EMV PRECOMPLIANCE

EMV Vorabtests

Bevor elektronische Geräte auf den Markt gebracht werden, müssen Hersteller diese auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) prüfen und die Einhaltung relevanter Vorschriften sicherstellen. Aufwändige EMV-Konformitätsprüfungen müssen von akkreditierten Laboren mit geeigneter Messtechnik und abgeschirmten HF-Absorptionskammern durchgeführt werden. Ein Testlauf für ein Produkt kann schnell vierstellig oder mehr kosten und je nach Auslastung des Labors wochenlang warten. Fällt das Produkt anschließend aus, müssen Hersteller nachbessern oder das Design ändern, was in einem so späten Entwicklungsstadium oft zeitaufwändig und teuer wird und die Markteinführung verzögert.

Vorschriften

Es gibt viele Normen, die die notwendigen EMV-Prüfvorschriften und Grenzwerte für die Emission von Funkstörungen enthalten. Diese sind in CISPR-Veröffentlichungen beschrieben. Die Abkürzung CISPR steht für "International Special Committee on Radio Interference". Die CISPR-Normen wurden weitgehend in die europäischen EN-Normen und die amerikanischen FCC-Normen aufgenommen. Beispielsweise sind europäische EN-Normen auch in deutscher Sprache verfügbar. Leider sind diese Standards kostenpflichtig.

Die TEM-Zelle stellt einen Leiter mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm zum HF-Signal dar und kann daher in einem reflexionsfreien Messaufbau verwendet werden. Für ein Funkfeld weist die TEM-Zelle einen Funkwellenwiderstand von 377 Ohm auf, was dem Feldwellenwiderstand eines Vakuums entspricht. Die TEM-Zelle stellt somit eine definierte Umgebung bereit, in der die Störstrahlung des Prüflings gemessen und auch seine Störfestigkeit getestet werden kann. Proben werden zum Testen unter das Septum der TEM-Zelle gelegt. Um das Störfeld von der Außenwelt abzuschirmen bzw. die Abstrahlung des Störfeldes bei der Störfestigkeitsprüfung abzuschirmen, empfiehlt sich der Einsatz der TEM-Zelle im Abschirmzelt.

Die GTEM-Zelle ist eine Weiterentwicklung der TEM-Zelle, die den nutzbaren Frequenzbereich über 1 GHz erweitert. Die GTEM-Zelle ist ein sich pyramidal verjüngender Wellenleiter mit rechteckigem Querschnitt. Am Ende gehen die Wellenleiter in Koaxialkabel über. Das Gerät wird für EMV-Störfestigkeits- und Störaussendungsuntersuchungen eingesetzt.

Der einfachste Messaufbau ist ganz ohne Abschirmung. Es gibt jedoch einige Möglichkeiten, zumindest einige Ablenkungen zu reduzieren. Das Messgerät sollte nach Möglichkeit in einem störungsarmen Bereich, wie z. B. einem Keller, aufgestellt werden. Wenn möglich, sollten bestehende WLAN-Netzwerke während des Tests abgeschaltet werden. Je nach Platzverhältnissen sollte zwischen Antenne und Prüfobjekt ein Abstand von einem oder drei Metern angegeben werden. Die Antenne sollte in der Ecke des Raums aufgestellt werden, und das Messobjekt sollte statt in der Ecke im Raum platziert werden, um Reflexionen zu reduzieren.

Wird durch Antennenmessungen oder TEM-Zellenmessungen eine kritische Störaussendung in einem Frequenzbereich detektiert, kann mit einer Nahfeldsonde nach der genauen Quelle im Gerät oder auf der Leiterplatte gesucht werden.

Die Nahfeldsonde wird langsam über die Oberfläche des Geräts oder der Leiterplatte bewegt, während die Anzeige des Spektrumanalysators beobachtet wird. Nahfeldsonden dienen als Antennen zur Aufnahme von Störstrahlung. Dabei ist die Ausrichtung der Nahfeldsonde und das Scannen aller Bereiche sehr wichtig. Untersuchen Sie insbesondere den Bereich um die Kabel, Stecker, Steckdosen, Tasten und Schalter sorgfältig.

E-Nahfeldsonden empfangen elektrische Felder, während H-Nahfeldsonden auf magnetische Felder reagieren.

Auch mit Nahfeldsonden lassen sich störempfindliche Stellen finden. Dazu wird der Nahfeldsonde ein Signal zugeführt, das dann von der Nahfeldsonde ausgesendet wird. Eine Nahfeldsonde wird langsam über die Oberfläche eines Geräts oder einer Leiterplatte bewegt und überwacht das Verhalten des Testobjekts.

Im Gegensatz zu luftgestützten Funkstörungen breiten sich leitungsgebundene EMI entlang von Stromleitungen aus. Um diese leitungsgebundenen Störungen zu analysieren, muss die in das Kabel eingekoppelte HF-Energie gemessen werden. Messungen erfordern einen Netzwerksimulator (LISN) und einen Spektrumanalysator. Die Netzteilabschirmung trennt Störungen des Messobjekts von der Stromversorgung und leitet sie zur Messung an den Spektrumanalysator weiter. Zwischen dem LISN und dem Spektrumanalysator muss ein Transientenbegrenzer verwendet werden, um den Eingang des Spektrumanalysators zu schützen.