NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ BỌC CHẮN BỨC XẠ ĐIỆN TỪ.pdf

1. i
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------
CAO PHỔ
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ
BỌC CHẮN BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Đà Nẵng - Năm 2018

2. ii
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------
CAO PHỔ
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ
BỌC CHẮN BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60.52.02.03
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS TĂNG TẤN CHIẾN
Đà Nẵng, năm 2018

3. iii
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
LỜI CAM ĐOAN
Kính gửi: Hội đồng bảo vệ luận văn tốt nghiệp Khoa Điện tử - Viễn thông,
Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.
Tôi tên là: Cao Phổ
Hiện là học viên lớp Cao học Kỹ thuật điện tử - Khoá 32 - Khoa Điện tử - Viễn
thông, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.
Tôi xin cam đoan nội dung và số liệu của luận văn này không phải là bản sao
chép của bất cứ luận văn hoặc công trình nào đã có từ trước. Nếu vi phạm tôi xin chịu
hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng.
Học viên
Cao Phổ

4. iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................iii
MỤC LỤC.................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................viii
DANH MỤC CÁC BẢNG .........................................................................................x
DANH MỤC CÁC HÌNH..........................................................................................x
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ .............................4
1.1. Giới thiệu chương.......................................................................................4
1.2. Khái niệm tương thích điện từ.....................................................................4
1.3. Phân tích các nguồn nhiễu...........................................................................5
1.3.1. Các nguồn nhiễu tự nhiên...................................................................5
1.3.2. Các nguồn nhiễu công nghiệp.............................................................6
1.4. Sự bức xạ....................................................................................................7
1.4.1. Bức xạ phát xạ....................................................................................8
1.4.2. Bức xạ từ dây dẫn...............................................................................8
1.5. Kết luận chương .........................................................................................8
CHƯƠNG 2. CÁC QUY CHUẨN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ..................10
2.1. Giới thiệu chương.....................................................................................10
2.2. Tổng quan quy chuẩn EMC ......................................................................10
2.3. Quy chuẩn về EMC của Hoa Kỳ...............................................................10
2.4. Quy chuẩn về EMC của Châu Âu .............................................................11
2.5. Kết luận chương .......................................................................................13
CHƯƠNG 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ BỌC CHẮN ĐỂ
ĐẢM BẢO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ.................................................................14
3.1. Giới thiệu chương.....................................................................................14
3.2. Phương pháp bọc chắn trong lĩnh vực tương thích điện từ.........................14
3.3. Các phương pháp cải thiện hiệu quả bọc chắn...........................................15
3.3.1. Phương pháp bọc chắn nhiều lớp......................................................15
3.3.2. Phương pháp bọc chắn chống từ trường ở tần số thấp ......................16
3.3.3. Phương pháp đặt khe hở và chia nhỏ khe hở.....................................17
3.3.4. Cải thiện hiệu quả bọc chắn tại khớp nối ..........................................19

5. v
3.3.5. Phương pháp sử dụng ống dẫn sóng .................................................20
3.4. Tính toán hiệu quả bọc chắn trong trường hợp bọc chắn không kín...........21
3.4.1. Hiệu quả bọc chắn của tấm chắn có khe hở ......................................22
3.4.2. Hiệu quả bọc chắn của tấm chắn khi khe hở chia nhỏ.......................24
3.4.3. Hiệu quả bọc chắn của mắt lưới bằng vật liệu dẫn điện ....................24
3.4.4. Hiệu quả bọc chắn của khe hở dạng ống dẫn sóng............................25
3.5. Kiểm tra hộp bọc chắn trong thực tế .........................................................28
3.6. Kết luận chương .......................................................................................29
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG CẢI THIỆN BỌC CHẮN ĐỂ ĐẢM BẢO TƯƠNG
THÍCH ĐIỆN TỪ....................................................................................................30
4.1. Giới thiệu chương.....................................................................................30
4.2. Giới thiệu phần mềm CST (Computer Simulation Technology)................30
4.3. Sơ đồ tiến trình mô phỏng cải thiện hiệu quả bọc chắn..............................32
4.4. Thiết lập các thông số bọc chắn ................................................................33
4.5. Khảo sát bức xạ điện từ.............................................................................34
4.5.1. Mô phỏng bức xạ điện từ hộp bọc chắn kín ......................................34
4.5.2. Mô phỏng bức xạ điện từ hộp bọc chắn có khe hở............................35
4.5.3. Mô phỏng bức xạ điện từ của hộp bọc chắn bằng các vật liệu khác
nhau 39
4.5.4. Mô phỏng bức xạ điện từ hộp bọc với khe hở có cấu trúc như ống dẫn
sóng 40
4.5.5. Mô phỏng bức xạ điện từ hộp bọc chắn có khe hở dạng hình tròn ....41
4.5.6. Mô phỏng bức xạ điện từ hộp bọc chắn có khe hở dạng tổ ong.........42
4.6. Mô phỏng bức xạ điện từ từ hộp bọc chắn có dải tần từ 500 đến 2000MHz
44
4.6.1. Mô phỏng hộp kín và hộp có khe hở 3x4cm .....................................44
4.6.2. Mô phỏng hộp có số lượng khe hở khác nhau...................................44
4.6.3. Mô phỏng hộp khe hở dạng lỗ tròn...................................................45
4.6.4. Mô phỏng hộp có khe hở có cấu trúc ống dẫn sóng ..........................45
4.6.5. Mô phỏng hộp có khe hở có cấu trúc tổ ong .....................................46
4.7. Khảo sát hiệu quả bọc chắn (SE)...............................................................46
4.7.1. Khảo sát hiệu quả bọc chắn của hộp kín ...........................................46
4.7.2. Khảo sát hiệu quả bọc chắn với hộp có khe 3 x 4cm.........................47
4.7.3. Khảo sát hiệu quả bọc chắn khi thay đổi số lượng khe (giữ nguyên
tổng diện tích khe hở) ...................................................................................48
4.7.4. Khảo sát hộp bọc chắn có khe hở dạng hình chữ nhật và hình tròn ...49

6. vi
4.7.5. Khảo sát trường hợp bọc chắn với các vật liệu khác nhau.................50
4.7.6. Khảo sát hiệu quả bọc chắn của hộp khi có các vật liệu dẫn điện khác
nhau. 51
Hình 4.30. Hiệu quả bọc chắn của hộp có vật liệu khác nhau.Error! Bookmark not
defined.
4.7.7. Khảo sát hiệu quả bọc chắn của hộp có khe hở ống dẫn sóng với độ
sâu khác nhau................................................................................................52
Hình 4.31. Hiệu quả bọc chắn của hộp có khe hở ống dẫn sóng chữ nhật với độ
sâu khác nhau. ...............................................................Error! Bookmark not defined.
4.7.8. Khảo sát hiệu quả bọc chắn hình dạng tổ ong ...................................53
Hình 4.32. Hiệu quả bọc chắn hình dạng tổ ong có số lượng lỗ khác nhau..... Error!
Bookmark not defined.
4.8. Kết luận chương .......................................................................................53
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................54
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................56

7. vii
TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ BỌC CHẮN
BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
Học viên: Cao Phổ - Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử.
Mã số: 60.52.02.03 - Khóa: K32 - Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt - Gần đây, cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, nghiên cứu về tương thích
điện từ đã tạo ra những bước tiến đáng kể trong việc giải quyết và giảm thiểu các rủi ro do
nhiễu khi sử dụng các thiết bị điện tử. Từ đó, bảo đảm cho các thiết bị hoạt động ổn định hay
thậm chí đảm bảo được tính an toàn cho con người. Luận văn trình bày về nền tảng tương
thích điện từ EMC và từ đó đưa ra phương pháp nghiên cứu giảm nhiễu bức xạ điện từ bằng
cách sử dụng hộp bọc chắn. Qua đó, tính tương thích điện từ cũng như hiệu quả bọc chắn sẽ
được khảo sát thông qua các trường hợp cụ thể như sử dụng hộp kín, sử dụng hộp bọc chắn
với các khe hở có hình dạng-kích thước khác nhau, hay thậm chí với các vật liệu khác nhau.
Kết quả khảo sát cho thấy được những kết quả đầy hứa hẹn và đây cũng là minh chứng cho
khả năng ứng dụng trong thực tế của luận văn.
Từ khóa - Tương thích điện từ, hiệu quả bọc chắn, bức xạ điện từ, EMI, SE
RESEARCHING METHODS: IMPROVING ELECTROMAGNETIC SHIELDING
EFFECTIVENESS
Abstract - Recently, along with the rapid development of technology, researching on
electromagnetic compatibility (EMC) has made significant strides in solving and mitigating
the risk of interference when using electronic devices. With EMC, make sure that the
equipments will work stably or even safe for human. The thesis presents electromagnetic
compatibility platform and offers a method for studying electromagnetic radiation
interference by using a shielded box. Thereby, I will investigate the electromagnetic
compatibility as well as the shielding effect (SE) through specific cases such as the use of
sealed boxes, the use of enclosures with different-sized openings, or with different materials.
The experiments show promising results, as well as benefits of the shielding effect.
Key words - electromagnetic compatibility, shielding effect, electromagnetic radiation, EMI,
SE.

8. viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ
viết
tắt
Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt
CST
Computer Simulation
Technology
Công nghệ mô phỏng trên máy tính
DAC Digital to Analog Converter Chuyển đổi số ra tương tự
DFT Discrete Fourier transform Biến đổi Fourier rời rạc
EMC
Electromagnetic
Compatibility
Tương thích điện từ
EME Electromagnetic Emission Phát xạ điện từ
EMI
Electromagnetic
Interference
Nhiễu giao thoa điện từ
EMS
Electromagnetic
Susceptibility
Độ nhạy điện từ
EUT Equipment Under Test Thiết bị kiểm tra, giám sát
FCC
Federal Communications
Commission
Ủy ban Truyền thông Liên bang
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh
FDFD
Finite Difference Frequence
Domain
Sai phân hữu hạn trong miền tần số
FDTD
Finite Difference Time
Domain
Sai phân hữu hạn trong miền thời gian
FE Finite Element Phần tử hữu hạn
RE Radiated Emission Bức xạ phát xạ

9. ix
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
SE Shielding Effectiveness Hiệu quả bọc chắn
SEE
Shielding Effectivenness
Electric Field
Hiệu quả bọc chắn đối với thành phần điện
trường
SHE
Shielding Effectivenness
Magnetic Field
Hiệu quả bọc chắn đối với thành phần từ
trường
TE Transverse Electric Điện trường ngang
TLM Transmission Line Matrix Ma trận đường truyền
TM Transverse Magnetic Từ trường ngang

10. x
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Giới hạn phát xạ FCC cho sản phẩm thuộc Class A ở khoảng cách 10m....11
Bảng 2.2. Giới hạn phát xạ FCC cho sản phẩm thuộc Class B ở khoảng cách 3m. .....11
Bảng 2.3. Giới hạn phát xạ FCC cho sản phẩm thuộc Class A và Class B ở khoảng
cách 10m. ..................................................................................................................11
Bảng 3.1. Hiệu quả bọc chắn thêm do hiệu ứng che...................................................23
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1-1. Các nguyên tắc tương thích điện từ..............................................................4
Hình 1-2. Sơ đồ mô tả các đường ghép EMI. ...............................................................5
Hình 2-1. So sánh giới hạn phát xạ FCC và CISPR cho sản phẩm thuộc Class A và
Class B ở khoảng cách 10m.......................................................................................12
Hình 3-1. Mô tả bọc chắn giữa bức xạ nằm trong hộp bọc chắn và bức xạ bên ngoài
hộp bọc chắn..............................................................................................................14
Hình 3-2. Bọc chắn nhiều lớp. ...................................................................................15
Hình 3-3. Bọc chắn chống từ trường ở tần số thấp. ....................................................16
Hình 3-4. Sử dụng nhiều lớp chắn để chống lại hiện tượng bảo hòa từ của vật liệu....17
Hình 3-5. Phương pháp đặt khe hở và chia nhỏ khe hở. .............................................18
Hình 3-6. Cải thiện bọc chắn bằng cách đặt khe hở song song với hướng dòng điện
cảm ứng.....................................................................................................................18
Hình 3-7. Cải thiện bọc chắn bằng phương pháp chia khe hở lớn thành nhiều khe hở
nhỏ. ...........................................................................................................................19
Hình 3-8. Kỹ thuật đệm nối. ......................................................................................20
Hình 3-9. Ảnh hưởng của các nắp đậy hộp bọc chắn..................................................20
Hình 3-10. Sử dụng ống dẫn sóng đảm bảo hiệu quả bọc chắn cao và đảm bảo thông
gió. ............................................................................................................................20
Hình 3-11. Sử dụng ống dẫn sóng dạng tổ ong...........................................................21
Hình 3-12. Kích thước khe hở....................................................................................22
Hình 3-13. Kích thước hộp. .......................................................................................23
Hình 3-14. Chia nhỏ khe hở.......................................................................................24
Hình 3-15. Cấu trúc màn lưới. ...................................................................................25
Hình 3-16. Ống dẫn sóng hình trụ tròn.......................................................................27
Hình 3-17. Ống dẫn sóng hình lục giác......................................................................28
Hình 3-18. Quá trình kiểm tra bức xạ hộp bọc chắn trong thực tế. .............................29
Hình 4-1. Giao diện phần mềm CST..........................................................................31
Hình 4-2. Sơ đồ tiến trình mô phỏng cải thiện hiệu quả bọc chắn...............................32
Hình 4-3. Các thông số của hộp bọc chắn [5].............................................................33
Hình 4-4. Hộp chắn mô phỏng bằng phần mềm CST với kích thước khe hở 4x3cm...33
Hình 4-5. Hộp chắn kín mô phỏng bằng phần mềm CST. ..........................................34
Hình 4-6. Đồ thị bức xạ điện từ của hộp kín tại vị trí cách hộp 3m.............................34

11. xi
Hình 4-7. Đồ thị bức xạ điện từ đo tại vị trí cách hộp 3m...........................................35
Hình 4-8. Đồ thị bức xạ điện từ tại vị trí cách hộp 3m khi hộp bọc chắn có khe hở
0.2x0.8, 0.2x6 và 0.2x12cm. ......................................................................................36
Hình 4-9. Hộp bọc chắn khi chia khe 4x3cm thành 30 khe đều nhau..........................37
Hình 4-10. Đồ thị bức xạ điện từ tại vị trí cách hộp 3m khi hộp bọc chắn có khe hở 15
khe 0.2x4 và 30 khe 0.2x2cm.....................................................................................37
Hình 4-11. Hộp bọc chắn 4x3cm khi chia thành 60 khe. ............................................38
Hình 4-12. Đồ thị bức xạ điện từ tại vị trí cách hộp 3m khi hộp bọc chắn có 60 và 120
khe có tổng diện tích 12cm2
.......................................................................................38
Hình 4-13. Đồ thị bức xạ điện từ tại vị trí cách hộp 3m khi hộp bọc chắn có khe hở
12x0.1, 6x0.2, 0.2x6, 0.1x12cm.................................................................................39
Hình 4-14. Đồ thị bức xạ điện từ tại vị trí cách hộp 3m khi hộp bọc chắn có khe hở
0.1x12cm với các vật liệu khác nhau. ........................................................................40
Hình 4-15. Đồ thị bức xạ điện từ tại vị trí cách hộp 3m khi hộp bọc chắn có khe hở có
kích thước 0.2x6cm, độ sâu lần lượt thay đổi 0.05, 1, 4 và 12cm. ..............................41
Hình 4-16. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn có khe hở tròn diện tích 12cm2
, có
số lượng 01, 10, 30 lỗ tròn, và 90 lỗ tròn có diện tích 36cm2
......................................41
Hình 4-17. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn có khe hở dạng tổ ong.................42
Hình 4-18. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn có khe hở dạng tổ ong có chiều dài
ống thay đổi 1, 4, 8cm................................................................................................43
Hình 4-19. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn khe hở dạng tổ ong có số lượng 1
ống, 10 ống, 95 ống có cùng diện tích 12cm2
và 190 ống có diện tích 24cm2
.............43
Hình 4-20. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn kín và hộp bọc chắn khe hở 3x4cm.
..................................................................................................................................44
Hình 4-21. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn có số lượng khe hở 30, 60 và 120
khe.............................................................................................................................44
Hình 4-22. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn lỗ tròn có số lượng 30 và 90........45
Hình 4-23. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn có khe hở có cấu trúc như ống dẫn
sóng có độ sâu lần lượt thay đổi 4, 6, 12cm................................................................45
Hình 4-24. Đồ thị bức xạ điện từ khi hộp bọc chắn có khe hở dạng tổ ong có số lượng
lỗ lần lượt là 1, 10, 100..............................................................................................46
Hình 4-25. Hiệu quả bọc chắn của hộp kín.................................................................47
Hình 4-26. Hiệu quả bọc chắn của hộp có khe hở 4x3cm...........................................47
Hình 4-27. Hiệu quả bọc chắn khi thay đổi số lượng khe và tổng diện tích không đổi48
Hình 4-28. Hiệu quả bọc chắn khi thay đổi hình dạng khe .........................................49
Hình 4-29. So sánh hiệu quả bọc chắn với các loại vật liệu khác nhau. ......................50
Hình 4-30. Hiệu quả bọc chắn của hộp có vật liệu khác nhau.....................................51
Hình 4-31. Hiệu quả bọc chắn của hộp có khe hở ống dẫn sóng chữ nhật với độ sâu
khác nhau. .................................................................................................................52
Hình 4-32. Hiệu quả bọc chắn hình dạng tổ ong có số lượng lỗ khác nhau.................53

