2.1 Störfestigkeit gegenüber gestrahlten

Laborpraktikum
Hochfrequenztechnik/
Elektromagnetische
Verträglichkeit (HF/EMV)
Hochschule Magdeburg-Stendal (FH)
Fachbereich Elektrotechnik
Prof. Dr. J. Hinken
Anleitung zum Versuch HF1:
„GTEM-Zelle zur Untersuchung von Störfestigkeit und Störaussendung“
Inhaltsangabe:
1. Vorbemerkungen
2. Versuchsdurchführung
3. Weitere Hinweise
1. Vorbemerkungen
1.1 Entwicklung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV)
Die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gewinnt immer mehr an Bedeutung.
Schon 1926 sind erstmals Störungen zwischen unabhängigen elektronischen
Systemen bekannt geworden. Daraufhin gab es zwei Jahre später die
„Verordnung zum Schutze des Funkverkehrs“, womit die erste Vorschrift für die
Entstörung von Geräten erlassen wurde.
Der aktuelle Trend geht dahin, Mikroelektronik in die unterschiedlichsten Geräte zu
implementieren. Der Einsatz neuer mikroelektronischer Bauelemente, insbesondere
schneller getakteter Prozessoren, wirft eine Reihe neuer EMV-Probleme auf. HFEnergie findet bei den gegebenen Leitungslängen und Frequenzen
Antennenbedingungen vor, so daß Funkstörenergie effektiv abgestrahlt werden kann
und dadurch eigene sowie fremde Systeme unzulässig gestört werden können.
Durch eine ständig fortschreitende Miniaturisierung der Bauelemente und der
elektronischen Aufbauten werden zusätzlich kapazitive und induktive Kopplungen
zwischen verschiedenen Signalkreisen begünstigt.
Mit der Zunahme der Anzahl der Störquellen und gleichzeitig auch der störbaren
Funktionseinheiten (Störsenken) steigt die Wahrscheinlichkeit, eine Störung
hervorzurufen. Prinzipiell ist somit jede Störquelle gleichermaßen eine Störsenke,
aber aus Erfahrung kann man folgende typische Beispiele nennen:

Störquellen
Sendeanlagen (z.B. UKW-Sender, Mobilfunktelefone)
Elektromotoren und Leistungselektronik (z.B. ICE)
Zündanlagen
Schaltkontakte
Leuchtstofflampen
Portable Electronic Devices (PED: z.B. tragbarer CD-Spieler, LapTopComputer)
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
-

Entladungen statischer Elektrizität, z.B. aufgeladener Personen (ESD) oder
Gewitter-Blitze (LEMP)
Störsenken
Funkempfänger (z.B. Fernseher, Radio)
Avionik und Verkehrsleitsysteme
Consumer-Elektronik
EDV-Anlagen
Meß-, Steuer- und Regelungselektronik
Sensoren (z.B. für Airbags)
Herzschrittmacher sowie allgemeine Medizinelektronik
Waren zum Zeitpunkt der Einführung der Rundfunkdienste die Folgen aus den
Störungen relativ unbedeutend, ergeben sich durch den Einfluß elektromagnetischer
Störeinwirkungen in der heutigen hochentwickelten Wirtschaft und Industrie
schwerwiegende ökonomische Verluste, bis hin zum Auftreten von
lebensgefährlichen Situationen. Aus diesem Grund ist es enorm wichtig, gerade für
sicherheitsrelevante Geräte eine ausreichende EMV zu garantieren. Bei komplexen
Systemen sollte bereits im Planungsstadium eine umfassende Berücksichtigung von
EMV-Aspekten stattfinden, da nachträgliche Lösungen immer mit höheren Kosten
verbunden sind.
