Wirksamkeit von EMI Patches EMV: Störsignale wirkungsvoll abschirmen (Teil 4)

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Bei der EMV spielt die Schirmung von Gehäusen und Leitungen eine wichtige Rolle. Diese Artikelserie behandelt die wichtigsten Punkte, um eine konforme elektromagnetische Integrität bei Gehäusen, Leitungen und Steckverbindern zu gewährleisten. In Teil 4 geht es um Messungen zur Wirksamkeit von EMI-Patches.

In Teil 3 der Serie ging es um die Dämpfung einer Emissionsquelle auf der Leiterplatte durch eine Absorberfolie (EMI-Patch). Um die Wirksamkeit dieser EMV-Maßnahme zu messen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die erste Maßnahme, dargestellt in Bild 26, ist die Verwendung eines isolierten EMI-Patches. Die Einfügedämpfung des T-Filters wurde durch das Aufbringen von drei Patches erhöht. Die Messungen auf der Leiterplatte erfolgten direkt mit einer Pin-Probe.

Die Einfügedämpfung des Filters verbessert sich durch das Aufbringen der EMI-Patches durch folgende zwei Effekte: Erstens der Reduktion von Reflexionen, die durch Fehlanpassung entstehen. Jeder Tiefpass hat im Sperrbereich eine hohe Impedanz, die zwar das zu dämpfende Signal blockt, dadurch aber Reflexionen erzeugt.

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Und zweitens durch die Reduzierung von Übersprechen, das durch kapazitive und induktive Kopplung zwischen Leiterbahnen entsteht. Hochimpedante Bereiche, z.B. Ein- und Ausgang des T-Filters, bedingt durch die hohe Impedanz der Induktivitäten bei hohen Frequenzen, neigen zu kapazitiven Kopplungen. Niederimpedante Strompfade, z.B. die Stromschleife in Bild 26 erzeugen magnetische Felder, die in benachbarte Leitungen Ströme induzieren.

Der Frequenzbereich über 800 MHz in Bild 26 zwischen Marker 5 und 6 wird hauptsächlich durch die Dämpfung der beiden Pads zwischen den Induktivitäten verbessert, der Bereich darunter, bis zum Marker 5, wird durch die Dämpfung des langen Pads verbessert, das die induktive Kopplung reduziert.

Der Effekt der induktiven Kopplung kann durch einen weiteren Versuch nach Bild 27 verdeutlicht werden. Das Signal fließt durch die mit 50 Ω abgeschlossene Stromschleife und erzeugt durch den Strom dI/dt ein magnetisches Feld, das in die benachbarte Leiterbahn koppelt. Diese Leiterbahn ist an einem Ende mit 50 Ω abgeschlossen, am anderen Ende wird das eingekoppelte Signal zum Spektrumanalysator geführt.

Das Ergebnis der Messungen mit und ohne EMI-Patch zeigt Bild 28. Im Bereich um 300 MHz bewirkt der EMI-Patch eine Dämpfung des eingekoppelten Signals um bis zu 15 dB.

Im Bereich darüber wird die Wirksamkeit geringer, jedoch ist die induktive Einkopplung ohne EMI-Patch auch geringer. Ab ca. 850 MHz (Marker 2) zeigt sich die gute Wirksamkeit des EMI-Patches bei höheren Frequenzen bis 1 GHz. Dazu muss der EMI-Patch nicht auf beide Leiterbahnen geklebt werden, es genügt, das Material auf die signalführende Leiterschleife zu kleben, so bleibt die Signalintegrität der eingekoppelten Leiterbahn weitestgehend erhalten.

Die bisherige Betrachtung der Reduzierung der Störemission bezog sich auf die Kopplung zwischen Leiterbahnen und Komponenten auf der elektronischen Baugruppe. In Teil 5 der Artikelserie geht es darum, wie sich solche Maßnahmen auswirken, wenn die Baugruppe in ein Gehäuse eingebaut wird. (kr)

Elektromagnetische Verträglichkeit

EMV-Störsignale wirkungsvoll abschirmen: Grundlagen der Gehäuseschirmung (Teil 1)

Gehäuseschirmung in der Praxis

EMV: Störsignale wirkungsvoll abschirmen (Teil 2)

Emissionsquellen auf der Leiterplatte

EMV: Störsignale wirkungsvoll abschirmen (Teil 3)

* Dr. Heinz Zenkner ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für EMV.

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