12. 1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tương thích điện từ (Electromagnetic Compatibility: EMC) là khả năng của một
hệ thống điện tử mà chức năng hoạt động của nó trong môi trường trường điện từ
không ảnh hưởng, không gây nhiễu đến các hệ thống khác cùng hoạt động trong môi
trường đó. Đó là một hệ thống điện tử phải không bị nhiễu từ các tín hiệu phát xạ của
các hệ thống khác, không gây nhiễu làm ảnh hưởng đến hoạt động của các hệ thống
khác cũng như không gây nhiễu với chính hoạt động của bản thân nó.
Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện, điện tử, yêu
cầu phải có chất lượng tốt hơn trong khi kích thước giảm đáng kể. Các thiết bị cần
thiết cho nhu cầu con người ngày một tăng đáng kể, trong một không gian giới hạn lại
có nhiều thiết bị cùng hoạt động. Vì vậy, sự ảnh hưởng giữa các thiết bị do bức xạ điện
từ là tất yếu xảy ra.
Tương thích điện từ ngày càng được quan tâm hơn, nhằm giải quyết vấn đề khi
các thiết bị vận hành trong một môi trường có sự hiện diện của các thiết bị khác hoặc
có tín hiệu nhiễu từ môi trường chung quanh tác động vào mà chúng vẫn hoạt động tốt.
Để thực hiện được điều này, chúng ta phải dùng một kỹ thuật như là một phương tiện
để tránh những hiệu ứng không mong muốn mà sự nhiễu loạn trên có thể gây ra.
Một trong những biện pháp hiệu quả làm giảm sự bức xạ gây nhiễu của thiết bị
cũng như các nguồn gây nhiễu từ các thiết bị, môi trường chung quanh đó là dùng bọc
chắn. Trong thực tế bọc chắn luôn tồn tại các khe hở do nhu cầu làm mát, giao tiếp,
cấp nguồn…. Các khe hở này làm giảm đi hiệu quả bọc chắn; do đó ta phải nghiên cứu
tìm cách khắc phục, cải thiện hiệu quả của bọc chắn. Vì vậy tôi tiến hành thực hiện đề
tài “NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ BỌC CHẮN
BỨC XẠ ĐIỆN TỪ” nhằm đảm bảo tính tương thích điện từ của các thiết bị.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu
trong lĩnh vực tương thích điện từ và cải thiện tính tương thích điện từ bằng kỹ thuật
bọc chắn nhằm để giảm bức xạ điện từ, đảm bảo tương thích điện từ
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nghiên cứu các nguồn nhiễu của những thiết bị điện, điện tử, tin học, từ trường
của trái đất…

13. 2
- Nghiên cứu các vật liệu bọc chắn, các phương pháp bọc chắn nhằm cải thiện
tính tương thích điện từ
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Ứng dụng phần mềm CST (Computer Simulation Technology) thiết lập mô
phỏng cải thiện hiệu quả bọc chắn trong lĩnh vực tương thích điện từ.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt của luận văn là kết hợp nghiên cứu lý
thuyết, tính toán, sử dụng phần mềm MATLAB, kết hợp mô phỏng bằng phần mềm
CST để đánh giá các kết quả đạt được và so sánh với các công trình nghiên cứu liên
quan đã được công bố.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Theo xu hướng hiện tại, các thiết bị điện-điện tử phải có chất lượng ngày càng tốt
hơn trong khi kích thước của các thiết bị giảm đáng kể. Bên cạnh đó, các thiết bị hoạt
động ở những băng tần cao hơn, khả năng gây nhiễu giữa các thiết bị với nhau là điều
không tránh khỏi và đây là một vấn đề cấp thiết, cần được quan tâm. Do đó, cải thiện
che chắn điện từ là cần thiết để giảm bức xạ điện từ ảnh hưởng đến các thiết bị khác.
6. Cấu trúc của luận văn
Chương 1: Tổng quan
Chương 1 trình bày về vấn đề tương thích điện từ (EMC), một lĩnh vực cực kì
quan trọng và có tác động lớn đến hầu hết tất cả thiết bị điện tử hiện nay. Đưa ra cách
nhìn nhận tổng quan, vai trò của tương thích điện từ cũng như nguồn gốc của các
nguồn gây nhiễu điện từ (EMI) trong thực tế.
Chương 2: Các quy chuẩn về tương thích điện từ
Trình bày về các quy chuẩn EMC được quy ước bởi các tổ chức có thẩm quyền
trên thế giới. Trong đó, các quy chuẩn của Hoa Kỳ và Châu Âu sẽ được lựa chọn trình
bày để từ đó làm căn cứ cho quá trình đánh giá
Chương 3: Các phương pháp cải thiện hiệu quả bọc chắn để đảm bảo tương
thích điện từ.
Chương 3 đưa ra các phương pháp cải thiện hiệu quả bọc chắn được biết đến
như: bọc chắn nhiều lớp, bọc chắn chống từ trường ở tần số thấp, phương pháp đặt khe
hở và chia nhỏ khe hở… Đây là tiền đề cơ sở để lựa chọn các phương pháp thực
nghiệm, mô phỏng các quá trình khảo sát hiệu quả bọc chắn của vật liệu nhằm đảm
bảo tương thích điện từ.

14. 3
Chương 4: Mô phỏng cải thiện quả bọc chắn để đảm bảo tương thích điện từ
Đây là phần nội dung chính mà tác giả hướng đến trong luận văn. Trong luận văn
này, tác giả sử dụng phần mềm mô phỏng để kiểm chứng với 2 phương pháp cải thiện
hiệu quả bọc chắn, đó là: phương pháp đặt khe hở và phương pháp sử dụng ống dẫn
sóng. Ngoài ra, luận văn cũng trình bày các kết quả khảo sát với các trường hợp: hình
dạng khe hở khác nhau, hay thay đổi số lượng khe hở (khảo sát trong điều kiện giữ
nguyên tổng diện tích)… Với các vật liệu cấu thành khác nhau, tác giả cũng thực hiện
các trường hợp mô phỏng để thu thập và đánh giá kết quả được chính xác hơn. Từ đó,
thực hiện so sánh hiệu quả bọc chắn trong các trường hợp cụ thể, từ đó tìm ra phương
pháp bọc chắn tối ưu nhất.

15. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ
1.1. Giới thiệu chương
Chương này sẽ trình bày một cách tổng quan về lĩnh vực tương thích điện từ:
khái niệm tương thích điện từ, mô hình cơ bản của tương thích điện từ, các quy tắc,
quy trình và thiết bị để kiểm tra tính tương thích điện từ, các hiệu ứng nhiễu trong lĩnh
vực tương thích điện từ. Ngoài ra chương này cũng phân tích nguồn nhiễu bao gồm
nhiễu tự nhiên, đưa ra cơ sở lý thuyết để giải quyết các vấn đề liên quan đến trường
điện từ. Đồng thời đưa ra các vấn đề tác động qua lại giữa các hệ thống điện tử thông
qua kiểu ghép nối, vấn đề bức xạ, phát xạ…
1.2. Khái niệm tương thích điện từ
Tương thích điện từ (Electromagnetic Compatibility: EMC) là khả năng của một
hệ thống điện tử mà chức năng hoạt động của nó trong môi trường trường điện từ
không ảnh hưởng, không gây nhiễu đến các hệ thống khác cùng hoạt động trong môi
trường đó. Đó là một hệ thống điện tử phải không bị nhiễu từ các tín hiệu phát xạ của
các hệ thống khác, không gây nhiễu làm ảnh hưởng đến hoạt động của các hệ thống
khác cũng như không gây nhiễu với chính hoạt động của bản thân nó.
Hình 1-1. Các nguyên tắc tương thích điện từ.
Hiện tượng bức xạ chia làm hai loại:
- Bức xạ phát xạ (RE): liên quan đến cơ chế sinh ra các năng lượng bức xạ điện
từ không mong muốn vào môi trường xung quanh gây ảnh hưởng đến các thiết bị điện
tử khác.
- Bức xạ miễn nhiễm (RI): liên quan đến cơ chế chống lại các bức xạ điện từ từ
các thiết bị khác vào các bộ phận đang hoạt động của hệ thống.
ESD (phóng tĩnh điện) bao gồm sự kết hợp giữa hiện tượng bức xạ và hiện tượng
dẫn.

