Báo cáo nghiên cứu khoa học: MÔ PHỎNG TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TRUYỀN TRONG TẾ BÀO TEM BẰNG HỆ THỐNG TLM-3D

rong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một tế bào điện từ ngang (TEM: Transverse Electromagnetic) dùng để đo các vấn đề về tương thích điện từ (EMC: Electromagnetic Compatibility). Ma trận đường truyền (TLM: Transmission Line Matrix) cung cấp phương pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề trong mạng này. Việc khai thác phương pháp TLM rất quan trọng về phương diện tổng quát cũng như lý thuyết đường truyền. Trên cơ sở nghiên cứu các kiểu nút 3D, thuật toán của phương pháp TLM được sử dụng để tính toán toán lưới nhằm xác định...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " MÔ PHỎNG TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TRUYỀN TRONG TẾ BÀO TEM BẰNG HỆ THỐNG TLM-3D" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 MÔ PHỎNG TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TRUYỀN TRONG TẾ BÀO TEM BẰNG HỆ THỐNG TLM-3D SIMULATING THE PROPAGATION OF AN ELECTROMAGNETIC FIELD IN A TEM CELL USING TLM-3D SYSTEM Tăng Tấn Chiến Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một tế bào điện từ ngang (TEM: Transverse Electromagnetic) dùng để đo các vấn đề về tương thích điện từ (EMC: Electromagnetic Compatibility). Ma trận đường truyền (TLM: Transmission Line Matrix) cung cấp phương pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề trong mạng này. Việc khai thác phương pháp TLM rất quan trọng về phương diện tổng quát cũng như lý thuyết đường truyền. Trên cơ sở nghiên cứu các kiểu nút 3D, thuật toán của phương pháp TLM được sử dụng để tính toán toán lưới nhằm xác định số nút và các dữ liệu lưới khác của một tế bào TEM. Mô hình bằng số này sẽ cho các đáp ứng cả trong miền tần số lẫn thời gian; ảnh hưởng của sự biến dạng của xung tới, việc mô phỏng sự truyền sóng trong miền thời gian và trong miền tần số sẽ được đề cập. Sự truyền của trường điện từ trong tế bào được thực hiện bằng mô phỏng.. ABSTRACT This paper presents a special TEM (Transverse Electromagnetic) cell for EMC (Electromagnetic Compatibility) measurements. TLM (Transmission Line Matrix) provides a systematic and efficient procedure for solving network problems. It is therefore important to summarize the aspects of transmission line theory that are essential in understanding the implementation of TLM. In the study of 3D node types, the algorithm of TLM method is used in net calculation to determine the number of nodes and other net parameters of the TEM cell. The numerical model provides responses both in frequency and time domain. The influence of variations in the shape of the incident pulse, numerical simulation of wave propagation in the frequency and time domain are also mentioned in this paper. The propagation of an electromagnetic field in the TEM cell is simulated. 1. Đặt vấn đề Trên cơ sở lý thuyết đường truyền và lý thuyết về phương pháp TLM như đã trình bày ở một bài báo trước [5], hệ thống mô hình của một tế bào được xây dựng để tính toán mô phỏng sự truyền của trường điện từ trong tế bào sao cho sóng phẳng truyền trong nó là sóng TEM (sóng điện từ ngang) [6], với mục đích sử dụng tế bào này làm một thiết bị thử nghiệm gọi là tế bào TEM [1]. Hệ thống mô phỏng TLM-3D của Labo. LEMO - Đại học Bách khoa Quốc gia Grenoble (INPG) - Cộng hoà Pháp được sử dụng để tổ chức mô phỏng [2]. 1 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 Hình 1. Sơ đồ tổ chức mô phỏng TLM-3D 2. Chuẩn bị dữ liệu 2.1. Thiết lập mô hình hình học của tế bào Tế bào được mô hình hoá như một thiết bị xác định trong không gian ba chiều với các kích thước: Xmax = 330 mm; Ymax = 150 mm; Zmax = 90 mm. Trong đó, chiều dài của tế bào là 300 mm (không kể hai bộ nối gắn liền ở hai đầu của tế bào). Các mặt phẳng và xiên chung quanh tế bào đều cấu tạo bằng kim loại cùng hệ số phản xạ bằng -1, các mặt Hình 2. Mô hình của tế bào xiên được cấu tạo theo kiểu bậc thang, bản kim loại trung tâm cũng được bố trí thành mặt phẳng ngang đặt ngay chính giữa tế bào làm cùng kim loại với ac các mặt chung quanh. Vùng điện wc môi bên trong tế bào là không z khí với r = 1, r = 1,  = 0. Hai đầu mút của hai bộ nối là vách bc dc 0 y hấp thu đối với các sóng phẳng r cùng hệ số phản xạ bằng 0 [2]. Bộ nối liên thông của tế Hình 3. Cáp truyền đồng trục chữ nhật bào được nối với một cáp đồng 2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 trục chữ nhật cùng trở kháng chuẩn Zcáp = 50 , truyền các kiểu sóng TEM, kích thước của cáp như hình 3. Bề rộng wc của cáp được tính theo công thức: [3] mm , dc bc , r =1 , Zcap= 50 . Với: mm, Tính được: mm. Việc tính chiều dài của cáp nối ở phía trước tế bào được dựa trên cơ sở loại tín hiệu kích thích được chọn. Chiều dài của cáp từ nguồn kích thích tín hiệu đến tế bào được chọn lớn hơn hoặc bằng quãng đường truyền cuả tín hiệu tới và phản xạ. Sau khi thiết lập xong mô hình tế bào nối với Hình 4. Tế bào nối với cáp truyền cáp đồng trục, để chuẩn bị tiếp dữ liệu cho việc mô phỏng, các bước được tiến hành theo trình tự sau:  Kích thích: Xác định vị trí đặt nguồn phát tín hiệu gốc. Vùng kích thích được xác định bởi Xmin, Xmax; Ymin, Ymax; Zmin, Zmax với Xmin=Xmax, Ymin=Ymax và các giá trị của các thành phần kích thích Ex, Ey, Ez, Hx, Hy, Hz. Để đơn giản, chọn thành phần Ez.  Trường ngõ ra: Các thành phần khác nhau của trường được tính toán trong những mặt phẳng hoặc một phần của mặt phẳng trong tế bào. Các mặt phẳng được xác định bởi Xmin, Xmax; Ymin, Ymax; Zmin, Zmax với Xmin=Xmax hoặc Ymin=Ymax hoặc Zmin=Zmax và xác định thành phần nào của trường trong các thành phần Ex, Ey, Ez, Hx, Hy, Hz hoặc tất cả các thành phần trên, ví dụ chọn hai thành phần Ex và Ez. Các thành phần của trường có được, hoặc là trong miền thời gian, hoặc là trong miền tần số (dùng biến đổi Fourier). ...