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<br /> ổn định trở kháng đường dây nguồn sử dụng<br /> trong các phép thử nghiệm tương thích điện từ<br /> trường thuộc tiêu chuẩn quân sự MIL-STD 461<br /> Nguyễn Tất Nam∗<br /> ∗ Cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng/Bộ Tổng Tham mưu.<br /> Email: {namnguyentat}@gmail.com<br /> <br /> <br /> Tóm tắt—Để đảm bảo tính pháp lý của các trang bị đo Impedance Stabilisation Network) là thành phần chính<br /> lường trong quá trình sử dụng, giảm thiểu chi phí kiểm trong các phép thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn (CE101,<br /> định/hiệu chuẩn do các đơn vị đo lường trong Quân đội CE102) khi thiết bị cần kiểm tra sử dụng cáp nguồn AC.<br /> chưa kiểm định được thiết bị/mạng ổn định trở kháng<br /> Ngoài ra, một số ứng dụng liên quan đến mạch nguồn<br /> đường dây nguồn (LISN: Line Impedance Stabilisation<br /> Network), tối thiểu hóa thời gian thực hiện, tác giả đề DC và đóng vai trò như một mạng ghép tín hiệu nhiễu<br /> xuất giải pháp kiểm tra/kiểm định thiết bị LISN sử dụng vào nguồn trong các phép thử miễn nhiễm nhiễu dẫn và<br /> trong các phép đo phát xạ từ trường, phát xạ nhiễu dẫn miễn nhiễm bức xạ phát như CS101 (miễn nhiễm nhiễu<br /> đường dây nguồn và các phép thử nghiệm miễn nhiễm dẫn đường dây nguồn, dải tần từ 30 Hz đến 150 kHz),<br /> nhiễu dẫn thuộc tiêu chuẩn quân sự MIL-STD 461 và tiêu CS114 (miễn nhiễm nhiễu dẫn chèn qua các loại cáp, dải<br /> chuẩn về tương thích điện từ trường dùng trong lĩnh vực tần từ 10 kHz đến 200 MHz), CS115 (miễn nhiễm nhiễu<br /> thương mại. Kết quả nghiên cứu của bài báo đã đề xuất<br /> được hệ thống có khả năng kiểm tra một cách bán tự động dần chèn qua cáp và dây nguồn với xung kích thích),<br /> thiết bị LISN có dải tần hoạt động từ 10 kHz đến 10 MHz. CS116 (miễn nhiễm nhiễu dẫn đối với cáp và dây nguồn<br /> Ngoài ra, kết quả nghiên cứu đã đưa ra được các công với tín hiệu nhiễu quá độ hình sin tắt dần, dải tần từ 10<br /> thức đặc trưng về mối quan hệ giữa trở kháng, suy hao kHz đến 100 MHz) và RS103 (miễn nhiễm bức xạ điện<br /> đặt vào và tần số của LISN, hỗ trợ việc tính toán lượng trường, dải tần từ 2 MHz đến 18 GHz) thuộc MIL-STD<br /> nhiễu vô tuyến xuất hiện trên dây trung tính (N:Neutral) 461.<br /> và dây lửa (L:Line) trong quá trình thử nghiệm thiết bị<br /> của bài thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn đường dây nguồn. Một số tính năng chính của LISN trong các phép thử<br /> Từ khóa—LISN, tương thích điện từ trường, vô tuyến, nghiệm EMC như sau:<br /> Matlab. • Truyền tải nguồn cho các thiết bị kiểm tra trong<br /> thử nghiệm EMC;<br /> I. GIỚI THIỆU • Cách ly nhiễu trên đường dây nguồn vào với phép<br /> Các phép thử nghiệm tương thích điện từ trường thử nghiệm;<br /> (EMC: Electro-Magnetic Compatibility) thuộc tiêu • Dẫn tín hiệu nhiễu sinh ra từ thiết bị thử trong phép<br /> chuẩn thương mại hay quân sự đều được chia thành 4 thử nghiệm đến máy phân tích phổ/máy thu đo;<br /> nhóm phép thử nghiệm: • Cung cấp một trở kháng xác định đối với tín hiệu<br /> • Nhóm phép thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn; nhiễu từ cổng nguồn ra (cổng nguồn cấp cho EUT)<br /> • Nhóm phép thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn; của LISN, trở kháng này độc lập với trở kháng của<br /> • Nhóm phép thử nghiệm phát xạ bức xạ; nguồn chính (nguồn đầu vào) của LISN.