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EMV Messung der Störausstrahlung mit einem Spektrum Analyser

Bevor ein elektronisches Gerät auf den Markt gebracht werden darf, muss der Hersteller dessen elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) prüfen lassen und die Einhaltung der entsprechenden Vorschriften sicherstellen.

Die aufwändigen EMV Konformitätstests müssen dabei von akkreditierten Laboren durchgeführt werden, die die entsprechende Messausrüstung sowie geschirmte HF-Kammern vorweisen können. Der Testdurchlauf eines Produktes kostet hier schnell vierstellige Beträge und mehr. Wenn ein Produkt dann durchfällt ist eine Nachbesserung bzw. eine Designänderung seitens der Herstellerfirma notwendig, die in einer so späten Entwicklungsphase oftmals aufwändig und teuer wird und die Markteinführung verschiebt.

Um diese Probleme zu vermeiden, bietet es sich an, eigene EMV Vorabtests durchzuführen, und sich abzeichnende Problemstellen gleich in einer frühen Entwicklungsphase anzugehen. Wenn das Gerät am Ende der Entwicklungsphase dann zum offiziellen Test in ein akkreditiertes Labor eingeschickt wird, besteht eine wesentlich höhere Wahrscheinlichkeit, diesen Test auf Anhieb und ohne teure Nachtests und Designänderungen zu bestehen.

Messung der Funkstörausstrahlung (Radiated EMI)

Die Störausstrahlung lässt sich am einfachsten mit einem Spektrum Analyser, wie dem Rigol DSA815-TG zusammen mit E- und H- Nahfeldsonden messen. E-Nahfeldsonden nehmen elektrische Felder auf, während H-Nahfeldsonden auf Magnetische Felder reagieren.

E-Nahfeldsonde (elektrische Felder) H-Nahfeldsonde (magnetische Felder)

Der Spektrum Analyser wird dazu auf Spitzenerkennung (Peak Detektor) eingestellt und die statistische Auflösebandbreite RBW (Resolution Band Width) sowie die Bandbreite (Span) gemäß den Anforderungen eingestellt. Die E- oder H-Nahfeldsonde wird langsam über die Oberfläche des Gerätes geführt und dabei die Anzeige auf dem Spektrum Analyser beobachtet.

Die Nahfeldsonde nimmt dabei die Störstrahlung wie eine Antenne auf. Die Ausrichtung der Nahfeldsonde sowie das Abfahren aller Bereiche ist hier entscheidend. Besonders die Bereiche um Gehäuseöffnungen, Kabel, Stecker, Buchsen, Taster und Schalter sollten genau überprüft werden.

Messung der Funkstörausstrahlung (Radiated EMI)

Nachdem man sich einen Überblick über die Störausstrahlung verschafft hat, geht es darum mögliche Problemstellen anzugehen. Die Auswirkung von Designänderungen lässt sich sofort überprüfen und es kann konkret in die „Richtige Richtung“ korrigiert werden.

Messung der kabelgebundenen Störausstrahlung (Conducted EMI)

Im Gegensatz zu der „Radiated EMI“, der durch die Luft ausgebreiteten Funkstörungen, werden die „Conducted EMI“ über das Netzkabel ausgebreitet. Um diese kabelgebundene Störausstrahlung zu analysieren, muss die ins Kabel eingespeiste RF-Energie gemessen werden.

Zur Messung wird auch hier ein Spektrum Analyser wie der Rigol DSA815-TG verwendet. Dazu wird hier ein „Transient Limiter“ und ein „Linear Impedance Stabilization Network (LISN)“ benötigt. Das LISN isoliert die Netzversorgung von der Störausstrahlung des zu testenden Gerätes und gibt die Störausstrahlung zur Messung an den Spektrum-Analyser.

Messung der kabelgebundenen Störausstrahlung (Conducted EMI)

Ähnlich wie bei der Messung der Funkstörausstrahlung wird auch hier die Spitzenerkennung (Peak Detektion) der Spektrum Analyser verwendet und der Frequenzbereich abgefahren.