1.2 Gesetze und Normen
Für den Abbau von Handelshemmnissen innerhalb der Mitgliedsstaaten der
Europäischen Union (EU) sind zur Realisierung des europäischen Binnenmarktes
eine Reihe wichtiger Änderungen in Kraft getreten. Im Rahmen dieser
Harmonisierung erklärte die EU die EMV im Mai 1989 als allgemeines Schutzziel und
verabschiedete entsprechende EG-Richtlinien, die von den einzelnen
Mitgliedsstaaten in das jeweilige nationale Recht umgesetzt werden müssen. Der
Deutsche Bundestag kam als Gesetzgeber dieser Verpflichtung bereits am
13.11.1992 nach und beschloß auf Basis der definierten EG-Schutzanforderungen
das erste Gesetz für die Sicherstellung der EMV von Geräten (EMVG). Neben dem
Ziel einer begrenzten Störaussendung wurde hier erstmals das heute technisch
sicher wichtigere und anspruchsvollere Schutzziel einer genügenden Störfestigkeit
elektrotechnischer Geräte verbindlich vorgegeben. Das EMVG enthält neben den
allgemeinen Richtlinien auch länderspezifische Besonderheiten und konkrete
verwaltungstechnische Durchführungsbestimmungen. Technische Details wie
Grenzwerte oder Meßverfahren sind aber hierin nicht zu finden. Dafür werden
EMVNormen herangezogen, deren Einhaltung nach dem aktuellen Stand des
Wissens vermuten läßt, daß die Schutzziele des EMVG eingehalten werden.
Seit dem 01.01.1996 besteht für praktisch alle Geräte aus dem elektrischen und
elektronischen Bereich in ganz Europa die gesetzliche Pflicht zur CE-Kennzeichnung
(Ausnahmen: Amateurfunkgeräte, bestimmte Geräte zu medizinischen Zwecken und
Einzelstücke für den Labor- oder Ausstellungsbedarf). Seit diesem Zeitpunkt darf
innerhalb des Europäischen Wirtschaftsraumes (EWR: EU-Mitgliedsstaaten + EFTALänder) kein Produkt mehr in den Verkehr gebracht werden, das nicht der EGRichtlinie (93/68/EWG) genügt.
-2
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
Das CE-Kennzeichen wird nicht vergeben, sondern es wird vom Hersteller /
Importeur in alleiniger Verantwortung in von ihm nachzuweisender Übereinstimmung
mit allen Schutzanforderungen angebracht. Dabei ist zu beachten, daß ein Gerät,
welches aus mehreren CE-gekennzeichneten Baugruppen besteht, nicht zwingend
CE-konform sein muß (veränderte Randbedingungen durch den Zusammenbau / die
Verkabelung). Der Hersteller bzw. Importeur ist verpflichtet, sein Produkt Messungen
und Untersuchungen zu unterziehen, deren Ergebnisse in angemessenen Berichten
festzuhalten sind. Diese Berichte sind vom Hersteller bzw. Importeur aufzubewahren
und auf Verlangen der Kontrollbehörde vorzuweisen.
Auf dem deutschen Markt ist die Pflicht zur Prüfung von Geräten 1992 durch das
EMVG der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post übertragen
worden (ehemals Bundesamt für Post und Telekommunikation). Überprüft werden
die Übereinstimmung mit den CE-Kennzeichnungsvorschriften, die Plausibilität der
ausgestellten EG-Konformitätserklärungen und die Übereinstimmung mit den
EMVSchutzanforderungen.
Für die Konformitätserklärung dürfen nur diejenigen Normen zugrunde gelegt
werden, die im Amtsblatt der Regulierungsbehörde für Post und Telekommunikation
(Reg TP) oder im europäischen Amtsblatt veröffentlicht wurden (s. Vfg 63/1998
Amtsblatt Nr. 11/1998, Titel und Referenzen der DIN VDE-Normen und der
harmonisierten europäischen Normen gem. § 4 Abs. 2 Nr. 1 EMVG). Danach gelten
für elektrische und elektronische Betriebsmittel Fachgrundnormen für die
Störaussendung (Störemission) und für die Störfestigkeit.
