CST (Computer Simulation Technology) để kiểm chứng<br /> việc cải thiện hiệu quả bọc chắn của hộp bọc chắn chứa nguồn<br /> bức xạ điện từ nhằm giảm bức xạ này ra môi trường xung quanh<br /> hộp. Cụ thể, sẽ tiến hành thiết kế hộp để bọc chắn nguồn bức xạ<br /> điện từ với các trường hợp hộp bọc chắn kín hoàn toàn, hộp bọc<br /> chắn có khe hở dạng các ống dẫn sóng. Kết quả mô phỏng sẽ cho<br /> thấy, nếu không có phương pháp thiết kế hộp thích hợp thì có thể<br /> có bức xạ điện từ bức xạ ra môi trường xung quanh hộp vượt quá<br /> mức cho phép. Do vậy, cần có biện pháp cải thiện hiệu quả bọc<br /> chắn của hộp bằng cách sử dụng các khe hở có dạng ống dẫn<br /> sóng lục giác, tổ ong… với chiều dài ống dẫn sóng phù hợp nhằm<br /> giảm bức xạ điện từ, hạn chế bức xạ tác động lên các thiết bị điện<br /> tử đặt ở môi trường xung quanh hộp để đảm bảo vấn đề tương<br /> thích điện từ (TTĐT).<br /> <br /> Abstract - This article presents design and simulation via the<br /> Computer Simulation Technology (CST) software to verify the<br /> shielding effectiveness improvement of a box containing an<br /> electromagnetic radiation source in order to reduce the emission of<br /> electromagnetic radiation to the environment surrounding the box.<br /> Specifically, the electromagnetic radiation source can be covered<br /> with a completely closed box or a box with slits shaped like<br /> waveguides. Simulation results show that without an appropriate<br /> method for designing the box, it is likely that electromagnetic<br /> radiation emissions to the surrounding environment will exceed<br /> acceptable levels. Therefore, measures should be taken to<br /> effectively improve the shielding of the box by means of slits in the<br /> shape of hexagons or honey combs, ..., with appropriate<br /> waveguide lengths for the purpose of reducing electromagnetic<br /> radiation, thus limiting this radiation impact on electronic devices<br /> located in the surrounding environment of the box in order to<br /> ensure Electromagnetic Compatibility (EMC).<br /> <br /> Từ khóa - Tương thích điện từ; bức xạ điện từ; hộp bọc chắn; khe<br /> hở; CST Studio Suite.<br /> <br /> Key<br /> words<br /> Electromagnetic<br /> Compatibility<br /> (EMC);<br /> electromagnetic radiation; shielding box; slit; CST Studio Suite.<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Các thiết bị điện tử nếu được bọc kín hoàn toàn thì<br /> hiệu quả bọc chắn sẽ rất tốt, bức xạ điện từ của thiết bị<br /> điện tử này sẽ không gây ảnh hưởng đến các thiết bị điện<br /> tử khác ở xung quanh hộp. Tuy nhiên, trong thực tế mọi<br /> sản phẩm có hộp bảo vệ đều phải có khe hở do các yêu<br /> cầu về tản nhiệt, thông gió, cáp kết nối (cáp, nguồn…),<br /> các cổng giao tiếp, ... Chính sự tồn tại của các khe hở<br /> này đã làm giảm đi đáng kể hiệu quả của việc bọc chắn,<br /> vì bức xạ điện từ dễ dàng lan truyền thông qua các khe<br /> hở này gây nhiễu lên các thiết bị điện tử khác, nếu cường<br /> độ bức xạ này vượt quá giá trị cho phép (Class A, Class<br /> B) thì sẽ làm ảnh hưởng đến chế độ hoạt động của các<br /> thiết bị điện tử ở vùng lân cận. Chính vì vậy, phải có<br /> biện pháp cải thiện hiệu quả của bọc chắn khi vẫn có sự<br /> tồn tại của các khe hở trên hộp bọc chắn nhưng giảm<br /> được cường độ bức xạ điện từ xuống dưới mức cho phép<br /> để đảm bảo vấn đề TTĐT [2].<br /> <br /> quả bọc chắn bằng cách chia khe hở lớn thành nhiều khe<br /> hở nhỏ thì chiều dài của mỗi khe hở nhỏ đó phải được chọn<br /> phù hợp với dãy tần số của các bức xạ điện từ để tăng hiệu<br /> quả của bọc chắn [5], [9]. Thông thường, chiều dài của mỗi<br /> khe hở được chọn nhỏ hơn nhiều so với nửa bước sóng<br /> (λ/2). Kết quả thực hiện theo phương pháp này đã được<br /> công bố trong [1].<br /> 2.2. Phương pháp sử dụng các ống dẫn sóng<br /> Các khe hở trên các tấm chắn có thể làm suy giảm các<br /> bức xạ điện từ nếu chúng có hình dạng giống với ống dẫn<br /> sóng. Trong ống dẫn sóng có thiết diện là hình chữ nhật<br /> thường dùng mode TE10, ống có thiết diện hình trụ tròn thì<br /> dùng mode TE11.<br /> Với ống dẫn sóng hình chữ nhật, tần số cắt được tính<br /> theo [3] cho trường hợp tổng quát mode TEmn:<br /> <br /> 2. Các phương pháp thiết kế hộp bọc chắn để cải thiện<br /> hiệu quả bọc chắn<br /> 2.1. Phương pháp đặt khe hở ở vị trí thích hợp và chia<br /> nhỏ khe hở<br /> Để xác định chính xác vị trí đặt các khe hở là điều rất<br /> khó khăn, một phương pháp để cải thiện hiệu quả bọc chắn<br /> là thay vì sử dụng một khe hở lớn, người ta chia khe hở đó<br /> thành nhiều khe hở nhỏ, nhờ vậy mà tăng hiệu quả bọc chắn<br /> một cách đáng kể [6]. Trong phương pháp cải thiện hiệu<br /> <br />