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3-2018

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Marktübersicht EMV ab 2

Marktübersicht EMV ab 2 Hz spezifizierte untere Frequenzgrenze (Bild 1). Das Gerät tastet das Signal bis 30 MHz direkt am Eingang ab und schaltet so den Einfluss des Lokaloszillators in diesem Frequenzbereich völlig aus. Auf diese Weise ist eine besonders hohe Empfindlichkeit von beispielsweise typ. –110 dBm unter 10 Hz und typ. –120 dBm zwischen 10 Hz und 100 Hz möglich. ZF-Analyse mit Spektrogrammfunktion Mit einer ZF-Analyse kann ein Anwender herausfinden, ob es sich bei einem auftretenden Signal um ein Stör- oder ein Nutzsignal handelt. Der R&S ESW stellt hierzu das HF-Eingangssignal um die Empfängerfrequenz in einem einstellbaren Bereich dar – entweder parallel zur Balkendiagramm- Anzeige bei der aktuellen Empfangsfrequenz oder zusammen mit dem gespeicherten Übersichts-Scan. Mit der Funktion „Marker Track“ ermittelt das Gerät an der Markerposition im Übersichts-Scan die Mittenfrequenz des ZF-Spektrums. Da diese Position immer der eingestellten Empfangsfrequenz des Messempfängers entspricht, kann das Messgerät genau und schnell auf das zu untersuchende Signal abgestimmt werden. Empfangssignale lassen sich damit schnell als Stör- oder Nutzsignale klassifizieren. Die zuschaltbare parallele Audiodemodulation für AM oder FM erleichtert die Identifizierung der Signale, um beispielsweise Umgebungsstörer bei Freifeldmessungen zu erkennen und auszuschließen. Eine dem ZF- Spektrum zugeordnete ZF-Spektrogrammaufzeichnung hilft, zeitlich nicht konstante, sporadische oder driftende Störer besser zu erfassen (Bild 6). Bild 4a+b: Spektrum im Bereich des 2,4-GHz-ISM-Bands. Bei ausgeschaltetem Kerbfilter (oben) gelangt ein starkes WLAN-Signal zum Mischer; das eingeschaltete Kerbfilter (unten) hält den spektralen Beitrag des ISM-Bands von der ZF-Stufe fern normgerechte Messungen empfiehlt CISPR deshalb Messgeräte mit einem steilflankigen 150-kHz-Hochpassfilter. Es unterdrückt die unteren Frequenzen um bis zu 60 dB und lässt Messungen von 150 kHz bis 30 MHz übersteuerungsfrei zu. Darüber hinaus lässt sich der Eingang mit speziellen Vorselektionsfiltern schützen: Mit einem 2-MHz-Filter können z. B. Störsignale von Schaltreglern vom Frontend ferngehalten werden (Bild 3). Auch pegelstarke Trägersignale aus den lizenzfreien ISM-Bändern, in denen WLAN- Netze und Bluetooth-Geräte operieren, lassen sich zum Beispiel mit Kerbfiltern (engl. Notch-Filter) bei 2,4 und 5,8 GHz aus der Messung ausblenden. So kann der verbleibende Frequenzbereich mit höherer Empfindlichkeit gemessen werden. (Bild 4a+b). Höchste Empfindlichkeit schon ab 2 Hz Die Elektromobilität macht zum Beispiel im Automotive-Bereich EMV-Tests bei niedrigen Frequenzen ab 5 Hz notwendig. Wenn etwa ein Elektrofahrzeug mit einer Ladestation verbunden wird, entstehen Szenarien mit hohen Strömen und langen, ungefilterten Leitungswegen, die Hersteller und Zulieferindustrie dazu veranlassen, Störmessungen bereits bei 5 Hz beginnen zu lassen. Der R&S ESW ist dafür gerüstet und bietet eine Spektrumanalyse inklusive Für Entwickler ist es hilfreich, wenn der Störmessempfänger auch Funktionen zur Spektrumanalyse anbietet. Dann ist gleich eine entwicklungsbegleitende Diagnose von HF-Störemissionen möglich. Beim R&S ESW beispielsweise ist ein vollwertiger Spektrumanalysator integriert. Bei zugeschalteter Vorselektion lassen sich damit sogar normkonforme Messungen durchführen. Mit Messmarkern, die man auf die Frequenzen der erkannten Störsignale setzt, lässt sich eine gezielte Störanalyse durchführen. Die Kopplung der Messmarker mit einem CISPR-Bewertungsdetektor erlaubt den Vergleich mit den Grenzwerten. Optional ist mit dem Messempfänger auch Spektrumanalyse in Echtzeit möglich. Mit dieser Funktion lassen sich sporadisch oder kurzzeitig auftretende Störungen aufspüren. 38 hf-praxis 3/2018