Tabelle 1: Zur Systematik der EMV-Normen
Fachgrundnorm
für elektrische und elektronische Betriebsmittel
zur Störaussendung
zur Störfestigkeit
gilt für alle Produkte, für die keine Produkt- oder Produktgruppennormen bestehen
EN 50081
Teil 1
Wohn-, Geschäfts-,
Gewerbebereich,
Kleinbetriebe
-3
Teil 2
Industriebereich
EN 50082
Teil1
Wohn-, Geschäfts-,
Gewerbebereich,
Kleinbetriebe
Teil 2
Industriebereich
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
Abgedeckt sind Anforderungen an die Störaussendung im Frequenzbereich 0 Hz bis
400 GHz. Betroffen sind Betriebsmittel, die nach EN 50081 Teil 1 an das öffentliche
Niederspannungsstromversorgungsnetz bzw. nach Teil 2 an ein Industrienetz
angeschlossen werden.
Diese Norm verweist z. B. für Funkstörungen auf





EN 55011 industrielle, wissenschaftliche und medizinische Hochfrequenzgeräte
(ISM)
EN 55013 für Rundfunkempfänger
EN 55014 Geräte, deren Hauptfunktionen durch Motoren, Schalt- und
Regeleinrichtungen ausgeführt werden, einschließlich der Halbleiterstellglieder
mit IL < 25 A je Phase
EN 55015 für Beleuchtungseinrichtungen
EN 55022 für Einrichtungen der Informationsverarbeitungs- und
Telekommunikationstechnik
1.3 Meßumgebungen und Prüfverfahren
1.3.1 Freifeldmeßplatz
Messungen der gestrahlten Störaussendung (Störfeldstärke) sind auf
Freifeldmeßplätzen vorgeschrieben. Für diese Funkstörmessungen werden
geeignete Meßgelände benötigt. Ein idealer Freifeldmeßplatz besitzt einen
ebenen, unendlich ausgedehnten Erdflächenleiter (Groundplane) unendlicher
Leitfähigkeit und verschwindend geringer Oberflächenrauhigkeit. Darüber befindet
sich ein ebenfalls unbegrenzter Freiraum. Reflexionen stammen also einzig und
allein von der Groundplane, deren Einführung beschlossen wurde, weil der Erdboden
je nach geologischer Beschaffenheit und Zusammensetzung eine unterschiedliche
elektrische Leitfähigkeit aufweisen kann. Dieser Idealfall dient als Referenz für den
Vergleich realer Meßgelände.
Die Realisierung der Groundplane erfolgt in Form von Metallplatten oder –gittern,
wobei der Abstand zwischen dem metallischem Material 1/10 der minimal
verwendeten Wellenlänge sein sollte; für die Rauhigkeits-Grenzwerte wird das
Rayleigh-Kriterium herangezogen. Der Prüfling muß bei Emissionsmessungen in
einer Höhe von 1 m über der Groundplane aufgestellt werden, bei
Störfestigkeitsuntersuchungen sind es lediglich 80 cm. Die Erfassung der vom
Prüfling emittierten Energie erfolgt im Frequenzbereich von 30 – 1000 MHz
durch Messung der elektrischen Feldstärke. Bevorzugte Meßentfernungen (R)
zwischen Prüfling und Antenne sind aus historischen Gründen 3 und 10 m, da hierfür
auch in den Normen festgelegte Grenzwertkurven existieren. Die Empfangsantenne
nimmt die elektrische Feldstärke bei horizontaler und anschließend vertikaler
Polarisation auf und stellt sie als Meßspannung UM dem Meßempfänger zur
Verfügung. Durch Variation der Empfangshöhe von 0,5 bis 1,5 m für R = 3 m bzw. 1
bis 4 m für R = 10 m und durch Drehen des Prüflings wird die maximale Feldstärke
für jede Meßfrequenz bestimmt und mit definierten Grenzwerten verglichen. Übliche
-4
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
Verfahrwerte für den Höhenscan sind 10 bzw. 20 cm. Als Antennen sind
Halbwellendipole oder dipolartige Antennen, wie z. B. bikonische oder logarithmisch
periodische Antennen, im Einsatz.
