DE10126573A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen elektromagnetischer Strahlung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung angegeben, die es jeder Person ohne Messerfahrung ermöglicht, elektromagnetische Strahlung über 1 GHz sehr genau innerhalb kurzer Zeit zu messen. Bei dieser Vorrichtung dreht eine Dreh-Antriebseinrichtung (5) eine elektronische Einrichtung (2) um jeweils einen vorbestimmten Winkel, und immer dann, wenn diese Drehung angehalten wird, nachdem der vorbestimmte Winkel durchlaufen wurde, wird eine Strahlungserfassungseinrichtung (23) durch eine Senkrecht-Antriebseinrichtung (4) um eine vorbestimmte Höhe senkrecht verschoben, wobei eine Feldstärke-Messeinrichtung (6) während des nach oben Schiebens dauernd Erfassungssignale überprüft und ein Frequenzspektrum berechnet, bei dem die maximale Feldstärke bei jeder Frequenz bei angehaltener Drehung aufgezeichnet ist. Dieses Frequenzspektrum ermöglicht es einer Datenanalysiereinrichtung (7), die maximale Feldstärke bei jeder Frequenz hinsichtlich aller Messdaten sowie die Richtcharakteristik der Feldstärke bei jeder Frequenz zu analysieren und die Ergebnisse auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft generell eine Vorrichtung zum Messen elektromagnetischer Strahlung sowie ein zugehöriges Verfah­ ren zum Messen der Stärke von aus einer elektronischen Ein­ richtung entweichenden Strahlung, und spezieller betrifft sie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen elektro­ magnetischer Strahlung, die zum Messen elektromagnetischer Strahlung über 1 GHz geeignet sind.

Da bei verschiedenen Arten elektronischer Einrichtungen und Systeme erzeugte elektromagnetische Störsignale in den frei­ en Raum entweichen können und dort zu Störungen hinsichtlich der Funktionen anderer Einrichtungen führen, wurde in den letzten Jahren elektromagnetischer Dichotomie durch Unter­ drückung derartiger elektromagnetischer Strahlung (oder ab­ gestrahlten Emissionssignalen) und einer Verbesserung der Interferenzbeseitigungs-Fähigkeiten, d. h. der EMV (elektro­ magnetische Verträglichkeit), zunehmend Aufmerksamkeit ge­ schenkt. Als Verfahren zum Messen elektromagnetischer Strah­ lung sind die folgenden auf Grundlage der ANSI(American Na­ tional Standards Institute)-Messstandards bekannt.

Beispiele herkömmlicher Verfahren zum Messen elektromagneti­ scher Strahlung sind schematisch in den Fig. 11A und 11B dargestellt. Fig. 11A veranschaulicht dabei ein Verfahren zur spiralförmigen Abtastung, während Fig. 11B ein Verfahren zur Abtastung mit Kreisscheiben veranschaulicht.

Diese Messverfahren werden typischerweise in einer echofrei­ en Kammer ausgeführt, und die zu testende Einrichtung (nach­ folgend als "EUT" (Equipment under Test bezeichnet) wird auf einen Drehtisch 105 aufgesetzt, der mit einer Drehzahl von über 5 U/Min. um 360° gedreht wird, wobei eine bewegte Emp­ fangsantenne 103 senkrecht über eine Höhe von 1 m bis 4 m verstellt wird. Dabei wird eine Messung ausgeführt, um die maximale Feldstärke der elektromagnetischen Strahlung zu er­ fassen. Diese Messung kann praktisch entsprechend Bedingun­ gen angesehen werden, bei denen die Oberfläche einer Zylin­ derebene 105a mit dem Drehtisch 105 im Zentrum von der An­ tenne 103 abgetastet wird, wie es schematisch in den Fig. 11A und 11B dargestellt ist. Wenn z. B. die Antenne 103 senkrecht bewegt wird, während der Drehtisch 105 gedreht wird, wird ein kontinuierliches Abtasten mit Spiralform aus­ geführt, wie es in Fig. 11A veranschaulicht ist, während dann, wenn die Höhe der Antenne 103 intervallmäßig verstellt und dann vorübergehend festgehalten wird, ein Abtasten auf solche Weise ausgeführt wird, dass pro fester Höhe eine Kreisscheibe ausgeschnitten wird, wie es in Fig. 11B veran­ schaulicht ist. Wenn ein bei einer derartigen Messung er­ fasster Maximalwert einen spezifizierten Wert überschreitet, wird die Entscheidung "ungeeignet" getroffen.

Es sei darauf hingewiesen, dass insoweit elektromagnetische Strahlung von über 1 GHz betroffen ist, elektromagnetische Wellen wegen der Auswirkung reflektierter Wellen von einer metallischen Bodenebene mit dem Boden der echofreien Kammer sehr feine Höhenmuster zeigen. Ein Beispiel für ein Höhen­ muster aufgrund der horizontalen Polarisation bei 3 GHz ist in Fig. 12 dargestellt, und ein Beispiel für ein Höhenmuster aufgrund horizontaler Position bei 5 GHz ist in Fig. 13 dar­ gestellt.

