Die Instrumentierung allein liefert kein genaues Ergebnis. EMV-MessungEs ist das Ergebnis einer optimal abgestimmten Anordnung, bei der die elektromagnetische Umgebung mit der Testkonfiguration und der Sorgfalt des Bedieners zusammenwirkt. Geringfügige Abweichungen bei der Verlegung der Erdungskabel oder der Platzierung der Geräte können die Ergebnisse um mehrere Dezibel verändern – üblicherweise der Unterschied zwischen Bestehen und Nichtbestehen. Elektronische Produkte werden immer schneller, kleiner und integrierter, wodurch die Fehlertoleranz bei EMV-Messungen sinkt.
In modernen Laboren werden in diesem Bereich verschiedene Prüfverfahren durchgeführt, beispielsweise zur Messung leitungsgebundener und abgestrahlter Störaussendungen sowie zur Prüfung der Störfestigkeit und ESD-Prüfung. Beide Bereiche weisen spezielle Belastungsfaktoren und Hintergrundrauschquellen auf, die ohne sorgfältige Vorbereitung des gesamten Versuchsaufbaus alle anderen Messungen verfälschen können. Der erste Schritt zur Verbesserung von Genauigkeit und Wiederholbarkeit besteht darin, die Ursachen der Messunsicherheit genau zu verstehen.

Erdung und Referenzebenensteuerung

Die Grundlage für stabile EMV-Messungen ist die Erdung. Eine ungenau definierte Erdung führt zu unkontrollierten Strompfaden, die sich direkt auf die gemessenen Rauschpegel auswirken. Alle relevanten Testelemente, wie z. B. das Prüfobjekt, die Messempfänger, LISN-Einheiten, Transientenbegrenzer und sonstige Hilfsgeräte, sollten eine gemeinsame Bezugsebene aufweisen.
Die Referenzmasseebene ist eine durchgehende leitfähige Fläche, die an einem definierten Punkt mit der Schutzerde verbunden ist. Dadurch werden die Erdströme reduziert, die Messungen verfälschen. Die Erdungsverbindungen müssen großflächig und induktiv sein und aus Kupferbändern, nicht aus dünnen Drähten bestehen. Die Kontaktpunkte müssen sauber und mechanisch befestigt sein, da Oxidation oder lose Elemente die Hochfrequenzimpedanz erhöhen.
Bei ESD-Prüfungen ist die Erdung besonders wichtig, da Entladungsströme den Weg mit dem geringsten Widerstand zur Erde suchen. Ist die Erdung unzureichend, kann ESD Störungen in den umliegenden EMV-Messgeräten verursachen, die zu Drift oder kurzfristigen Schäden führen können. Die Trennung der ESD-Prüfbedingungen oder die Einhaltung einer strikten Messreihenfolge bei ESD- und EMV-Messungen trägt zur Genauigkeit bei.

Kabelmanagement und Layoutdisziplin

Einer der am häufigsten übersehenen Aspekte bei der EMV-Messung ist die Kabelführung. Jedes Kabel fungiert als Antenne und Kopplungspfad. Unsachgemäß verlegte Kabel führen zu Störungen, die das tatsächliche Produktverhalten verfälschen. Für EMV-Messungen sollten die Kabel so kurz wie möglich sein und möglichst nahe an einer Referenzmassefläche verlegt werden. Zwischen den Messungen ist eine saubere Verlegung unerlässlich.
Um Übersprechen zu minimieren, müssen Strom- und Steuerleitungen getrennt verlegt werden. Sollte eine Kreuzung unvermeidbar sein, muss diese rechtwinklig erfolgen. Aufgewickelte Kabel dürfen nicht lose verlegt werden, da sie induktive Schleifen erzeugen. Bei Bedarf sind sie klein zu falten und flach auf der Grundfläche auszulegen.
Die Integrität der Steckverbinder ist ebenfalls entscheidend. Abgenutzte, oxidierte oder beides verursachen einen erhöhten Kontaktwiderstand und begünstigen den Austritt hochfrequenter Energie. Um genaue Messungen zu gewährleisten, sollten wichtige Kabel regelmäßig überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Dies ist besonders wichtig, wenn im selben Labor sowohl elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) als auch elektrostatische Entladung (ESD) gemessen werden, da sich die Steckverbinder durch ESD-Phänomene schneller verschlechtern.

Geräteaufstellung und Umweltkontrolle

Die physische Anordnung der Geräte hat einen starken Einfluss auf die Stabilität der Messungen. Computer, Stromversorgungen und Empfänger emittieren elektromagnetische Störungen. Werden diese Geräte zu nah am Messaufbau platziert, verstärken sie die Störungen und erhöhen den Grundrauschen.
Empfindliche Empfänger sollten möglichst fern von Hochstromgeräten platziert und abgeschirmt werden. Metallgestelle, die an der Massefläche befestigt sind, dienen als Teilabschirmung und reduzieren die Kopplung. Beleuchtungssysteme, insbesondere solche mit elektronischen Vorschaltgeräten oder LED-Treibern, können Störungen in diese Umgebung einleiten und sollten daher bei Tests berücksichtigt werden.
Das politische Klima sowie Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflussen die Genauigkeit. Temperaturdrift beeinträchtigt die Stabilität des Empfängers und die Kabelimpedanz, während die Luftfeuchtigkeit die Oberflächenleitfähigkeit und das Verhalten statischer Ladungen beeinflusst. Konstante Umgebungsbedingungen verringern die Abweichungen, insbesondere bei Messungen über einen längeren Zeitraum oder mehrere Tage.

