Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6989-1-2:2010 (CISPR 16-1-2:2006) quy định các yêu cầu kỹ thuật chuyên sâu đối với thiết bị đo và phương pháp đo nhiễu, miễn nhiễm tần số rađiô, tập trung vào thiết bị phụ trợ và nhiễu dẫn. Dưới đây là tóm tắt chi tiết và phân tích toàn diện các nội dung cốt lõi của tiêu chuẩn này.

1. Cơ cấu ghép nối để đo đường tín hiệu (Điều 7, Phụ lục E và Phụ lục F)

Cơ cấu ghép nối đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường chính xác nhiễu dẫn trên các đường truyền tín hiệu mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị cần thử nghiệm (EUT).

• Mạng giả không đối xứng (AAN hoặc mạng Y):
  • Chức năng: Được sử dụng để đo hoặc đưa điện áp không đối xứng (phương thức chung - common mode) vào các đường tín hiệu đối xứng không được che chắn (như đường dây viễn thông), đồng thời loại bỏ tín hiệu đối xứng (phương thức vi sai - differential mode). Trong tiêu chuẩn CISPR 22, thiết bị này còn được gọi là mạng ổn định trở kháng (ISN).
  • Tổn hao chuyển đổi dọc (LCL): Đây là tham số cốt yếu quyết định khả năng loại bỏ phương thức vi sai trên phương thức chung. Tiêu chuẩn đưa ra công thức xác định LCL dựa trên tần số thấp (LCLlf, ví dụ 50 dB), tần số góc (fcorner, ví dụ 5 MHz) và dung sai LCL (Tol, ví dụ 3 dB).
  • Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của AAN (Dải tần từ 0,15 MHz đến 30 MHz):
    • Trở kháng kết cuối của mạng cơ bản đối với điện áp nhiễu không đối xứng: 150 Ω ± 20 %, góc pha 0° ± 20°.
    • Độ suy giảm khử ghép đối với tín hiệu không đối xứng giữa cổng AE (thiết bị phụ trợ) và cổng EUT: Lớn hơn 35 dB đến 55 dB (tăng tuyến tính theo logarit của tần số) trong dải 0,15 MHz - 1,5 MHz; và lớn hơn 55 dB đối với tần số trên 1,5 MHz.
    • Tổn hao xen của mạch đối xứng giữa cổng AE và cổng EUT: Nhỏ hơn 3 dB.
    • Hệ số phân áp của mạch không đối xứng giữa cổng EUT và cổng máy thu đo: Thường là 9,5 dB (phải được hiệu chuẩn cụ thể).
• Mạng giả dùng cho cáp đồng trục và cáp có màn chắn khác (AN):
  • Chức năng: Đo hoặc đưa điện áp không đối xứng vào màn chắn bảo vệ của cáp đồng trục hoặc cáp có màn chắn khác, trong khi vẫn cho phép tín hiệu liên lạc hoặc tín hiệu RF đi qua bình thường.
  • Đặc tính kỹ thuật: Trở kháng kết cuối không đối xứng là 150 Ω ± 20 Ω, góc pha 0° ± 20°. Độ suy giảm khử ghép đối với tín hiệu không đối xứng giữa cổng AE và cổng EUT phải lớn hơn 40 dB trong dải tần từ 0,15 MHz đến 30 MHz. Hệ số phân áp thường là 9,5 dB.

2. Tay giả và phần tử RC mắc nối tiếp (Điều 8)

Tay giả là thiết bị phụ trợ đặc thù dùng để mô phỏng ảnh hưởng của tay người thao tác lên thiết bị trong quá trình đo nhiễu dẫn.

