Bao nhiêu µA dòng chế độ chung thì vượt CISPR 32 Class B?

Người ta thường nói chỉ vài microampe dòng chế độ chung trên cáp là đủ để trượt phép thử phát xạ bức xạ. Bài viết này kiểm chứng điều đó bằng số liệu thực tế với mô hình cáp ngắn (lưỡng cực Hertz) và giới hạn CISPR 32 Class B, rồi quy đổi kết quả thành giá trị có thể kiểm tra bằng kìm đo dòng trước khi mang sản phẩm đến phòng thử nghiệm.

Mô hình tính

Với sợi cáp ngắn hơn nhiều so với bước sóng (L < λ/10) mang dòng chế độ chung I, cường độ trường cực đại phía trên mặt phẳng đất ở khoảng cách r xấp xỉ E = 1,257 × 10⁻⁶ · f · L · I / r, trong đó f tính bằng Hz, L và r tính bằng mét, I tính bằng ampe. Hệ số này đã bao gồm phản xạ mặt đất (×2) của bãi thử ngoài trời hoặc buồng bán triệt phản xạ. Vì E tăng theo tần số và chiều dài cáp, cùng một dòng điện ở 200 MHz bất lợi hơn nhiều so với ở 30 MHz, miễn là cáp còn ngắn về mặt điện.

Ví dụ: cáp 1 m ở 30 MHz

Xét một sợi cáp USB hoặc cáp nguồn dài 1 m và giới hạn CISPR 32 Class B ở khoảng cách 10 m, tức 30 dBµV/m (giá trị tựa đỉnh) trong dải 30–230 MHz, bằng 31,6 µV/m. Ở 30 MHz bước sóng là 10 m, nên cáp 1 m đúng bằng λ/10 và mô hình vẫn áp dụng được. Giải theo dòng điện: I = E · r / (1,257 × 10⁻⁶ · f · L) = 31,6 × 10⁻⁶ × 10 / (1,257 × 10⁻⁶ × 30 × 10⁶ × 1) ≈ 8,4 µA.

Như vậy, khoảng 8,4 µA (18,5 dBµA) dòng chế độ chung trên một mét cáp đã chạm giới hạn Class B. Nếu muốn giữ biên độ 6 dB như thường lệ, mục tiêu là khoảng 4,2 µA (12,5 dBµA).

Dòng cho phép thay đổi theo tần số và chiều dài

Mô hình chỉ đúng với cáp ngắn về mặt điện, nên chiều dài dùng được giảm dần khi tần số tăng. Trong bảng, mọi trường hợp đều giữ ở mức λ/10 trở xuống.

Giá trị tính theo E = 1,257 × 10⁻⁶ · f · L · I / r, đã gồm phản xạ mặt đất. Khi vượt quá λ/10, cáp thực tế hoạt động như anten cộng hưởng và mô hình không còn đáng tin cậy.

Dòng ở hàng 3 m gần như bằng hàng 10 m vì giới hạn ở 3 m cao hơn 10 dB, còn tỉ số khoảng cách 10/3 khoảng 10,5 dB. Đó cũng là lý do quy tắc kinh nghiệm quy đổi 10 dB giữa giới hạn 3 m và 10 m đúng với nguồn ở trường xa.

Quy đổi thành mức kiểm tra bằng kìm đo dòng

Kìm đo dòng kẹp quanh toàn bộ sợi cáp đọc trực tiếp dòng chế độ chung: I (dBµA) = giá trị máy thu (dBµV) − trở kháng truyền đạt Z_T (dBΩ). Với kìm có Z_T = 15 dBΩ ở 30 MHz theo giấy chứng nhận hiệu chuẩn, dòng giới hạn 8,4 µA (18,5 dBµA) tương ứng với giá trị máy thu 33,5 dBµV. Nếu giữ biên độ 6 dB, hãy nhắm tới 27,5 dBµV trở xuống.

• Kẹp quanh toàn bộ sợi cáp (mọi dây dẫn và lớp chống nhiễu) để dòng chế độ vi sai triệt tiêu nhau và chỉ đo được dòng chế độ chung.
• Trượt kìm dọc theo cáp và ghi giá trị lớn nhất; do sóng đứng, dòng điện thay đổi theo vị trí.
• Dùng giá trị Z_T theo từng tần số trong dữ liệu hiệu chuẩn của chính chiếc kìm đó, không dùng một giá trị danh định duy nhất.
• Dùng cùng bộ tách sóng và băng thông với phép thử chính thức (RBW 120 kHz, giá trị đỉnh khi quét nhanh) thì việc so sánh mới có ý nghĩa.

Điều này gợi ý gì khi chọn biện pháp khắc phục

Dòng cỡ microampe rất nhỏ so với dòng miliampe chạy trong mạch, nên nó sinh ra từ những mất cân bằng nhỏ: kết nối đất có điện cảm vài nanohenry, lớp chống nhiễu nối bằng dây pigtail, hoặc thiếu bộ lọc tại đầu nối. Một vòng ferit kẹp bổ sung khoảng 100 Ω trở kháng chế độ chung ở 30 MHz có thể giảm dòng nhiều lần khi trở kháng nguồn thấp, và thường là cách rẻ nhất để lấy lại 6 dB. Hãy xác nhận kết quả bằng kìm đo, sau đó kiểm tra lại biên độ so với giới hạn có tính đến độ không đảm bảo đo.