<br /> • Nhóm phép thử nghiệm miễn nhiễm bức xạ. Để minh họa cho vai trò của LISN, có thể xem sơ đồ<br /> Trong đó các phép thử nghiệm liên quan đến nhiễu dẫn khối thực tế của phần thực hiện thử nghiệm trong phép<br /> lại được chia theo các loại cáp liên quan: cáp nguồn thử nghiệm CS101 có sử dụng thiết bị LISN được mô<br /> AC, cáp nguồn DC, cáp truyền dữ liệu, cáp điều khiển tả như trong Hình 1.<br /> và cáp truyền tín hiệu cân bằng và không cân bằng. Hiện nay, Phòng đo EMC thuộc Trung tâm Giám định<br /> Thiết bị ổn định trở kháng đường dây nguồn (LISN: Line Chất lượng sử dụng 04 thiết bị ổn định trở kháng đường<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 58<br />  C&+%)"K$%QR$E%3LM2NO:%<br /> !"#$%&'% S01TP7963<br /> (&()%*+<br /> <br /> <br /> CD$E%FG()%')H<br /> 1 2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> %01234%I76989<br /> !U%V)=#()%WD"%,-%./$%!4X0:1O%<br /> I!00:8Y41 C&+%')&.%.J$%)"K=%<br /> BRYSTON 3LM2NO:%PP6973<br /> Agilent<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> SST<br /> POWER<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> !"#$%&'%(&()%*+%,-%./$<br /> 01234%5667893<br /> <br /> LISN !"#$<br /> EUT +#(,*-./0<br /> LISN %&'()*<br /> :;%$?%97%@A%01234%<br /> 5B9689754<br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ khối thử nghiệm miễn nhiễm nhiễu dẫn trên đường dây nguồn AC theo MIL-STD 461.<br /> Bảng I<br /> THIẾT BỊ ỔN ĐỊNH TRỞ KHÁNG ĐƯỜNG DÂY NGUỒN HIỆN CÓ TẠI nghiệm EMC để đề xuất xây dựng thủ tục kiểm tra phù<br /> PHÒNG THỬ NGHIỆM EMC/TRUNG TÂM GIÁM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG hợp với các thiết bị LISN. Đồng thời xây dựng phần<br /> TT Tên thiết bị Kiểu Số hiệu mềm điều khiển quá trình kiểm tra các thiết bị này một<br /> 1<br /> Thiết bị ổn định trở kháng<br /> EM-7825-3 106 cách tự động nhằm rút ngắn thời gian thực hiện và giảm<br /> đường dây nguồn (LISN) thiểu sai sót do người thực hiện gây ra. Tiếp theo, tác<br /> Thiết bị ổn định trở kháng<br /> 2<br /> đường dây nguồn (LISN)<br /> EM-7825-3 107 giả tiến hành kiểm tra, đánh giá kết quả đo được của 04<br /> Thiết bị ổn định trở kháng LISN trong Phòng Thử nghiệm EMC, sau đó so sánh<br /> 3 EM-7825-3 108<br /> đường dây nguồn (LISN) kết quả đạt được với kết quả do Hãng Keysight và Hãng<br /> Thiết bị ổn định trở kháng<br /> 4 EM-7825-3 109 Liberty Labs công bố tương ứng vào các năm 2019 và<br /> đường dây nguồn (LISN)<br /> 2015. Cuối cùng, từ số liệu về trở kháng và tần số, suy<br /> hao đặt vào và tần số của LISN đạt được bằng hệ thống<br /> đề xuất của bài báo, tác giả tiến hành xây dựng công<br /> dây nguồn như thống kê trong Bảng I. Tuy nhiên theo thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa trở kháng và tần<br /> khảo sát của tác giả, các cơ sở đo lường trong và ngoài số, suy hao đặt vào và tần số hỗ trợ việc tính toán nhanh<br /> Quân đội chưa kiểm định hoặc hiệu chuẩn được các trở kháng hoặc suy hao đặt vào ở tần số bất kì trong dải<br /> thiết bị này. Để thực hiện việc kiểm định hoặc hiệu tần hoạt động của LISN.