Einschränkungen wie begrenzte Ausdehnung des Meßgeländes, Berge, Zäune,
Gebäude, Freileitungen etc. wirken sich negativ auf die Qualität eines
Freifeldmeßplatzes aus. Um dennoch mit einem vertretbaren Aufwand
taugliche Meßgelände realisieren zu können, wurden in den Normen räumliche
Mindestausdehnungen und Grenzwerte der Meßgeländedämpfung vorgeschrieben.
Weist die tatsächliche Meßgeländedämpfung eine Abweichung von mehr als
+/-10 dB (DIN VDE 0877 Teil 2) bzw. +/- 4 dB (CISPR 16-1, Norm einer weltweit
anerkannten Kommission für EMV-Produktnormen und Meßplatzanforderungen)
gegenüber den Normgrenzwerten auf, so ist das Meßgelände ungeeignet.
Trotz diverser Festlegungen und Grenzwertkurven in den Normen gibt es in
zunehmenden Maße Probleme bei Freifeldmessungen: Umweltbedingte
elektromagnetische Beeinflussungen machen reproduzierbare Messungen
in vielen Frequenzteilbereichen unter Umständen nicht mehr möglich. Eine saubere
Trennung von aufgenommenen Störspektren der Meßobjekte und den Signalen des
Umgebungsspektrums ist äußerst schwierig, da die Umgebungssignale zeitlich
schwanken können. Zudem müssen auch Wettereinflüsse wie Temperatur und
Luftfeuchtigkeit berücksichtigt werden.
Zahlen von 1993 sind bekannt:In Deutschland gab es damals rund 20
Freifeldmeßgelände, europaweit allerdings nur 2 Freifeld-Referenz-Meßplätze, die
als Referenz bzw. Normal für strahlungsgebundene EMV-Messungen geeignet
sind, eins beim Östereichischen Forschungszentrum Seibersdorf (ÖFZS) und eins
beim National Physical Laboratory (NPL) in Teddington, Middlesex (GB).
1.3.2 Absorberhallen
Störfestigkeitsmessungen sind nach dem deutschen Fernmeldeanlagengesetz auf
dem Freifeld verboten. Abhilfe können also nur geschirmte Räume schaffen, in
denen sowohl Störfeldstärke- als auch Störfestigkeitsmessungen durchgeführt
werden können. Während auf dem Freifeld allerdings eine im Idealfall ungehinderte
Wellenausbreitung möglich ist, kommt es in geschirmten Räumen an Decken und
Wänden wegen der unterschiedlichen Wellenwiderstände zu Reflexionen, die wegen
der Ausbildung stehender Wellen zwischen einfallenden und reflektierten Wellen zu
starken Feldinhomogenitäten führen. Dadurch ergeben sich nichtreproduzierbare
Messungen, deren Ergebnisse im wesentlichen von der räumlichen Anordnung der
Prüfobjekte und der Antennen abhängen.
Deshalb werden in den Meßhallen Absorbermaterialien zur Vermeidung von
Totalreflexion und einer Verbesserung der Anpassung an die
Ausbreitungsbedingungen eingesetzt, die den Freifeld-Meßplätzen zumindest
nahekommen. Aufgabe der Absorber ist es somit, den Kurzschluß an der
geschirmten Wand in einem großen Frequenzbereich an den Feldwellenwiderstand
des freien Raumes (377 ) anzupassen, so daß nur 1 % oder weniger der Leistung
der einfallenden Welle reflektiert wird. Breitbandabsorber sind die am häufigsten
eingesetzten Absorbertypen in EMV-Meßhallen. Sie erfüllen ihre Dämpfungsfunktion
im Bereich von 30 MHz bis 100 GHz, absorbieren die einfallende Welle und wandeln
-5
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
deren Energie in Wärme um. Realisiert werden sie in Gestalt sogenannter
Gradientenabsorber: Die Beladung des Raumes wird kontinuierlich oder in Stufen in
Richtung der hinteren Metallwand erhöht, um großflächige und abrupte
Impedanzsprünge beim Übergang in das Absorbermaterial zu vermeiden. Man
spricht in Anlehnung ihrer Form auch von Pyramidenabsorbern. Vollpyramiden aus
Schaumstoff mit absorbierendem Kohlenstaubanteil haben allerdings den Nachteil,
daß sie brennbar und schwer sind (führt zu Langzeitdeformationen an den Wänden)
und von der Herstellung bis zur Entsorgung als teurer Sondermüll behandelt werden
müssen. Diese Nachteile haben neuartige Hohlkammer-Pyramidenabsorber nicht.