• Đối tượng áp dụng: Các thiết bị loại không nối đất (Thiết bị cấp II) có các bộ phận bằng kim loại hoặc vỏ bọc bằng nhựa có lớp phủ dẫn điện mà người sử dụng thường chạm tay vào khi vận hành bình thường (ví dụ: dụng cụ điện cầm tay, thiết bị gia dụng như bộ trộn, ống điện thoại, cần điều khiển, bàn phím).
• Kết cấu kỹ thuật:
  • Gồm một dải lá kim loại (thường rộng 60 mm) quấn quanh tay cầm hoặc thân thiết bị. Đối với bàn phím, sử dụng một tấm kim loại hoặc tấm mạch in (PCB) có kích thước tối đa 100 mm x 300 mm đặt lên trên các phím.
  • Lá kim loại được nối đến điểm chuẩn của hệ thống đo thông qua một phần tử RC mắc nối tiếp gồm: Tụ điện C = 220 pF ± 20% và điện trở R = 510 Ω ± 10%.
  • Chiều dài dây dẫn giữa phần tử RC và lá kim loại phải là 1 m. Nếu cần dây dài hơn, tổng điện cảm của dây dẫn phải nhỏ hơn 1,4 μH ở tần số sát 30 MHz để đảm bảo trở kháng của mạng RC đóng vai trò chi phối.
• Nguyên tắc sử dụng:
  • Nếu vỏ thiết bị hoàn toàn bằng kim loại và đã được nối đất thì không cần dùng tay giả.
  • Đối với vỏ bằng vật liệu cách điện hoặc có một phần kim loại, lá kim loại của tay giả phải được quấn tại các vị trí tay cầm và các vùng có mức nhiễu cao (như vị trí đặt lõi sắt stato của động cơ hoặc hộp số). Tất cả các lá kim loại này phải được nối chung với nhau và nối vào đầu nối của phần tử RC.

3. Mạng nguồn giả - AMN (Phụ lục A, Phụ lục H và Phụ lục I)

Mạng nguồn giả (AMN hoặc LISN) cung cấp trở kháng quy định cho EUT tại tần số đo, cách ly phép đo khỏi các tín hiệu nhiễu từ nguồn lưới và đưa tín hiệu nhiễu đến máy thu đo.

• Các loại mạng V nguồn giả điển hình:
  • Mạng V 50 Ω/50 μH + 5 Ω: Dùng cho dải tần từ 9 kHz đến 150 kHz. Tụ điện đầu ra C3 (0,25 μF) có trở kháng không đáng kể ở tần số thấp. Do điện dung lớn của các tụ điện bên trong, vỏ mạng phải được nối đất chắc chắn để đảm bảo an toàn.
  • Mạng V 50 Ω/50 μH: Dùng cho dải tần từ 0,15 MHz đến 30 MHz, có thể chịu dòng điện lên đến 100 A.
  • Mạng V 50 Ω/50 μH + 1 Ω: Thích hợp cho dải tần từ 150 kHz đến 100 MHz (hoặc lên đến 500 A đối với mạch thay thế đặc biệt).
  • Mạng V 150 Ω và Mạng tam giác 150 Ω: Dùng để đo điện áp đối xứng và không đối xứng trong dải tần từ 150 kHz đến 30 MHz.
• Thiết kế cuộn cảm 50 μH (hoặc 50 mH theo tài liệu): Để ngăn ngừa hiện tượng cộng hưởng nội bộ làm sai lệch trở kháng ở tần số cao, cuộn cảm được thiết kế phân đoạn (ví dụ: mỗi đoạn 4 vòng) và mắc song song với các điện trở dập dao động (ví dụ: 430 Ω).
• Hệ số khử ghép nhỏ nhất (Phụ lục H): Để giảm thiểu ảnh hưởng của trở kháng nguồn lưới thực tế (chưa biết) lên trở kháng của AMN, tiêu chuẩn quy định hệ số khử ghép (độ cách ly) tối thiểu giữa cổng nguồn và cổng máy thu phải đạt 40 dB. Điều này giữ cho biến thiên trở kháng tại cổng EUT dưới 1% ngay cả khi cổng nguồn bị ngắn mạch hoặc hở mạch.
• Dung sai pha của trở kháng đầu vào V-AMN (Phụ lục I): Bên cạnh dung sai biên độ trở kháng (20%), tiêu chuẩn bổ sung yêu cầu giới hạn dung sai pha ở mức ±11,5°. Việc kiểm soát dung sai pha này giúp cải thiện đáng kể độ tái lập của phép đo phát xạ dẫn giữa các phòng thử nghiệm khác nhau.

4. Đầu dò dòng điện và đầu dò điện áp (Phụ lục B và Phụ lục G)

Đây là các thiết bị cảm biến trực tiếp dùng để thu thập tín hiệu nhiễu trên dây dẫn mà không cần cắt dây hoặc đấu nối trực tiếp.

