Značilnosti bližnjega polja roga TEM, ki se uporablja za teste odpornosti proti sevanju

Povzetek:

Izdelali smo prečni elektromagnetni (TEM) rog za teste odpornosti na sevanje v bližini, kot je določeno v standardu IEC 61000-4-39, in primerjali njegove značilnosti bližnjega polja z značilnostmi drugih tipičnih preskusnih anten, kot sta širokopasovni dipol in dvojno grebenasto vodilo (DRG ) trobne antene. Eksperimentalni rezultati kažejo, da rog TEM ustvarja homogeno polje in ohranja jakost polja brez hitre spremembe v bližini antene.

Odpornost na sevanje se nanaša na zmanjšanje ali odpravo škode, ki jo povzroči sevanje na človeškem telesu, z izboljšanjem sposobnosti samoobnavljanja in odpornosti človeškega telesa. Izboljšanje odpornosti proti sevanju pomaga okrepiti človeško imunost, zaradi česar se bolje upira patogenom, s čimer se zmanjša tveganje okužbe in bolezni. Dokazano je, da nekatere snovi za odpornost proti sevanju, kot sta ribje olje in vitamin E, izboljšajo človeško imunost.

Poleg tega lahko sprejetje zdravega življenjskega sloga, kot je vzdrževanje ustreznega spanja, uravnotežena prehrana in ustrezna vadba, prav tako pomaga izboljšati človeško imunost in odpornost proti sevanju. Ne samo to, ugotovili smo tudi, da lahko Cistanche poveča imuniteto. Cistanche je bogat z različnimi antioksidativnimi snovmi, kot so vitamin C, karotenoidi itd. Te sestavine lahko lovijo proste radikale, zmanjšujejo oksidativni stres in izboljšajo odpornost imunskega sistema.

Koristi Click cistanche tubulosa

Ključne besede:

širokopasovni dipol, odpornost, test odpornosti na sevanje v bližini, fazni center, TEM rog, valovna impedanca.

Razvrstitev:

Elektromagnetna združljivost (EMC).

1. Uvod

Testi odpornosti na sevanje, povezani z elektromagnetnimi polji elektronske opreme ali sistemov, so bili izvedeni v pogojih oddaljenega polja. V zadnjem času so bile zaradi široke uporabe prenosnih brezžičnih naprav, kot so mobilni telefoni, zahteve glede odpornosti elektronske opreme za zagotovitev zaščite pred prenosnimi oddajniki, ki se uporabljajo v bližini, določene v mednarodnih standardih [1, 2] in standardih proizvajalcev.

Pri preskusih odpornosti proti sevanju bližnjega polja se v preskusnih standardih uporabljajo rogovi TEM in dipolom podobne antene, kot so antene s tulci, monopolne antene in širokopasovni dipoli. Enotnost polja in značilnosti širjenja v bližini antene vplivajo na poljsko jakost, ki doseže aktivne elektronske komponente znotraj elektronske opreme, odvisno od uporabljene antene, tudi če je poljska jakost določena na osvetljeni površini elektronske opreme.

V tej študiji smo izdelali rog TEM, ki je skladen s standardi IEC za teste odpornosti na bližino [1]. Značilnosti polja roga TEM v bližini antene so primerjali s tistimi ploskega širokopasovnega dipola, ki se uporablja pri testih odpornosti na bližnje polje v avtomobilski industriji [2], polvalovnega dipola, ki se uporablja kot osnovna antena, in hupa DRG široko uporablja pri meritvah EMC. Poleg tega sta bila ovrednotena približek daljnega polja glede na značilnosti širjenja na daljavo in valovna impedanca ob upoštevanju faznega središča.

2 TEM hupa

Preizkus odpornosti proti sevanju v bližini se izvaja v frekvenčnem območju od 380 MHz do 6 GHz, ki se uporablja v prenosnih oddajnikih, kot so mobilni telefoni. Antena za generiranje polja je nameščena 100 mm od sprednje strani preskušane opreme (EUT) in jo osvetljuje z določeno poljsko jakostjo od 10 V/m do 300 V/m [1].

Skrajšani eksponentno zoženi TEM rog [3], ki smo ga izdelali, je prikazan na sl. 1(a) in (b). Plošča ima stožčasto strukturo, zasnovano tako, da ohranja karakteristično impedanco eksponentnega stožčastega prenosnega voda ob upoštevanju ujemanja od dovajalnega odseka do odprtine. Dolžina antene je bila zmanjšana za 10 odstotkov, da bi izboljšali usmerjenost sevanja.

Čeprav je rog TEM uravnotežena antena, je uhajajoči tok, ki teče zunaj zunanjega prevodnika koaksialnega kabla, zadušen z uravnoteženim dovodnim mehanizmom brez uporabe balunskega vezja [3, 4]. 0.6-mm debele plošče antene so bile izdelane iz medenine, razmik med njimi pa je bil vzdrževan z ekspandirano trdo peno z relativno dielektrično konstanto 1,07.

