BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
oOo
TIỂU LUẬN
MÔN TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ
Đề tài:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ DI ĐỘNG
TRONG MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS.TĂNG TẤN CHIẾN
Sinh viên thực hiện: Võ Hoàng Nam
Lớp: Cao học Kỹ thuật điện tử
Khóa: K25 (2012 – 2014)
ĐÀ NẴNG, tháng 10/2013
2
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
MỤC LỤC
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AM Amplitude Modulation
BPSK Binary Phase Shift Keying
CDMA Code Division Multiple Access
CT Cordless Telephone
DART Digital Advanced Radio for Trains
DECT Digital European Cordless Telecommunications
DCS Digital Cellular System
DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying
DTI Department of Trade and Industry
DTX Discontinuous Transmission
EM Electromagnetic
EMC Electromagnetic Compatibility
EMI Electromagnetic Interference
EPSRC

1. CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU 7
a. Xác định tham số gây nhiễu: 7
i. Xác định các tham số gây nhiễu: 8
ii. Sơ đồ điều chế :
Kỹ thuật đường bao không đổi như PSK và FSK đã được tinh chế theo từng giai đoạn để giảm
quang phổ lan rộng do đó pha gián đoạn tức thời hoặc thay đổi tần số, dẫn đến minimum shift keying
(MSK) and gaussian minimum shift keying (GMSK). Ở GMSK, băng thông của bộ lọc Gaussian (B),
liên quan đến tốc độ dữ liệu (1/T), có thể chọn để đạt một sự thỏa thuận giữa tốc độ lỗi bit và giao thoa
ngoài dải. Ở hệ thống GSM giá trị 1/3 được chọn cho BT và T=3.69µs và băng thông bộ lọc là
90.3kHz. Một phổ điển hình của tín hiệu GMSK được thể hiện ở hình 4. 9
iii. Hiệu quả điều chế biên độ: 10
iv. Các kiểu : 11
b. Tần suất đe dọa : 11
2. CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN 16
2.1 Miêu tả kịch bản : 16
2.1.1 Xét môi trường bệnh viện: 16
2.2. Phân tích : 18
2.2.1. Vấn đề tương thích điện từ của thiết bị di động ở bệnh viện: 18
2.2.2 Tóm lược khả năng nhiễu EM: 24
2.3 Kỹ thuật Mitigation ( Kỹ thuật làm nhẹ đi): 25
2.3.2 Các thử nghiệm thêm về chống nhiễu EM 25
2.3.3 Giới hạn sử dụng điện thoại di động 31
3. KẾT LUẬN VÀ CÁC KHUYẾN NGHỊ 33
2.4 Tổng quát: 33
2.5 Cho nhà thiết kế và các nhà sản xuất thiết bị : 34
2.6 Đối với việc vận hành hệ thống viễn thông di động: 34
2.7 Đối với tiêu chuẩn của các tổ chức : 34
2.8 Đối với quản trị viên và người quản lý: 35
5
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25

không mong muốn tương tác giữa thiết bị thông tin di động, chẳng hạn như điện thoại di
động và thiết bị điện/điện tử xung quanh. Trong phạm vi bài này chỉ xem xét cụ thể vấn đề
tương thích điện từ của thiết bị thông tin di động khi sử dụng ở môi trường yêu cầu chặt
chẽ như bệnh viện.
Nội dung của tiểu luận này gồm 2 chương :
- Chương 1: Xác định các tham số gây nhiễu
- Chương 2: Phân tích tương thích điện từ cụ thể ở môi trường bệnh viện.
- Kết luận và các khuyến nghị cho việc sử dụng máy điện thoại di động, các nhà sản
xuất
Trong quá trình thực hiện tiểu luận, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng vẫn còn tồn tại nhiều
sai sót. Rất mong Thầy và các bạn đóng góp thêm ý kiến để tiểu luận được hoàn chỉnh.
Đà Nẵng, 10/2013
Võ Hoàng Nam
7
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
1. CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU
a. Xác đ ị nh tham s ố gây n hi ễ u :
Trong phần này giới thiệu các thông số của môi trường tần số vô tuyến (RF) tạo nên các đe
dọa EMC đến các thiết bị vô tuyến điện và các hệ thống được xác định, liên quan đến kết
quả đo lường ở nơi thích hợp.
Hình 1-1 Sự bức xạ từ nguồn đẳng hướng
Nguồn đẳng hướng trong không gian tự do, năng lượng bức xạ lan truyền như nhau trong
tất cả các hướng và do đó mật độ phổ công suất Pd W/m
2
tại khoảng cách d từ nguồn, ta có
:
Phương trình 1 :
- P
T
: tổng sự bức xạ công suất ( W)

- Khoảng cách của nguồn RF từ dây dẫn điện
- Công suất truyền
- Sơ đồ điều chế
- Kỹ thuật đa truy nhập
- Kỹ thuật song công
ii. Sơ đồ điều chế :
Kỹ thuật đường bao không đổi như PSK và FSK đã được tinh chế theo từng giai đoạn để
giảm
quang phổ lan rộng do đó pha gián đoạn tức thời hoặc thay đổi tần số, dẫn đến minimum
shift keying (MSK) and gaussian minimum shift keying (GMSK). Ở GMSK, băng thông
của bộ lọc Gaussian (B), liên quan đến tốc độ dữ liệu (1/T), có thể chọn để đạt một sự thỏa
thuận giữa tốc độ lỗi bit và giao thoa ngoài dải. Ở hệ thống GSM giá trị 1/3 được chọn cho
BT và T=3.69µs và băng thông bộ lọc là 90.3kHz. Một phổ điển hình của tín hiệu GMSK
được thể hiện ở hình 4.
10
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
Hình 1-3 Phổ mô phỏng của tín hiệu GMSK
Trong trường hợp này, mỗi sóng mang có thể được xem xét như một tín hiệu băng hẹp, sự
thay đổi biên độ có thể được mong đợi do hiệu ứng pha giữa đa sóng mang khi máy thu
nhận được nhiều hơn một nhà cung cấp dịch vụ. Trong trường hợp đơn giản, nếu có N
sóng mang cách đều nhau K Khz phần, có (N-m) tương tác mà độ vòm tần số mK ( KHZ)
với m nằm từ 1 đến N-1. Ví dụ với 5 sóng mang với khoảng cách 20KHZ, có 3 sự kết hợp
sóng mang với tần số 40KHZ (N=5, k=20KHZ, m=2, N-m= 3).
Thực tế tín hiệu không phải là băng hẹp mà mỗi khoảng cách xấp xỉ 200KHZ. Sự lan
truyền nhiều đường và chuyển động của máy di động làm giảm cải tiến đáng kể của sóng
mang và quan trọng hơn làm giảm số lượng handset trong vùng xác định.
iii. Hiệu quả điều chế biên độ:
Hệ thống vô tuyến dùng sơ đồ điều chế bao bọc không đổi có thể sản sinh ra điều chế biên
độ của sóng mang RF. Có 2 kết quả chính phát sinh ra từ sự thay đổi biên độ tín hiệu, có
thể là lý do vấn đề tương thích điện từ ở hệ thống có dây:

điện áp trong một thiết bị bán dẫn sẽ vượt quá một ngưỡng cụ thể.
Do đó, nếu tất cả các thông số nói trên được xác định đầy đủ chi tiết, tần suất mà mối đe
dọa vượt ngưỡng, có thể được xác định như hình sau :
Hình 1-5 Concept of Variability Applied to EMC
Hình 1-6 Extension of Variability Concept to Measurements and Modelling
13
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
Các tham số có đóng góp vào sự thay đổi thống kê của mỗi phần tử ở hình 1-6 như sau:
I. Các đặc điểm của nguồn truyền :
a) Công suất truyền bị ảnh hưởng bởi trạm BTS.