<br /> chuẩn phải đưa thiết bị sang nước ngoài, dẫn đến sẽ mất<br /> nhiều thời gian và ảnh hưởng đến công việc của Phòng A. Giới thiều về Thiết bị ổn định trở kháng đường dây<br /> thử nghiệm EMC, chưa kể tốn kém về mặt kinh phí. Từ nguồn<br /> 2015 đến nay, thiết bị được kiểm định/hiệu chuẩn 02 lần Mạng ổn định trở kháng đường dây nguồn có nhiệm<br /> (năm 2015 do Liberty Labs và năm 2019 do Keysight vụ cấp trở kháng đường dây chuẩn hóa đến EUT (EUT:<br /> thực hiện) ở nước ngoài, mỗi lần kiểm định có hiệu lực Equipment Under Test), trở kháng này độc lập với trở<br /> trong vòng 01 năm. Do vậy, để đảm bảo tính pháp lý kháng đường dây của nguồn bên ngoài, trong quá trình<br /> của các trang bị đo lường trong quá trình sử dụng, giảm thực hiện phép thử nghiệm phát xạ nhiễu dẫn. Trở kháng<br /> thiểu chi phí kiểm định/hiệu chuẩn, tối thiểu hóa thời chuẩn hóa cho phép đọc giá trị của phép đo nhiễu cao<br /> gian thực hiện, chủ động trong việc thực hiện kiểm tra tần trên đường dây nguồn.<br /> kỹ thuật đo lường, tác giả đề xuất nghiên cứu giải pháp Ngoài ra để tạo ra trở kháng chuẩn hóa, LISN là một<br /> kiểm tra, từ đó xây dựng hệ thống bán tự động kiểm tra mạch lọc thông thấp được đặt giữa thiết bị thử nghiệm<br /> các tham số kỹ thuật của thiết bị LISN. (DUT: Device Under Test) và nguồn cấp (nguồn AC<br /> hoặc DC). LISN chặn nhiễu cao tần từ đường dây nguồn<br /> II. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN khỏi thiết bị thử nghiệm. Tuy nhiên, nguồn cấp đến thiết<br /> Để thực hiện thành công nghiên cứu, tác giả thực hiện bị đi thẳng đến LISN với ảnh hưởng tối thiểu. Mạch lọc<br /> một số công việc sau: tìm hiểu nguyên lý hoạt động và thông thấp là mạch lọc một tầng gồm có hai phần từ L<br /> ứng dụng của các LISN sử dụng trong tiêu chuẩn EMC và C. Điện cảm sử dụng trong mạch lọc thông thấp có<br /> thương mại và quân sự; các thủ tục kiểm tra của các thể là loại lõi không khí để ngăn chặn bão hòa và tạo<br /> Hãng sản xuất các thiết bị đo này. Trên cơ sở đó, căn ra sự ổn định của trở kháng. LISN cũng cấp một đường<br /> cứ vào các trang thiết bị đo được trang bị tại Phòng thử trở kháng thấp đối với nhiễu cao tần từ EUT đến thiết<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 59<br />  Impedance specifications at LISN terminals<br /> bị đo để thuận lợi cho quá trình đo nhiễu cao tần. Suy 70<br /> <br /> hao đặt vào của phép đo nhiễu đặc biệt lớn ở các tần<br /> số thấp. Vì thế, ở tần số dưới 10 kHz, hệ số hiệu chỉnh 60<br /> <br /> suy hao đặt vào cần được bù để đảm bảo phép đo nhiễu<br /> đạt chính xác cao. 50<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Impedance [ ]<br /> 50 mH 40<br /> !"#$%&'$()*<br /> +,#-.$%&'$<br /> 8 mF 0.25 mF<br /> 30<br /> <br /> !"#$%&'$()*$50 W<br /> +',-$."#$%&'$50$W -/0$123$456<br /> 20<br /> Nominal in MIL-STD 461 F/G<br /> 5W Upper Limit in MIL-STD 461 F/G<br /> 1k W<br /> Lower Limit in MIL-STD 461 F/G<br /> 10 Nominal without extension cord in ANSI C63.4<br /> 789:$(;9$0 Upper Limit without extension cord in ANSI C63.4<br /> Lower Limit without extension cord in ANSI C63.4<br /> Upper Limit with extension cord in ANSI C63.4<br /> Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị LISN sử dụng điện cảm 50 µH 0<br /> 0.01 0.1 1 10 100<br /> trong tiêu chuẩn quân sự [1], [2] . Frequency [MHz]<br /> Cả tiêu chuẩn EMC về quân sự và thương mại đều<br /> quy định giới hạn trở kháng phải đáp ứng của các bộ Hình 3. Giới hạn trở kháng của LISN trong tiêu chuẩn MIL-STD 461,<br /> ANSI C63.4 và CISPR.