Marktübersicht EMV Solche Störungen sind mit herkömmlichen Methoden nur schwer und mit erheblichem Zeitaufwand zu entdecken. Das bis zu 80 MHz breite Echtzeit-Analysefenster stellt das spektrale Geschehen zeitlich lückenlos dar, sodass kein Ereignis übersehen werden kann. Spektrales Histogramm zur klaren Unterscheidung von Puls- und Dauerstörern Für die Beurteilung des zeitlichen Verlaufs einer Störung stellt das Messgerät das gemessene Spektrum im zeitlichen Verlauf dar (Spektrogramm) und das in allen Betriebsarten (Scan, TD-Scan, ZF-Analyse, Sweep- und Echtzeitmodus). Dabei werden die Spektren als Linien untereinander gereiht und die Pegelwerte farblich unterschieden. Die Aufzeichnung erfolgt lückenlos und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10.000 Spektrogrammlinien pro Sekunde. Im Nachleuchtmodus schreibt das Gerät die Spektren in einem einzigen Diagramm übereinander. Die Häufigkeit, mit der der Amplitudenwert einer bestimmten Frequenz auftritt, bestimmt die Farbe des betreffenden Bildpunktes. Sich oft wiederholende Signale werden beispielsweise rot und sehr seltene blau dargestellt. Kommen bestimmte Signale nicht mehr vor, verschwinden sie nach der vorgewählten Nachleuchtzeit. Pulsstörer, die nur zeitweise auftreten, heben sich klar von Dauerstörern ab und sind auch voneinander leicht unterscheidbar (Bild 7). Die MultiView-Ansicht (Bild 8) bringt die Messergebnisse aus verschiedenen Betriebsarten gemeinsam auf den 12,1-Zoll-Bildschirm. So kann der Anwender sie direkt miteinander vergleichen: beispielsweise das Spektrum in der Betriebsart Sweep und eine Einzelfrequenzmessung mit der ZF-Analyse-Funktion, auch mit Spektrogrammaufzeichnung. Die Darstellung von beispielsweise vier unabhängigen Einzelfrequenzmessungen ist ebenfalls möglich. Bild 5: Der R&S ESW eignet sich für alle EMV-Tests in der Automobilindustrie, auch für Messungen im unteren Frequenzbereich ab 5 Hz, wie das bei Messungen zur Elektromobilität notwendig sein kann Dokumentation leicht gemacht Zertifizierungsmessungen sind sorgfältig und umfänglich zu dokumentieren, um bei Bedarf den Konformitätsnachweis führen zu können. Deshalb muss ein Reportgenerator eines EMV-Messempfängers in den Reports alle wichtigen Informationen zur Messung wiedergeben wie z.B. verwendeter Standards, eingesetzte Messverfahren, Grenzwertlinien und Korrekturwerttabellen oder auch Belastungszustände des Messobjekts. Beim R&S ESW kann der Anwender z.B. ein Template für seine Reports anlegen und immer wieder verwenden. Bild 6: ZF-Darstellung mit Marker-Kopplung zum Preview-Scan-Spektrum und mit Spektrogramm-Aufzeichnung hf-praxis 3/2018 39

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel