Karakteristik Lapangan Dekat Tanduk TEM yang Digunakan Untuk Tes Kekebalan Radiasi

Abstrak:

Kami telah membuat klakson elektromagnetik transversal (TEM) untuk uji imunitas terpancar di sekitar seperti yang ditentukan dalam IEC standar 61000-4-39 dan membandingkan karakteristik medan dekat dengan karakteristik antena uji tipikal lainnya seperti dipol pita lebar dan pemandu bergerigi ganda (DRG ) antena tanduk. Hasil percobaan menunjukkan bahwa tanduk TEM menghasilkan medan yang homogen dan mempertahankan kekuatan medan tanpa perubahan yang cepat di dekat antena.

Kekebalan radiasi mengacu pada mengurangi atau menghilangkan kerusakan yang disebabkan oleh radiasi pada tubuh manusia dengan meningkatkan kemampuan perbaikan diri dan kekebalan tubuh manusia. Peningkatan kekebalan radiasi membantu meningkatkan kekebalan manusia, membuatnya lebih mampu melawan patogen, sehingga mengurangi risiko infeksi dan penyakit. Beberapa zat kekebalan radiasi, seperti minyak ikan dan vitamin E, terbukti dapat meningkatkan kekebalan tubuh manusia.

Selain itu, menerapkan gaya hidup sehat, seperti menjaga tidur yang cukup, pola makan seimbang, dan olahraga yang tepat, juga dapat membantu meningkatkan kekebalan manusia dan kekebalan radiasi. Tidak hanya itu, kami juga menemukan bahwa Cistanche dapat meningkatkan imunitas. Cistanche kaya akan berbagai zat antioksidan, seperti vitamin C, karotenoid, dll. Bahan-bahan tersebut dapat mengais radikal bebas, mengurangi stres oksidatif, dan meningkatkan daya tahan sistem kekebalan tubuh.

Klik manfaat cistanche tubulosa

Kata kunci:

dipol broadband, kekebalan, uji kekebalan terpancar di dekatnya, pusat fase, tanduk TEM, impedansi gelombang.

Klasifikasi:

Kompatibilitas Elektromagnetik (EMC).

1. Perkenalan

Tes imunitas radiasi terkait medan elektromagnetik peralatan atau sistem elektronik telah dilakukan dalam kondisi medan jauh. Baru-baru ini, dengan meluasnya penggunaan perangkat nirkabel portabel seperti ponsel, persyaratan kekebalan untuk peralatan elektronik untuk memastikan perlindungan terhadap pemancar portabel yang digunakan di sekitar telah ditentukan dalam standar internasional [1, 2] dan standar pabrikan.

Dalam tes imunitas terpancar jarak dekat, tanduk TEM dan antena mirip dipol seperti antena selongsong, antena monopole, dan dipol broadband digunakan oleh standar pengujian. Keseragaman bidang dan karakteristik perambatan di dekat antena mempengaruhi kekuatan medan yang mencapai komponen elektronik aktif di dalam peralatan elektronik tergantung pada antena yang digunakan, bahkan ketika kekuatan medan ditentukan pada permukaan peralatan elektronik yang diterangi.

Dalam penelitian ini, kami membuat tanduk TEM yang sesuai dengan standar IEC untuk uji imunitas kedekatan [1]. Karakteristik lapangan dari tanduk TEM di dekat antena dibandingkan dengan dipol broadband datar yang digunakan dalam uji imunitas medan dekat di industri otomotif [2], dipol setengah gelombang digunakan sebagai antena dasar, dan tanduk DRG secara luas digunakan dalam pengukuran EMC. Selain itu, perkiraan medan jauh dari karakteristik perambatan jarak dan impedansi gelombang dievaluasi dengan mempertimbangkan pusat fase.

2 Klakson TEM

Uji kekebalan terpancar terdekat dilakukan dalam rentang frekuensi 380 MHz hingga 6 GHz, yang digunakan pada pemancar portabel seperti ponsel. Antena pembangkit medan ditempatkan pada posisi 100 mm dari depan peralatan yang diuji (EUT) dan meneranginya dengan kekuatan medan yang ditentukan 10 V/m hingga 300 V/m [1].

Tanduk TEM meruncing secara eksponensial yang diperpendek [3] yang kami buat ditunjukkan pada Gambar. 1(a) dan (b). Pelat memiliki struktur tirus yang dirancang untuk mempertahankan impedansi karakteristik saluran transmisi tirus eksponensial dengan mempertimbangkan pencocokan dari bagian pengumpanan ke bukaan. Panjang antena dikurangi 10 persen untuk meningkatkan directivity radiasi.

Meskipun tanduk TEM adalah antena seimbang, arus bocor yang mengalir di luar konduktor luar kabel koaksial ditekan menggunakan mekanisme umpan seimbang tanpa menggunakan rangkaian balun [3, 4]. Pelat antena setebal 0.6-mm terbuat dari kuningan, dan jarak antar pelat dipertahankan menggunakan busa keras yang diperluas dengan konstanta dielektrik relatif 1,07.

2.1 Pusat fase

Pusat fase, yang didefinisikan sebagai pusat kelengkungan bagian depan ekuifase di wilayah medan jauh, efektif untuk pengukuran antena [5]. Rata-rata pusat fase bidang listrik (E) dan magnet (H), dpc, berimpit dengan lokasi pusat amplitudo [6]; dengan demikian, dapat diperlakukan sebagai sumber © titik yang setara.

Gambar 1(c) menunjukkan hasil perhitungan pusat fase tanduk TEM. Pusat fase dihitung dari pola equiphase dengan menyesuaikan asal transformasi medan dekat ke medan jauh menggunakan pemecah CST Studio Suite [7] berdasarkan teknik integrasi terbatas (FIT). Pusat fase bergantung pada frekuensi; saat frekuensi meningkat, pusat fase bergerak dari bukaan ke tengah antena.

2.2 Impedansi gelombang

Impedansi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dari antena sama dengan impedansi ruang bebas 377 Ω bila cukup jauh dari antena. Dengan kata lain, sebagai salah satu syarat untuk daerah medan jauh, impedansi gelombang harus memenuhi impedansi ruang bebas. Impedansi gelombang pada sumbu antena yang dekat dengan antena dihitung sebagai rasio medan E ke H menggunakan pemecah FIT. Hasil perhitungan impedansi gelombang tanduk TEM ditunjukkan pada Gambar. 1 (d) dan dibandingkan dengan dipol setengah gelombang pada gambar yang sama.

Meskipun impedansi gelombang konvergen menuju nilai konstan 377 Ω seiring bertambahnya jarak dari antena, kedekatannya dengan antena berbeda tergantung pada frekuensi dan jenis antena. Impedansi gelombang tanduk TEM tidak menunjukkan perubahan yang cepat seperti pada dipol.

3 Eksperimen dan Hasil

Karakteristik medan dalam kedekatan dievaluasi untuk tanduk TEM dan antena EMC tipikal lainnya, yang merupakan dipol setengah gelombang, dipol broadband datar yang digunakan dalam uji medan dekat untuk kendaraan [2], dan tanduk DRG sering digunakan dalam pengukuran EMC. Pengaturan eksperimental ditunjukkan pada Gambar. 2 (a). Antena penghasil medan dan probe medan-E sumbu tunggal dipisahkan oleh jarak r dalam ruang yang sepenuhnya anechoic. Probe E-field selektif frekuensi dengan tautan serat optik dihubungkan ke penganalisa jaringan vektor (VNA).