<br /> LISN sử dụng trong phép thử nghiệm EMC. Đây sẽ là<br /> cơ sở để đánh giá kết quả kiểm tra trở kháng của LISN<br /> có thể sử dụng trong các phép thử nghiệm EMC hay<br /> không. Giới hạn trở kháng cụ thể của LISN được quy loại bỏ các tín hiệu có nhiễu dẫn xung quanh cao,<br /> định trong Hình 3 của [1], [2]. Trong khi đó, các tiêu thì nó vẫn được kết nối với LISN cho trong thử<br /> chuẩn EMC thương mại như [4] và [5] xác định giới hạn nghiệm này, trừ khi có thể chứng minh rằng trở<br /> trở kháng trong hai trường hợp có sử dụng thêm cáp dẫn kháng không có ảnh hưởng đến trở kháng LISN.<br /> hoặc không từ Bảng 1 đến Bảng 4 của [4]. Giới hạn trở Giải pháp này cần được thực hiện cho các bộ lọc<br /> kháng của thiết bị LISN trong các tiêu chuẩn về tương RF di động (có thể tháo rời và/hoặc tùy chọn) cũng<br /> thích điện từ trường minh họa trong Hình 3. như các bộ lọc dòng điện có thể là một phần của<br /> B. Thủ tục kiểm tra các tham số kỹ thuật của LISN môi trường thử nghiệm. Nếu bộ lọc RF được sử<br /> dụng, hãy ngắt kết nối đến nguồn (cả dây dẫn nóng<br /> Trở kháng và suy hao đặt của LISN phải được kiểm và trung tính) với LISN ở phía cung cấp của bộ lọc<br /> định hoặc kiểm tra kỹ thuật đo lường ít nhất một lần RF;<br /> mỗi năm. Theo tài liệu [3], [4], thủ tục kiểm tra tham (c) Kết nối tải 50 Ω trên cổng tín hiệu của LISN;<br /> số kỹ thuật của LISN gồm có kiểm tra trở kháng và (d) Thiết bị ưa thích được dùng để đo trở kháng của<br /> suy hao đặt vào. Để thực hiện kiểm tra hai tham số này LISN là máy phân tích mạng vô hướng, thiết bị<br /> có thể sử dụng cầu đo RLC hoặc máy phân tích mạng có thể điều chỉnh liên tục dải tần số theo yêu cầu<br /> vec-tơ. Trong đó, máy phân tích mạng đáp ứng tốt hơn của phép thử nghiệm. Đồng hồ đo trở kháng vec-tơ<br /> do cầu đo RLC không bao phổ được toàn bộ dải tần đo hoặc máy phân tích mạng vec-tơ có thể sử dụng để<br /> cho trở kháng của LISN. xác định trở kháng của LISN;<br /> 1) Thủ tục xác định trở kháng của LISN: Theo [4], (e) Hiệu chuẩn hệ thống là bắt buộc để cải thiện độ<br /> các yêu cầu dưới đây phải được thực hiện để đo trở chính xác của phép đo. Quá trình hiệu chuẩn được<br /> kháng của LISN: thực hiện bằng các chuẩn đo đã biết để xác định<br /> (a) Phép đo thực hiện với LISN sẽ được thiết lập với sai số đo hệ thống của thiết lập cấu hình đo.Trong<br /> cấu hình sử dụng để thử nghiệm EUT; trường hợp sử dụng máy phân tích mạng vô hướng,<br /> (b) Để tránh việc đưa nguồn điện xoay chiều từ nguồn quá trình hở và ngắn mạch trung bình sẽ được thực<br /> cung cấp điện xoay chiều vào thiết bị đo, thực hiện hiện. Quá trình này gồm hai phép đo nên kết quả<br /> ngắt kết nối các nguồn kết nối (bao gồm cả dây sẽ là trung bình và dữ liệu đo trở kháng sẽ được<br /> dẫn trung tính và nóng) với LISN ở phía nguồn chuẩn hóa, dữ liệu này gọi là dữ liệu chuẩn hóa.<br /> cung cấp LISN. Nếu bộ lọc RF được sử dụng để Trong trường hợp sử dụng máy phân tích mạng vec-<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 60<br />  tơ, tham số S11 trên một cổng sẽ được thực hiện (ii) Thiết lập máy phát tín hiệu, LISN, máy thu tín hiệu,<br /> hiệu chuẩn trong các trường hợp “Open”, “Short” suy hao 10 dB, tải đầu cuối 50 , đầu nối T và cáp<br /> và “Load” với tải chuẩn (thông thường là tải 50 Ω). như trong Hình 4;<br /> Các giá trị như tính định hướng, phối hợp nguồn<br /> và phối hợp tải được xác định, kết quả trở kháng<br /> LISN được hiệu chuẩn theo công thức toán học. !"