EMV-Vorprüfung mit den intelligenten Verstärkern der iAMP-Series

EMV ist ein großer technischer Prüfbereich, in dem HF-Technologie eingesetzt wird. Die beiden wichtigsten Testklassen sind Emissionstests und Immunitätstests. Emissionstests beziehen sich auf die abgestrahlten elektromagnetischen Felder des Prüflings (DUT), welche zum Schutz des Benutzers und anderer Geräte in der näheren Umgebung engen Grenzen unterliegen. Praktisch stellen Emissionstests daher sehr hohe Anforderungen an die Empfangsqualität der verwendeten Messtechnik. Bei Immunitätstests wird der Prüfling einer extern erzeugten elektromagnetischen Strahlung mit sehr hoher Feldstärke ausgesetzt. Währenddessen darf der Prüfling nicht in seiner Funktion eingeschränkt sein und Messwerte dürfen sich nicht außerhalb der Spezifikationsgrenzen bewegen.

Becker Nachrichtentechnik konzentriert sich auf die Anwendung der Immunitätstests. In diesem Bereich gibt es zwei typische Testaufbauten:

• Große Prüflinge und eine optimal kontrollierte Umgebung erfordern den Einsatz von Absorberkammern. Innerhalb dieser Kammern erzeugt eine an einen Generator angeschlossene Antenne das elektromagnetische Feld, das sich zum Prüfling ausbreitet. Ein solcher Testaufbau ist strukturell sehr teuer, nicht nur wegen der typischerweise großen reflexiansarmen Kammer, sondern auch wegen des hohen Leistungspegels des HF-Signals, das die Antenne treibt. Nur ein kleiner Teil der übertragenen HF-Leistung erreicht tatsächlich den Prüfling. Der größte Teil der Leistung wird von der Kammer selbst absorbiert.
• Bei kleineren Geräten, die hauptsächlich in Vorzertifizierungstests verwendet werden, wird der Prüfling in eine sogenannte TEM-Zelle (Transverse Electromagnetic Cell) oder deren Erweiterung auf GHz-Frequenzen, die GTEM-Zelle (Gigahertz Transverse Electomagnetic Cell), platziert. Eine solche Zelle kann in einem herkömmlichen Labor aufgestellt werden und ist in allen möglichen Größen erhältlich.

In einer Absorberkammer sind typischerweise HF-Leistungen von mehreren 100 W bis zu einigen Kilowatt nötig, um eine ausreichende Feldstärke am DUT zu erzielen. In einer (G)TEM Zelle reichen bereits 10 bis 50 W Generatorleistung aus, um ein ausreichend starkes elektromagnetisches Feld am DUT zu erzeugen. Diesen Leistungsbereich decken die EMV-Produkte von Becker Nachrichtentechnik ab.

Da die obere Frequenzgrenze in Zukunft, aufgrund der Erweiterung neuer Kommunikationssystemen in höheren Bändern, voraussichtlich weiter ansteigen wird, erfordert die neueste Version der EMV-Störfestigkeitsnorm DIN EN 55035 eine Prüfung bis 6 GHz und wird ihre volle Wirksamkeit innerhalb der nächsten Monate entfalten.

Um teure Testzeit in Zertifizierungslaboren zu sparen, beginnen viele Hersteller damit, EMV-Vortests in den eigenen Laboren durchzuführen und so das Risiko zu verringern, den abschließenden Zertifizierungstest nicht zu bestehen. Natürlich spielen bei diesem Anwendungsfall die Kosten für die Ausrüstung eine größere Rolle als bei den Zertifizierungsprüfstellen selbst.

Aus diesem Grund hat Becker Nachrichtentechnik die iAMP-Produktreihe intelligenter Verstärker entwickelt, die den Testaufbau vor der Zertifizierung vereinfachen und es Kunden ermöglichen, sich hauptsächlich auf die Testdurchführung zu konzentrieren. Auch diese gestaltet sich komplex, da die entscheidende Frage für einen Hersteller darin besteht, wie das korrekte Verhalten des Prüflings während des Immissionstests überwacht werden kann.

Vor dem eigentlichen Test muss die Feldstärke am Standort des Prüflings über den gesamten verwendeten Frequenzbereich kalibriert werden. Zu diesem Zweck ersetzt ein Feldsensor den Prüfling in der (G)TEM-Zelle. Dabei wird der Zusammenhang zwischen HF-Leistung und Feldstärke gemessen und dokumentiert (manchmal für mehrere Positionen des Feldsensors). Die Dokumentation dieser Messwerte stellt dann die Grundlage der Kalibrierung des Leistungsgenerators während der Durchführung des Tests dar.  Um parasitärer Effekte zu vermeiden, wird die Feldsonde des Kalibrierdurchlaufs im Testfall wiederum durch den Prüfling ersetzt. Dabei wird dann lediglich die Ausgangsleistung des Signalgenerators geregelt, um die gewünschte Feldstärke am DUT einzustellen.

Die Produkte der iAMP-SERIES von Becker Nachrichtentechnik führen den Kalibrierungszyklus selbstständig durch. Während der Testdurchführung fordert der Steuerrechner des Bedieners lediglich die entsprechende Feldstärke bei der entsprechenden Frequenz an und konzentriert sich auf die Überwachung des Prüflingsverhaltens. Dadurch können reproduzierbare Testbedingungen und effizientere Messungen realisiert werden, um das Produkt in kurzen Iterationen EMV gerecht zu entwickeln.