Untersuchung der entscheidenden Rolle abgeschirmter Räume bei der Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit

Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV): Sicherstellung eines reibungslosen Gerätebetriebs

Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) bezeichnet die Fähigkeit von Geräten oder Systemen, in ihrer elektromagnetischen Umgebung gemäß den angegebenen Anforderungen zu funktionieren, ohne inakzeptable elektromagnetische Störungen an umgebenden Geräten zu verursachen. EMV-Design und -Test sind komplementäre Prozesse, wobei die Qualität des EMV-Designs durch EMV-Tests bestätigt wird.

Ein solides EMV-Design ist der Grundstein für die ordnungsgemäße Funktion von Produkten. Es ist entscheidend, während des gesamten Produktdesign- und Entwicklungsprozesses eine Vorhersage und Bewertung der EMV-Kompatibilität durchzuführen. Dies hilft bei der frühzeitigen Erkennung potenzieller Probleme mit elektromagnetischen Störungen und der Einführung notwendiger Unterdrückungs- und Schutzmaßnahmen, um die elektromagnetische Kompatibilität von Systemen sicherzustellen. Wenn Kompatibilitätsprobleme erst nach der Fertigstellung des Produkts oder des Systems behoben werden, kann dies zu erheblichen personellen und finanziellen Kosten für Designänderungen oder Abhilfemaßnahmen führen, was häufig zu betrieblichen Problemen für das System führt.

Umfassende EMV-Designs und -Tests sind daher unerlässlich, um den stabilen Betrieb von Produkten in verschiedenen elektromagnetischen Umgebungen sicherzustellen und spätere unnötige Probleme und Kosteninvestitionen zu vermeiden. EMV-Tests sind nicht nur ein wichtiger Schritt im Produktentwicklungsprozess, sondern auch ein entscheidender Aspekt bei der Gewährleistung der Produktqualität und des Benutzererlebnisses.

Freiflächen-Testgelände (Open Area Test Sites, OATS), halbschalltote Kammern und abgeschirmte Räume: Drei primäre Testumgebungen für elektromagnetische Strahlung

Bei der Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) werden häufig Open Area Test Sites (OATS), halbschalltote Kammern und abgeschirmte Räume als Testumgebungen verwendet, die alle die Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen im freien Raum simulieren können.

• OATS reduziert externe elektromagnetische Wellenstörungen bei Testsignalen und minimiert Reflexionen durch elektromagnetische Wellen absorbierende Materialien, wodurch es für Emissions-, Empfindlichkeits- und Immunitätstests geeignet ist. Mit einer Abschirmwirkung von 80 dB bis 140 dB kann OATS externe Umweltstörungen effektiv ignorieren und Bedingungen simulieren, die dem freien Raum ähneln. Im Vergleich zu anderen Testumgebungen erfährt OATS nur minimale externe Störungen und ist wetterunabhängig, allerdings mit höheren Kosten und Platzbeschränkungen.

• Halbschalltote Kammern sind ähnlich wie OATS abgeschirmte Umgebungen mit einer leitfähigen Grundfläche, aber ohne elektromagnetische Wellen absorbierende Materialien auf dem Boden. Während sie ideale Freifeldbedingungen simulieren, kommt es aufgrund der Grundfläche zu Reflexionen, was zum Empfang sowohl direkter als auch reflektierter Signale führt.

• Offene Bereiche bieten eine flache, ungehinderte und gleichmäßig leitfähige Oberfläche und simulieren so eine ideale offene Umgebung. Der begrenzte Platz kann jedoch zu Phasenunterschieden zwischen Sende- und Empfangsantennen führen. Bei Emissionstests werden offene Bereiche ähnlich wie halbschalltote Kammern genutzt.

Diese drei Umgebungen bieten Bedingungen, die den Freiraumausbreitungsregeln bei elektromagnetischen Strahlungstests entsprechen. Die Wahl der geeigneten Umgebung auf der Grundlage von Testanforderungen und Kostenüberlegungen ist von entscheidender Bedeutung.

Abgeschirmte Räume vs. schalltote Kammern: Wichtige Unterschiede in EMV-Testumgebungen

Bei der Durchführung von Tests zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) werden häufig abgeschirmte Räume und schalltote Kammern als Testumgebungen verwendet, die jeweils deutliche Unterschiede und Anwendungen aufweisen.

• Abgeschirmte Räume sind einfache, geschlossene Räume, die normalerweise aus Metall bestehen und in erster Linie dazu dienen, externe Funksignale zu blockieren und dadurch elektromagnetische Störungen an internen Geräten zu reduzieren. Einfach ausgedrückt verhindern abgeschirmte Räume, dass elektromagnetische Wellen nach außen dringen und von außen eindringen. Allerdings werden elektromagnetische Wellen innerhalb des abgeschirmten Raums von den Innenwänden reflektiert und stören sich dort, was möglicherweise die Testergebnisse beeinträchtigt.

