Was der EMV-Parameter von Steckverbindern bringt

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Die mathematische Beschreibung dieser unterschiedlichen Wirkungen beruht auf dem Induktionsgesetz (Gleichung 1 und 2 in Bild 2). Dabei sind Uind die induzierte Spannung, Istör der Störstrom und ω die Kreisfrequenz. Aus Gleichung 2 wird deutlich, dass zur Beschreibung der Verkopplung nur ein Wert genügt. Dieser Wert L heißt Koppelinduktivität. Der Parameter ist fest mit der mechanischen Konstruktion des Steckverbinders verbunden und somit charakteristisch für jeden Steckverbinder und dessen Belegung.

Somit ist eine gezielte Auswahl des Steckverbinders oder der Belegung für unterschiedliche Anforderungen möglich.

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Aufgrund der mechanischen Struktur der Steckverbinder ist die Koppelinduktivität kein fester Wert, der für den gesamten Steckverbinder gleich ist. Die Koppelinduktivität ist eine signalbezogene Größe. Allerdings können auch andere externe Einflussfaktoren (z.B. nahe metallische Wände oder andere Bauelemente) einen Einfluss haben. Daher ist die schnelle Bestimmung des Parameters unter Berücksichtigung von eventuell auftretenden externen Einflüssen der Entwicklungsphase notwendig.

Die Koppelinduktivität bestimmen

Die Koppelinduktivität bestimmt man mit einer speziell angepassten Messapparatur. Sie dient dazu, verschiedene Querempfindlichkeiten der Messung zu reduzieren. Da die Koppelinduktivität eine Konstante ist, die nur von der Geometrie der Steckverbinder abhängt, kann man sie auch bei unterschiedlichen Frequenzen messen. Es ist also nicht erforderlich, den Parameter bei sehr hohen Frequenzen zu bestimmen, die einen HF-konformen Aufbau bis einige GHz voraussetzen würden.

Daher ist der gewählte Messaufbau eher darauf ausgelegt, schnell Ergebnisse zu erzielen. Weiterhin lassen sich viele verschiedene Konfigurationen des Messobjektes testen, die nahezu in Echtzeit ausgewertet werden können. Dazu zählen Modifikationen der Umgebung des Steckverbinders, da alle metallischen Körper in der Nähe der Steckverbinder einen Einfluss auf die Magnetfeldverteilung im Inneren des Steckverbinders haben und sich auf die Koppelinduktivität auswirken.

Bei der Optimierung eines Steckverbinders wird selbiger allein stehend auf einer Testleiterkarte aufgebracht. Diese Leiterkarte dient dazu, Querempfindlichkeiten zu vermeiden und somit eine Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten. Der Steckverbinder wird nach allen vorliegenden Restriktionen (Hersteller-seitig) bestückt und ein erstes Mal vermessen. Für die Messung benötigt der Entwickler die Messapparatur, die Einkoppelprobe und einen Spektrum-Analysator.

Der Spektrum-Analysator generiert ein über die Frequenz konstantes Signal, das mittels der Durchleitungsprobe/Einkoppelprobe P550 in das Schirmsystem des Steckverbinders eingespeist wird. Das Ausgangsspannungssignal des betrachteten Signalstiftes wird gemessen und mit einer speziellen Software angezeigt.

Die Koppelinduktivität wird über eine Software bestimmt, die aus den Messdaten die Koppelinduktivität errechnet. Der auswertbare Frequenzbereich der Messapparatur liegt abhängig von der Baugröße der Steckverbinder bei ca. 1 MHz bis 1 GHz. Durch die direkte Messung des Ausgangssignals können in Echtzeit Änderungen oder kleine Modifikationen oder Änderungen der Rahmenbedingungen wie äußerer mechanischer Druck oder genäherte Metallteile eingebracht und deren Auswirkung auf das Messsignal erfasst werden.

Nach einigen Messdurchläufen hat der Ingenieur dann zahlreiche Messkurven, aus denen die nötigen Geometrieänderungen extrahiert werden können. Für den Anwender von Steckverbindern sind die Werte der Koppelinduktivität der unterschiedlichen Signalstifte wichtig. Sie ermöglichen die gezielte Auswahl der Stiftbelegung in dem Steckverbinder.

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