Distribusi medan-E pada bidang 400 mm × 400 mm diukur sepanjang sumbu antena dari 50 mm hingga 400 mm (= r) dengan memindai dengan probe menggunakan pengatur posisi XYZ pada frekuensi tipikal 930 MHz, 2,45 GHz, dan 5,8 GHz digunakan untuk uji imunitas. Dimensi (L, H, dan L) klakson DRG yang digunakan untuk perbandingan adalah 244 × 159 × 279 mm. Dipol pita lebar memiliki elemen datar dengan dimensi 109 × 240 mm, dan panjang elemen dipol setengah gelombang adalah 175 mm, 67 mm, dan 29 mm.

Gambar 2(b) sampai (d) menunjukkan hasil pengukuran karakteristik propagasi sepanjang sumbu antena. Level bidang yang diterima dinormalisasi pada 100 V/m pada jarak 100 mm, yang merupakan kondisi yang digunakan dalam uji imunitas kedekatan. Nilai terukur dari tanduk TEM dan dipol setengah gelombang sesuai dengan hasil yang dihitung menggunakan pemecah FIT. Hasil ini menunjukkan bahwa karakteristik medan sepanjang jarak dekat antena sangat berbeda di antara jenis antena.

Artinya, kekuatan medan di mana sirkuit elektronik aktif terpapar di dalam EUT berubah tergantung pada antena, bahkan ketika kekuatan medan ditentukan di permukaan EUT. Klakson TEM di dekatnya menunjukkan karakteristik medan dengan pengurangan kekuatan medan yang lebih kecil daripada antena lain, terutama dipol. Misalnya, jarak di mana kekuatan medan berkurang sebesar 4 dB dari posisi yang ditentukan (r=100 mm) pada 2,45 GHz adalah 209 mm, 54 mm, 68 mm, dan 127 mm untuk tanduk TEM, dipol datar, dipol setengah gelombang, dan tanduk DRG, masing-masing.

Perkiraan medan jauh dengan pemasangan kurva untuk tanduk TEM dan dipol setengah gelombang diplot pada Gambar. 2(b)–(d). Di wilayah medan jauh, kekuatan medan berkurang berbanding terbalik dengan jarak r dari antena. Oleh karena itu, sebagai syarat kedua untuk wilayah medan jauh, kekuatan medan sepanjang jarak dari antena harus sesuai dengan kurva menggunakan 1/r. Secara khusus, panjang tanduk TEM tidak dapat diabaikan mengenai jarak pengukuran; dengan demikian, pemasangan kurva dilakukan dengan menggunakan 1/(r plus dpc) dengan mempertimbangkan pusat fase. Posisi (dpc) dari pusat fase adalah 76 mm, 348 mm, dan 313 mm di dalam dari bukaan masing-masing pada 930 MHz, 2,45 GHz, dan 5,8 GHz, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1 (c). Jarak medan jauh minimum ditentukan dengan pencocokan kurva, dan kemudian impedansi gelombang dibandingkan dengan 377 Ω pada jarak tersebut. Impedansi gelombang tanduk TEM dan dipol setengah gelombang pada jarak yang dapat dianggap sebagai medan jauh yang diperoleh dengan pemasangan kurva mendekati 377 Ω, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1(d) dan Gambar. 2(b)–(d).

Misalnya, jarak medan jauh minimum dari tanduk TEM adalah 350 mm pada 930 MHz, 200 mm pada 2,45 GHz, dan 50 mm pada 5,8 GHz, dan impedansi gelombang pada jarak ini adalah 368 Ω, 386 Ω, dan 368 Ω , masing-masing. Medan di lokasi di mana EUT ditempatkan dalam uji kedekatan berperilaku mirip dengan wilayah medan dekat atau jauh tergantung pada frekuensi uji dan lokasi saat mengevaluasi karakteristik medan di dekat antena dalam dua kondisi medan jauh berdasarkan pada karakteristik propagasi dan impedansi gelombang. Namun, perkiraan jarak medan jauh pada sumbu antena berbeda dengan kondisi medan jauh yang terkenal, yang didasarkan pada gelombang bidang, 2D 2 /λ (di mana D adalah ukuran bukaan dan λ adalah panjang gelombang) untuk antena bukaan, karena bidang di sekitar antena berbentuk bulat di dekat antena.