Sie bestehen aus einer leichten Trägerkonstruktion, die mit einer speziellen
leitfähigen Folie bespannt werden und durch die gewählten Materialien als schwer
entflammbar (Brandschutzklasse B) oder unbrennbar (Brandschutzklasse A2)
eingestuft werden.
Ergänzt werden solche Pyramidenabsorber mitunter durch Ferritplatten, die eine
geringe Einbautiefe aufweisen und insbesondere Wellen mit niedriger Frequnez gut
bedämpfen.
1.3.3 TEM-Zelle
Im Frequenzbereich unterhalb von 80 MHz ist es in Absorberhallen problematisch,
ein gestrahltes Feld für Störfestigkeitsmessungen zu erzeugen, da entsprechende
Antennen, mit gefordertem hohen Wirkungsgrad zu unhandlich würden. Zudem
müßte der Abstand von Antenne zum Prüfling mehrere Wellenlängen betragen und
ist somit in üblichen Absorberhallen nicht realisierbar. Daher wird für EMV-Prüfungen
in diesem Frequenzbereich eine sogenannte TEM-Zelle verwendet. „TEM“ bedeutet
dabei, dass es elektrische und magnetische Feldkomponenten nur transversal, d.h.
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der verwendeten Leitungswelle gibt.
Die TEM-Zelle ist eine Koaxialleitung mit flachem Innenleiter (Septum) in einem
Außenleiter mit rechteckigem Querschnitt. Der Bereich mit konstanter
Querschnittsfläche wird durch konische Übergänge auf die Abmessung üblicher
koaxialer Leitungen geführt. Die geometrischen Abmessungen sind dabei sowohl in
der Zellenmitte als auch in den konischen Übergängen so ausgeführt, daß der
Wellenwiderstand der Zelle überall 50 beträgt. Im Innenraum der Zelle breitet sich
die transversal-elektromagnetische (TEM-) Welle aus. Die Wellenfront ist weitgehend
eben, es handelt sich also um ebene Wellen.
Abmessungen von bis zu 10 m Länge bei 1 m lichter Weite zwischen Innen- und
Außenleiter sind bei TEM-Zellen gebräuchlich. Der Frequenzbereich ist durch das
Auftreten von Hohlraumresonanzen begrenzt. Die Betriebswellenlänge sollte daher
deutlich größer sein als die Querabmessung des Außenleiters der Leitung.
TEM-Zellen, die noch weit oberhalb von 80 MHz bis hin in den GHz-Bereich
einsetzbar sind, werden GTEM-Zellen genannt.
-6
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
2. Versuchsdurchführung
2.1 Störfestigkeit gegenüber gestrahlten elektromagnetischen Feldern
Verwendete Geräte:







GTEM- Messzelle GTEM-LT950
Signalgenerator Rohde&Schwarz SML02
Power Meter Rohde&Schwarz NRVS
Leistungsverstärker Schaffner CPA9426
Richtkoppler Schaffner DCP0100
E-Feld-Meßsonde Wandel&Goltermann EMR-30
Personalcomputer incl. versuchsspez. Software


Digitalmultimeter Hewlett-Packard HP972A
Widerstand 10 Ohm
Prüfling:
Zur Beachtung:
Achten Sie darauf, daß die Meßzelle nur dann
geöffnet wird, wenn der Leistungsverstärker
ausgeschaltet ist!
