Messempfänger für Entwicklungslabore Die EMV bereits im Design sicherstellen

Es lohnt sich immer, die EMV-Anforderungen an eine Schaltung oder ein Gerät bereits frühzeitig in der Entwicklung zu berücksichtigen. Die Zertifizierung des fertigen Produkts fällt leichter und teure Nachbesserungen entfallen. Ein EMV-Messempfänger, wie der ESL von Rohde & Schwarz, leistet nützliche Hilfe.

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CSA Group Bayern GmbH

dataTec AG

TRACO ELECTRONIC GMBH

Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG

Ein automatischer Messablauf mit dem Gerät besteht aus drei Phasen: Im ersten Schritt erfolgt eine Übersichtsmessung mit Peak- (und Average-)Detektor, die als Grundlage für Frequenzbereiche und Empfängereinstellungen wie Bandbreite und Messzeit dient. Im nächsten Schritt ermittelt der Messempfänger diejenigen Frequenzen, deren Pegelwerte in der Nähe oder oberhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegen (Datenreduktion). Abschließend erfolgt automatisch eine Nachmessung mit den CISPR-Detektoren nur auf diesen kritischen Frequenzen, was die Messzeit deutlich reduziert.

Alle Parameter für die Datenreduktion und die Nachmessung auf den kritischen Frequenzen können schnell und übersichtlich in einem Fenster konfiguriert werden. Die Nachmessfrequenzen werden entweder für die absoluten Peaks oder als Teilbereichsmaxima (Subrange) automatisch ermittelt. Die relative Größe eines Störpegels (Peak Excursion), sein Abstand zum Grenzwert (Margin) und die maximale Anzahl sind von 1 bis 500 einstellbar. Der Anwender kann auswählen, ob auf der ermittelten Frequenz vollautomatisch oder interaktiv nachgemessen werden soll. Im letzteren Fall kann für jede Nachmessfrequenz entschieden werden, ob die Messung erfolgen soll. Zusätzlich findet die Max. Hold-Funktion den höchsten Pegelwert und speichert ihn.

Geleitetete oder feldgekoppelte Störsignale

Störsignale breiten sich entweder geleitet oder feldgekoppelt aus. Geleitete Störungen werden als Störstrom oder Störspannung entlang von Netz- und Signalleitungen geführt. Wenn die Störspannung gemessen wird, kann die Störung auf Netzleitungen im unteren Bereich des HF-Spektrums auftreten. Die Koppeleinrichtung für diese Störsignale ist meist eine V-Netznachbildung, an die die Netz- und Messsignalleitungen angeschlossen werden. Grenzwerte gibt es beispielsweise gemäß der CISPR-Produktnormen für 9/150 kHz bis 30 MHz (BILD 2). Die maximale Störaussendung muss vom Anwender durch Messen auf allen Phasen der Netzleitung ermittelt werden. Über ein Steuerkabel schaltet das Gerät automatisch die verschiedenen Phasen dieser Netznachbildungen um.

Nachmessen ermittelt die Störpegel

In der Nachmessung werden die Störpegel auf den ausgewählten Phasen ermittelt und anschließend das Störmaximum gesucht. Überschreitungen der ausgewählten Grenzwertlinien erhält der Anwender in einer Ergebnistabelle (BILD 3). Ein aktives Erkennen der Übersteuerung wird automatisch mit der Eingangsdämpfung in Schritten zu 5 dB (Auto-Ranging-Funktion) angepasst. Das hält den Eingangspegel automatisch im optimalen Bereich und sorgt für gültige Messwerte.

Wichtige Grenzwerte (LIMIT LINES) für Störspannungen, Störleistungen und Störfeldstärken kommerzieller Standards sind integriert. Neue Grenzwertlinien können in Tabellenform eingegeben und gespeichert werden.

Neben dem Messen der Störspannung bei tiefen Frequenzen muss die Störfeldstärke ab 30 MHz für die meisten Produktstandards gemessen werden. Bei Entwicklungsbeginn können Anwender am einfachsten EMV-Hotspots auf Baugruppenebene mit Nahfeldsonden aufspüren.

