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9-2022

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

EMV Verstärker für die

EMV Verstärker für die EMV-Prüfung Der Einfluss der Antennenanpassung Eine Prüfquelle für den Störfestigkeitstest setzt sich aus EMC Amplifier, Antennenzuleitung und Antenne zusammen. Diese Zusammenschaltung darf man nicht unterschätzen. Die Verwendung eines Verstärkers mit einem 1-dB-Kompressionspunkt, der deutlich über der maximalen Nennausgangsleistung liegt, ist ein einfacher Weg, um Nichtlinearitäten und mögliche Probleme mit einem EUT, das auf Störfrequenzen reagiert, zu vermeiden. Allerdings gibt es im Hinblick auf die Erzielung der erforderlichen Feldstärke noch einen weiteren wichtigen Faktor: die Antennenanpassung, definiert über das Stehwellenverhältnis (SWR). SWR: Basics, Bestimmung und Bedeutung Bei den Themen „SWR“ und „Reflexionen“ können auch Profis aufs Glatteis geraten. Für ein besseres Verständnis seien die Quellen [1, 2, 3] empfohlen. Bei der EMC-Prüfung engt sich das Gebiet auf ein Grundverständnis und die Praxis der SWR-Bestimmung ein. Wichtiges Grundlagenwissen: Nur wenn der Wellenwiderstand der Antennenleitung nicht mit der Impedanz der Antenne übereinstimmt, kommt es zu einer Reflexion und damit zu einer sogenannten stehenden Welle auf der Übertragungsleitung. Für eine effiziente Leistungsübertragung ist ein möglichst keiner Innenwiderstand des Verstärkers anzustreben, also keine Leistungsanpassung, denn bei dieser beträgt der Wirkungsgrad bereits theoretisch nur 50%. Das SWR ist gemäß seinem Namen das Verhältnis der Spannungen oder Ströme der hinlaufenden zur rücklaufenden Welle. Da jede Leitung dämpft, ist es am Verstärker immer kleiner als an der Antenne. Zur Angabe des SWRs gehören also der Messort und bei Ermittlung über die Leitung deren Dämpfung. Zur Praxis der SWR-Bestimmung. Üblich sind heute sogenannte Antennenanalysatoren. Sie liefern eine grafische Darstellung des SWRs über der Frequenz. Bei der Messung zu beachten ist, dass diese Antenna Analyzers oft mit geringen HF- Leistungen arbeiten und daher leicht selbst gestört werden können, da die Antenne ja auch Signale aus der Umgebung empfängt. Auf Störarmut ist daher zu achten. Misst man mit einem Richtkoppler und erhält die Leistungen der vor- und rücklaufenden Welle, so ist aus diesen vor der Verhältnisbildung die Wurzel zu ziehen, da sich Leistungen bekanntlich quadratisch zu Spannungen und Strömen verhalten. Maßgebend ist immer das SWR direkt an der Antenne! Zur Bedeutung des SWRs: Befreit vom Einfluss der Leitungsdämpfung entspricht das SWR immer den beteiligten Impedanzen. Beträgt das SWR beispielsweise 2 mit einem 50-Ohm-Kabel, dann kann die Antennenimpedanz 25 oder 100 Quelle: An Introduction to EMC Amplifiers, White Paper, Autor: Paul Denisowski Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG www.rohde-schwarz.com Teilübersetzung von FS Vorwärts gerichtete und reflektierte Leistung 26 hf-praxis 9/2022

EMV Großer metallischer Prüfling mit dem Potenzial, das SWR zu beeinflussen Ohm betragen. Das erscheint ziemlich verhängnisvoll, ist es aber nicht. Denn da bei Fehlanpassung entweder zu wenig Spannung an der Last mit mehr Strom kompensiert wird als bei Leistungsanpassung oder zu wenig Strom in die Last mit mehr Strom als bei Leistungsanpassung, bleibt die Leistung in die Last recht hoch. Etwa beim SWR von 2 muss man lediglich 11% Leistungsverzicht gegenüber Leistungsanpassung hinnehmen. Obwohl eine perfekte Anpassung der Antenne an das Kabel höchst wünschenswert ist, da sie die Leistungsübertragung maximiert und reflektierte Leistung, die dem EMC Amp schaden könnte, vermeidet, ist diese bei der praktischen Prüfung der Störfestigkeit meist nicht Typischer SWR-Bereich lt. MIL-STD Application erreichbar. Ursache ist die Frequenzabhängigkeit der Impedanz von Antennen. Antennen und SWR EMV-Verstärker bieten normalerweise eine recht frequenzunabhängige nicht-reaktive Quellenimpedanz von 50 oder 75 Ohm. Dies deshalb, damit eventuelle an der Antenne reflektierte Leistung nicht auch noch am Verstärker (rück-)reflektiert wird. Von daher gibt es also keine Probleme für die Prüfung der Strahlungsimmunität. Die Herausforderung bei der Störfestigkeitsprüfung ist die extreme Variabilität der Antennenimpedanz. Im Gegensatz zu einer rein ohmschen Dummy- Last ist die Impedanz von Antennen, die bei der Störfestigkeitsprüfung verwendet werden, eine Funktion der Frequenz. Denn es ist schwierig, wenn nicht gar unmöglich, Antennen zu entwickeln, die ein niedriges SWR (

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