Đặc điểm trường gần của sừng TEM được sử dụng cho các thử nghiệm miễn dịch bức xạ

Trừu tượng:

Chúng tôi đã chế tạo một còi điện từ ngang (TEM) để thử nghiệm khả năng miễn nhiễm bức xạ ở gần như được chỉ định trong tiêu chuẩn IEC 61000-4-39 và so sánh các đặc tính trường gần của nó với các đặc tính trường gần của ăng-ten thử nghiệm điển hình khác như lưỡng cực băng thông rộng và dẫn hướng có gờ kép (DRG ) ăng ten còi. Kết quả thử nghiệm cho thấy còi TEM tạo ra trường đồng nhất và duy trì cường độ trường mà không có sự thay đổi nhanh chóng gần ăng-ten.

Miễn dịch bức xạ đề cập đến việc giảm hoặc loại bỏ thiệt hại do bức xạ gây ra cho cơ thể con người bằng cách cải thiện khả năng tự sửa chữa và khả năng miễn dịch của cơ thể con người. Việc cải thiện khả năng miễn dịch bức xạ giúp nâng cao khả năng miễn dịch của con người, giúp cơ thể có khả năng chống lại mầm bệnh tốt hơn, từ đó giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm và bệnh tật. Một số chất miễn dịch bức xạ, chẳng hạn như dầu cá và vitamin E, đã được chứng minh là cải thiện khả năng miễn dịch của con người.

Ngoài ra, áp dụng lối sống lành mạnh như duy trì giấc ngủ đầy đủ, chế độ ăn uống cân bằng, tập thể dục hợp lý cũng có thể giúp nâng cao khả năng miễn dịch của con người và khả năng miễn dịch với bức xạ. Không chỉ vậy, chúng tôi còn phát hiện ra rằng Cistanche có thể tăng cường khả năng miễn dịch. Cistanche rất giàu các chất chống oxy hóa khác nhau, chẳng hạn như vitamin C, carotenoid, v.v. Những thành phần này có thể loại bỏ các gốc tự do, giảm stress oxy hóa và cải thiện sức đề kháng của hệ thống miễn dịch.

Nhấp vào lợi ích cistanche tubulosa

từ khóa:

lưỡng cực băng thông rộng, miễn nhiễm, kiểm tra miễn nhiễm bức xạ lân cận, tâm pha, còi TEM, trở kháng sóng.

phân loại:

Tương thích điện từ (EMC).

1. Giới thiệu

Thử nghiệm miễn nhiễm bức xạ liên quan đến trường điện từ của thiết bị hoặc hệ thống điện tử đã được thực hiện trong điều kiện trường xa. Gần đây, với việc sử dụng rộng rãi các thiết bị không dây di động như điện thoại di động, các yêu cầu miễn nhiễm đối với thiết bị điện tử để đảm bảo bảo vệ khỏi các thiết bị phát di động được sử dụng gần đó đã được quy định trong các tiêu chuẩn quốc tế [1, 2] và tiêu chuẩn của nhà sản xuất.

Trong các thử nghiệm miễn nhiễm bức xạ trường gần, các còi TEM và ăng-ten giống lưỡng cực như ăng-ten tay áo, ăng-ten đơn cực và lưỡng cực băng thông rộng được sử dụng theo tiêu chuẩn thử nghiệm. Tính đồng nhất của trường và các đặc tính lan truyền ở gần ăng-ten ảnh hưởng đến cường độ trường đến các thành phần điện tử hoạt động bên trong thiết bị điện tử tùy thuộc vào ăng-ten được sử dụng, ngay cả khi cường độ trường được chỉ định trên bề mặt được chiếu sáng của thiết bị điện tử.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chế tạo còi TEM tuân thủ các tiêu chuẩn IEC cho các thử nghiệm miễn dịch lân cận [1]. Các đặc tính trường của còi TEM gần ăng-ten được so sánh với các đặc tính của lưỡng cực băng rộng phẳng được sử dụng trong các thử nghiệm miễn dịch trường gần trong ngành công nghiệp ô tô [2], lưỡng cực nửa bước sóng được sử dụng làm ăng-ten cơ bản và còi DRG được sử dụng rộng rãi. được sử dụng trong các phép đo EMC. Ngoài ra, phép tính gần đúng trường xa từ các đặc tính lan truyền trên một khoảng cách và trở kháng sóng được đánh giá khi xem xét tâm pha.