Gestrahlte Störaussendung ermitteln

Während der nächsten Entwicklungsphase muss sich der Anwender auf einem Freifeldmessplatz oder in einer Schirmkammer einen sicheren Überblick über die gestrahlten Störaussendungen des gesamten Messobjekts verschaffen. Übersteuerungserkennung und Auto-Ranging führen auch hier zu reproduzierbaren und verlässlichen Ergebnissen. Der ESL6 deckt mit bis 6 GHz die meisten zivilen Normen ab. So auch die aktuelle CISPR 22 für Informationstechnische Ausrüstung (ITE), die 2005 bis 6 GHz erweitert wurde und ab 2010 verpflichtend anzuwenden ist.

Neben EMV-Messempfänger kann das Messgerät als Spektrumanalysator für den allgemeinen Einsatz im Entwicklungslabor, der Qualitätssicherung oder im Service verwendet werden. Im Spectrum Mode entsprechen Handhabung und Bedienfunktionen der FSL-Analysatorenfamilie. Er verfügt über Messfunktionen für eine Vielzahl klassischer Analysatoranwendungen. Dazu gehören vorkonfigurierte wie frei konfigurierbare Messungen der Kanal- und Nachbarkanalleistung und der belegten Bandbreite, aber auch Burstleistungsmessung sowie Intermodulations- (BILD 4) und Rauschzahlmessungen.

Im Spektrumanalysatorbetrieb sind Übersichtsmessungen des Störemissionsspektrums mit allen verfügbaren Bandbreiten darstellbar. Der Anwender kann zwischen den normenkonformen CISPR-Bandbreiten (Impulsbandbreite 1 MHz) und 3-dB-Bandbreiten (10 Hz bis 10 MHz) wählen. Wird auf logarithmische Skalierung umgeschalten, erzeugt die Sweep-Darstellung Messkurven, die mit den gewohnten Messempfängerdiagrammen direkt vergleichbar sind, einschließlich der zugehörigen Grenzwertlinien. Die Anzahl der Messpunkte ist im Analysatorbetrieb über einen weiten Bereich einstellbar (125 bis max. 32.001 pro Messkurve).

Eingebauter Mitlaufgenerator im Grundmodell

Die beiden Grundmodelle sind mit einem eingebauten Mitlaufgenerator verfügbar, die den vollen Frequenzbereich des jeweiligen Messempfängermodells abdecken. Dadurch lassen sich Frequenzgang und Dämpfung an Filtern oder Kabeln messen. Der n-dB-Marker bestimmt beispielsweise die 3-dB-Bandbreite eines Bandpassfilters auf Knopfdruck. Mit einer externen VSWR-Messbrücke lassen sich Rückflussdämpfung oder Anpassung messen. Auch hochgenaue Leistungsmessungen werden unterstützt. Mit der Option FSL-K9 können alle Messköpfe direkt an den Empfänger angeschlossen werden.

Für Diagnosemessungen hilft die Mess-Software ES-SCAN, die auf Windows basiert. Sie unterstützt Scan- und Sweep-Datenerfassung und -anzeige, automatische Datenreduktion für absolute Störpegelfrequenzen oder wahlweise der Teilbereichsmaxima, ermittelt die Spitzenwerte mit Akzeptanzanalyse sowie Endmessungen mit Worst-Case-Ermittlung (bei Netznachbildungen mit automatischer Phasenumschaltung).

*Karl-Heinz Weidner hat an der TU Karlsruhe Elektrotechnik studiert und arbeitet seit 1996 bei Rohde & Schwarz als Produktmanager für EMV-Messempfänger in München. Matthias Keller hat an der FH Dieburg Nachrichtentechnik studiert und ist seit 1987 bei Rohde & Schwarz als Entwickler für Messempfänger tätig, zuletzt als Projektleiter.

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