b) Loại điều chế giao thức / duplex / đa truy cập (GSM, UTRA, vv)
c) Điều khiển công suất (như tốc độ, vv)
d) Loại máy di động
e) Sự phân bố các nguồn ở các vị trí khác nhau
II. Tần số
a) Phân bổ cho mỗi nhà khai thác dịch vụ
b) Sự phân bố các nguồn ở các vị trí khác nhau
III. Sự lan truyền
a) Phụ thuộc vào các đối tượng trong môi trường hoạt động (mặc dù không gian tự do có
thể được giả định cho trường hợp xấu nhất)
IV. Loại cáp
a) chiều dài
b) cơ chế ghép nối
c) truyền tải
V. Tải
a) ghép nối và chế độ chuyển đổi từ cáp
b) mức độ nhạy cảm
1.2.2.
Mối quan hệ để mô hình hóa và đo lường
Mô hình và các phép đo được thực hiện trong các giai đoạn khác nhau của dự án đã xây

nhật theo yêu cầu thương mại. Một bảng tóm tắt các tiêu chuẩn EMC được sử dụng phổ
biến ở châu Âu được cho trong bảng 8. Tiêu chuẩn EMC này bao gồm nhiều khía cạnh của
môi trường hoạt động của thiết bị điện bao gồm: công suất tần số trường điện từ, trường
RF, phóng điện (ESD), chế độ phổ biến RF, quá trình chuyển tiếp nhanh bằng điện, siêu
dòng và độ dốc điện áp và bị ngắt điện. Ở đây chỉ nghiên cứu các liên quan chủ yếu với
15
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
hiện tượng bức xạ RF và bảng sau đây tóm tắt các tiêu chuẩn hiện hành áp dụng cho các
loại khác nhau của thiết bị điện
Bảng 1-1 Summary of EMC Radiated Immunity Standards
Về bản chất, hầu hết các tiêu chuẩn xác định rằng các thiết bị kiểm tra phải được miễn dịch
với một mức độ 3V / m hoặc 10V / m trên một phạm vi tần số xác định (thường lên đến
1GHz).
Tiêu chuẩn hiện đại xác định ba loại dạng sóng thử nghiệm:
1. Sóng mang RF không điều chế: mức 3V / m là một trường rms và do đó đỉnh sóng mang
với thời gian là 1,41 tức là 4.23V / m (đỉnh)
2. 80%, biên độ 1 Khz điều chế sóng RF : tiêu chuẩn quy định cụ thể 3V / m rms trước
điều chế được áp dụng là tương đương với 3.36V / m rms hoặc 5.4V / m đỉnh
3. Khóa sóng mang: để mô phỏng GSM, DECT, TD-CDMA Các tiêu chuẩn cơ bản quy
định cụ thể 900 MHz ± 5 MHz, điều chế xung 200Hz với chu kỳ 50%. Trường đỉnh và rms
cho các sóng mang không điều chế.
16
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
2. CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI
ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN
2.1 Miêu t ả k ị ch b ả n :
2.1.1 Xét môi trường bệnh viện:
Ở bệnh viện có đa dạng các thiết bị điện và do đó ta cung cấp môi trường tưởng tượng để
nghiên cứu tương thích điện từ. Các đặc điểm chính tương thích điện từ ở môi trường này :
1. Sự đa dạng của các thiết bị bị ảnh hưởng tiềm năng

làm nhẹ bớt vấn đề này.
Thiết bị y học có thể bao gồm các loại bơm dùng để đưa các chất lỏng và thuốc. Máy trợ
tim bên ngoài để cung cấp sự hỗ trợ tạm thời cho bệnh nhân; sự thẩm tách; máy khử rung
tim; máy gây tê, gây mê và thông gió.
Nguy cơ bị ảnh hưởng cao nhất là các thiết bị trị liệu, điển hình là máy gây tê, gây mê,
máy trợ tim bên ngoài và truyền thuốc. Thiết bị chẩn đoán ít ảnh hưởng trực tiếp đến nạn
nhân. Ví dụ nhiễu gây ra việc tự động điều khiển dụng cụ trị liệu (như máy trợ tim bên
ngoài), sự trục trặc của thiết bị chẩn đoán có thể dẫn đến ảnh hưởng đến sự an toàn của
bệnh nhân.
Các thiết bị y tế khác có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của bệnh nhân, bao gồm các thiết bị
công nghệ thông tin, các thiết bị mạng lưới. Ví dụ như việc remote giám sát bệnh nhân qua
mạng LAN.
Các mối đe dọa chính trong môi trường bệnh viện là khả năng của một chiếc điện thoại di
động được đưa vào rất gần với thiết bị quan trọng trong điều trị, gây ra các lỗi đe dọa.
Thiết bị hoạt động khi không giám sát, chẳng hạn như máy bơm truyền, dẫn đến nguy cơ
cao cho bệnh nhân.
18
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
2.2. Phân tích :
2.2.1. Vấn đề tương thích điện từ của thiết bị di động ở bệnh viện:
Đối với môi trường này, chúng tôi có thể xác định các giá trị sau cho các tham số có mối
đe dọa chính:
- Số lượng máy điện thoại cầm tay : từ 1 đến 3 máy
- Công suất của máy : tối đa.
- Tầm phủ sóng của thiết bị : 1 nguồn tại 1m và 3 nguồn tại 2m.
Việc sử dụng điện thoại di động của nhân viên bệnh viện nghĩa là có 3 nguồn được sử
dụng trong vùng chăm sóc đặc biệt, và tình hình ngày càng gia tăng sử dụng điện thoại di
động ở các khu vực bị hạn chế. Vì vậy việc sử dụng điện thoại di động ở nơi công cộng sẽ
bị hạn chế. Khu vực chăm sóc chuyên sâu có thể ở trong tòa nhà lớn hay ở giới hạn một
cell, và giả định rằng máy di động hoạt động với công suất tối đa. Một điện thoại di động

Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
Hình 2-2 thể hiện đường bao của tín hiệu GSM với 3 nguồn có cường độ bằng nhau trên
các kênh 1, 47 và 124. Các đỉnh của hình bao có khoảng thời gian 40ns, thời gian xác định
bằng nghịch đảo tổng băng thông của các nguồn ( 25MHz).
Hình 2-3 thể hiện đường bao tạo bởi 3 nguồn GSM trên kênh 1, 3 và 5. thời gian của các
đỉnh bây giờ sẽ dài hơn bởi vì băng thông của tín hiệu nhỏ hơn nhiều, tuy nhiên chu kỳ
hoạt động của các đỉnh là giống nhau. Sự điều chế tín hiệu sóng mang là tham số thứ 2 khi
xem xét tạm thời của hệ thống đường bao không thay đổi như GSM và PCN.
Ở UMTS cường độ trường nguồn thứ 3 tại khoảng cách 2m lớn hơn 50% so với cường độ
trường tại nguồn thứ 1 tại khoảng cách 1m.Tuy nhiên nguồn thứ 3 được truyền với công
suất tối đa và duy trì một lượng thời gian đáng kể, và thấp hơn đáng kể so với GSM.
Kiểu TDD của UMTS phân chia thời gian với chiều dài khung 10ms được chia cho 16 khe
trong khoảng thời gian là 625µs. Một máy phát có thể dùng nhiều hơn 1 khe thời gian để
truyền dữ liệu hay cung cấp các dịch vụ tương thích. Tốc độ của khung là 100Hz với chu
kỳ làm việc cơ bản là 1/16=6.26%. Tuy nhiên với nhiều khe thời gian được sử dụng trong
1 khung sóng hài của TDD sẽ phụ thuộc vào các khe thời gian sử dụng đúng.