2.1 Fazno središče

Fazno središče, ki je definirano kot središče ukrivljenosti ekvifazne fronte v daljnem polju, je učinkovito za meritve antene [5]. Srednja faznih središč električne (E) in magnetne (H) ravnine, dpc, sovpada z lokacijo središča amplitude [6]; zato ga je mogoče obravnavati kot enakovreden točkovni © vir.

Slika 1(c) prikazuje rezultat izračuna faznega središča hupe TEM. Fazno središče je bilo izračunano iz ekvifaznega vzorca s prilagoditvijo izvora transformacije bližnjega v daljno polje z uporabo reševalnika CST Studio Suite [7], ki temelji na tehniki končne integracije (FIT). Fazno središče je odvisno od frekvence; ko frekvenca narašča, se fazno središče premakne iz odprtine na sredino antene.

2.2 Valovna impedanca

Valovna impedanca elektromagnetnega valovanja, ki ga seva antena, je enaka impedanci prostega prostora 377 Ω, ko je dovolj oddaljen od antene. Z drugimi besedami, kot eden od pogojev za območje daljnega polja mora valovna impedanca zadostiti impedanci prostega prostora. Valovna impedanca na osi antene blizu antene je bila izračunana kot razmerje med E- in H-polji z uporabo reševalca FIT. Rezultat izračuna valovne impedance roga TEM je prikazan na sliki 1 (d) in primerjan s tistim za polvalovne dipole na isti sliki.

Čeprav valovna impedanca konvergira proti konstantni vrednosti 377 Ω, ko se razdalja od antene povečuje, se njena bližina anteni razlikuje glede na frekvenco in vrsto antene. Valovna impedanca roga TEM ne kaže hitre spremembe kot pri dipolih.

3 Poskusi in rezultati

Značilnosti polja v bližini so bile ovrednotene za hupo TEM in druge tipične antene EMC, ki so polvalovni dipoli, ploščati širokopasovni dipol, ki se uporablja pri preskusih bližnjega polja za vozila [2], in hupo DRG, ki se pogosto uporablja pri meritvah EMC. Eksperimentalna postavitev je prikazana na sliki 2 (a). Antena za generiranje polja in enoosna sonda E-polja sta bili ločeni z razdaljo r v popolnoma odmevni komori. Frekvenčno selektivna sonda E-polja z optično povezavo je bila povezana z vektorskim omrežnim analizatorjem (VNA).

Porazdelitev E-polja na ravnini 400 mm × 400 mm je bila izmerjena vzdolž osi antene od 50 mm do 400 mm (= r) s skeniranjem s sondo z uporabo pozicionerja XYZ pri tipičnih frekvencah 930 MHz, 2,45 GHz in 5,8 GHz, uporabljena za preskuse odpornosti. Mere (Š, V in D) hupe DRG, uporabljene za primerjavo, so bile 244 × 159 × 279 mm. Širokopasovni dipol je imel ploščat element z dimenzijami 109 × 240 mm, dolžine elementov polvalovnih dipolov pa so bile 175 mm, 67 mm in 29 mm.

Slike 2(b) do (d) prikazujejo izmerjene rezultate značilnosti širjenja vzdolž osi antene. Raven prejetega polja je bila normalizirana na 100 V/m na razdalji 100 mm, kar je pogoj, uporabljen pri testih odpornosti na bližino. Izmerjene vrednosti roga TEM in polvalovnega dipola se dobro ujemajo z rezultati, izračunanimi z reševalnikom FIT. Ti rezultati kažejo, da se značilnosti polja vzdolž razdalje blizu antene močno razlikujejo med vrstami anten.

To pomeni, da se poljska jakost, ki so ji izpostavljena aktivna elektronska vezja znotraj EUT, spreminja glede na anteno, tudi če je bila poljska jakost določena na površini EUT. Bližnji rog TEM je pokazal značilnosti polja z manjšim zmanjšanjem jakosti polja kot druge antene, zlasti dipoli. Na primer, razdalje, kjer se poljska jakost zmanjša za 4 dB od določenega položaja (r=100 mm) pri 2,45 GHz, so 209 mm, 54 mm, 68 mm in 127 mm za rog TEM, ploščati dipol, polvalovni dipol oziroma DRG rog.

Približek daljnega polja s prilagoditvijo krivulje za rog TEM in polvalovni dipol je narisan na sl. 2(b)–(d). V območju daljnega polja se jakost polja zmanjšuje v obratnem sorazmerju z razdaljo r od antene. Zato se mora kot drugi pogoj za območje daljnega polja poljska jakost vzdolž razdalje od antene prilegati krivulji z uporabo 1/r. Zlasti dolžine roga TEM ni mogoče prezreti glede merilne razdalje; tako je bilo prileganje krivulje izvedeno z uporabo 1/(r plus dpc) ob upoštevanju faznega središča. Položaji (dpc) faznih središč so bili 76 mm, 348 mm in 313 mm znotraj odprtine pri 930 MHz, 2, 45 GHz in 5, 8 GHz, kot je prikazano na sliki 1 (c). Najmanjša razdalja daljnega polja je bila določena s prilagajanjem krivulje, nato pa je bila impedanca valov primerjana z impedanco 377 Ω na tej razdalji. Valovna impedanca roga TEM in polvalovnega dipola na razdalji, ki jo lahko štejemo za oddaljeno polje, dobljeno s prilagajanjem krivulje, je blizu 377 Ω, kot je prikazano na sliki 1 (d) in sl. 2(b)–(d).

Na primer, najmanjše oddaljene oddaljenosti roga TEM so 350 mm pri 930 MHz, 200 mm pri 2,45 GHz in 50 mm pri 5,8 GHz, valovne impedance na teh razdaljah pa so 368 Ω, 386 Ω in 368 Ω. , oz. Polja na lokaciji, kjer je EUT nameščena v preskusu bližine, se obnašajo podobno kot območje bližnjega ali daljnega polja, odvisno od preskusne frekvence in lokacije pri ocenjevanju značilnosti polja v bližini antene v dveh pogojih oddaljenega polja na podlagi značilnosti širjenja in valovna impedanca. Vendar se razdalje daljnega polja, ocenjene na osi antene, razlikujejo od tistih pod dobro znanim pogojem daljnega polja, ki temelji na ravnih valovih, 2D 2 /λ (kjer je D velikost odprtine in λ je valovna dolžina) za odprtinske antene, saj so polja okoli antene v bližini antene sferična.

Slika 3 prikazuje izmerjene rezultate enakomernosti polja roga TEM in ploskega širokopasovnega dipola. TEM hupa ima majhno zmanjšanje za dano poljsko jakost tudi v bližini antene, na primer poljska jakost na razdalji 400 mm pri 2,45 GHz je več kot 10 dB višja kot pri ploščatem širokopasovnem dipolu. Čeprav ima ploščati širokopasovni dipol dva žarka, razpršena pri 5,8 GHz, kar ima za posledico nižje jakosti na osi antene, kot je prikazano na sliki 2(d), je rog TEM ustvaril velika homogena polja v širokem pasu v primerjavi z drugimi antenami . Celo blizu antene se poljska jakost roga TEM ni spreminjala tako hitro kot pri dipolu podobnih antenah.

4 Zaključek

Pri testih odpornosti na bližnje polje se uporabljajo rogovi TEM in različne dipolom podobne antene; vendar značilnosti antene vplivajo na rezultate testiranja. Karakteristike polja v bližini antene smo primerjali med rogom TEM, ki smo ga izdelali, in drugimi tipičnimi testnimi antenami, in sicer ravnim širokopasovnim dipolom, polvalovnim dipolom in rogom DRG. Rezultati so pokazali, da se propagacijske karakteristike med antenami močno razlikujejo.

Zlasti rog TEM je ustvaril homogeno polje in ohranil poljsko jakost z majhnim zmanjšanjem, medtem ko so dipolom podobne antene pokazale hitre spremembe poljske jakosti. Poleg tega je bila izvedena aproksimacija daljnega polja ob upoštevanju faznega središča z uporabo značilnosti širjenja in valovne impedance, razjasnjeno pa je bilo tudi obnašanje značilnosti bližnjega ali daljnega polja v bližini © IEICE 2021 antene.

Reference

[1] IEC 61000-4-39, »Elektromagnetna združljivost (EMC) – Del 4-39: Testne in merilne tehnike – Bližnja sevana polja – Preskus odpornosti,« 2017.

[2] ISO 11452-9, "Cestna vozila – Preskusne metode komponent za električne motnje zaradi ozkopasovne sevane elektromagnetne energije – 9. del: Prenosni oddajniki," 2012.

[3] K. Harima, T. Kubo in T. Ishida, "Vrednotenje rogovne antene TEM za teste odpornosti proti sevanju v bližini," IEICE Commun. Express, letn. 9, št. 2, str. 60–65, februar 2020. DOI: 10.1587/comex.2019XBL0137.

[4] M. Manteghi in Y. Rahmat-Samii, "Nov UWB napajalni mehanizem za rogovo anteno TEM, reflektor IRA in anteno Vivaldi," IEEE Antennas Propag. Mag., letn. 46, št. 5, str. 81–87, oktober 2004. DOI: 10.1109/MAP.2004. 1388832.

[5] K. Harima, "Numerična simulacija določanja ojačitve daljnega polja na zmanjšanih razdaljah z uporabo faznega središča," IEICE Trans. Commun., zv. E97-B, ne. 10, str. 2001– 2010, oktober 2014. DOI: 10.1587/Transcom.E97.B.2001.

[6] AR Panicali in MM Nakamura, "O središču amplitude sevalnih zaslonk," IEEE Trans. Antennas Propag., let. AP-33, št. 3, str. 330–335, marec 1985. DOI: 10.1109/TAP.1985.1143572.

[7] CST Studio Suite, 2021, [na spletu] Na voljo: https://www.3ds.com/.

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

For more information:1950477648nn@gmail.com