16. 5
Hiện tượng dẫn cũng được chia làm hai loại:
- Dẫn phát xạ (CE): liên quan đến cơ chế các năng lượng điện từ được tạo ra từ
các mạch điện tử ảnh hưởng đến các bộ phận khác trong mạch (đặc biệt là nguồn cung
cấp AC) thông qua các dây cáp truyền dẫn tín hiệu giữa các thiết bị.
- Dẫn miễn nhiễm (CI): liên quan đến khả năng chống lại các nhiễu điện từ sinh
ra từ bộ nguồn AC, các mạch điện tử đến thiết bị hoạt động của hệ thống.
1.3. Phân tích các nguồn nhiễu
Thành phần cơ bản của nhiễu điện từ chính là dòng chuyển dời của các hạt
electron. Khi thiết bị hoạt động tại vùng tần số thấp, điện trường và từ trường ít tương
tác với nhau, gần như hoạt động độc lập. Tuy nhiên, với điều kiện hoạt động tần số
cao, trường tương tác điện từ lại gây ra nhiều vấn đề quan trọng.
Hình 1-2. Sơ đồ mô tả các đường ghép EMI.
Công nghệ điện tử phát triển mạnh mẽ nên vấn đề nhiễu giao thoa điện từ (EMI)
cũng tăng lên, nhiễu của EMI ngày càng đa dạng và phức tạp. Những hiệu ứng này đe
dọa đến sức khỏe và sự an toàn của con người, hoặc gây ra sự trục trặc hệ thống điện –
điện tử khác, làm cho các thiết bị hoạt động không đúng theo yêu cầu và dễ bị hỏng
hóc. Nhiễu EMI có thể lan truyền theo kiểu dẫn hoặc bức xạ được minh họa như hình
1.2.
Các nguồn nhiễu EMI trong lĩnh vực tương thích điện từ được chia làm 2 phần
chính: Các nguồn nhiễu tự nhiên và các nguồn nhiễu công nghiệp.
1.3.1. Các nguồn nhiễu tự nhiên
Các nguồn nhiễu tự nhiên thông thường là:
-Từ trường mặt đất và các cơn dông từ.
-Điện trường trong điều kiện thời tiết tốt.

17. 6
-Hoạt động của các cơn dông và nhiễu khí quyển.
-Dòng và trường đất.
-Nhiễu vũ trụ.
Trường điện từ có nguồn gốc tự nhiên xuất hiện ở khắp nơi giữa mặt đất và tầng
điện ly (từ 0 đến 100km), trong đó phần lớn là hoạt động của các cơn dông và chúng
được xem như một nguồn bức xạ.
1.3.2. Các nguồn nhiễu công nghiệp
a. Các nguồn nhiễu vô tuyến điện
Tất cả các thiết bị điện hoặc điện tử tồn tại các cấp nguồn nhiễu vô tuyến điện
khác nhau. Các thiết bị này có thể được phân loại tùy theo bản chất của các tín hiệu vô
tuyến điện mà thiết bị tạo ra và tùy theo kiểu nhiễu mà nó sinh ra.
Các kiểu nhiễu này có thể sinh ra bởi:
- Các thông tin phát đi của máy phát vô tuyến điện.
- Các sự bức xạ hài của các thông tin phát này.
- Các tín hiệu nhiễu dẫn hoặc bức xạ của thiết bị điện hoặc điện tử.
* Máy phát vô tuyến điện
Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu máy phát vô tuyến điện đã được thống
kê. Đôi khi các máy phát này gây nhiễu loạn các máy thu của các dịch vụ vô tuyến
điện khác hoặc ngay cả việc làm nhiễu loạn sự vận hành của các thiết bị điện tử nhạy
cảm hoặc các thiết bị bảo vệ kém đối với bức xạ trường điện từ mức cao.
* Các nguồn bức xạ không cố ý
- Các máy móc công nghiệp, khoa học và y tế.
- Thiết bị xử lý thông tin.
- Hệ thống đánh lửa của xe động cơ nổ.
- Các thiết bị điện gia dụng, các thiết bị xách tay có động cơ điện.
- Mạng điện cao áp và hạ áp.
- Hiệu ứng vòng trên các đường truyền năng lượng.
- Đèn huỳnh quang và các bảng hiệu phát sáng.
- Các hệ thống hiển thị và các máy thu hình với điện áp rất cao.
- Đèn chớp điện tử.
- Hệ thống chuyển mạch cơ điện…

18. 7
b. Các hiệu ứng của tín hiệu nhiễu
* Sự phân bố thống kê của mức nhiễu
Tính chất ngẫu nhiên của nhiễu và khái niệm về xác suất của nhiễu là các yếu tố
chính để dự đoán chất lượng vận hành và sự tối ưu hóa của hệ thống vô tuyến điện. Sự
biến động của nhiễu vô tuyến điện thường được mô tả bởi khái niệm về phân bố xác
suất biên độ của nhiễu. Sự phân bố này chỉ ra số phần trăm thời gian trong đó hình bao
của nhiễu vượt qua khỏi các mức dữ liệu, các mức này được đo tại các tần số được
xác định rõ và một kiểu tách sóng xác định.
Trái với nhiễu có nguồn gốc tự nhiên, nhiễu công nghiệp có những đặc tính rất
khác nhau và sự phân tích thống kê của nó càng phức tạp hơn.
* Nhiễu ở các hệ thống thu vô tuyến điện
Các hệ thống thu vô tuyến điện, đặc biệt là các hệ thống đặt trong các vùng công
nghiệp, chúng có độ nhạy cảm cao đối với tất cả các loại nguồn nhiễu. Để nghiên cứu
những nguy cơ bị nhiễu loạn của một hệ thống thu, cần thiết phải biết các đặc tính vô
tuyến điện của nguồn nhiễu, các đặc tính của hệ thống thu và bản chất ghép giữa
nguồn nhiễu với hệ thống thu.
* Nhiễu do bức xạ của một thiết bị không phải là vô tuyến điện
Ngưỡng nhạy cảm về bức xạ điện trường là mức trường điện từ tối đa thiết bị có
thể chịu được mà không bị sai sót trong vận hành cũng như không bị sụt giảm về chất
lượng. Để đảm bảo một sự nhạy cảm tối thiểu cho các thiết bị điện tử, cần phải đảm
bảo một ngưỡng nhạy cảm lớn hơn hoặc bằng 1 V/m ở mọi tần số. Tuy nhiên, tùy theo
mục đích cũng như độ an toàn của sự vận hành thiết bị mà Ủy ban Kỹ thuật điện quốc
tế đã đưa ra các ngưỡng nhạy cảm cho từng loại thiết bị khác nhau. Ví dụ: hạng 1
(1V/m), hạng 2 (3V/m), hạng 3 (10V/m)…
Các nguồn giao thoa điện từ EMI điển hình trong bệnh viện bao gồm động cơ,
đèn huỳnh quang, thiết bị gắn với nguồn điện… Phẫu thuật điện, dao đốt điện hoặc mổ
điện là nguồn EMI lớn trong bệnh viện.
Các nguồn EMI khác là điện thoại di động và các dịch vụ vô tuyến cứu thương.
Những nguồn này tạo ra cường độ trường cao ở khoảng cách ngắn, nó thay đổi tỉ lệ
nghịch với khoảng cách từ anten.
1.4. Sự bức xạ
Khi thiết kế một sản phẩm theo các đặc điểm kỹ thuật thì cần phải biết được hệ
thống hay môi trường mà nó được lắp đặt. Thông thường, chúng ta sẽ phải tách riêng

