Lösung zur Immunität gegen hochfrequente elektromagnetische Felder: GTEM-Kammern

Mit der zunehmenden Verbreitung elektronischer Geräte sind Probleme mit elektromagnetischen Störungen (EMI) immer deutlicher geworden. Daher haben Tests zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) bei Unternehmen große Aufmerksamkeit erlangt. EMV-Tests sind ein komplexer Prozess, der Kontrolltechniken wie Abschirmung, Filterung und Erdung sowie Ausgleichs- und Low-Level-Techniken umfasst. Bevor EMV-Probleme angegangen werden, ist es wichtig, die elektromagnetischen Eigenschaften von Proben mithilfe von Testgeräten oder -systemen zu messen, um die geeigneten Verbesserungsstrategien zu bestimmen.

Herausforderungen bei der Prüfung der Strahlungsimmunität gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Feldern:
Die Immunität gegenüber elektromagnetischer HF-Strahlung ist ein wichtiger Bestandteil von EMV-Tests, stellt Unternehmen jedoch vor mehrere Herausforderungen, da die erforderlichen Einrichtungen und Geräte mit hohen Kosten verbunden sind. Für diesen Test sind eine schalltote Kammer und HF-Verstärkergeräte erforderlich. Der Bau einer schalltoten Kammer erfordert viel Platz und strukturelle Unterstützung, die normalerweise nur in industriellen Umgebungen verfügbar ist. Darüber hinaus müssen HF-Verstärker häufig importiert werden und sind teuer, was die Durchführung solcher Tests in Büroumgebungen erschwert.

Um diese Herausforderungen zu überwinden, haben sich GTEM-Kammern (Gigahertz Transverse Electromagnetic Chambers) als kostengünstige Alternative herausgestellt. GTEM-Kammern haben im letzten Jahrzehnt erhebliche Fortschritte gemacht. Sie bieten einen breiten Frequenzbereich von DC bis zu mehreren GHz und einen relativ großen internen Nutzbereich. Wichtig ist, dass GTEM-Kammern und die dazugehörige Ausrüstung im Allgemeinen günstiger sind und daher für ein breiteres Spektrum von Unternehmen zugänglich sind.

Was ist eine GTEM-Kammer?

Eine GTEM-Kammer ist ein EMV-Testgerät, das auf den Prinzipien koaxialer und asymmetrischer rechteckiger Übertragungsleitungen basiert. Um interne elektromagnetische Wellenreflexionen und Resonanzen zu verhindern, weist die GTEM-Kammer ein konisches Design auf. Am Eingang wird ein N-Typ-Koaxialstecker verwendet, wobei der Mittelleiter zu einer fächerförmigen Platte (Kernplatte genannt) abgeflacht ist, wodurch ein rechteckiger, gleichmäßiger Feldbereich zwischen der Kernplatte und der Bodenplatte entsteht.

Schlüsselprinzipien:

Elektrische Feldstärke: Die elektrische Feldstärke innerhalb der GTEM-Kammer ist proportional zur Signalspannung V am N-Typ-Anschluss und umgekehrt proportional zum vertikalen Abstand h zwischen der Kernplatte und der Bodenplatte: E = V/h. In einem 50Ω-angepassten System ergibt sich aus der Spannungsbeziehung V =(RP)1/2 =(50P)1/2 eine elektrische Feldstärke von E =(50P)1/2 / h. Ein Korrekturfaktor k wird angewendet, um Abweichungen zwischen gemessenen und theoretischen Werten auszugleichen, was zu E = k(50P)1/2 / h führt.

Design Features:
• Abstand zwischen Kernplatte und Bodenplatte: Je näher die Platten beieinander liegen, desto höher ist die Feldstärke. Größere Abstände erfordern eine höhere Eingangsleistung.
• Verteiltes Widerstandsanpassungsnetzwerk: Gewährleistet einen reflexionsfreien Anschluss für optimale Übertragungseigenschaften für Kugelwellen (annähernd ebene Wellen).
• Absorbierendes Material: Auf die Stirnflächen der Kammer werden absorbierende Materialien aufgebracht, um elektromagnetische Wellen zusätzlich zu absorbieren und eine gleichmäßige Feldstärke sicherzustellen.

GTEM-2 GTEM-Zellkammer

Überlegungen zur Verwendung:
• Platzierung der Probe: Während des Tests sollte die Probe innerhalb des Testbereichs platziert werden, ohne 1/3 des Abstands zwischen Kernplatte und Bodenplatte zu überschreiten, um eine Beeinträchtigung der Feldgleichmäßigkeit zu vermeiden. Positionieren Sie kleinere Proben näher an der Vorderseite der GTEM-Kammer, um eine ausreichende Feldstärke mit geringerer Signaleingangsleistung zu erreichen.

Vorteile der GTEM-Kammer:
• Kostengünstig: GTEM-Kammern reduzieren die Bau- und Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen schalltoten Kammern und HF-Verstärkern erheblich.
• Platzeffizienz: Sie können in Büroumgebungen installiert und getestet werden, wodurch große Industrieanlagen überflüssig werden.
• Breite Anwendbarkeit: Geeignet für verschiedene elektronische Geräte, insbesondere solche mit mittleren Abmessungen, zur Prüfung der Immunität gegen HF-Strahlung.

Fazit
Die Wahl fiel auf das GTEM-Kammer bietet eine kostengünstige Lösung für EMV-Tests und überwindet die Einschränkungen herkömmlicher Methoden. Unternehmen können damit Immunitätstests gegen elektromagnetische HF-Feldstrahlung bei begrenztem Platz und begrenztem Budget durchführen. Die Einführung dieser innovativen Technologie wird die Anwendung und Entwicklung von EMV-Tests in einer Vielzahl von Branchen vorantreiben.