#$%&"' !"#$'&(!"#$<br /> <br /> (f) Sử dụng bộ chuyển đổi trở kháng phù hợp, kết nối<br /> thiết bị đo trực tiếp với một đầu cực của ổ cắm<br /> nguồn điện xoay chiều ở phía tải của LISN thường<br /> )(#$&*+$,-$./ )(#$&*+$,-$./<br /> được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho EUT<br /> hoặc thiết bị ngoại vi. Bộ chuyển đổi này có tác<br /> động trực tiếp tới phép đo trở kháng và phải được<br /> hiệu chuẩn hệ thống trước khi thực hiện phép đo. B+$ 012$=>+$?"#$'&(<br /> hiện bất kỳ trở kháng bất thường nào có thể gây @A0<br /> ra bởi hiện tượng cộng hưởng hoặc các hỏng hóc<br /> không mong muốn;<br /> (g) Vẽ đường trở kháng đo được để so sánh với giá trị 56)7<br /> cho phép liệt kê trong Hình 3. Nếu giá trị đo được<br /> vượt giá trị sai số cho phép thì LISN cần được sửa<br /> chữa để giảm sai số nhằm đảm bảo trong giới hạn<br /> cho phép;<br /> (h) Lặp lại bước d) với thiết bị đo được kết nối với đầu 78(9:$;+<br /> cực khác của ổ cắm AC của LISN;<br /> (i) Nếu LISN có nhiều hơn hai khối, thì lặp lại bước Hình 4. Sơ đồ hiệu chuẩn khi sử dụng máy phát và máy phân tích tín<br /> d), bước g) và bước h) cho tất cả các khối bổ sung; hiệu<br /> (iii) Đo điện áp tín hiệu thu được VD (đơn vị dBµV)<br /> (j) Nếu cuộn cảm của LISN có vật liệu từ tính trong<br /> trong dải tần số quan tâm. Nếu tần số của nguồn tín<br /> cấu trúc, thực hiện các phép đo bổ sung với dòng<br /> hiệu thay đổi theo các bước rời rạc thì kích thước<br /> điện xoay chiều được áp dụng thông qua LISN để<br /> của bước tần số phải nhỏ hơn hoặc bằng 50 % giá<br /> có thể phát hiện các biến đổi nào do tác động của<br /> trị băng thông phân giải được thiết lập trên máy<br /> dòng điện xoay chiều. Thực hiện ngắn mạch các<br /> thu hoặc máy phân tích phổ;<br /> đầu nối tải của LISN và cấp dòng vào các đầu cực<br /> (iv) Không thay đổi thiết lập trên cả máy phát, máy thu,<br /> cung cấp của LISN từ máy biến áp điện áp thấp<br /> LISN, tải 50 Ω, suy hao 10 dB, đầu nối chữ T và<br /> với dòng điện phù hợp có thể dễ dàng thực hiện<br /> cáp kết nối như trong Hình 5;<br /> điều này nhất. Một ampe kế xoay chiều nối tiếp<br /> (v) Đo điện áp tín hiệu thu được VLISN (đơn vị dBµV)<br /> với mạch có thể được sử dụng để đo dòng điện áp<br /> trong dải tần số quan tâm;<br /> dụng, và một biến áp có thể được sử dụng để điều<br /> (vi) Suy hao đặt vào của LISN được tính bằng giá trị<br /> chỉnh dòng điện bằng cách thay đổi điện áp sơ cấp<br /> VLISN trừ đi giá trị VD ;<br /> của máy biến áp. Mạch điện áp cao không nên nối<br /> đất. Lưu ý rằng các giá trị trở kháng được đo bằng b) Thủ tục sau đây áp dụng khi sử dụng máy phân<br /> kỹ thuật này phải bằng khoảng một nửa so với giá tích mạng:<br /> trị quan sát được ở bước g) và bước i). (i) Ngắn mạch đầu ra cổng đo tín hiệu từ tất cả các<br /> phần không sử dụng của LISN bằng tải 50 Ω;<br /> 2) Thủ tục xác định suy hao đặt vào của LISN: Các<br /> (ii) Thiết lập máy phân tích mạng, LISN, suy hao 10<br /> yêu cầu sau đây sẽ được áp dụng để đo suy hao đặt vào<br /> dB, tải 50 Ω, kết nối chữ T và cáp như trong Hình<br /> của LISN<br /> 6;<br /> a) Thủ tục sau đây áp dụng khi sử dụng máy tạo (iii) Thực hiện theo chỉ dẫn của Hãng sản xuất máy<br /> tín hiệu và máy thu EMI: phân tích mạng để đo tín hiệu thu được trong dải<br /> (i) Ngắn mạch đầu ra cổng đo tín hiệu từ tất cả các tần số mong muốn;<br /> phần không sử dụng của LISN bằng tải 50 Ω; (iv) Thiết lập cấu hình phép đo gồm máy phân tích<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 61<br />  !"