19. 8
hai mặt của sự bức xạ và tính nhạy cảm của thiết bị, thiết kế để đáp ứng với các yêu
cầu tối thiểu của mỗi mặt.
Sự bức xạ được chia nhỏ thành các bức xạ phát xạ (tần số cao) từ hệ thống và các
bức xạ dây dẫn (tần số thấp) hiện diện trên các dây cáp giao tiếp và cáp nguồn. Theo
quy ước, thì điểm ngăn cách giữa hai dạng bức xạ là tại tần số 30MHz.
Bức xạ phát xạ có thể chia ra thành các bức xạ mà bắt nguồn từ các dòng điện sai
lệch trên các bo mạch, các dây dẫn khác và các bức xạ từ các dòng điện kiểu chung
(common-mode) trên các bo mạch hoặc cấu trúc dây dẫn, hoặc trên các dây cáp nối
các thiết bị.
1.4.1. Bức xạ phát xạ
a. Bức xạ từ bo mạch
Hầu hết thiết bị, nguồn gây nhiễu chủ yếu là các dòng điện chạy trong mạch (như
tín hiệu clock, video, điều khiển và các dao động khác), tất cả hầu như đều nằm trên
các bo mạch. Một lượng năng lượng nào đó sẽ bức xạ trực tiếp từ bo mạch mang theo
dòng điện gây nhiễu.
b. Bức xạ từ cáp
Đối với cáp, khi có dòng điện chạy qua với một tần số nào đó thì cũng bức xạ
một điện trường tương ứng.
1.4.2. Bức xạ từ dây dẫn
Các nguồn gây nhiễu từ bên trong các mạch điện hoặc từ nguồn cung cấp của
thiết bị được móc vòng sang cáp nguồn và dẫn đến thiết bị khác. Nguồn nhiễu này
cũng có thể móc vòng ở dạng điện cảm hoặc điện dung từ thiết bị khác sang cáp
nguồn. Kết quả là nhiễu có thể xuất hiện như chế độ sai lệch (giữa masse nguồn và
masse máy hoặc giữa các dây dẫn tín hiệu) hoặc chế độ chung (giữa masse nguồn,
masse máy, tín hiệu và đất) hoặc sự kết hợp cả hai chế độ trên. Bức xạ chế độ sai lệch
có thể kết hợp với nhiễu chuyển mạch tần số thấp từ nguồn cung cấp, trong khi bức xạ
chế độ chung lại kết hợp với các thành phần nhiễu tần số cao.
1.5. Kết luận chương
Lĩnh vực tương thích điện từ ra đời nhằm giải quyết một vấn đề vô cùng quan
trọng. Đó là việc phải đảm bảo sao cho tất cả các thiết bị điện, điện tử, tin học vận
hành tốt trong một môi trường có sự hiện diện của các thiết bị khác hoặc có tín hiệu
nhiễu từ môi trường xung quanh chúng tác động vào
Tương thích điện từ là một lĩnh vực còn tương đối mới mẻ ở nước ta. Vì vậy
việc tìm hiểu, nghiên cứu nó để áp dụng vào thực tế là hết sức cần thiết. Các nguồn

20. 9
nhiễu trong lĩnh vực tương thích điện từ khá đa dạng và phức tạp, hai phần tử đóng vai
trò chính trong hệ thống là nguồn gây nhiễu và thành phần bị nhiễu. Trong chương này
đãphân tích được các loại nhiễu và nguyên nhân gây nhiễu. Các nguyên tắc tương
thích điện từ, các thiết bị cần thiết cho quá trình kiểm tra tính tương thích điện từ.

21. 10
CHƯƠNG 2. CÁC QUY CHUẨN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN
TỪ
2.1. Giới thiệu chương
Chương này sẽ nêu các quy định và chuẩn đo EMC của các nước để làm thước
đo khi thiết kế, sản xuất sản phẩm. Tác giả lựa chọn trình bày các quy chuẩn của Hòa
Kỳ và Châu Âu, 2 đối trọng phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực tương thích điện từ,
làm tiêu chí để xem xét và đánh giá kết quả được khách quan, chính xác.
2.2. Tổng quan quy chuẩn EMC
Các thiết bị điện tử được chia làm 2 nhóm: Class A và Class B.
Thiết bị thuộc Class A là các sản phẩm được sử dụng trong thương mại hoặc
công nghiệp và không có ý định được sử dụng trong nhà hoặc khu dân cư. Các sản
phẩm thuộc Class A không yêu cầu đăng ký chính thức, chỉ cần thực hiện kiểm tra xác
minh và dữ liệu phải được nhà sản xuất giữ lại.
Yêu cầu Class B có xu hướng chặt chẽ hơn so với yêu cầu Class A. Thiết bị
thuộc Class B là các sản phẩm được bán trên thị trường để sử dụng trong gia đình hoặc
ở nhà. Thiết bị Class B có thể yêu cầu xác minh, chứng nhận hoặc tự khai báo tùy
thuộc vào loại sản phẩm. Vì thiết bị kỹ thuật số Class B có nhiều khả năng được đặt ở
gần hơn gần với thiết bị thu sóng vô tuyến và truyền hình, giới hạn phát xạ cho các
thiết bị này có giới hạn hơn 10 dB so với thiết bị Class A.
2.3. Quy chuẩn về EMC của Hoa Kỳ
Tất cả các sản phẩm điện tử được bán tại Hoa Kỳ được yêu cầu bởi Ủy ban
Truyền thông Liên bang (FCC - Federal Communications Commission), các sản phẩm
tuân thủ các tiêu chuẩn sau:
- Emissions (Phát xạ): Ảnh hưởng bức xạ năng lượng điện từ của sản phẩm
đến các thiết bị điện tử khác.
- Immunity (Khả năng miễn nhiễm): Khả năng chống lại bức xạ điện từ từ các
thiết bị điện tử khác.
Theo "Quy tắc và Quy định FCC, Tiêu đề 47, Phần 15, nhóm B quy định việc
bán hoặc quảng cáo bất kỳ sản phẩm nào chưa tuân thủ đo lường phát xạ là bất hợp
pháp. Đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật có trong quy định là nghĩa vụ của nhà sản xuất
hoặc nhà nhập khẩu sản phẩm. Để đảm bảo tuân thủ, FCC yêu cầu nhà sản xuất kiểm
tra sản phẩm trước khi sản phẩm có thể được bán tại Hoa Kỳ. Cho đến khi một sản

22. 11
phẩm tuân thủ các quy tắc, nó không thể được quảng cáo hoặc được hiển thị tại một
triển lãm thương mại, bởi vì điều này sẽ được coi là một đề nghị để bán.
Quy định EMC trong Phần 15 của FCC giới hạn mức tối đa cho phép được tiến
hành phát xạ.
Bảng 2.1. Giới hạn phát xạ FCC cho sản phẩm thuộc Class A ở khoảng cách 10m
Bảng 2.2. Giới hạn phát xạ FCC cho sản phẩm thuộc Class B ở khoảng cách 3m.
Bảng 2.3. Giới hạn phát xạ FCC cho sản phẩm thuộc Class A và Class B ở khoảng cách 10m.
So sánh giữa giới hạn Class A và Class B phải được thực hiện tại cùng khoảng
cách đo. Như có thể quan sát được, giới hạn Class B hạn chế hơn khoảng 10 dB dưới
960 MHz và 5 dB trên 960 MHz so với Class A.
2.4. Quy chuẩn về EMC của Châu Âu
Vào tháng 5 năm 1989, Liên minh Châu Âu (EU) đã công bố một chỉ thị
(89/336 /EEC) liên quan đến khả năng tương thích điện từ, có hiệu lực từ ngày 01
tháng 01 năm 1992. Tuy nhiên, Ủy ban châu Âu đã đánh giá thấp nhiệm vụ triển khai
chỉ thị. Kết quả là, Ủy ban châu Âu đã sửa đổi chỉ thị năm 1992 cho phép giai đoạn
chuyển tiếp bốn năm và yêu cầu đầy đủ thực hiện chỉ thị EMC trước ngày 01 tháng 01
năm 1996. Chỉ thị EMC Châu Âu khác với các quy định của FCC bằng cách bao gồm
yêu cầu miễn nhiễm ngoài các yêu cầu phát xạ. Một sự khác biệt là chỉ thị, không có
ngoại lệ, bao gồm tất cả thiết bị điện, điện tử. Tuy nhiên, chỉ thị này loại trừ các thiết

23. 12
bị được quy định một chỉ thị khác với các điều khoản của EMC, chẳng hạn như chỉ thị
về ô tô. Một ví dụ khác là trang thiết bị y tế, thuộc về y tế chỉ thị (93/42 / EEC), không
thuộc về chỉ thị EMC.
Các quy chuẩn phát xạ do EU thực hiện hiện nay tương tự như FCC nhưng
không hoàn toàn giống nhau. Bảng 2.4 cho thấy giới hạn phát xạ Class A và Class B
của Châu Âu khi đo tại 10 m.
Bảng 2.4 Giới hạn phát xạ CISPR cho sản phẩm thuộc Class A và Class B
ở khoảng cách 10m
Hình 2-1. So sánh giới hạn phát xạ FCC và CISPR cho sản phẩm thuộc Class A và Class B ở khoảng
cách 10m.
Theo hình 2.1, có thể quan sát được giới hạn của Châu Âu (CISPR) hạn chế trong
dải tần số từ 88 đến 230 MHz. Nhận thấy, với mức dưới 88MHz và trên 30 MHz giới
hạn CISPR và FCC hầu như giống nhau (trong vòng 0,5dB của nhau). Tuy nhiên, EU
không có giới hạn phát xạ phát xạ trên 1GHz, trong khi giới hạn của FCC, trong một
số trường hợp (bảng 2.1), đi lên đến 40 GHz.