2.1.1 Handgesteuerter Betrieb der GTEM-Meßzelle und notwendiger
Komponenten zur Bestimmung der Störfestigkeit gemäß EN 61000-3-4
1. Schalten Sie die zu verwendenden Geräte ein.
2. Stellen Sie am Signalgenerator eine Frequenz f=80,00MHz und einen
einen Ausgangspegel von -55 dBm ein. Schalten Sie den Ausgang noch
nicht aktiv.
3. Positionieren Sie die E-Feldmeßsonde so in der Meßzelle, daß sich deren
Meßantenne unter dem Bezugspunkt des Septums (Innenleiter)
befindet. Drehen Sie die Sonde so, daß die Anzeige durch das Beobachtungsfenster ablesbar ist.
4. Versehen Sie das als Prüfling vorgesehene Multimeter mit einem Widerstand 10
Ohm, schalten Sie es im Widerstandsmeßbereich ein und positionieren Sie es neben
der E-Feld-Meßsonde so, daß die Anzeige von außen sichtbar ist. Es muß sich also
ein Wert von 10 Ohm ablesen lassen.
5. Aktivieren Sie den Ausgang des Signalgenerators (RF on). Die jetzt in der
Meßzelle auftretende elektrische Feldstärke beträgt ca. 0,35 V/m. Kontrollieren Sie
diesen Wert.
-7
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
6. Kontrollieren Sie in den folgenden Meßschritten neben den Parametereinstellungen das Verhalten des Prüflings unter dem Einfluß des elektrischen
Feldes in der Meßzelle.
7. Ermitteln Sie für eine elektrischen Feldstärke von E=1V/m
 die Ausgangsleistung des Signalgenerators (in dBm)
 den Anzeigewert am Power Meter NRVS
 rechnerisch die in die Meßzelle eingestrahlte Leistung
in dBm und Watt (Koppelfaktor des Richtkopplers k= 40dB)
 Verhalten des Prüflings (Anzeigewert des Multimeters).
8. Wiederholen Sie die Messung
 für folgende Frequenzen: f=100MHz, 250MHz,500MHz und 1GHz
 sowie für die elektrische Feldstärke von: E=20V/m und E=30V/m.
9. Tragen Sie Ihre Messwerte, die Berechnung der eingestrahlten Leistung sowie
den Anzeigewert des Prüflings in jeweils eine Tabelle ein.
10. Diskutieren Sie Ihre Beobachtungen hinsichtlich
 des Zusammenhanges zwischen der Ausgangsleistung des
Leistungsverstärkers und der ermittelten elektrischen Feldstärke.
(Z=50 Ohm, h=0,966m)
 der Störfestigkeit des Prüflings.
2.1.2 Computergesteuerter Betrieb der GTEM- Meßzelle
1. Verbinden Sie das E-Feldmeßgerät mit dem Optical-Link-Kabel, um eine
Datenübertragung mit dem Computer zu ermöglichen.
2. Starten Sie das Programm IMM durch einen Doppelklick auf das auf dem Desktop
befindliche Icon.
3. Machen Sie sich mit dem Programm vertraut, indem Sie sich den schematischen
Signalverlauf auf dem Bildschirm anschauen und mit Ihren gewonnenen
Erfahrungen aus Versuch 1 vergleichen. Diskutieren Sie, welche gerätespezifischen
Eigenschaften Einfluß auf die elektrische Feldstärke in der GTEM-Zelle haben.
Betrachten Sie dazu die entsprechenden Konfigurationsdateien (*.dat), mit denen
eine Anpassung aller notwendigen Komponnenten untereinander ermöglicht wird.
Sie finden diese Dateien im im Ordner c:\meb\.
4. Stellen Sie die Betriebsparameter nach EN 61000-3-4 ein.
Es sind dies:
f= 80MHz - 1GHz
f- Step:
1% .
Stellen Sie zunächst eine elektrischen Feldstärke E=1V/m ein.