#$%&"' !"#$'&( !"#$%&'($)*+&$,-(.<br /> 3 L<br /> <br /> <br /> <br /> )(#$&*+$,-$./ )(#$&*+$,-$./ /0#$&12$34$56 /0#$&12$34$56<br /> <br /> <br /> 012$<br /> 789$<br /> B+$ 012$=>+$?"#$'&(<br /> 789$BC2$ 789$BC2$,"#$)&0<br /> @A0<br /> DE7<br /> <br /> <br /> <br /> 56)7<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 78(9:$;+<br /> >.0?($@A0$BC2<br /> <br /> Hình 5. Sơ đồ đo khi sử dụng máy phát và máy phân tích tín hiệu<br /> Hình 7. Sơ đồ thực hiện đo suy hao đặt vào khi sử dụng máy phân<br /> tích mạng<br /> !"#$%&'($)*+&$,-(.<br /> ! " (vi) Giá trị suy hao (dB) được tính bằng giá trị đo được<br /> ở bước (iii) trừ đi giá trị đạt được ở bước (v).<br /> /0#$&12$34$56 /0#$&12$34$56 C. Giải pháp xây dựng, thực hiện hệ thống tự động kiểm<br /> tra trở kháng và suy hao đặt vào của LISN<br /> Từ những nội dung đã trình bày ở trên đã cho chúng ta<br /> FA0$GH)$(I9$ thấy đối với thiết bị LISN trên có 02 tham số cần kiểm<br /> +&J$7K$)89$:4$;$ 789$:4$; tra: trở kháng và suy hao đặt vào. Do vậy trong phần<br /> 789$BC2$ 789$BC2$,"#$)&0<br /> này, tác giả sẽ tập trung vào việc đưa ra giải pháp kiểm<br /> DE7 tra hai tham số trên với những trang thiết bị đo lường<br /> hiện có ở Phòng thử nghiệm EMC/Trung tâm Giám định<br /> Chất lượng.<br /> Thiết bị LISN sử dụng tiêu chuẩn quân sự MIL-STD<br /> 461 có dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz, đối với tiêu<br /> chuẩn EMC thương mại như ANSI C63.4 và CISPR 22<br /> sử dụng LISN có dải tần từ 9 kHz đến 30 MHz nên sử<br /> dụng tổ hợp các thiết bị hiện có tại đơn vị: máy phân<br /> >.0?($@A0$BC2 tích mạng N9927A có dải tần làm việc từ 30 kHz đến<br /> 18 GHz; máy phân tích tín hiệu N9030A có dải tần từ<br /> Hình 6. Sơ đồ hiệu chuẩn khi sử dụng máy phân tích mạng 3 Hz đến 26,5 GHz; máy phát tín hiệu tần thấp 33210A<br /> dải tần từ 1 mHz đến 10 MHz; thiết bị đo trở kháng<br /> mạng, LISN, suy hao 10 dB, tải 50 Ω và cáp kết chính xác cao E4980 dải tần làm việc từ 20 Hz đến 2<br /> nối như trong Hình 7. Không làm thay đổi thiết lập MHz để có thể thực hiện kiểm tra trở kháng và suy hao<br /> trên máy phân tích mạng; đặt vào của LISN trong dải tần từ 9 kHz đến 30 MHz.<br /> (v) Thực hiện theo chỉ dẫn của Hãng sản xuất máy Kết quả đạt được của phần này là đưa ra 02 sơ đồ thực<br /> phân tích mạng để đo tín hiệu thu được trong dải hiện đo trở kháng (sơ đồ thứ nhất sử dụng thiết bị đo<br /> tần số mong muốn; trở kháng chính xác cao E4980 để đo trở kháng từ 9<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 62<br /> kHz đến 1 MHz; dải tần từ 1 MHz đến 30 MHz được<br /> thực hiện trong sơ đồ thứ hai với thiết bị chính là máy<br /> phân tích mạng N9927A) và 02 sơ đồ kiểm tra suy hao<br /> đặt vào của thiết bị LISN (sơ đồ thứ nhất gồm có hai<br /> thiết bị chính: máy phân tích tín hiệu N9030A và máy<br /> phát tín hiệu tần thấp 33210A để kiểm tra suy hao đặt<br /> vào từ dải tần từ 9 kHz đến 1 MHz; sơ đồ thứ hai sử<br /> dụng máy phân tích mạng để kiểm tra suy hao đặt vào<br /> từ 1 MHz đến 30 MHz).