24. 13
2.5. Kết luận chương
Sự đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn về EMC của các thiết bị là một yêu cầu thiết
yếu nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo tính tương thích với thiết bị và môi
trường xung quanh. Song song với việc tuân thủ các tiêu chuẩn, ta cần phải tìm được
phương pháp cải thiện tương thích điện từ tối ưu nhất để áp dụng, giúp dễ dàng đảm
bảo tính tương thích điện từ. Theo đó, chương 3 sẽ tiếp tục đề cập nội dung cải thiện
tính tương thích điện từ, sử dụng phương pháp bọc chắn.

25. 14
CHƯƠNG 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ
BỌC CHẮN ĐỂ ĐẢM BẢO TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ
3.1. Giới thiệu chương
Trong chương này sẽ trình bày một cách tổng quát về các hướng giải quyết trong
lĩnh vực tương thích điện từ, các phương pháp chung trong việc giải quyết vấn đề
tương thích điện từ. Từ đó đi sâu vào tìm hiểu một trong những phương pháp được sử
dụng phổ biến để cải thiện tính tương thích điện từ đó là sử dụng bọc chắn, các vấn đề
cơ bản của bọc chắn, các yếu tố ảnh hướng đến hiệu quả bọc chắn.
Ngoài ra, các phương pháp khác cũng được khảo sát đến như: Bọc chắn nhiều
lớp, bọc chắn đôi, bọc chắn chống từ trường ở tần số thấp, đặt khe hở, chia nhỏ khe hở,
và sử dụng các ống dẫn sóng.
Tính toán các hiệu quả bọc chắn trong trường hợp bọc chắn không kín và kiểm
tra hộp bọc chắn trong thực tế
3.2. Phương pháp bọc chắn trong lĩnh vực tương thích điện từ
Việc sử dụng các vật liệu bằng kim loại bao bọc xung quanh một thiết bị hoặc
một phần của thiết bị điện tử được gọi là bọc chắn.
Bọc chắn có hai tác dụng chính: ngăn chặn sự phát xạ của điện từ của thiết bị bên
trong hộp che chắn sang môi trường bên ngoài, cũng như ngăn chặn các bức xạ các
thiết bị ở bên ngoài ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử ở bên trong lớp vỏ che chắn.
Như vậy, tác dụng chính lớp vỏ che chắn là việc ngăn chặn các bức xạ lẫn nhau
giữa các thiết bị điện tử. Với cơ chế này, bức xạ của thiết bị điện tử này không được
tác động đến thiết bị điện tử khác và ngược lại.
Hình 3-1. Mô tả bọc chắn giữa bức xạ nằm trong hộp bọc chắn và bức xạ bên ngoài hộp bọc chắn.
Tóm lại, bọc chắn có tác dụng ngăn chặn sự lan truyền của bức xạ điện từ. Hiệu
quả bọc chắn (SE) được tính bằng tỷ số giữa độ lớn cường độ điện trường (từ trường)
đến tấm lá chắn và độ lớn cường độ điện trường (từ trường) sau khi đi xuyên qua lá

26. 15
chắn kim loại. Thông thường, yêu cầu hiệu quả bọc chắn phải lớn hơn 100dB. Tuy
nhiên để đạt được một hiệu quả bọc chắn lớn đến như vậy thì hộp bọc chắn các thiết bị
điện tử phải kín hoàn toàn. Một vài khe hở hoặc chỗ vết nứt trong hộp sẽ làm giảm
đáng kể hiệu quả bọc chắn.
3.3. Các phương pháp cải thiện hiệu quả bọc chắn
3.3.1. Phương pháp bọc chắn nhiều lớp
Phương pháp này là dùng nhiều bản mỏng, có n số lá chắn bằng kim loại với trở
kháng mỗi lá chắn là Z1, Z2, ..., Zn
Tổn hao phản xạ được thể hiện như là tổng phản xạ
Tổn hao tại mỗi bề mặt chuyển tiếp:
Hình 3-2. Bọc chắn nhiều lớp.
2
1
1
log
20
...
2
1
log
20
2
1
log
20
1
1
...
1
1
2
1
log
20
0
10
1
2
10
0
1
10
0
1
2
0
1
10









































Zn
Z
Z
Z
Zn
Z
Z
Z
n
R





(3.1)
Sự suy giảm qua các tấm chắn là tổng của n tấm chắn
dB
t
t
t n
n
A )
...
(
686
,
8 2
2
1
1 


 


 (3.2)
n
n t
,
 là hằng số suy giảm và độ dày của tấm chắn thứ n. Tổn hao phản xạ tại bề
mặt tiếp giáp kim loại với lim loại là độc lập với tần số. Nó được xem là hiệu quả che
chắn của các tấm chắn và có thể tăng lên bằng cách điều khiển trở kháng của vật liệu
và độ dày của nó.

27. 16
Chú ý: Trở kháng Z1, Z2, ... khác với căn bậc hai của tần số
Hệ số điều chỉnh từ sự phản xạ nội liên tiếp là:
    
n
n
n
n
t
K
n
t
K
t
K
t
K
n
t
K
t
K
IR
e
v
e
v
e
v
e
v
e
v
e
v
2
10
2
2
10
2
1
10
2
2
2
2
1
1
log
20
...
1
log
20
1
log
20
1
...
1
1
10
log
20
2
2
1
1
2
2
1
1


















(3.3)
Trong đó:
  
   
n
n
n
tn
n
n
n
tn
n
n
n
n
f
j
K
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
V



)
1
(
1
1










Ztn: Trở kháng nhìn từ bên phải mỗi thành phần
3.3.2. Phương pháp bọc chắn chống từ trường ở tần số thấp
Từ trường tần số thấp có tổn hao phản xạ và tổn hao hấp thụ khi gặp bọc chắn
đều rất nhỏ nên việc che chắn chống lại các nguồn từ ở tần số thấp là rất cần thiết. Có
hai phương pháp chính trong việc chống lại các bức xạ của từ trường ở tần số thấp:
- Sử dụng các vật liệu có độ từ thẩm cao để làm lệch hướng của từ trường.
- Sử dụng phương pháp tạo ra một từ trường có chiều chống lại bức xạ của từ
trường tới theo định luật Faraday.
Hình 3-3. Bọc chắn chống từ trường ở tần số thấp.
Giả sử môi trường bên ngoài có độ từ thẩm là µ0 còn tấm che chắn được làm từ
vật liệu có độ từ thẩm là µ=µ0µr (với µr >>1), thì từ trường sẽ có xu hướng tập trung
a. Dùng vật liệu có độ từ thẩm cao
làm lệch hướng từ trường
b. Tạo ra từ trường đối lập với từ
trường mới

28. 17
vào nơi có độ từ thẩm cao và như vậy nó sẽ làm lệch hướng từ trường không ảnh
hưởng đến các thiết bị bên trong các tấm chắn.
Phương pháp thứ hai người ta sử dụng một vòng dây dẫn được đặt sao cho từ
trường tới hướng vào vòng dây. Theo định luật Faraday, sẽ xuất hiện một dòng điện
cảm ứng Iind trên vòng dây và từ thông ψind như hình 3.3b. Từ thông này có hướng
chống lại từ trường gốc đã gây ra nó. Do đó, nó làm giảm bức xạ của từ trường khi
đến gặp vòng dây này.
Tuy nhiên, việc tạo ra một vật liệu có độ từ thẩm cao là không hề dễ dàng. Hai
nguyên nhân chính đó là:
- Độ từ thẩm của vật liệu giảm khi tần số tăng.
- Độ từ thẩm của vật liệu giảm khi cường độ từ trường tăng.
Do vậy, rất khó chế tạo được vật liệu có độ từ thẩm cao đáp ứng được yêu cầu
chống lại các bức xạ từ trường ở tần số thấp trong điều kiện các bức xạ luôn thay đổi
liên tục cả về tần số lẫn độ lớn. Để giải quyết vấn đề trên, người ta sử dụng một lúc hai
lớp che chắn được minh họa như sau:
Hình 3-4. Sử dụng nhiều lớp chắn để chống lại hiện tượng bảo hòa từ của vật liệu.
Trong đó, lớp chắn đầu tiên có độ từ thẩm thấp, mức bão hòa cao và lớp chắn thứ
hai có độ từ thẩm cao, mức bão hòa thấp. Lớp chắn đầu tiên là để làm giảm cường độ
từ trường tới đảm bảo nó không gây ra hiện tượng bảo hòa ở lớp chắn thứ hai. Do đó,
độ từ thẩm tương đối của lớp chắn thứ hai vẫn còn cao giúp ngăn chặn các bức xạ từ
trường tốt hơn. Đồng thời việc sử dụng nhiều lớp che chắn là làm tăng sự suy hao do
phản xạ khi từ trường tới gặp số lượng các bề mặt chắn nhiều hơn.
3.3.3. Phương pháp đặt khe hở và chia nhỏ khe hở
Khi trường tới gặp tấm chắn, chúng cảm ứng sinh ra các dòng điện chạy trên bề
mặt tấm chắn như hình 3.5a, nó có tác dụng như một trường phản xạ.
Độ từ thẩm µr thấp, độ bảo hòa cao Độ từ thẩm µr cao, độ bảo hòa thấp