Gambar 3 menunjukkan hasil pengukuran keseragaman bidang tanduk TEM dan dipol broadband datar. Klakson TEM memiliki pengurangan kecil untuk kekuatan medan yang diberikan bahkan di dekat antena, misalnya, kekuatan medan pada jarak 400 mm pada 2,45 GHz lebih dari 10 dB lebih tinggi daripada dipol broadband datar. Meskipun dipol broadband datar memiliki dua sinar yang tersebar di 5,8 GHz, yang menghasilkan kekuatan yang lebih rendah pada sumbu antena seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2 (d), tanduk TEM menghasilkan area bidang homogen yang besar di atas pita lebar dibandingkan dengan antena lainnya. . Bahkan di dekat antena, kekuatan medan tanduk TEM tidak berubah secepat antena mirip dipol.

4. Kesimpulan

Dalam uji kekebalan jarak dekat, tanduk TEM dan berbagai antena mirip dipol digunakan; namun, karakteristik antena mempengaruhi hasil pengujian. Karakteristik lapangan di dekat antena dibandingkan antara tanduk TEM yang kami buat dan antena uji tipikal lainnya, yaitu dipol broadband datar, dipol setengah gelombang, dan tanduk DRG. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik propagasi sangat berbeda antar antena.

Secara khusus, tanduk TEM menghasilkan medan yang homogen dan mempertahankan kekuatan medan dengan pengurangan kecil, sedangkan antena mirip dipol menunjukkan perubahan kekuatan medan yang cepat. Selain itu, perkiraan medan jauh dilakukan dengan mempertimbangkan pusat fase menggunakan karakteristik propagasi dan impedansi gelombang, dan perilaku karakteristik medan dekat atau medan jauh di kedekatan © IEICE 2021 antena diklarifikasi.

Referensi

[1] IEC 61000-4-39, "Electromagnetic compatibility (EMC) - Bagian 4-39: Teknik pengujian dan pengukuran - Medan radiasi terdekat - Uji kekebalan," 2017.

[2] ISO 11452-9, "Kendaraan jalan - Metode pengujian komponen untuk gangguan listrik dari energi elektromagnetik yang dipancarkan pita sempit - Bagian 9: Pemancar portabel," 2012.

[3] K. Harima, T. Kubo, dan T. Ishida, "Evaluasi antena tanduk TEM untuk uji imunitas terpancar di sekitar," IEICE Commun. Ekspres, vol. 9, tidak. 2, hlm. 60–65, Februari 2020. DOI: 10.1587/comex.2019XBL0137.

[4] M. Manteghi dan Y. Rahmat-Samii, "Mekanisme pengumpanan UWB baru untuk antena tanduk TEM, reflektor IRA, dan antena Vivaldi," IEEE Antennas Propag. Mag., vol. 46, tidak. 5, hlm. 81–87, Oktober 2004. DOI: 10.1109/MAP.2004. 1388832.

[5] K. Harima, "Simulasi numerik penentuan penguatan medan jauh pada jarak tereduksi menggunakan pusat fasa," IEICE Trans. Komun., vol. E97-B, tidak. 10, hlm. 2001– 2010, Oktober 2014. DOI: 10.1587/Transcom.E97.B.2001.

[6] AR Panicali dan MM Nakamura, "Pada pusat amplitudo lubang memancar," IEEE Trans. Antena Propag., vol. AP-33, no. 3, hlm. 330–335, Maret 1985. DOI: 10.1109/TAP.1985.1143572.

[7] CST Studio Suite, 2021, [daring] Tersedia: https://www.3ds.com/.

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

For more information:1950477648nn@gmail.com