• Đầu dò dòng điện (Current Probe):
  • Cấu tạo: Thường có dạng hình xuyến sắt từ (ferit cho dải 100 kHz - 400 MHz, thép silic cho tần số dưới 100 kHz, hoặc lõi không khí cho tần số siêu cao). Cuộn thứ cấp thường có từ 7 đến 8 vòng dây để tối ưu hóa dải tần phẳng và giữ trở kháng phản hồi ở mức nhỏ (khoảng 1 Ω). Đầu dò được bọc màn chắn tĩnh điện có khe hở để tránh vòng ngắn mạch.
  • Trở kháng truyền (ZT): Là tỷ số giữa điện áp đầu ra thứ cấp (trên tải 50 Ω) và dòng điện sơ cấp cần đo, thường biểu thị bằng dB(Ω).
  • Màn chắn bổ sung và phân tách phương thức: Sử dụng màn chắn bằng vật liệu dẫn điện cao (đồng, thau) kết hợp bộ lọc thông cao (ngưỡng 9 kHz) để loại bỏ dòng điện tần số nguồn lưới, đồng thời cho phép đo riêng biệt dòng điện không đối xứng (phương thức chung) và dòng điện đối xứng (phương thức vi sai).
• Đầu dò điện áp kiểu điện dung (CVP):
  • Nguyên lý hoạt động: Đo điện áp trên cáp thông qua ghép nối điện dung không tiếp xúc. Thiết bị gồm hai điện cực đồng trục, màn chắn tĩnh điện bên ngoài và bộ khuếch đại trở kháng truyền đầu vào cao để chuyển đổi tín hiệu sang trở kháng thấp (50 Ω) đưa về máy thu.
  • Độ tuyến tính và đáp ứng xung: CVP chứa mạch chủ động nên phải đảm bảo tính tuyến tính đối với các xung điện áp cao. Tiêu chuẩn yêu cầu thiết bị duy trì độ tuyến tính lên đến biên độ xung 30 V.
  • Sự phụ thuộc vào cấu hình cáp: Hệ số phân áp của CVP phụ thuộc vào bán kính cáp và vị trí của cáp trong điện cực. Để giảm thiểu sai số đo (giữ độ lệch trong khoảng 2 dB), cáp thử nghiệm bắt buộc phải được căn chỉnh đi qua chính giữa tâm của đầu dò.

5. Khối ghép nối đo miễn nhiễm dòng điện dẫn (Phụ lục C và Phụ lục D)

Khối ghép nối được sử dụng để đưa dòng điện nhiễu mô phỏng vào các đường dây của thiết bị trong các thử nghiệm miễn nhiễm dẫn (dải tần từ 0,15 MHz đến 30 MHz hoặc từ 1,5 MHz đến 150 MHz).

• Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cuộn cảm L có trở kháng cao đối với dòng nhiễu để cách ly thiết bị phụ trợ (AE), đồng thời truyền tín hiệu nhiễu từ máy phát (nguồn 50 Ω) qua điện trở nối tiếp 100 Ω và tụ điện chặn C1 để tạo ra trở kháng nguồn nhiễu tiêu chuẩn là 150 Ω đặt lên EUT.
• Các kiểu khối ghép nối chính:
  • Kiểu A (Đồng trục): Dùng cho cáp đồng trục RF mang tín hiệu mong muốn. Điện trở 100 Ω được tích hợp trực tiếp vào vỏ đầu nối đầu ra.
  • Kiểu M (Nguồn lưới): Dùng cho dây nguồn. Nhiễu được truyền không đối xứng trên cả hai dây nguồn thông qua điện trở tương đương 100 Ω.
  • Kiểu L (Dây loa): Dùng cho đường truyền tín hiệu ra loa, cấu trúc tương tự kiểu M nhưng sử dụng các giá trị linh kiện phù hợp với tải loa.
  • Kiểu Sw (Tín hiệu âm thanh/hình ảnh/điều khiển): Dùng cho cáp nhiều lõi có yêu cầu bộ lọc để định hướng dòng nhiễu chạy thẳng về phía EUT mà không rò rỉ sang thiết bị phụ trợ.
  • Kiểu Sr (Khối kết cuối): Dùng khi không cần đường tín hiệu đi qua AE. Tất cả các dây dẫn của cáp được nối với các điện trở tải phối hợp tương ứng bên trong khối.