29. 18
Trường phản xạ này có xu hướng chống lại bức xạ của trường tới để đáp ứng
đúng các điều kiện biên, tại đó là tổng cường độ điện trường tiếp xúc với một mặt
phẳng vật liệu dẫn điện phải bằng 0. Tuy nhiên, để tấm chắn có thể loại bỏ được bức
xạ của trường tới theo nguyên tắc trên thì các dòng điện cảm ứng sinh ra chạy trên đó
phải được lưu thông hoàn toàn mà không gặp bất kỳ một sự cản trở nào. Nhưng do sự
tồn tại của các khe hở trên bề mặt tấm chắn đã làm cản trở và gây ra sự gián đoạn đối
với các dòng điện này như hình 3.5b. Vì vậy, hiệu quả bọc chắn sẽ bị giảm đi.
Hình 3-5. Phương pháp đặt khe hở và chia nhỏ khe hở.
Do đó, để cải thiện hiệu quả bọc chắn, ta phải thiết kế các khe hở đặt ở các vị trí
như thế nào, độ lớn ra sao... để đảm bảo các dòng điện cảm ứng chạy trên tấm chắn
được lưu thông một cách tốt nhất có thể. Phương pháp tốt nhất chính là đặt khe hở sao
cho chiều dài khe hở tiếp xúc với hướng dòng điện cảm ứng càng nhỏ càng tốt. Trong
trường hợp này, ta sẽ đặt khe hở theo hướng song song với hướng của dòng điện cảm
ứng. Lúc này dòng điện cảm ứng được lưu thông tốt hơn, vì vậy, khe hở ít làm ảnh
hưởng đến hiệu quả của việc bọc chắn.
Hình 3-6. Cải thiện bọc chắn bằng cách đặt khe hở song song với hướng dòng điện cảm ứng
Tuy nhiên, để xác định chính xác được hướng của dòng điện cảm ứng cũng như
việc đặt các khe hở đúng vị trí thích hợp là điều rất khó khăn. Do đó, một phương
pháp nữa để cải thiện hiệu quả bọc chắn chính là chia khe hở lớn thành nhiều khe hở
nhỏ. Vì vậy, dòng điện cảm ứng được lưu thông rất tốt làm tăng hiệu quả bọc chắn
một cách đáng kể.
a. Dòng điện cảm ứng chạy trên
tấm chắn kim loại khi không có
các khe hở.
b. Dòng điện cảm ứng
chạy trên tấm chắn kim loại
khi có các khe hở.

30. 19
Hình 3-7. Cải thiện bọc chắn bằng phương pháp chia khe hở lớn thành nhiều khe hở nhỏ.
Việc chia khe hở ra thành nhiều khe hở nhỏ thì chiều dài của mỗi khe hở đó phải
được chọn phù hợp với dãy tần số của bức xạ điện từ. Để tăng cường hiệu quả của
việc bọc chắn thì chiều dài của mỗi khe được chọn thường nhỏ hơn nhiều so với nửa
bước sóng (λ/2).
3.3.4. Cải thiện hiệu quả bọc chắn tại khớp nối
Tổng hiệu quả che chắn của bọc chắn bị hạn chế bởi lỗi của khớp nối làm cho
dòng điện chảy trong lá chắn. Hiệu quả che chắn của khớp nối phụ thuộc chủ yếu vào
khả năng chúng tạo ra một điện trở tiếp xúc thấp qua khớp. Điện trở tiếp xúc là một
hàm của vật liệu, độ dẫn điện của lớp bẩn bề mặt và áp lực tiếp xúc.
Ba yếu tố sau sẽ làm tăng hiệu quả che chắn đáng kể:
1. Tiếp xúc dẫn điện:
Tất cả các bề mặt khớp nối phải được khớp nhau và dẫn điện.
2. Khớp nối gối lên nhau:
Bề mặt khớp nối nên gối lên nhau ở mức độ lớn, nó cung cấp đủ điện dung nối
cho khớp nối có chức năng như một ngắn mạch điện ở tần số cao. Sự gối lên nhau của
khớp nối ở mức tối thiểu để tỷ lệ giữa bề mặt và kẽ hở 5:1 là một lựa chọn tốt.
3. Miếng đệm, điểm tiếp xúc của khớp nối:
Tiếp xúc tốt giữa các bề mặt tiếp xúc có thể đạt được bằng cách sử dụng miếng
đệm dẫn. Các tính chất về điện của các miếng đệm phải giống với lá chắn để duy trì
một mức độ dẫn điện cao tại bề mặt chuyển tiếp và để tránh những khoảng trống
không khí hoặc điện trở cao. Dòng điện cảm ứng trong lá chắn, cơ bản cùng một
hướng như điện trường tới. Một miếng đệm đặt ngang với dòng điện này là kém hiệu
quả hơn so với đặt song song với dòng điện. Sóng phân cực tròn chứa các thành phần
dọc và ngang bằng nhau. Do đó, các miếng đệm phải có hiệu quả như nhau trong cả
hai hướng. Một số các miếng đệm có hiệu suất phụ thuộc vào hình dạng khớp nối,
điện trở tiếp xúc và lực đặt tại các khớp.

31. 20
Hình 3-8. Kỹ thuật đệm nối.
Ngoài ra, bất kỳ một hộp bọc chắn nào cũng cần có các nắp đóng mở.
Do đó xuất hiện rất nhiều các khoảng hở tại các vị trí này và bức xạ thông qua nó
tương đương như bức xạ của một anten. Mặc dù các khoảng hở này có thể rất nhỏ
nhưng năng lượng bức xạ của nó có thể là rất lớn theo nguyên lý Babinet.
Hình 3-9. Ảnh hưởng của các nắp đậy hộp bọc chắn.
Theo nguyên lý Babinet, nếu thay thế các khoảng hở này bằng một dây dẫn rắn
có kích thước cùng với kích thước của khoảng hở đó thì bức xạ điện từ của chúng là
tương đương nhau. Điều này cho thấy rằng chiều dài của khoảng hở quan trọng hơn bề
dày của nó trong việc xác định bức xạ điện từ qua các khoảng hở này. Do đó, nếu
chiều dài của các khoảng hở đúng bằng nửa bước sóng thì bức xạ của nó tương đương
như bức xạ của một anten dipole. Để phá vỡ khả năng hình thành năng lượng bức xạ
như một anten, ta thường đặt các ốc vít xung quanh nắp đậy do các anten ngắn có bức
xạ điện từ nhỏ hơn so với các anten dài. Điều này được minh họa ở hình 3.9b, khi chèn
các ốc vít xung quanh nắp đậy che chắn thì làm giảm bức xạ điện từ từ các khoảng hở.
3.3.5. Phương pháp sử dụng ống dẫn sóng
Khi hộp bọc chắn đòi hỏi hiệu quả bọc chắn cao và đảm bảo thông gió thì chúng
ta có thể dùng bọc chắn ống dẫn sóng
Hình 3-10. Sử dụng ống dẫn sóng đảm bảo hiệu quả bọc chắn cao và đảm bảo thông gió.
Với ống dẫn sóng hình trụ tròn, nếu chiều dài của nó gấp 3 lần đường kính thì
hiệu quả bọc chắn sẽ đạt rất cao đến 100dB.
Dùng ống dẫn sóng dạng tổ ong

