Qualitätsmerkmale der Nahfeldsonden der Langer EMV-Technik GmbH

21.12.2015

Um Nahfeldsonden richtig bewerten zu können, sollten zwei Merkmale überprüft werden: 1. Konstante Empfindlichkeit über einen weiten Frequenzbereich 2. Hohe Unterdrückung von elektrischen Feldern (Magnetfeldsonden)

Qualitätsmerkmale der Nahfeldsonden der Langer EMV-Technik GmbH


Die Nahfeldsonden der Langer EMV-Technik GmbH zeichnen sich durch eine hohe und gleichbleibende Qualität aus. Um Nahfeldsonden richtig bewerten zu können, sollten zwei Merkmale überprüft werden:


1. Konstante Empfindlichkeit über einen weiten Frequenzbereich


Eine konstante (definierte) Empfindlichkeit gewährleistet die richtige Darstellung des Frequenzspektrums vom HF-Feld des Prüflings. Resonanzstellen und andere Unregelmäßigkeiten im Frequenzverlauf der Nahfeldsonde verfälschen die Messwerte und leiten den Entwickler in die Irre. Ein stetiger annähernd konstanter Frequenzverlauf der Nahfeldsonde ist die Voraussetzung für die Entstörung der Baugruppe. Davon hängt die Ermittlung von zielführenden EMV-Maßnahmen im Prüfling ab.


2. Hohe Unterdrückung von elektrischen Feldern (Magnetfeldsonden)


Die von der Baugruppe erzeugten elektrischen Felder (verursacht z.B. an Schalttransistoren im Netzteil) und magnetischen Felder (verursacht z.B. durch Ströme in Abblockkondensatoren) müssen sauber getrennt voneinander gemessen werden können. Magnetfeldsonden dürfen bei der praktischen Messung elektrische Felder nicht aufnehmen. Durch die Bauweise der Magnetfeldsonden werden die Einflüsse der elektrischen Felder unterdrückt (E-Feldunterdrückung). Die Qualität der E-Feldunterdrückung ist für eine Magnetfeldsonde von entscheidender Bedeutung.


Testaufbau 


Beispielhaft werden die Frequenzgänge zweier typgleicher Nahfeldsonden an einer Microstripline gemessen. Die Microstripline erzeugt elektrische und magnetische Felder gleichermaßen. Damit kann man nicht nur den Frequenzgang der Sonde sondern auch die E-Feldunterdrückung testen. Zum Test werden die Magnetfeldsonden im Maximum des magnetischen Feldes und im Nullpunkt des magnetischen Feldes platziert.


Auswertung


Beim Vergleich der Maximumkurven (Bild 1) erkennt man den stetigen annähernd konstanten Kurvenverlauf der Nahfeldsonde RF-B 3-2 der Langer EMV-Technik GmbH. Wogegen der Kurvenverlauf der typgleichen Vergleichssonde Unregelmäßigkeiten aufweist. Gut zu erkennen sind die Resonanzstellen im Bereich von 0,5 GHz und 1,2 GHz.

Bild 1 – Maximum des Magnetfeldes mit der RF-B 3-2 und der Vergleichssonde gemessen Microstripline: 2 mm breit, Abschluss 50 Ohm, Abstand der Nahfeldsonde zur Microstripline 50 µm, Einspeisung 100 dBµV

Bild 1 – Maximum des Magnetfeldes mit der RF-B 3-2 und der Vergleichssonde gemessen Microstripline: 2 mm breit, Abschluss 50 Ohm, Abstand der Nahfeldsonde zur Microstripline 50 µm, Einspeisung 100 dBµV

Die verbleibenden Abweichungen der Langer EMV-Nahfeldsonden können durch die Anwendung von Korrekturkurven korrigiert werden.
Zu den Nahfeldsonden der Langer EMV-Technik GmbH werden Korrekturkennlinien mitgeliefert. Mit den Korrekturkennlinien wird die Ausgangsspannung der Sonde auf das entsprechende Magnetfeld oder den im Leiter fließenden Strom umgerechnet.

 

Bild 2a - Minimum- und Maximumkurve der RF-B 3-2
 

Bild 2a - Minimum- und Maximumkurve der RF-B 3-2

 

Bild 2b - Minimum- und Maximumkurve der Vergleichssonde

Bild 2b - Minimum- und Maximumkurve der Vergleichssonde


Im Bild 2a und 2b sind die Kurvenverläufe der jeweiligen Magnetfeldsonden zu sehen.
Die Maximumkurve entsteht durch Drehung der Sondenöffnung, derart dass sie von der maximalen Anzahl der Magnetfeldlinien durchsetzt wird (Maximum des magnetischen Feldes der Stripline).
Die Minimumkurve entsteht, wenn die Magnetfeldlinien die Sondenöffnung nicht durchsetzen und praktisch kein Magnetfeld mehr gemessen werden kann. Der entstehende Messwert wird durch das elektrische Feld verursacht (magnetisches Feld der Stripline ohne Wirkung in der Magnetfeldsonde).
Die Qualität der E-Feldunterdrückung wird durch den Abstand zwischen der Maximum- und der Minimum-Kurve charakterisiert (Bild 2).
Die Nahfeldsonden der Langer EMV-Technik GmbH gewährleisten eine E-Feldunterdrückung von mindestens 20 dB über den gesamten Frequenzbereich. Der Entwickler wird mit den Nahfeldsonden der Langer EMV-Technik GmbH nicht vom elektrischen Feld getäuscht.
Bei der Vergleichssonde ist nur im Frequenzbereich unter 0,4 GHz ein geringfügiger Unterschied zwischen Minimum- und Maximumkurve erkennbar. Ab 0,4 GHz verlaufen beide Kurven annähernd gleich. Der Entwickler kann an seinem Prüfling magnetisches Feld von elektrischem Feld nicht mehr unterscheiden. Damit wird die Entstörung des Prüflings erheblich erschwert.

Tests mit verschiedenen weiteren Sondentypen erbringen ähnliche Ergebnisse. Sie verdeutlichen welche Schwierigkeiten bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen Nahfeldsonden bewältigt werden müssen.