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10-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

EMV Die Linearitäts-

EMV Die Linearitäts- und Oberwellenüberprüfung von Immunitätsstandards lassen sich dazu verwenden, die Anzahl der Signale zu bestimmen, die von einem gegebenen Verstärker mit akzeptabler Verzerrung erzeugt werden können. Bei Immunitätstests ändert sich der Leistungsbedarf zur Erzeugung eines Störtonsignals als Funktion der Frequenz (Bild 7). Es ist zu beachten, dass der Leistungsbedarf wegen des Antennengewinns mit der Frequenz abnimmt. Hier kann eine Multitone-Signal-Prüfung die volle Leistung des Verstärkers vorteilhaft nutzen und die Gesamttestzeit verringern. Bild 7 Leistungsbedarf in Abhängigkeit der Frequenz bei Immunitätstests In diesem speziellen Fall (Bild 7) würde z.B. ein 200 Watt-Verstärker bei niedrigen Frequenzen eine Halbierung der Testzeit und noch wesentlich größere Reduzierung der Testzeit bei höheren Frequenzen bewirken. 3 EMV-Prüfung mit Multitone Das Prinzip der Multitone-Prüfung ist einfach: Statt nur eine Frequenz während der Verweildauer zu prüfen, werden mehrere Frequenzen gleichzeitig getestet. Die tatsächliche Hardware-Realisierung ist jedoch immer eine Hürde gewesen. Simultan mehrere Signalquellen zu kontrollieren und ihre Ausgangssignale auf wiederholbare Art und Weise richtig zu kombinieren, lag bisher jenseits der Möglichkeiten traditioneller, analoger Testinstrumentierung. Die Lösung ergibt sich mit dem kombinierten Einsatz von zwei Einheiten: einem Vektor-Signalgenerator (VSG), der digital Mehrfachtöne und komplexe Modulationsarten erzeugen kann, sowie einem frequenzselektiven Leistungsmessgerät wie z.B. einem Vektor-Signalanalysator (VSA). Mit dieser digitalen Instrumentierung und Software-Kontrolle können die erforderlichen Mehrtonsignale erzeugt, gemessen und eingestellt werden. 3.1 Pegeleinstellungen Die Multitone-Methode kann bei jedem Standard angewendet werden, der eine Substitutionsmethode für die Pegeleinstellung benutzt. Für gestrahlte Immunitätsprüfungen werden isotrope Feldsonden verwendet, um den Pegel einzustellen; diese Sonden sind nicht frequenzselektiv und können daher keine Multitone-Signale in einzelne Töne zerlegen und messen. Daher kann die zur Pegelmessung benötigte Einstellzeit nicht durch Verwendung eines Multitone-Prozesses verkürzt werden. Die Pegeleinstellung muss daher traditionell mit einzelnen Tönen erfolgen. Um Multitone- Signale benutzen zu können, muss eine sekundäre Prozedur zur Pegeleinstellung unter Verwendung eines frequenzselektiven Leistungsmessers, beispielsweise mit einem VNA durchgeführt werden. Diese Sekundärprozedur ermittelt aus der Leistung einer einzelnen Frequenz die Anzahl der Signale, die in einen Test kombiniert werden können, ohne den Verstärker zu sättigen und starke Verzerrungen zu erzeugen. Messungen der Linearität und der harmonischen Anteile des Signals werden auch als Teil des Einstellungsprozesses benötigt. Diese Messung sollte solange an allen Signalen innerhalb eines Testsets durchgeführt werden, bis die Gesamtheit des Sets - beim Hinzufügen eines weiteren Tones - entweder die Linearitäts- oder Harmonischen-Prüfung nicht mehr besteht. Das Ergebnis ist die maximale Anzahl von Signalen, die als Set zusammen benutzt werden können. 3.2 Ablauf der Prüfung Sobald erst einmal bestimmt ist, wie viele Töne in welchen Gruppen benutzt werden können, lassen sich die weiteren Tests mit sehr hoher Geschwindigkeit durchführen. Während jeder Verweilzeit wird der Prüfling einem Set von Tönen ausgesetzt. Wenn keine Störung am Prüfling auftritt, wird der Test jeweils fortgesetzt, andernfalls besteht die Option, gleich mit einem einzelnen Ton nachzuprüfen ob die Störung auch vorliegt, wenn nur eine Testfrequenz verwendet wird, oder mit dem Mehrton-Test fortzufahren und zu registrieren, wo Störungen auftreten. Im zweiten Fall würden die fehlerhaften Frequenzbereiche, nach Beendigung des Tests, nochmals mit einem einzelnen Ton gescannt, um zu sehen, ob die Störung eindeutig nur bei der Multitone-Prüfung oder auch bei einer Einzelfrequenz auftritt. Die grafische Darstellung in Bild 8 verdeutlicht dieses Prüfungskonzept visuell. Bild 8 Beispielhafter Verlauf eines Multitone-Tests Es ist zu beachten, dass der Test schnell von der tiefsten Frequenz bis zu einem Punkt abläuft, an dem eine Störung gefunden wird. An diesem Punkt wird die Multitone-Prüfung ausgesetzt, und die Prüfung an diesem Punkt mit einem Ton wiederholt. In diesem hypothetischen Szenario ist zu sehen, dass der Prüfling die Prüfung mit einem Ton bestand, und die Multitone-Prüfung wieder aufgenommen werden konnte, wobei im restlichen Frequenzbereich keine Störungen mehr auftraten. 3.3 Konformität mit EMV Standards Die Konformitätskriterien der EMV-Standards werden bei Multitone-Prüfung eingehalten, wenn während des Tests folgende Bedingungen erfüllt werden: • Jeder einzelner Ton hat die richtige Amplitude für die Erzeugung des benötigten Felds, • Frequenz jedes Tones entspricht der Anforderung, • Frequenz jedes Tones entspricht der Anforderung, 28 hf-praxis 10/2017

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