Instrumentenkalibrierungs- und Verifizierungsroutinen

Die Kalibrierung ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Messgeräte die korrekten Werte liefern, und die Überprüfung, ob die gesamte Messkette im realen Testumfeld wie erwartet funktioniert. Die Kalibrierung der Empfänger-LISN-Einheiten, Antennen und Sonden sollte regelmäßig erfolgen und durch periodische Systemprüfungen ergänzt werden.
Hintergrundgeräuschmessungen erfassen die Geräuschkulisse im Labor. Diese Messungen werden mit demselben Gerät durchgeführt, wobei das Prüfobjekt nach einer gewissen Zeit vom Labor abgeklemmt wird. Ein erhöhter Grundrauschpegel kann ein Hinweis darauf sein, dass das Erdungskabel beschädigt ist oder eine neue Störquelle im Labor hinzugekommen ist.
Eine weitere bewährte Verifizierungsmethode ist die Einspeisung eines Referenzsignals. Durch die Einspeisung eines bekannten Signals in die Messkette lässt sich die Genauigkeit der Amplitude und das korrekte Verhalten des Detektors sicherstellen. Diese Überprüfung kann vor und nach größeren Testreihen durchgeführt werden, um das Vertrauen in die Ergebnisse zu stärken.
Anwendungshinweise und Referenzzubehör werden häufig von den Lieferanten mitgeliefert, wie zum Beispiel LISUN um eine einheitliche Kalibrierung und Überprüfung verschiedener Aufbauten von EMV-Messungen zu gewährleisten.

Verwaltung der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen EMV-Tests

Heutzutage beschränken sich die meisten EMV-Labore nicht mehr auf eine einzige Testart. ESD-Prüfungen sowie Prüfungen der Störfestigkeit gegenüber leitungsgebundenen und abgestrahlten Störungen nutzen häufig dieselbe Infrastruktur. Die dadurch bedingte Genauigkeitsminderung beeinträchtigt die Wirksamkeit der Vorsichtsmaßnahmen zwischen den einzelnen Tests.
Die nach ESD-Prüfungen auftretenden Restladungen und gestörten Erdungsbedingungen können weiterhin bestehen. Die Erdungsfläche und die Verbindungen müssen vor der Wiederaufnahme von EMV-Messungen überprüft und das Hintergrundrauschen neu bewertet werden. Ebenso können Störfestigkeitsprüfungen mit hochleistungsfähigen HF-Feldern die Kabel und Steckverbinder belasten und deren Verhalten verändern.
Diese Risiken werden durch eine sorgfältige Planung und Trennung der Arbeitsabläufe minimiert. Für jeden Testtyp sollte eine klar definierte Konfiguration mit dokumentierten Layouts vorliegen, um versteckte Schwankungen bei Übergängen zu vermeiden. Mithilfe von Fotodokumentation und Checklisten können die Bediener die korrekte Konfiguration sicher wiederherstellen.

Abbildung: EMI/EMV-Messsystem

Dokumentationswiederholbarkeit und Bedienerdisziplin

Für präzise EMV-Messungen ist die Wiederholbarkeit unerlässlich. Die Erfassung von Konfigurationsinformationen wie Kabeltypen, Kabellängen, Installationsort der Verkabelungseinrichtungen und Erdungspunkte ermöglicht wiederholte Messungen auch nach Wochen oder Jahren. Dies ist insbesondere bei Konformitätsprüfungen, bei denen Nachvollziehbarkeit erforderlich ist, von großer Bedeutung.
Die Einheitlichkeit wird durch Bedienerschulungen verbessert. Das Verständnis der Gründe für jede Einstellungsregel führt zur Einhaltung und nicht zu Experimenten. Durch die regelmäßige Überprüfung von Fehlern und Grenzfällen entsteht ein institutionelles Wissen, und die häufigsten Fehlerquellen werden identifiziert.
Die Automatisierung erhöht zudem die Wiederholgenauigkeit, wo dies erforderlich ist. Scans werden automatisiert und Testskripte standardisiert, sodass bedienerbedingte Abweichungen minimiert werden und Verweilzeiten sowie Detektoreinstellungen einheitlich sind.

Fazit

Verbesserung der Präzision von EMV-Messung ist ein systematisches Unterfangen und keine einmalige Anpassung. Eine solide Erdung, ein geregelter Gerätestandort und eine sorgfältige Kalibrierung tragen zu zuverlässigen Ergebnissen bei. Die Berücksichtigung der Kommunikation mit ESD-Prüfungen und anderen EMV-Vorgängen gewährleistet ebenfalls die Messgenauigkeit. Durch die Anwendung dieser Prinzipien und den Einsatz hochwertiger Geräte sowie die Beratung durch Anbieter wie beispielsweise [Name des Anbieters einfügen] wird eine zuverlässige Messqualität erreicht. LISUN Labore haben gute Chancen auf größeres Vertrauen in die Wiederholbarkeit und Glaubwürdigkeit ihrer EMV-Messungen.