Beachten Sie, daß für den gesteuerten Betrieb das Feld "closed loop" nicht aktiviert
ist!
5. Wählen Sie im Pull-Down-Menü unter "Run" den "Start Automatic Execution".
Nach dem Start wird der Prüfling mit der eingestellten Feldstärke unter schrittweiser
-8
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
Steigerung der Frequenz beaufschlagt; Sie müssen also den Prüfling während des
Testes bezüglich der Einhaltung seiner technischen Eigenschaften beobachten.
Notieren Sie Ihre Beobachtungen! Wiederholen Sie diesen Test mit E=25V/m.
2.1.3 Computergeregelter Betrieb der GTEM- Meßzelle
Beim geregelten Betrieb wird pro Frequenzschritt die tatsächlich auftretende
elektrische Feldstärke in der Meßzelle gemessen, mit dem voreingestellten
Referenzwert verglichen und der Ausgangspegel des Signalgenerators so beeinflußt,
daß sich genau die geforderte Feldstärke in der Zelle ergibt. Als Vorteil ergibt sich
eine höhere Genauigkeit der Meßanordnung. Jedoch erhöht sich die Meßzeit
drastisch, da der Zeitbedarf für die Regelungsvorgänge in den Gesamtzeitbedarf
eingehen.
1. Aktivieren Sie das Kästchen "closed loop".
2. Untersuchen Sie Störfestigkeit des Prüflings im geregelten Betrieb
unter den Bedingungen: E=3V/m, E=10V/m und E=25V/m.
2.2 Störemission gestrahlter elektromagnetischer Felder
Verwendete Geräte:



Personalcomputer incl. Software
Meßempfänger EMI SCR 3402
GTEM-Meßzelle GTEM-LT950
Prüfling:

Personalcomputer 486-66
1. Starten Sie das Programm EMI durch einen Doppelklick auf das Icon "EMI" auf
dem Desktop des PCs.
2. Wählen Sie im Hauptmenü das System Setup und überprüfen Sie die
Einstellungen, speziell die korrekte Einstellung des zur Anwendung kommenden
Meßempfängers (Premeasurement Instrument). Gehen Sie mit OK wieder zurück in
das Hauptmenü.
3. Wählen Sie im Hauptmenü das Pre-scan Setup. Eröffnen Sie einen neuen
Job und tragen Sie in das Feld „Operator“ Ihren Namen ein. In das Feld EUT
-9
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
(Prüfling - Equipment under test) tragen Sie die Bezeichnung des Prüflings ein.
Tragen Sie die Frequenzbereiche (30MHz - 1GHz) ein, die untersucht werden sollen.
Weitere Einstellungen:
 Height of Septum = 966mm
 Height of EUT = Höhe der Mitte des EUT über dem Zellenboden
 Pos. of EUT = x, y, z aktivieren
Speichern Sie diese von Ihnen gewählte Konfiguration unter einem Namen Ihrer
Wahl.
4. Zur Bestimmung der Störemission findet zunächst eine Vormessung (Pre-Scan)
statt. Hierbei muß der Prüfling in den 3 Positionen x,y und z nacheinander gemessen
gemessen werden, um im späteren Versuchsablauf eine Korrelationsrechnung
durchführen zu können. Positionieren Sie den Prüfling in einer von Ihnen
festgelegten Lage in die GTEM-Meßzelle. Diese Lage möge die Lage x sein, die Sie
selbst definieren. Notieren Sie sich die entsprechenden Lagen der Körperachsen x,
y, und z, um sie im späteren Verlauf des Versuches wieder zur Verfügung zu haben.
5. Wählen Sie im Hauptmenü „Pre-scan“. Geben Sie den 3 Ergebnisdateien einen
Dateinamen. Über die nachfolgende „Select Direction“ drücken Sie „Measure all“, um
alle 3 Positionen zu messen. Folgen Sie bis zum Ende des Pre-scan den
Anweisungen und Hinweisen auf dem Bildschirm. Ziel muß es sein, die
Störaussendung des Prüflings in allen 3 Körperachsen gemessen zu haben.