32. 21
Hình 3-11. Sử dụng ống dẫn sóng dạng tổ ong
Che chắn toàn vẹn của vỏ chắn RF được duy trì tại các điểm có ống thông gió.
Tấm vật liệu kim loại dạng tổ ong được sử dụng cho mục đích này như trong hình
3.11. Tấm vật liệu kim loại dạng tổ ong tận dụng lợi thế của nguyên lý ống dẫn sóng
khi áp dụng cho các tế bào tổ ong riêng lẻ.
Nếu các tế bào lục giác được xấp xỉ bằng ống dẫn sóng tròn, che chắn khoảng
100dB có thể đạt được lên đến tần số cao nhất thỏa các mối quan hệ
3
4
,
3


t
d

(3.7)
d: Đường kính ống dẫn sóng tròn
t: Chiều dài ống dẫn sóng
 : Bước sóng tương ứng với tần số cao nhất
3.4. Tính toán hiệu quả bọc chắn trong trường hợp bọc chắn không kín
Trong trường hợp thiết bị bọc chắn có khe hở, hệ thống thông gió, đường nối và
khớp nối làm giảm SE của hộp bọc chắn. Vì vậy phải tính SE của cấu trúc.
Tính SE của một tấm chắn của vật liệu dẫn điện tại mỗi tần số quan tâm
Tính SE khi có khe hở tại mỗi tần số, sau đó sử dụng giá trị SE thấp hơn tại mỗi
tần số. Thông thường có một số loại khe hở, phương pháp kết hợp các hiệu ứng của nó
cũng tương tự cách tính tổng số trở kháng của các điện trở mắc song song
n
total SE
SE
SE
SE
SE
1
...
1
1
1
1
3
2
1




 (3.8)
Tuy nhiên, khi SE được tính theo dB, mỗi SE phải được chuyển đổi trở lại ra tỉ lệ
trước khi cộng. Tổng SE được chuyển đổi trở lại dB. Tổng SE nhiều khe sẽ nhỏ hơn so

33. 22
với SE riêng lẽ thấp nhất. Vì vậy cần có các phương pháp để xác định SE riêng lẽ cho
nhiều loại khe hở.
3.4.1. Hiệu quả bọc chắn của tấm chắn có khe hở
Hình 3-12. Kích thước khe hở.
Hiệu quả bọc chắn với một khe hở hình chữ nhật:
L
d
SE
S
L
Lf
SE shad
MH
dB 30
)
ln
1
log(
20
(
)
log(
20
97 




 (3.9)
Trong đó:
L, S: Chiều dài và chiều cao của khe (mm)
d: Chiều sâu của khe (bề dày của vật liệu) (mm)
shad
SE : Hiệu ứng che (Mặt định 3dB)
Trường hợp một lỗ tròn như hình 3.12
L
d
SE
Lf
SE shad
MH
dB 30
)
log(
20
99 


 (3.10)
Với L: Đường kính (mm)
Trong cả hai trường hợp, nếu tấm chắn mỏng (d << L), số hạn cuối cùng gần
bằng không. Đây là số hạn hấp thụ. Hiệu ứng che phụ thuộc vào kích thước của khe,
kích thước của hộp và tần số. Trong thực tế, các khe bức xạ lại bên trong hộp. Hiệu
ứng che là giá trị tổng hợp mô hình của búp sóng và triệt tiêu bên trong hộp. Nó làm
giảm cường độ trường từ giá trị đỉnh nhận được. Bảng 3.1 cho thấy giá trị tiêu biểu
của che chắn bổ sung do hiệu quả che đối với hộp và kích thước khe khác nhau. Hộp
thông thường sẽ có ít hơn 5dB chỉ định cho hiệu ứng che. Như vậy, 3dB là một giá trị
mặc định tốt để sử dụng trong các phương trình.
Ở tần số thấp phương trình sẽ cho giá trị vượt quá SE của một tấm chắn rắn. Lúc
này SE của tấm chắn rắn trở thành giới hạn trên.
Tải bản FULL (77 trang): https://bit.ly/3j7IMDF
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

34. 23
Ở tần số cao hoặc khe hở dài khi L ≥
2

, giả sử che chắn là không dB.
Bảng 3.1. Hiệu quả bọc chắn thêm do hiệu ứng che
L/W S/H
D/W
0.1 0.2 0.3 0.5 1 1.5 2.0
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.20
0.40
0.60
0.80
10
9
6
2
1
7
7
5
3
0
6
6
5
3
0
5
5
4
3
1
3
2
2
2
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.01
0.20
0.40
0.60
0.80
10
9
7
2
1
7
7
6
3
1
6
6
5
3
0
5
5
4
3
1
3
2
2
2
1
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.01
0.20
0.40
0.60
0.80
10
8
5
3
1
7
6
6
4
1
6
6
5
4
1
5
5
4
4
2
3
2
2
2
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.01
0.20
0.40
0.60
0.80
10
6
4
2
2
7
6
4
3
1
6
5
4
3
2
5
4
4
3
3
3
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.01
0.20
0.40
0.60
0.80
10
5
2
1
1
7
5
3
1
1
6
5
3
2
1
5
4
3
2
2
3
2
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.01
0.20
0.40
0.60
0.80
10
3
1
1
1
7
4
1
1
0
6
4
2
0
0
5
4
3
1
0
3
2
2
1
1
2
1
1
1
0
1
1
1
1
0
Hình 3-13. Kích thước hộp.
W: Chiều rộng của hộp
L: Chiều dài của khe
S: Chiều rộng của khe
H: Chiều cao của hộp
D: Chiều sâu của hộp

35. 24
3.4.2. Hiệu quả bọc chắn của tấm chắn khi khe hở chia nhỏ
Để tính toán các hiệu quả bọc chắn với một khe hở được chia nhỏ, trước tiên ta
tính toán hiệu quả bọc chắn tấm chắn với một khe hở lớn có các cạnh là đường nét đứt
trong hình 3.14 với phương pháp tính toán như ở trên. Sau đó sử dụng phương trình
3.11 tính toán nâng cao ( SE
 ) do chia nhỏ khe hở. Cộng thêm sự cải thiện cho tính
toán ban đầu để có được tổng SE.
Hình 3-14. Chia nhỏ khe hở.

















A
A
B
B
A
B
S
L
S
L
L
L
SE
ln
1
ln
1
log
20
log
20 (3.11)
Trong đó:
LB và SB: Chiều dài và chiều rộng khe trước khi chia nhỏ
LA và SA: Chiều dài và chiều rộng khe sau khi chia nhỏ
Khi khe ban đầu được chia thành các khe nhỏ với cùng tỉ lệ L/S như khe ban đầu,
số hạng thứ hai biến mất.
3.4.3. Hiệu quả bọc chắn của mắt lưới bằng vật liệu dẫn điện
Sóng phẳng:
Tải bản FULL (77 trang): https://bit.ly/3j7IMDF
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

36. 25
Hình 3-15. Cấu trúc màn lưới.
Tại khoảng cách từ nguồn đến lưới:


2

r
dB
g
SE












 2
log
20

khi
2


g (3.12)
SE=0, khi
2


g (3.13)
 : Chiều dài bước sóng (m)
g: Khoảng cách lưới (m)
Trường gần:


2

r
Từ trường: 

















g
r
r
g
SEH




log
20
2
*
2
log
20 (3.14)
Điện trường: 

















rg
r
g
SEE





4
log
20
2
*
2
log
20
2
(3.15)
Hiệu quả bọc chắn SE có thể được tính cho sóng phẳng bằng cách tính theo biểu
thức 3.12
dB
g
SE












 2
log
20

+ dB
r








2
log
20 cho từ trường gần
Hiệu quả bọc chắn SE lúc này không thể cao hơn hiệu quả bọc chắn của một tấm
chắn kim loại mỏng tương đương. Những phương trình này là hợp lệ khi 
6
10

g .
Khi g là một phần rất nhỏ của bước sóng, chẳn hạn 
6
10

g , màn lưới trông giống
như một tấm kim loại mỏng. Vì vậy, các phương trình vật liệu dẫn điện nên được sử
dụng tính toán cho cả hai trường gần và trường xa
3.4.4. Hiệu quả bọc chắn của khe hở dạng ống dẫn sóng
Các khoảng hở trên các tấm chắn có thể làm suy giảm các bức xạ điện từ nếu
chúng có hình dạng giống với ống dẫn sóng. Tại các mode lan truyền sóng, tần số cộng
hưởng là một hàm phụ thuộc vào hai số nguyên, kí hiệu m và n, các mode lan truyền
ứng với tần số này là TEmn, TMmn,... Trong ống dẫn sóng có tiết diện là hình chữ nhật
7740416