การใช้ Source–Victim Matrix เชื่อมโยงการทดสอบ RE102 และ RS103 ในการวิเคราะห์ EMC บนเรือ

บทนำ

การทดสอบ Electromagnetic Compatibility (EMC) ไม่ได้เป็นเพียงการผ่านเกณฑ์ในห้องแล็บเท่านั้น แต่ในเรือรบหรือเรือพาณิชย์ที่มีระบบสื่อสาร เรดาร์ และระบบนำทางหลายชนิดทำงานร่วมกันในพื้นที่จำกัด ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Compatibility) เป็นเรื่องที่สำคัญอย่างยิ่ง

มาตรฐาน MIL-STD-461G มีการทดสอบ 2 ส่วนที่เกี่ยวข้องโดยตรง:

RE102 (Radiated Emissions): วัดว่าระบบปล่อยคลื่นออกมามากแค่ไหน
RS103 (Radiated Susceptibility): วัดว่าระบบสามารถทนต่อคลื่นจากภายนอกได้มากแค่ไหน

แม้แต่ละการทดสอบมีความหมายของตัวเอง แต่เมื่อเรานำมารวมกัน เราจะได้คำตอบว่า อุปกรณ์ทั้งหมดสามารถทำงานร่วมกันได้จริงหรือไม่
เครื่องมือสำคัญที่จะช่วยตอบคำถามนี้คือ Source–Victim (SV) Matrix

RE102 vs RS103 แบบเข้าใจง่าย

RE102: ทำการสแกนความถี่และวัด ค่าความแรงสนามไฟฟ้าที่อุปกรณ์ปล่อยออกมา (V/m หรือ dBµV/m)
RS103: ส่งสัญญาณสนามไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์และดูว่ายังคงทำงานได้ตามเกณฑ์ ความทนทาน (V/m หรือ dBµV/m)

เมื่อนำข้อมูลทั้งสองมารวมกัน เราจะได้ภาพรวมของ การเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบจริง

แนวคิด Source–Victim Matrix

SV Matrix จะจับคู่ อุปกรณ์ที่เป็นต้นกำเนิดคลื่น (Source) กับ อุปกรณ์ที่อาจถูกรบกวน (Victim):

Source Device: อุปกรณ์ที่ปล่อยคลื่น เช่น SATCOM, VHF Radio, Radar
Victim Device: อุปกรณ์ที่อาจถูกรบกวน เช่น GPS, NAVTEX, เรดาร์นำทาง
ระยะห่าง: ระยะจริงที่ติดตั้งบนเรือ
Emission ที่ 1 m (RE102): ค่าพื้นฐานที่วัดได้
Emission ที่ตำแหน่ง Victim: คำนวณจากการลดทอนตามระยะและการคัปปลิ้ง
RS103 Immunity: เกณฑ์ความทนทานของ Victim

Margin (dB):

Margin = RS103 - Emission\_{ที่\ victim}

PASS/FAIL: Margin > 0 → ปลอดภัย, Margin < 0 → มีความเสี่ยง

ตัวอย่างจากข้อมูลจริงบนเรือ

จากข้อมูลตัวอย่าง 338 คู่ Source–Victim พบ 2 กรณีที่น่าสนใจ:

Self-Coupling (INMARSAT-C → INMARSAT-C)
- Emission ที่ตำแหน่ง Victim ≈ 13.8 MV/m (262 dBµV/m)
- RS103 Requirement = 50 V/m (154 dBµV/m)
- Margin = –109 dB → FAIL
- สะท้อนว่าแม้ตัวเลขจะสูงเกินจริง (เป็น placeholder) แต่ การรบกวนตัวเอง (self-interference) เป็นเรื่องจริงที่ต้องพิจารณา
INMARSAT-C → NAVTEX
- Emission ที่ตำแหน่ง Victim ≈ 0.87 V/m (119 dBµV/m)
- RS103 Requirement = 50 V/m (154 dBµV/m)
- Margin = +35 dB → PASS
- แสดงว่า NAVTEX มีความทนทานเพียงพอต่อสัญญาณจาก INMARSAT

ขั้นตอนการทำงาน (ผังข้อความ)

Source Device (Tx) --> RE102 Emission at 1 m
                      |
                      v
           Propagation / Coupling (ระยะ, การบัง, โครงสร้าง)
                      |
                      v
      Field ที่ Victim (E_at_v, V/m & dBµV/m)
                      |
                      +--> เปรียบเทียบกับ RS103 Immunity
                                 |
                                 v
                        Margin = RS103 - E_at_v
                                 |
                       +---------+----------+
                       |                    |
                  PASS (positive)      FAIL (negative)
                       |                    |
              บันทึกใน SV Matrix    ทำ Mitigation (Filter, Shield, Relocate)

ทำไมจึงสำคัญ

มุมมององค์รวม: ไม่ได้ดูเพียงอุปกรณ์เดียว แต่ดูการทำงานร่วมกัน
แนวทางการออกแบบ: ใช้กำหนดตำแหน่งอุปกรณ์ การป้องกัน หรือการติดตั้งฟิลเตอร์
เตือนล่วงหน้า: เห็นความเสี่ยงก่อนการติดตั้งจริง
ความมั่นคงของภารกิจ: สำหรับเรือที่มีพื้นที่จำกัดและระบบหนาแน่น วิธีนี้ช่วยป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้

ตัวอย่าง SV Matrix (ตารางข้อความ)

               |  Source: VHF  |  Source: SATCOM  |  Source: Radar
---------------+----------------+-----------------+----------------
Victim: GPS    |   +28 dB PASS  |   +12 dB PASS   |   -6 dB  FAIL
Victim: NAVTEX |   +35 dB PASS  |   +18 dB PASS   |   +9 dB  WARN
Victim: Radar  |   +42 dB PASS  |   -3 dB  FAIL   |   +5 dB  WARN

ค่า Margin บวก = PASS (ปลอดภัย)
Margin บวกเล็กน้อย = WARN (ควรเฝ้าระวัง)
Margin ติดลบ = FAIL (เสี่ยงต่อการรบกวน)

สรุป

SV Matrix เป็นตัวเชื่อมระหว่าง RE102 (สิ่งที่อุปกรณ์ปล่อยออกมา) และ RS103 (สิ่งที่อุปกรณ์ต้องทนได้) จากเดิมที่ได้ผลเพียงผ่าน/ไม่ผ่าน เราจะได้ แผนที่การทำงานร่วมกันของระบบทั้งลำเรือ

สำหรับเรือที่มีระบบซับซ้อน วิธีนี้ช่วยยกระดับการวิเคราะห์ EMC จากการทดสอบเชิงกฎระเบียบ ไปสู่การออกแบบเชิงปฏิบัติที่ช่วยเพิ่มความพร้อมรบและลดความเสี่ยงจริง