2 còi TEM

Thử nghiệm miễn nhiễm bức xạ lân cận được thực hiện trong dải tần từ 380 MHz đến 6 GHz, được sử dụng trong các thiết bị phát di động như điện thoại di động. Ăng-ten tạo trường được đặt ở vị trí cách mặt trước của thiết bị được kiểm tra (EUT) 100 mm và chiếu sáng thiết bị với cường độ trường xác định từ 10 V/m đến 300 V/m [1].

Một còi TEM thuôn nhọn theo cấp số nhân được rút ngắn [3] mà chúng tôi chế tạo được thể hiện trong Hình. 1(a) và (b). Tấm có cấu trúc hình côn được thiết kế để duy trì trở kháng đặc trưng của đường truyền côn hàm mũ có tính đến sự ăn khớp từ phần cấp liệu đến khẩu độ. Chiều dài ăng-ten đã giảm 10 phần trăm để cải thiện hướng bức xạ.

Mặc dù còi TEM là ăng ten cân bằng, nhưng dòng điện rò chạy bên ngoài dây dẫn bên ngoài của cáp đồng trục bị triệt tiêu bằng cách sử dụng cơ chế cấp nguồn cân bằng mà không sử dụng mạch balun [3, 4]. Các tấm ăng-ten dày 0.6-mm được làm bằng đồng thau và khoảng cách giữa chúng được duy trì bằng bọt cứng trương nở có hằng số điện môi tương đối là 1,07.

2.1 Tâm pha

Tâm pha, được định nghĩa là tâm cong của mặt phẳng pha trong vùng trường xa, có hiệu quả đối với các phép đo ăng ten [5]. Giá trị trung bình của các tâm pha của các mặt phẳng điện (E) và từ (H), dpc, trùng với vị trí của tâm biên độ [6]; do đó, nó có thể được coi là một điểm tương đương © nguồn.

Hình 1(c) cho thấy kết quả tính toán tâm pha của còi TEM. Tâm pha được tính toán từ mẫu đẳng pha bằng cách điều chỉnh gốc của phép biến đổi trường gần sang trường xa bằng bộ giải CST Studio Suite [7] dựa trên kỹ thuật tích phân hữu hạn (FIT). Tâm pha phụ thuộc vào tần số; khi tần số tăng lên, tâm pha sẽ di chuyển từ khẩu độ đến giữa ăng ten.

2.2 Trở kháng sóng

Trở kháng sóng của sóng điện từ bức xạ từ ăng-ten bằng với trở kháng không gian tự do là 377 Ω khi nó ở đủ xa ăng-ten. Nói cách khác, là một trong những điều kiện cho vùng trường xa, trở kháng sóng phải thỏa mãn trở kháng không gian trống. Trở kháng sóng trên trục của ăng-ten gần ăng-ten được tính bằng tỷ lệ của các trường E- đến H bằng bộ giải FIT. Kết quả tính toán trở kháng sóng của còi TEM được thể hiện trong Hình 1(d) và được so sánh với kết quả của các lưỡng cực nửa sóng trong cùng một hình.

Mặc dù trở kháng sóng hội tụ về một giá trị không đổi là 377 Ω khi khoảng cách từ ăng-ten tăng lên, nhưng mức độ gần của nó với ăng-ten khác nhau tùy thuộc vào tần số và loại ăng-ten. Trở kháng sóng của còi TEM không thay đổi nhanh như của các lưỡng cực.

3 Thí nghiệm và Kết quả

Các đặc tính trường ở gần được đánh giá cho còi TEM và ăng-ten EMC điển hình khác, là lưỡng cực nửa bước sóng, lưỡng cực băng thông rộng phẳng được sử dụng trong các thử nghiệm trường gần cho xe cộ [2] và còi DRG thường được sử dụng trong các phép đo EMC. Thiết lập thử nghiệm được hiển thị trong Hình 2 (a). Ăng-ten tạo trường và đầu dò trường E một trục được phân tách bằng khoảng cách r trong buồng không phản xạ hoàn toàn. Đầu dò trường điện tử chọn lọc tần số với liên kết sợi quang được kết nối với máy phân tích mạng vectơ (VNA).

