Mở đầu Trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu về lĩnh vực đo SAR ở trong và ngoài nƣớc, lý do chọn đề tài luận án, mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu, bố cục và tóm tắt nội dung các chƣơng của luận án. Chƣơng 1: Tổng quan về đo SAR của thiết bị vô tuyến Trình bày tổng quan những vấn đề về đo SAR của thiết bị vô tuyến, bao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 gồm: Khái niệm về SAR, các hệ thống đo SAR đang đƣợc sử dụng hiện nay và quy trình đo SAR theo các tiêu chuẩn quốc tế. Chƣơng này cũng trình bày tóm tắt đánh giá ƣu điểm và hạn chế của các kỹ thuật đo SAR hiện có khi dùng cho thiết bị vô tuyến nhiều anten phát, từ đó rút ra những vấn đề tồn tại cần giải quyết và định hƣớng nghiên cứu của luận án. Chƣơng 2: Nghiên cứu đề xuất kỹ thuật ƣớc lƣợng SAR của thiết bị vô tuyến nhiều anten phát Chƣơng 2 gồm hai nội dung chính: - Trình bày nghiên cứu bổ sung hoàn thiện kỹ thuật ƣớc lƣợng sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng [20], bao gồm: Cơ sở lý thuyết toán học ƣớc lƣợng SAR của thiết bị vô tuyến nhiều anten phát sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng, quy trình đo SAR, cùng những nhận xét đánh giá ƣu điểm và hạn chế của kỹ thuật đo này; phần này cũng trình bày kết quả nghiên cứu bổ sung hoàn thiện kỹ thuật ƣớc lƣợng trong [20] là kiểm chứng bằng thực nghiệm đo đạc SAR của thiết bị vô tuyến có ba anten phát.
- Trình bày đề xuất một kỹ thuật ƣớc lƣợng và qui trình đo nhanh SAR mới dùng cho thiết bị vô tuyến nhiều anten phát sử dụng đầu dò điện trƣờng véc-tơ dựa trên việc bật/tắt tuần tự các anten phát, bao gồm: Mô hình toán học ƣớc lƣợng; qui trình đo; các mô hình kiểm chứng kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất cho thiết bị có hai và ba anten phát với các cấu hình anten điển hình nhƣ anten chấn tử, anten IFA, so sánh kết quả kiểm chứng đo SAR với kết quả mô phỏng và lý thuyết ƣớc lƣợng đề xuất; so sánh kết quả ƣớc lƣợng theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất với kỹ thuật ƣớc lƣợng sử dụng đầu dò điện trƣờng véc-tơ [21]. Chƣơng 3: Phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng đến việc xác định SAR Chƣơng 3 gồm hai nội dung chính: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 - Trình bày phân tích về các yếu tố ảnh hƣởng có thể gây ra sai số xác định SAR. - Trình bày về việc xây dựng các mô hình kiểm chứng, thực hiện mô phỏng kiểm chứng và kết quả mô phỏng kiểm chứng trên các mô hình đó với các kỹ thuật ƣớc lƣợng sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng [20], kỹ thuật ƣớc lƣợng sử dụng đầu dò điện trƣờng véc-tơ [21] và kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất để đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng đến việc xác định SAR. Các yếu tố ảnh hƣởng đƣợc xem xét bao gồm: Ảnh hƣởng của việc thiết lập các tham số của hệ thống đo SAR nhƣ việc thiết lập sai pha không chính xác; ảnh hƣởng của việc xác định mặt phẳng đo; ảnh hƣởng của việc đơn giản hoá các giả thiết ƣớc lƣợng khi xây dựng mô hình toán học ƣớc lƣợng SAR đối với: Số lƣợng anten phát, kích thƣớc khuôn mẫu, tần số phát.
Trên cơ sở các kết quả đánh giá có đƣợc, chƣơng này cũng trình bày một số kiến nghị áp dụng, lựa chọn các kỹ thuật ƣớc lƣợng và qui trình đo SAR phù hợp với yêu cầu của các bài đo SAR cụ thể trong thực tế. Kết luận và hƣớng nghiên cứu tiếp theo Trình bày những đóng góp mới và một số hƣớng nghiên cứu tiếp theo của luận án. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐO SAR CỦA THIẾT BỊ VÔ TUYẾN 1. Khái niệm SAR Hệ số hấp thụ riêng SAR là công suất hấp thụ trên mỗi đơn vị khối lƣợng của một cơ thể sinh học khi nó tiếp xúc với trƣờng điện từ.
