Gehäusedurchführungen und EMV-Dichtungen Effizienz von Schirmungskonzepten bewerten

Störungen koppeln oft über Gehäusedurchführungen in ein Gerät ein oder werden an die Umgebung ausgesendet. Eine ausreichende Störfestigkeit an dieser Stelle ist ein wichtiger Bestandteil der Geräteentwicklung. Die Wirksamkeit von unterschiedlichen Schirmungskonzepten lässt sich einfach und schnell vor dem eigentlichen Systemtest mit dem doppelt koaxialen Messverfahren bewerten.

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Gehäusedurchführungen gehören zu den besonders kritischen, in ihrem Einfluss oft unterschätzten Stellen, an denen Störungen in ein geschirmtes elektronisches System eingeschleppt bzw. umgekehrt Störgrößen in die Umgebung ausgesendet werden können. Dies führt einerseits zu einer negativen Beeinflussung der Funktion des eigenen Systems, andererseits stören die Emissionen benachbarte elektronische Einrichtungen.

Das Sicherstellen einer ausreichenden Störfestigkeit (EMV – elektomagnetische Verträglichkeit) in beide Richtungen ist mittlerweile ein wichtiger Bestandteil bei der Gräteentwicklung. In vielen Fällen ist beim Design eines elektrischen Systems eine vollständig geschirmte Lösung notwendig. Hierbei werden nicht nur Teile der integrierten elektronischen Schaltungen geschirmt, in der Regel findet man komplett geschirmte Gehäuse vor. Auch die peripheren Elemente wie z.B. Sensoren oder Versorgungseinrichtungen, sowie die benötigten Verbindungsleitungen sind häufig geschirmt ausgeführt.

Möchte man nun beispielsweise eine geschirmte Signalleitung an eine geschirmte elektronische Schaltung anschließen, ist es zum Erhalten der Schirmeigenschaften wichtig, den Leitungsschirm niederohmig mit dem Schirm des Schaltungsgehäuses zu verbinden. Hierbei ist nicht nur Augenmerk auf einen möglichst niederohmigen Kontaktwiderstand zu legen, für Störströme mit höheren Frequenzen dominiert in vielen Fällen die Anschlussinduktivität.

Konzepte für Schirmungen an Durchführungsstellen

Um Schirmverbindungen an Durchführungsstellen optimal zu gestalten, bieten sich verschiedene Konzepte an. Die besten Ergebnisse wird hier sicherlich die direkte Verschraubung z.B. von Steckverbindergehäuse und Schaltungsgehäuse liefern. Dies ist aber aus unterschiedlichen Gründen nicht immer möglich und man muss den benötigten Kontakt auf andere Art und Weise bewerkstelligen.

Bei geschirmten Signalleitungen finden beispielsweise Kontaktfedern Verwendung oder auch elektrisch leitende Polymerdichtungen. Im Bereich der Stromspeiseleitungen dagegen werden häufig Durchführungskondensatoren eingesetzt, die vor allem hochfrequente Störungen abblocken.

Doppelt koaxiales Messverfahren

Möchte man nun die Effizienz der unterschiedlichen Schirmungskonzepte bewerten, bevor man im Rahmen von aufwändigen Systemtests die Störfestigkeit abprüft, wird man nach einer möglichst einfachen und schnellen Methode suchen. Eine solche Methode zur Messung der Effizienz von Schirmverbindungen im Bereich von Durchführungsstellen ist im IEC Standard 62153-4-10 beschrieben und soll nachfolgend vorgestellt werden.

Während zur Messung von Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung bei Steckverbindern und geschirmten Leitungen u.a. triaxiale Vorrichtungen eingesetzt werden, besteht das System zur Messung von Durchführungen und HF-Dichtungen aus zwei koaxialen Systemen, die durch eine metallische Wand getrennt sind bzw. miteinander gekoppelt werden. In diese metallische Wand wird die zu prüfende Durchführung oder die zu prüfende EMV-Dichtung montiert (Bild 2).

Mit einem Netzwerkanalysator (NWA) wird auf die eine Seite des Prüflings ein Hochfrequenz-Signal gesendet und auf der anderen Seite das übergekoppelte Signal gemessen. Der Frequenzbereich reicht dabei von einigen kHz bis zu und über 4 GHz.

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