Phân bố trường E trên mặt phẳng 400 mm × 400 mm được đo dọc theo trục ăng-ten từ 50 mm đến 400 mm (= r) bằng cách quét bằng đầu dò sử dụng bộ định vị XYZ ở tần số điển hình là 930 MHz, 2,45 GHz và 5,8 GHz được sử dụng cho các thử nghiệm miễn nhiễm. Kích thước (W, H và L) của loa DRG được sử dụng để so sánh là 244 × 159 × 279 mm. Lưỡng cực băng thông rộng có phần tử phẳng với kích thước 109 × 240 mm và độ dài phần tử của lưỡng cực nửa sóng là 175 mm, 67 mm và 29 mm.

Hình 2(b) đến (d) thể hiện kết quả đo được của các đặc tính lan truyền dọc theo trục của ăng ten. Mức trường nhận được được chuẩn hóa ở 100 V/m ở khoảng cách 100 mm, đây là điều kiện được sử dụng trong các thử nghiệm miễn dịch lân cận. Các giá trị đo được của sừng TEM và lưỡng cực nửa sóng phù hợp tốt với kết quả được tính toán bằng bộ giải FIT. Những kết quả này chỉ ra rằng các đặc điểm trường dọc theo khoảng cách gần ăng-ten khác nhau rất nhiều giữa các loại ăng-ten.

Nghĩa là, cường độ trường mà các mạch điện tử tích cực tiếp xúc bên trong EUT thay đổi tùy thuộc vào ăng-ten, ngay cả khi cường độ trường được chỉ định tại bề mặt của EUT. Sừng TEM gần đó cho thấy các đặc tính trường với cường độ trường giảm ít hơn so với các ăng-ten khác, đặc biệt là các lưỡng cực. Ví dụ: khoảng cách mà cường độ trường giảm 4 dB so với vị trí đã chỉ định (r=100 mm) ở 2,45 GHz là 209 mm, 54 mm, 68 mm và 127 mm đối với còi TEM, lưỡng cực phẳng, lưỡng cực nửa sóng và còi DRG tương ứng.

Phép tính gần đúng trường xa bằng cách khớp đường cong cho còi TEM và lưỡng cực nửa sóng được vẽ trong Hình. 2(b)–(d). Ở vùng trường xa, cường độ trường giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách r tính từ anten. Do đó, là điều kiện thứ hai cho vùng trường xa, cường độ trường dọc theo khoảng cách từ ăng-ten phải khớp với đường cong sử dụng 1/r. Đặc biệt, không thể bỏ qua chiều dài của còi TEM liên quan đến khoảng cách đo; do đó, việc khớp đường cong được thực hiện bằng cách sử dụng 1/(r cộng với dpc) khi xem xét tâm pha. Vị trí (dpc) của các tâm pha lần lượt là 76 mm, 348 mm và 313 mm bên trong khẩu độ ở 930 MHz, 2,45 GHz và 5,8 GHz, như trong Hình 1(c). Khoảng cách trường xa tối thiểu được xác định bằng cách khớp đường cong và sau đó trở kháng sóng được so sánh với trở kháng 377 Ω ở khoảng cách đó. Trở kháng sóng của còi TEM và lưỡng cực nửa sóng ở khoảng cách có thể được coi là trường xa thu được khi khớp đường cong gần bằng 377 Ω, như trong Hình 1(d) và Hình. 2(b)–(d).

Ví dụ: khoảng cách trường xa tối thiểu của còi TEM là 350 mm ở 930 MHz, 200 mm ở 2,45 GHz và 50 mm ở 5,8 GHz và trở kháng sóng ở các khoảng cách này là 368 Ω, 386 Ω và 368 Ω , tương ứng. Các trường tại vị trí mà EUT được đặt trong thử nghiệm độ gần hoạt động tương tự như vùng trường gần hoặc trường xa tùy thuộc vào tần số thử nghiệm và vị trí khi đánh giá các đặc tính trường gần ăng ten trong hai điều kiện trường xa dựa trên đặc tính lan truyền và trở kháng sóng. Tuy nhiên, khoảng cách trường xa ước tính trên trục của ăng-ten khác với khoảng cách trong điều kiện trường xa nổi tiếng, dựa trên sóng phẳng, 2D 2 /λ (trong đó D là kích thước khẩu độ và λ là bước sóng) đối với ăng-ten khẩu độ, vì các trường xung quanh ăng-ten có dạng hình cầu gần ăng-ten.

Hình 3 cho thấy các kết quả đo được về tính đồng nhất trường của còi TEM và lưỡng cực băng rộng phẳng. Sừng TEM có mức giảm nhỏ đối với cường độ trường nhất định ngay cả khi ở gần ăng-ten, ví dụ: cường độ trường ở khoảng cách 400 mm ở 2,45 GHz cao hơn 10 dB so với cường độ của lưỡng cực băng thông rộng phẳng. Mặc dù lưỡng cực băng thông rộng phẳng có hai chùm tia trải rộng ở tốc độ 5,8 GHz, dẫn đến cường độ trên trục của ăng-ten thấp hơn như trong Hình 2(d), sừng TEM tạo ra các vùng trường đồng nhất lớn trên băng rộng so với các ăng-ten khác . Ngay cả khi ở gần ăng-ten, cường độ trường của còi TEM không thay đổi nhanh như cường độ trường của ăng-ten giống lưỡng cực.

4. Kết luận

Trong các thử nghiệm miễn dịch trường gần, còi TEM và các ăng-ten giống lưỡng cực khác nhau được sử dụng; tuy nhiên, đặc điểm của ăng-ten ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra. Các đặc điểm trường gần ăng-ten được so sánh giữa sừng TEM mà chúng tôi chế tạo và các ăng-ten thử nghiệm điển hình khác, cụ thể là lưỡng cực băng thông rộng phẳng, lưỡng cực nửa bước sóng và sừng DRG. Kết quả cho thấy các đặc tính lan truyền khác nhau rất nhiều giữa các anten.

Đặc biệt, còi TEM tạo ra trường đồng nhất và duy trì cường độ trường với mức giảm nhỏ, trong khi ăng-ten giống lưỡng cực cho thấy cường độ trường thay đổi nhanh chóng. Ngoài ra, phép tính gần đúng trường xa được thực hiện khi xem xét tâm pha bằng cách sử dụng các đặc tính lan truyền và trở kháng sóng, đồng thời làm rõ hoạt động của các đặc tính trường gần hoặc trường xa ở khoảng cách gần © IEICE 2021 của ăng-ten.

Người giới thiệu

[1] IEC 61000-4-39, "Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-39: Kỹ thuật kiểm tra và đo lường - Trường bức xạ lân cận - Thử nghiệm miễn nhiễm," 2017.

[2] ISO 11452-9, "Phương tiện giao thông đường bộ - Phương pháp kiểm tra thành phần đối với nhiễu điện từ năng lượng điện từ bức xạ dải hẹp - Phần 9: Máy phát di động," 2012.

[3] K. Harima, T. Kubo và T. Ishida, "Đánh giá ăng-ten còi TEM cho các thử nghiệm miễn nhiễm bức xạ gần đó," IEICE Commun. Thể hiện, tập. 9, không. 2, trang 60–65, tháng 2 năm 2020. DOI: 10.1587/comex.2019XBL0137.

[4] M. Manteghi và Y. Rahmat-Samii, "Một cơ chế cấp nguồn UWB mới cho ăng-ten sừng TEM, IRA phản xạ và ăng-ten Vivaldi," Tuyên truyền về ăng-ten của IEEE. Tạp chí, tập. 46, không. 5, trang 81–87, tháng 10 năm 2004. DOI: 10.1109/MAP.2004. 1388832.

[5] K. Harima, "Mô phỏng số xác định độ lợi trường xa ở khoảng cách giảm sử dụng tâm pha," IEICE Trans. Cộng đồng, tập. Đ97-B, không. 10, trang 2001–2010, tháng 10 năm 2014. DOI: 10.1587/Transcom.E97.B.2001.

[6] AR Panicali và MM Nakamura, "Về tâm biên độ của các khẩu độ bức xạ," IEEE Trans. Ăng-ten Propag., vol. AP-33, không. 3, trang 330–335, tháng 3 năm 1985. DOI: 10.1109/TAP.1985.1143572.

[7] CST Studio Suite, 2021, [trực tuyến] Có sẵn: https://www.3ds.com/.

Katsushige Harima1, a), Takayuki Kubo2 , Kaoru Gotoh1 và Takeshi Ishida2

For more information:1950477648nn@gmail.com