Thiết bị Potential Victim :
Thiết bị trị liệu y tế được sử dụng để cung cấp một số hình thức điều trị cho bệnh nhân và
do đó có khả năng gây tổn hại đáng kể. Nó thường được sử dụng trong các điều kiện được
giám sát nhưng điều này không phải là luôn luôn như vậy. Thiết bị như vậy phải xem an
toàn là quan trọng. Nhiều loại thiết bị này sử dụng hệ thống điều khiển điện tử kỹ thuật số
và do đó nó tồn tại tính nhạy cảm giống loại thiết bị điện tử. Khi xem xét khả năng miễn
nhiễm của các thiết bị điện thoại di động tại 2 GHz, lưu ý rằng khẩu độ và chiều dài dây
cáp là 7.5 cm, sẽ có cộng hưởng.
Trong các thiết bị đo lường khả năng miễn nhiễm, chương trình điều trị của chúng ta nói
chung là khá miễn nhiễm (> 30V/m) để mô phỏng tín hiệu GSM và TETRA mặc dù các
máy bơm truyền và ống tiêm bị lỗi tại 11V/m và 18V/m.
22
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
Thiết bị chẩn đoán được sử dụng để theo dõi bệnh nhân và do đó thường liên quan đến các

trường vượt quá tiêu chuẩn kiểm tra có thể được tính đến.
Bảng 2-4 Cường độ điện trường E tối đa cho 1 và 3 nguồn khi các khe thời gian chồng lấn
Những phép đo trên những thiết bị dễ bị ảnh hưởng chỉ ra rằng hầu hết vấn đề xảy ra liên
quan tới tốc độ khung TDMA. Những tiêu chuẩn kiểm tra hiện tại về vấn đề này được giới
thiệu gần đây trong tiêu chuẩn cơ bản ENV 50204, nhưng nó đưa ra cách tiếp cận linh hoạt
hơn, đề cập tới nhiều tốc độ và duty cycles.
24
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
Bảng 2-5 Cường độ trường E tối đa cho 1 và 5 nguồn trong các khe thời gian chồng lấn
Đối với trường hợp trong bệnh viện, những con số này đã vượt ngưỡng tiêu chuẩn thử
nghiệm là 4.23 V/m (mức đỉnh khi không điều chế) và 5.4 V/m ( được điều chế) đã được
thảo luận ở trên. Mức nhiễu này nên được xem là một trường hợp xấu nhất không quá
nghiêm trọng ở mức độ ngày càng tăng của điện thoại di động. Tuy nhiên, với thiết bị hệ
thống UMTS, do công suất thấp và không dựa vào khe thời gian, không vượt ngưỡng tiêu
chuẩn thử nghiệm, ngay cả trong những điều kiện xấu nhất.
Trong chừng mực nhiễu được quan tâm, tương tự như trường hợp ở bệnh viện, nhưng với
những mức thấp hơn, do suy hao từ thiết bị cầm tay đến cáp bị tác động.
2.2.2 Tóm lược khả năng nhiễu EM:
Sự phân bố của các thiết bị vô tuyến cũng như các hệ thống bị ảnh hưởng bởi chúng trên
thực tế hầu như là vô hạn, do đó việc nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu EM sẽ chỉ quy về
một số trường hợp điển hình cụ thể. Trong 3 trường hợp nên trên, ngoài việc dẫn ra những
điều kiện xấu nhất có thể xảy ra, trường bức xạ và cáp ghép nối có thể được tạo ra bởi
những phân bố xấu nhất của thiết bị di động, vượt mức EMC tiêu chuẩn thử nghiệm và gần
với mức nhiễu bán dẫn. Sự biến đổi của cả môi trường và thiết bị bị ảnh hưởng, cáp kết nối
liên quan, gây khó khăn cho thống kê chi tiết. Do đó việc đo lường và mô hình hóa được
thực hiện đầy đủ, thống nhất để mang lại độ tin cậy trong nghiên cứu về các cơ chế liên
quan tới EMC.
25
Tiểu luận Tương thích điện từ Võ Hoàng Nam -KTĐT K25
2.3 Kỹ thuật Mitigation ( Kỹ thuật làm nhẹ đi):