Gestrahlte Störfestigkeit: EMV-Prüfungen

Zu den Normen und Verfahren in diesem Bereich zählen beispielsweise:

• IEC 61000-4-3 – Hochfrequente EM-Felder
  Zweck dieser Prüfung ist es unter reproduzierbaren Bedingungen zu ermitteln, ob ein Prüfling zufriedenstellend funktioniert, wenn er hochfrequenten elektromagnetischen Feldern von beliebigen Quellen wie Funksendern, Mobiltelefonen oder unbeabsichtigten Feldern von nahe gelegenen Geräten ausgesetzt ist.
  
  In den vergangenen Jahren fand eine beträchtliche Zunahme hinsichtlich der Verwendung von Funktelefonen und andere HF-Nutzern, die auf Frequenzen zwischen 0,8 GHz und 6 GHz betrieben werden, statt. Neben den funktionell benötigten und damit bewusst erzeugten elektromagnetischen Feldern gibt es elektromagnetische Strahlungen, die durch Geräte wie Schweißgeräte, Leuchtstofflampen oder dem Schalten Induktiver Lasten (Motoren) verursacht werden.
  
  Der Begriff „Feldstärke“ darf nur bei Messungen im Fernfeld (Abstand > 1 x Wellenlänge) angewendet werden. Es kann entweder die elektrische oder die magnetische Komponente des Feldes gemessen und das Messergebnis in V/m oder A/m angegeben werden; jede dieser Maßeinheiten kann in die andere umgewandelt werden.
  
  Für Messungen im Nahfeld (Abstand < 1 x Wellenlänge) werden die Begriffe „elektrische Feldstärke“ oder „magnetische Feldstärke“ verwendet, da die Beziehung zwischen den beiden Werten komplex und schwierig zu erfassen ist. Zur Erzeugung der Feldstärken werden leistungsstarke HF-Verstärker mit einigen Hundert Watt Leistung benötigt. Reicht die vorhandene Leistung dieser Verstärker nicht aus, um die benötigte Feldstärke in 3 m Entfernung zu erzielen, darf mit dem Verfahren der unabhängigen Fenster in einem geringeren Abstand von 1 m bei Frequenzen oberhalb von 1 GHz (Wellenlänge für 1 GHz entspricht 30 cm) geprüft werden.
  
  Bei der Prüfung werden Störsignale mit entsprechenden HF-Modulationsverfahren moduliert, meistens ist dies die Amplitudenmodulation mit einem Modulationsgrad von 80 % und einer Modulationsfrequenz von 1 kHz. Der Modulationsgrad 80 % bei der Amplitudenmodulation beschreibt dabei, dass die Amplitude mit der Modulationsfrequenz vom 1,8-fachen bis zum 0,2-fachen variiert. Bei einer Prüfgröße von 10 V/m werden als Spitzenwerte von 18 V/m erzeugt.
  
  Weitere übliche Modulationsarten sind Pulsmodulation oder Frequenzmodulation. Da die bei der Prüfung erzeugten Feldstärken das allgemeine Funkspektrum (zum Beispiel Rundfunksender) stören und um die Menschen in der Nähe zu schützen, dürfen solche Prüfungen nur in geschlossenen Schirmräumen durchgeführt werden.
   
• IEC 61000-4-9 – Gepulste Magnetfelder
  Gepulste Magnetfelder treten hauptsächlich in Industrieanlagen, Kraftwerken, Bahnanlagen und Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen auf. Das Prüfverfahren behandelt dabei nicht die kapazitive oder induktive Einkopplung auf Leitungen, welche beispielsweise durch die IEC 61000-4-5 behandelt wird.
  
  Die hohen Ströme einer Stoßwelle die sich auf einem Kabel ausbreitet erzeugen in Ihrer unmittelbaren Umgebung entsprechende Magnetfelder von beträchtlichen Größen bis zu eintausend A/m. Mittels einer Induktionsspule, in dessen Mittelpunkt der Prüfling eingebracht wird, werden diese Impulse simuliert. Wenn der Prüfling nicht von den genormten Induktionsspulen umschlossen werden kann, kann entweder das Näherungsverfahren oder eine nicht genormte Induktionsspule verwendet werden. Hierbei gilt ein besonderes Augenmerk auf der Kurvenform der Stoßwelle.
   
• RTCA/DO-160 Sec 21.5 – Elektrische Felder
  Dieses Verfahren ist der Prüfung nach MIL-STD-461 RE102 sehr ähnlich. Abweichend wird hier aber schon bei niedrigen Frequenzen der Prüfling direkt vor die Antenne gestellt, während dies bei der RE102 erst ab 200 MHz der Fall ist (Die Section 21.5 beginnt aber auch erst ab 100 MHz). Außerdem wird als Regelgröße die Leerfeldkalibrierleistung ähnlich der IEC 61000-4-3 genommen. Die RTCA prüft meistens in mindestens 2 Modulationen, zum einen „Continous Wave“ oder auch unmoduliert, zum anderen in „Square Wave“ welches eine Pulsmodulation mit 50 % Modulationstiefe darstellt.
   
• MIL-STD-461 RS103 – Elektrische Felder
  Die Anforderung dient dem Nachweis der Funktionalität des Prüflings bei hochfrequenten elektrischen Feldern. Anders als bei der IEC 61000-4-3 wird als Regelgröße hier die reale Feldstärke am Prüfling und nicht die vorher im Prüfvolumen bestimmte Vorwärtsleistung als Regelgröße genommen. Außerdem wird als Modulation eine Pulsmodulation mit 50 % Tiefe und einer Frequenz von 1 kHz verwendet. Bei der Pulsmodulation hat das Störsignal eine rechteckige Hüllkurve, die 50 % beziehen sich dabei auf das Verhältnis von ein- zu ausgeschalteten Zustand.