<br /> Căn cứ vào các sơ đồ kiểm tra trở kháng và suy hao<br /> đặt vào được đề xuất trong phần II-B, tác giả tiến hành<br /> xây dựng thuật toán và chương trình thực thi tự động<br /> các quá trình kiểm tra kỹ thuật, kiểm định hai tham số<br /> trên. Chương trình phần mềm (phần mềm điều khiển hệ<br /> thống) gồm có 02 mô-đun: mô-đun kiểm tra trở kháng<br /> Hình 9. Hình minh họa thực tế việc hiệu chuẩn hệ thống đo trở kháng<br /> và mô-đun kiểm tra tham số suy hao đặt vào. Trong mỗi<br /> mô-đun có 02 mô-đun con: mô-đun hiệu chuẩn thiết bị<br /> trước khi kiểm tra và mô-đun thực hiện kiểm tra trở<br /> kháng hoặc suy hao đặt vào.<br /> <br /> III. THỬ NGHIỆM KIỂM TRA THIẾT BỊ LISN<br /> Trong phần này, tác giả tiến hành đánh giá kết quả đạt<br /> được bằng giải pháp thực hiện của bài báo đối với thiết<br /> bị LISN của Phòng đo EMC như đã liệt kê ở trong Bảng<br /> I. Từ kết quả khảo sát về mối quan hệ giữa hệ số hiệu<br /> chuẩn trở kháng chuyển đổi và tần số, tác giả sử dụng<br /> thuật toán bình phương tối thiểu (LS: Least Square) [6]<br /> để đưa ra công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa<br /> trở kháng và tần số, suy hao đặt vào và tần số.<br /> <br /> A. Kiểm tra trở kháng<br /> Hình 10. Hình minh họa thực tế việc đo trở kháng của LISN.<br /> 1) Sơ đồ thực hiện:<br /> • Sơ đồ khối để hiệu chuẩn hệ thống và kiểm tra 2) Kết quả đạt được: Kết quả của 04 thiết bị LISN<br /> tham số trở kháng được minh họa trong Hình 8. được thể hiện trong Hình 11, Hình 12, Hình 13 và Hình<br /> 14.<br /> G;BH#5(3 Từ Hình 11 đến Hình 14 minh họa kết quả trở kháng<br /> đo được bằng giải pháp của bài báo và trở kháng được<br /> I%%JI?$K@A0#3 ,"(-+"%& !"#$<br /> !"%+ %&$'()<br /> <br /> !"#$ kiểm tra tại nước ngoài tương ứng ở các năm 2015 và<br /> %&'()*+,<br /> năm 2019. Ngoài ra, giới hạn trên và giới hạn của trở<br /> :;30$<br /> !"#$%&<br /> '()*+ :;30$ kháng đối với thiết bị LISN sử dụng trong tiêu chuẩn<br /> ?,@ABC;><br /> :DDEF? !"#$%&'(<br /> ?,@ABC;><br /> :DDEF? !"#$%&'( EMC quân sự (MIL-STD 461) cần đạt được cũng được<br /> *(+,$)-)$.#-/$<br /> minh họa để thuận lợi cho việc so sánh, đánh giá kết<br /> *(+,$)-)$.#-/$<br /> 6789% 0(#1,$(2$3(4,5 6789% 0(#1,$(2$3(4,5<br /> <br /> ./0 .10 quả kiểm tra.<br /> Tiếp theo, từ số liệu kiểm tra trở kháng của 04 bộ<br /> Hình 8. Sơ đồ khối thực hiện việc hiệu chuẩn và kiểm tra trở kháng LISN có trong Bảng I, tác giả sử dụng thuật toán bình<br /> của LISN bằng giải pháp của bài báo: (a) Sơ đồ hiệu chuẩn; (b) Sơ<br /> đồ thực hiện phép kiểm tra trở kháng của LISN<br /> phương tối thiểu (LS: Least Square) [6] để đưa ra công<br /> thức đặc trưng chung cho cả 04 bộ LISN. Sở dĩ, tác<br /> • Sơ đồ thực tế thực hiện việc hiệu chuẩn hệ thống giả thực hiện việc này vì từ kết quả trở kháng đạt được<br /> và kiểm tra tham số trở kháng được minh họa trong của 04 thiết bị LISN từ Hình 11 đến Hình 14 khá sát<br /> các Hình 9 và Hình 10. nhau nên tác giả cố gắng đưa ra công thức đặc trưng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 63<br />  60 60<br /> <br /> <br /> <br /> 50<br /> 50<br /> <br /> <br /> <br /> 40<br /> 40<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Impedance [Ohm]<br /> Impedance [Ohm]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> My proposed<br /> 2015 Calibrated<br /> <br /> 30<br /> 2019 Calibrated My proposed<br /> Upper Limit<br /> 30 2015 Calibrated<br /> Under Limit<br /> 2019 Calibrated<br /> Upper Limit<br /> 20 Under Limit<br /> 20<br /> <br /> <br /> 10<br /> 10<br /> <br /> <br /> 0<br /> 0.01 0.1 1 10<br /> 0<br /> Frequency [MHz]<br /> 0.01 0.1 1 10<br /> Frequency [MHz]<br /> Hình 11. Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:<br /> 106, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz. Hình 13. Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:<br /> 108, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.<br /> 60<br /> 60<br /> <br /> <br /> 50<br /> 50<br /> <br /> <br /> 40 40<br /> Impedance [Ohm]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Impedance [Ohm]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> My proposed<br /> 2015 Calibrated 2015 Calibrated<br /> 30 30<br /> 2019 Calibrated<br /> 2019 Calibrated<br /> My proposed<br /> Upper Limit<br /> Upper Limit<br /> Under Limit<br /> 20 Under Limit<br /> 20<br /> <br /> <br /> 10<br /> 10<br /> <br /> <br /> 0<br /> 0 0.01 0.1 1 10<br /> 0.01 0.1 1 10 Frequency [MHz]<br /> Frequency [MHz]<br /> Hình 14. Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu:<br /> Hình 12. Kết quả kiểm tra trở kháng của thiết bị LISN có số hiệu: 109, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.<br /> 107, trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz.<br /> <br /> B. Kiểm tra tham số suy hao đặt vào<br /> chung cho cả 04 bộ LISN để người dùng có thể dễ dàng 1) Sơ đồ thực hiện:<br /> ước lượng nhanh trở kháng của bộ LISN ở tần số bất kì<br /> trong dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz. Kết quả đạt được Dải tần từ 10 kHz đến 1 MHz: •<br /> <br /> về mối quan hệ giữa trở kháng và tần số minh họa ở – Sơ đồ khối để hiệu chuẩn hệ thống và kiểm tra<br /> trong công thức (1) và Hình 15 tham số suy hao đặt vào được minh họa trong<br /> Hình 16.<br /> Z (f ) = 47.15×exp (0.00536 × f ) −45.81×exp (−5.967 × f ) , Sơ đồ thực tế thực hiện việc hiệu chuẩn hệ thống<br /> –<br /> (1) và kiểm tra tham số suy hao đặt vào được minh<br /> sai số ước lượng của công thức (1): ± 0.051 Ω. Trong họa trong các Hình 17 và Hình 18.<br /> đó, f là tần số trong dải tần từ (0.01÷10) MHz, có đơn • Dải tần từ 1 MHz đến 10 MHz:<br /> <br /> vị tính MHz; Z(f ) trở kháng của LISN ở tần số f . – Sơ đồ khối để hiệu chuẩn hệ thống và kiểm tra<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 64<br />  50<br /> <br /> 45<br /> <br /> 40 Imp measured on Lisn 106<br /> Imp measured on Lisn 107<br /> Imp measured on Lisn 108<br /> 35<br /> Imp measured on Lisn 109<br /> Impedance [Ohm]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Approx Function<br /> 30<br /> <br /> 25<br /> <br /> 20<br /> <br /> 15<br /> <br /> 10<br /> <br /> 5<br /> <br /> 0<br /> 0.01 0.1 1 10<br /> Frequency [MHz]<br /> <br /> <br /> Hình 15. Công thức đặc trưng (công thức sắp xỉ) của 04 bộ LISN<br /> trong Bảng I về mối quan hệ giữa trở kháng và tần số.<br /> Hình 17. Hình minh họa thực tế việc hiệu chuẩn hệ thống đo suy hao<br /> đặt vào ở dải tần từ 0.01 MHz đến 1.0 MHz<br /> ,"(-+"%& 45)%<br /> !"%+ 678 -./01234<br /> 7-8(/9& 9:;