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3-2015

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

EMV Messempfänger oder

EMV Messempfänger oder einen volldigitalen Messempfänger, d.h. um ein EMV-Zeitbereichsmesssystem handeln muss. Auch ist nicht definiert, dass man nur an einem Frequenzpunkt gleichzeitig messen darf. In den MIL461 und VG Normen ist die Beschreibung noch technologieneutraler. Hier wird z. T. nur von einem frequenzselektiven Messgerät gesprochen. Frequenzselektive Messgeräte sind alle Messgeräte, welche eine Anzeige des Pegels über die Frequenz liefern. Da im Automotive-Bereich vorwiegend die Norm CISPR 16-1-1 und MIL461 für den unteren Frequenzbereich angewendet werden, wird im Nachfolgenden auf diese beiden Normen im Detail eingegangen. Bild 4: Frequenzumsetzung 6 GHz - 40 GHz möglicht Spiegelfrequenzen und andere Mischprodukte zu unterdrücken und gleichzeitig eine Echtzeitbandbreite von 325 MHz zur Verfügung zu stellen. Ein vereinfachtes Blockschaltbild der Konvertereinheit im Frequenzbereich von 6 GHz bis 40 GHz ist in Bild 4 dargestellt. Im Bereich 6 GHz - 26,5 GHz wird eine feste Filterbank verwendet, wobei in jedem Filterpfad ein Low Noise Amplifier mit einer Rauschzahl von ca. 2 dB integriert ist. Oberhalb von 26,5 GHz wird ein Hochpassfilter verwendet, gefolgt von Low Noise Amplifiern mit einer Rauschzahl von ca. 1.5 dB und durchstimmbaren MMIC-Filtern bis 40 GHz. Die verwendete PLL weist eine hohe spektrale Reinheit auf und umfasst den Frequenzbereich 10 GHz bis 34 GHz. Hierdurch entfällt eine weitere Kaskadierung des Bereichs oberhalb von 26.5 GHz, was - neben einem nochmals verbesserten Rauschboden - auch eine verbesserte Dynamik zur Folge hat. Weiter kommen ausschließlich sogenannte Triple-Balanced-Mischer zum Einsatz, welche einen sehr hohen 1-dB-Kompressionspunkt erreichen und sich durch sehr geringe parasitäre Mischprodukte auszeichnen. Anzeigegenauigkeit Üblicherweise müssen bei Messungen im Bereich bis 40 GHz externe Vorverstärker eingesetzt werden, um ein geringes Eigenrauschen zu erhalten. Externe Vorverstärker haben jedoch den Nachteil, dass diese breitbandig vom Signal der Antenne ausgesteuert werden und somit Intermodulation und Oberwellen entstehen können. Ein weiterer Nachteil ist die Temperaturabhängigkeit solcher Verstärker, welche die Anzeigegenauigkeit des Systems verschlechtert. Durch die integrierte Ultra Low Noise Option ist der Rauschboden beim TDEMI X im Frequenzbereich oberhalb 6 GHz bis 40 GHz derart niedrig, dass auf einen externen Vorverstärker verzichtet werden kann. Die internen Vorverstärker sind durch eine Vorselektion außerdem geschützt und zeigen geringe Abweichungen, so dass eine hohe Anzeigegenauigkeit erreicht wird. Bild 5 zeigt eine Histogrammdarstellung der Abweichungen von Messwerten im Bereich 6 GHz bis 40 GHz. Es ist zu erkennen, dass die Standardabweichung annähernd der Messunsicherheit entspricht. EMV Normen Grundsätzlich sind die EMV Normen technologieunabhängig, d.h. technologieneutral verfasst. Die Norm CISPR 16-1-1 schreibt nur ein Anzeigeverhalten für Pegel und Signale vor. Es geht aus der Norm CISPR 16-1-1 nicht hervor, ob es sich um einen analogen Empfänger nach Superheterodynprinzip, einen Geradeausempfänger, einen teildigitalen CISPR 16-1-1 Die Norm CISPR 16-1-1 [8] verlangt ein exakt definiertes Anzeigeverhalten eines Instruments für unterschiedliche Prüfsignale. Dabei wird unterschieden zwischen: • Anzeigeverhalten für Sinus und Pulsfolgen • Anforderungen an die Dynamik • Anforderungen für Ein- und Ausgänge Die CISPR 16-1-1 unterscheidet zwischen den Frequenzbändern A, B, C/D, E. Zu jedem Band muss das Messinstrument eine Bild 5: Statistische Verteilung der Abweichungen im Frequenzbereich 6 GHz - 40 GHz 36 hf-praxis 3/2015

EMV Bild 6: Spektrogrammmodus mit Quasipeak (QP) und Spitzenwert (MaxPeak) parallel, 325 MHz Echtzeitbandbreite genormte ZF-Bandbreite bereitstellen, um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu erzielen. Für die einzelnen Bänder A, B, C/D sind dann jeweils noch unterschiedliche Zeitkonstanten für den Quasispitzenwertdetektor definiert. Ferner werden die ZF- Bandbreiten als 6-dB-Bandbreiten definiert. Die Geräteserien TDEMI eXtreme und TDEMI Standard der Firma Gauss Instruments verwenden die Kurzzeit-FFT und erfüllen das nach CISPR 16-1-1 vorgegebene Anzeigeverhalten vollständig und können somit für Abnahmemessungen eingesetzt werden. Die Norm CISPR 16-1-1 geht traditionell davon aus, dass ein Messgerät nur gleichzeitig an einem Frequenzpunkt eine Messung durchführen kann, wobei die Messung über die Messzeit hinweg kontinuierlich ist. Messgeräte wie z.B. die TDEMI-X- Geräte, welche eine harte Echtzeitbedingung erfüllen und eine unbegrenzte Messzeit für Quasipeak ermöglichen, können außerdem für Messungen nach CISPR 16-2-X eingesetzt werden. Sogenannte FFT-Analysatoren können keinen echten Mehrkanalempfänger nachbilden. Dies hängt damit zusammen, dass weder die ZF-Selektivität, noch die nachfolgenden Einheiten wie Detektoren nachgebildet werden. Des Weiteren arbeiten diese nicht lückenlos. FFT-Analysatoren, bzw. Oszilloskope mit FFT- Funktionalität können deshalb nicht für EMV-Messungen sinnvoll oder gar normgerecht eingesetzt werden. MIL 461 Die Norm MIL 461 beschreibt einen Messempfänger, welcher dekadische 6-dB-Bandbreiten zur Verfügung stellt. Da die Norm CISPR 16-1-1 nur den Frequenzbereich 9 kHz - 18 GHz abdeckt, kommen üblicherweise unterhalb von 9 kHz und oberhalb 18 GHz Messempfänger nach der Norm MIL461 zum Einsatz. Derartige Messempfänger bieten die Bandbreiten 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz, sowie üblicherweise einen Spitzenwertdetektor zur Bewertung. Frequenzbereich Band Scanzeit klassisch ca. Scanzeit TDEMI X ca. 9 kHz - 150 kHz A 24 Minuten 1 s 150 kHz - 30 MHz B 1:40 Stunden 1 s 30 MHz - 300 MHz C 1:30 Stunden 2s 30 MHz - 1 GHz C/D 5:25 Stunden 7s Tabelle 1 Typische Scanzeiten Superheterodynempfänger im Vergleich zu TDEMI X hf-praxis 3/2015 37

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