• Absorberkammern, eine Verbesserung gegenüber abgeschirmten Räumen, weisen mit absorbierenden Materialien bedeckte Wände auf, um eine offene Feldumgebung zu simulieren. Diese absorbierenden Materialien absorbieren effektiv elektromagnetische Wellen innerhalb der Kammer und reduzieren oder eliminieren Reflexions- und Interferenzeffekte. Folglich verursachen Absorberkammern höhere Kosten, hauptsächlich aufgrund der Installation dieser absorbierenden Materialien. Absorberkammern sind daher besser für Testszenarien geeignet, die eine Simulation offener Feldbedingungen erfordern, wie z. B. Strahlungsemissionsstörungen von Testproben. Je nach Art und Wirksamkeit der Abdeckmaterialien können Absorberkammern als vollständig oder halbabsorbere Kammern klassifiziert werden.

Bei EMV-Tests ist die Auswahl der geeigneten Testumgebung entscheidend, abhängig vom zu testenden Frequenzbereich und den spezifischen Testanforderungen. Für Tests wie leitungsgebundene Emissionen, elektrostatische Entladung, Stoßspannungstests und Blitztests sind geschirmte Räume geeignet, da es sich dabei hauptsächlich um Störungen auf Stromleitungen handelt. Für Tests mit räumlicher Strahlung und räumlichen Störungen sind jedoch Tests in schalltoten Räumen erforderlich, um Freifeldbedingungen zu simulieren und so die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Testergebnisse sicherzustellen.

EMV-Absorptionskammern: Präzision in Testumgebungen gewährleisten

Bei der Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) spielen EMV-Absorptionskammern eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Genauigkeit der Testergebnisse. Aufgrund der strengen Anforderungen von Testprojekten, insbesondere bei der Prüfung der Strahlungsemission und Immunität, ist die Auswahl der geeigneten Testumgebung von größter Bedeutung.

Herausforderungen und Einschränkungen von Testgeländen im offenen Gelände

Obwohl Freiflächen-Testgelände wichtige Testumgebungen sind, sind ihre Baukosten hoch und sie liegen oft weit entfernt von städtischen Gebieten, was zu Unannehmlichkeiten bei der Nutzung führt. Darüber hinaus können sie in städtischen Gebieten anfällig für Hintergrundgeräusche sein, die die Genauigkeit der Testergebnisse beeinträchtigen.

Einschränkungen bei abgeschirmten Räumen und Verbesserungen

Obwohl abgeschirmte Räume als Alternative zu Testgeländen im Freien verwendet werden, leiden sie unter Resonanzfrequenzproblemen. Wenn die Strahlungsfrequenz der Testgeräte im abgeschirmten Raum Resonanz erzeugt, können die Testfehler bis zu 20 bis 30 dB betragen. Um dieses Problem zu lösen, müssen absorbierende Materialien an den Wänden und der Decke des abgeschirmten Raums angebracht werden, um die Reflexionen abzuschwächen und so die Testumgebung eines offenen Felds zu simulieren.

Aufbau und Zusammensetzung von EMV-Reflexionskammern

EMV-Abschirmkammern bestehen normalerweise aus HF-Abschirmräumen, Absorptionsmaterialien, Netzteilen, Antennen, Drehtischen und anderen Komponenten. Der HF-Abschirmraum stellt sicher, dass die Tests nicht durch externe Störungen beeinträchtigt werden, während Absorptionsmaterialien die Absorptionseigenschaften der Kammer sicherstellen. Antennen und Drehtische stellen sicher, dass die Tests gemäß den Standardanforderungen durchgeführt werden.

Bedeutung des Bodenbelags

Der Boden der Kammer ist entscheidend, da er als primäre Reflexionsfläche für elektromagnetische Wellen dient. Er sollte durchgehend, eben und frei von Unregelmäßigkeiten sein und keine Lücken aufweisen, die 1/10 der minimalen Betriebswellenlänge überschreiten, um die Kontinuität der Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten.

Anordnung der Kontrollräume

Um Testfehler zu vermeiden, sollten sich Bediener und Testkontrollgeräte nicht im Testbereich aufhalten. Normalerweise werden Bediener und Testkontrollgeräte in Kontrollräumen untergebracht. Wenn außerdem Hochleistungsverstärkungsgeräte vorhanden sind, sollte ein Verstärkungsraum eingerichtet werden, um Störungen der Umgebung zu vermeiden.

Unabhängigkeit von Stromversorgungssystemen

Die Kammer und der Kontrollraum sollten über unabhängige Stromversorgungssysteme verfügen, die unterschiedliche Phasen der Stromquellen verwenden und durch entsprechende Filter laufen, um zu verhindern, dass Störungen aus dem Kontrollraum über die Stromleitungen in die Kammer gelangen.

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