Giá trị SAR của các thiết bị vô tuyến phải nằm trong giới hạn cho phép, qui định trong các tiêu chuẩn quốc tế về an toàn sóng vô tuyến FCC [6], ICRINP [9], IEC/TR 62630 [11], IEC 62209-2 [10], IEEE 1528 [12]. Giá trị SAR tỷ lệ thuận với bình phƣơng cƣờng độ điện trƣờng bức xạ tại điểm đo: 2 SAR E W / Kg (1.1) Trong đó: và tƣơng ứng là độ dẫn điện ( S / m ) và mật độ khối lƣợng riêng ( Kg / m3 ) của cơ thể sinh học; E là cƣờng độ điện trƣờng tại điểm đo ( V / m ).1) thể hiện giá trị SAR tại một điểm đo. Trong các tiêu chuẩn về đo kiểm giá trị SAR, ngƣời ta sử dụng giá trị SAR trung bình không gian (Spatial-Averraged SAR) làm giá trị giới hạn an toàn bức xạ. Tùy theo qui định của mỗi quốc gia, giá trị SAR trung bình không gian này có thể là giá trị SAR 1g hoặc SAR 10g.
Với khối lƣợng riêng của chất lỏng sử dụng trong phép đo SAR (mô phỏng cho cơ thể sinh học) là 1000 Kg/m3, giá trị SAR 1g là giá trị SAR trung bình không gian tính trong thể tích 1 cm3 xung quanh điểm đo SAR cực đại. Tƣơng tự nhƣ vậy, SAR 10g là giá trị SAR trung bình không gian trong thể tích 10 cm3 xung quanh điểm đo SAR cực đại. Giá trị giới hạn đối với SAR theo tiêu chuẩn FCC [6] đƣợc sử dụng ở khu vực Bắc Mỹ là giá trị SAR 1g không vƣợt quá 1,6 W/kg. Ở Châu Âu là tiêu chuẩn ICNIRP [9] giới hạn sử dụng là giá trị SAR 10g không vƣợt quá 2W/kg.
Các tiêu chuẩn trên đƣợc hầu hết các quốc gia và các nhà sản xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 thiết bị vô tuyến trên thế giới tuân thủ, các thiết bị có giá trị SAR lớn hơn giá trị ngƣỡng cho phép sẽ không đƣợc phép sử dụng tại các quốc gia có qui định về SAR. Cần chú ý rằng, SAR chủ yếu đƣợc dùng để đánh giá an toàn bức xạ của các thiết bị vô tuyến sử dụng gần cơ thể con ngƣời nhƣ: Điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay, thiết bị phát wifi,… Bảng 1.1: SAR một số dòng điện thoại iPhone của Hãng Apple [44] SAR [Thân] SAR [Đầu] SAR [Thân] SAR [Đầu] Mẫu (1gr) (1gr) (10gr) (10gr) Giới hạn 1,6 W/kg 1,6 W/kg 2 W/kg 2 W/kg iPhone 7 Plus (A1661, A1786/ 1,17/ 1,17/ 0,95/ 1,34/ A1785/ A1784) 1,19/1,19 1,19/1,19 1,29/1,00 0,96/1,24 iPhone 7 (A1660, A1780/ 1,19/ 1,20/ 1,39/ 1,37/ A1779/ A1778) 1,20/1,19 1,19/1,19 1,38/1,34 1,32/1,38 iPhone SE 1,19 1,17 0,99 0,97 iPhone 6S 1,14 1,12 0,98 0,93 iPhone 6S Plus 1,14 1,14 0,98 0,87 iPhone 6 1,14 1,08 0,97 0,93 iPhone 6 Plus 1,16 1,14 0,99 0,91 iPhone 5S 1,18 1,18 0,98 0,93 iPhone 5C 1,19 1,19 0,95 0,99 iPhone 5 1,18 1,25 0,95 0,90 iPhone 4S 1,19 1,18 0,99 0,99 iPhone 4 1,11 1,17 0,74 0,93 iPhone 3GS 0,67 1,19 0,45 0,40 Bảng 1.1 là ví dụ về giá trị SAR của một số dòng điện thoại iPhone thông dụng của hãng Apple [44]. So sánh các giá trị SAR trong bảng 1.1 với LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 giá trị giới hạn theo các tiêu chuẩn của Mỹ hay Châu Âu, nhận thấy chỉ số SAR của các dòng điện thoại iPhone thấp hơn ngƣỡng cho phép rất nhiều và thực tế thì các dòng iPhone đó đã sản xuất thƣơng mại. Các hệ thống đo SAR Hiện nay, tại các phòng đo chuyên dụng về SAR ngƣời ta sử dụng hai hệ thống đo cơ bản: - Hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng [40], [41].
- Hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng véc-tơ [5]. Trong thực tế, các hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng đã đƣợc dùng phổ biến tại các phòng nghiên cứu. Hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng véc-tơ mới đƣợc triển khai gần đây tại một số phòng nghiên cứu chuyên dụng, yếu tố giá thành là trở ngại lớn cho việc phổ biến hệ thống đo này. Đầu dò điện trƣờng vô hƣớng chỉ cho thông tin về cƣờng độ điện trƣờng tại điểm đo, trong khi đó đầu dò điện trƣờng véc-tơ cung cấp thông tin về cƣờng độ điện trƣờng và pha của điện trƣờng tại điểm đo.
Hiện tại, các hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng thƣờng chỉ dùng một đầu dò, và thực hiện đo lặp đi lặp lại ở các vị trí khác nhau theo yêu cầu của từng phép đo. Vì thế, khi sử dụng các hệ thống đo này thì thao tác đo phức tạp và thời gian đo đạc sẽ kéo dài. Ngƣợc lại, các hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng véc-tơ (mới đƣợc phát triển trong những năm gần đây) thƣờng sử dụng một hệ các đầu dò (Probe Array) để đo đồng thời tại nhiều điểm khác nhau nên cho phép giảm đáng kể thời gian đo đạc. Hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trường vô hướng Hệ thống đo SAR cơ bản, sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng có sơ đồ khối nhƣ hình 1.1, gồm có các thành phần chính nhƣ sau: - Khối 1: Khuôn mẫu là mô hình mẫu để đo SAR, thông thƣờng các khuôn mẫu này có dạng giống cơ thể ngƣời.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 - Khối 2: Thiết bị đo có đầu dò điện trƣờng, robot điều khiển, các máy tính xử lý và hiển thị dữ liệu. - Khối 3: Thiết bị đo kiểm DUT (DUT: Device Under Test) gồm anten, máy phát tín hiệu, bộ ghép định hƣớng, máy hiện sóng, wat kế,… - Khối 4: Hệ thống gá đỡ và chân đế giữ thiết bị. Khối 3 Watt kế Máy tạo tín hiệu Bộ ghép Máy hiện sóng định hƣớng Nguồn bức xạ (anten) Khoảng cách (mm) Khối 4 Khối 1 Gá đỡ và chân đế Khuôn mẫu Khối 2 Đầu dò điện Robot điều khiển trƣờng vô hƣớng Máy tính xử lý và hiển thị dữ liệu Hình 1.1: Sơ đồ khối của hệ thống đo SAR sử dụng đầu dò điện trường vô hướng Hình 1.2 là ví dụ một hệ thống đo sử dụng đầu dò điện trƣờng vô hƣớng thực tế, hệ thống Dasy 52 [40]. Trong đó: (1) là đối tƣợng khuôn mẫu, (2) là thiết bị đo, (3) là thiết bị đo kiểm DUT, (4) là hệ thống gá đỡ và chân đế.
Thực tế, tùy theo yêu cầu bài đo mà mỗi hệ thống đo sẽ xây dựng các mô hình khuôn mẫu và các thành phần đo cụ thể, phù hợp với các thiết bị đo kiểm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2: Hệ thống đo Dasy 52 [40] 1.