6. In der nachfolgenden Korrelation sollen die in der GTEM- Zelle gemessenen
Werte derart umgerechnet werden, daß Sie gemessenen Werten im Freifeld
entsprechen würden. Starten Sie das Korrelationsmenü. Beachten Sie, daß im Feld
"Parameters from...." die Dateinamen der vorangegangenen Messung erscheinen.
Andernfalls können Sie diese mit der Taste "Open Files..." aufrufen.
Weiterhin ist es notwendig, daß Sie einen Standard vorgeben, auf dessen
Grundlage die Korrelation durchgeführt werden soll. Dies ist mit "Select Standard"
möglich. Wählen Sie bitte "FCC Part 15 Subpart J Class A (30m)". Hierbei sind
sogleich bei Wahl eines Standards, dessen Grenzwertkurve sowie die
Meßbedingungen im Freifeld ersichtlich.
7. Drücken Sie "Start Correlation". Da in der nachfolgenden Tabelle alle Optionen
schon voreingestellt sind, muß lediglich der Dateiname für die zu erzeugende
Korrelationsdatei benannt werden, um dann mit "OK" die Berechnung auszuführen.
Aktiviert bleiben hierbei lediglich die Optionen "Maximum (Ehoriz, Evert)" und File
Format "System".
8. Nachfolgend sollen die korrelierten Ergebnisse der Vormessung ausgewertet
werden, um Nachmessungen bei evt. Überschreitungen der Grenzwerte zu
ermöglichen. Wählen Sie hierzu im Hauptmenü die Taste "Re-measurement Setup"
und Ihre zuvor erzeugte Korrelationsdatei. Wählen Sie ebenfalls die Datei für die
Instrumenten- Settings. Mit der Taste "Select Frequencies" können Sie nun
Frequenzen spezifizieren, die einen Störpegel über dem Grenzwert hatten. Drücken
Sie deshalb die Taste "All above Limit+ Offset". Es werden jetzt sämtliche
Frequenzen selektiert, die über dem Grenzwert liegen. Mit "End Selection" gelangen
- 10
Laborpraktikum HF/EMV, Versuch HF1: GTEM-Zelle
Sie zum Hauptmenü und können mit "Re-measurement" den Nachmeßprozeß
starten. Diese Nachmessung erfolgt wieder in den 3 Körperachsen des Prüflings.
Wechseln Sie nach erfolgreicher Nachmessung wieder zum Hauptmenü.
9. Es kann jetzt nach Betätigung von "Investigate Measurement Results" die
Endauswertung der Messungen erfolgen. Mit den kanalbezogenen Tasten "Load
Data" können Sie zugleich Messungen aus 2 Dateien darstellen. Da für diesen
Versuch unsere Datei (*.coc)aus der Nachmessung interessant ist, wählen Sie diese.
Sie erhalten nun eine Grafik über die tatsächliche Störemission des Prüflings
(bezogen auf eine Freifeldmessung) sowie die Information über etwaige
Überschreitung der durch Standard vorgegebenen Grenzwerte.
10. Drucken Sie sich das Diagramm für Ihre Versuchsauswertung aus.
3. Weitere Hinweise
Vorbereitung
1. Jeder Teilnehmer hat sich auf den Versuch vorzubereiten; unvorbereitete
Studierende werden vom Versuch ausgeschlossen.
2. Jede Gruppe hat während des Versuchs die Meßprotokolle zu erstellen.
3. Sämtliche Messungen müssen durchgeführt werden.
4. Die Meßprotokolle werden von den Betreuern abgezeichnet.
Ausarbeitung
1.
2.
3.
4.
5.
- 11
Inhaltsverzeichnis
Geräteliste
Versuchsbeschreibung
Versuchsdurchführung
Auswertung und Diskussion der Messergebnisse. Dazu folgender Hinweis:
Tabellen erhalten selbsterklärenden Überschriften, Bilder erhalten
selbsterklärende Unterschriften.