Wie es in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist, existiert, da die Peaks der Werte der elektrischen Feldstärke bei diesen elektromagnetischen Strahlungen mit feiner Aufteilung in senkrechter Richtung auftreten, im Fall des Messverfahrens, bei dem der maximale Strahlungspegel pro Frequenz durch Dre­ hen des oben genannten Drehtisches 105 mit einer hohen Dreh­ zahl von mehr als 5 U/Min. erfasst wird, eine extrem hohe Wahrscheinlichkeit, dass der maximale Spitzenwert übersehen wird, was zu ungenauer Messung führt.

Dieser Punkt wird durch einen ANSI-Standard berücksichtigt, der das folgende Messverfahren zum Messen elektromagneti­ scher Strahlung über 1 GHz als empirische Technik be­ schreibt, wobei darauf abgehoben wird, dass beim Messvorgang äußerste Sorgfalt zu wahren sei. Zum Beispiel werden, nach­ dem eine Hornantenne bis dicht in die Nähe der EUT gebracht wurde, wobei die Richtung starker Störstrahlung geklärt wird, Messungen hinsichtlich des zugehörigen Bereichs da­ durch ausgeführt, dass die Position der Antenne pro spezifi­ zierter Höhe geändert wird.

Jedoch verbleibt die Tatsache, dass dieses herkömmliche Messverfahren viel Zeit benötigt, wenn es darum geht, den Bereich starker Störstrahlung zu bestimmen und nach Winkeln zu suchen. Zum Beispiel benötigt eine Messung durch eine da­ für gut erfahrene Bedienperson im Allgemeinen über 40 Minu­ ten, und ein Konstrukteur der EUT 102 benötigt mehr als eine Stunde, so dass mehrere Bedienpersonen erforderlich sind, um die Zeit zu verkürzen. Es besteht ein zusätzlicher Nachteil dahingehend, dass die Strahlcharakteristik in der Höhenrich­ tung scharf ist, was sehr wahrscheinlich dazu führt, dass ein Konstrukteur ohne Messerfahrung den Spitzenwert über­ sieht, wenn er keine genaue Messung ausführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum genauen Messen elektromagnetischer Strahlung von über 1 GHz innerhalb kurzer Zeit zu schaffen.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1 und hinsichtlich des Ver­ fahrens durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 7 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet die Mess­ steuerungseinrichtung so, dass die elektronische Einrichtung von der Dreh-Antriebseinrichtung um einen speziellen Winkel verdreht wird, die Erfassungseinrichtung durch die Senk­ recht-Antriebseinrichtung bei aufgehobener Umdrehung senk­ recht angetrieben wird, um elektromagnetische Strahlung dau­ ernd zu erfassen, und das Frequenzspektrum auf Grundlage des Maximalwerts bei jeder Frequenz durch die Feldstärke-Mess­ einrichtung automatisch gemessen wird, wodurch die Messung der elektromagnetischen Strahlung mit hoher Genauigkeit und innerhalb kurzer Zeit ausgeführt werden kann, ohne den Punkt zu übersehen, an dem die Strahlung ihr Maximum zeigt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die elektronische Ein­ richtung, deren Strahlung zu messen ist, um einen spezifi­ zierten Winkel bewegt, die elektromagnetische Strahlung wird in der senkrechten Richtung im Bereich einer spezifizierten Höhe bei eingestellter Drehung kontinuierlich erfasst, es wird das Frequenzspektrum berechnet, entsprechend dem die maximale Feldstärke bei jeder Frequenz bei aufgehobener Um­ drehung aufgezeichnet wurde, und es werden die maximale Feldstärke bei jeder Frequenz für alle Messdaten und die Richtungscharakteristik der Feldstärke bei jeder Frequenz, wie oben angegeben, analysiert, und die Ergebnisse werden ausgegeben.

Da bei diesem Verfahren die elektronische Einrichtung je­ weils um einen spezifizierten Winkel gedreht wird und elek­ tromagnetische Strahlung dauernd in senkrechter Richtung in­ nerhalb des spezifizierten Höhenbereichs bei aufgehobener Umdrehung gemessen wird, wird das Frequenzspektrum auf Grundlage der maximalen Feldstärke bei jeder Frequenz auto­ matisch gemessen. Daher kann der Punkt nicht übersehen wer­ den, an dem die elektromagnetische Strahlung ihr Maximum er­ reicht, und die Messung kann mit hoher Genauigkeit innerhalb kurzer Zeit ausgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zum Messen elektromagnetischer Strahlung wird aufgrund der von der Messsteuerungseinrichtung ausgeführten Steuerung Folgendes ausgeführt. Die Dreh-Antriebseinrichtung verdreht die elektronische Vorrichtung um einen speziellen Winkel, die Senkrecht-Antriebseinrichtung verstellt die Erfassungs­ einrichtung bei aufgehobener Umdrehung in der senkrechten Richtung, um die elektromagnetische Strahlung kontinuierlich zu erfassen, und die Feldstärke-Messeinrichtung misst das Frequenzspektrum automatisch auf Grundlage des Maximums bei jeder Frequenz, so dass der Punkt, an dem die elektromagne­ tische Strahlung maximal wird, nicht übersehen wird, was es ermöglicht, elektromagnetische Strahlung mit hoher Genauig­ keit innerhalb kurzer Zeit zu messen.

Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Messen elek­ tromagnetischer Strahlung wird der Punkt, an dem die elek­ tromagnetische Strahlung maximal wird, nicht übersehen, was es ermöglicht, elektromagnetische Strahlung mit hoher Genau­ igkeit innerhalb kurzer Zeit zu messen, da die elektronische Einrichtung um jeweils einen spezifizierten Winkel gedreht wird, die elektromagnetische Strahlung bei aufgehobener Um­ drehung in senkrechter Richtung im Bereich der spezifizier­ ten Höhe dauernd erfasst wird und das Frequenzspektrum auf Grundlage des Maximalwerts bei jeder Frequenz automatisch gemessen wird.

Andere Aufgaben, Merkmale und zugehörige Vorteile der Erfin­ dung werden vollständiger zu verstehen sein, wenn die Erfin­ dung aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Be­ rücksichtigung der beigefügten Zeichnungen besser verständ­ lich gemacht wird.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Hauptkonstruktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen elektromagne­ tischer Strahlung zeigt;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anordnung einer Einrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mes­ sen elektromagnetischer Strahlung zeigt;

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Messen elektromagnetischer Strahlung mittels einer Antenne;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration der Einrichtung eines Messsteuerungssystems zeigt;

Fig. 5A bis 5C veranschaulichen Beispiele für die Messergeb­ nisse eines Spektrumsanalysators für die Fälle, dass der Drehwinkel eines Drehtischs 0°, 20° bzw. 40° beträgt;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Ergebnis einer ersten Analyse zeigt, wobei es sich um ein Frequenz­ spektrum als Messergebnis für die Gesamtfeldstärke handelt;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Ergebnis einer zweiten Analyse zeigt, wobei es sich um ein Radardia­ gramm handelt;

Fig. 8 ist ein Flussdiagramm für eine Verarbeitung bei der Messung elektromagnetischer Strahlung;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Richtungs­ muster einer Hornantenne zeigt, wenn die Erfassungswelle eine Frequenz von 1 GHz aufweist;

Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Rich­ tungsmuster einer Hornantenne zeigt, wenn die Erfassungswel­ le eine Frequenz von 5 GHz aufweist;

Fig. 11A und 11B veranschaulichen schematisch Beispiele ei­ nes herkömmlichen Verfahrens zum Messen elektromagnetischer Strahlung mit einer Abtastung in Spiralform bzw. in Form von Kreisscheiben;

Fig. 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Höhenmus­ ters bei horizontaler Polarisation bei 3 GHz zeigt; und

Fig. 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Höhenmus­ ters bei horizontaler Polarisation bei 5 GHz zeigt.

Nun wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen wird.

Die Vorrichtung 1 zum Messen elektromagnetischer Strahlung in Fig. 1 misst den maximalen Strahlungspegel pro Frequenz bei aufgehobener Umdrehung einer elektronischen Einrichtung 2, die eine EUT (Equipment under Test = zu testende Einrich­ tung) ist, die um jeweils einen beliebigen Winkel verdrehbar ist, wobei alle Messwerte dazu verwendet werden, die von der elektronischen Einrichtung 2 abgestrahlte maximale Feldstär­ ke und die Richtcharakteristik einer Hauptkeule zu erhalten. Die Vorrichtung 1 zum Messen elektromagnetischer Strahlung verfügt über eine Erfassungseinrichtung 3 zum Erfassen elek­ tromagnetischer Strahlung von der elektronischen Einrichtung 2, eine Senkrecht-Antriebseinrichtung 4 zum Verstellen der Erfassungseinrichtung 3 in senkrechter Richtung, eine Dreh- Antriebseinrichtung 5 zum drehenden Antreiben der an ihr an­ gebrachten elektronischen Einrichtung 2, eine Feldstärke- Messeinrichtung 6 zum Messen der Feldstärke der elektromag­ netischen Strahlung aus einem Erfassungssignal der Erfas­ sungseinrichtung 3, eine Datenanalysiereinrichtung 7 zum Analysieren der Ausgangsdaten der Feldstärke-Messeinrichtung 6 und zum Ausgeben der Ergebnisse spezifizierter Messungen sowie eine Messsteuerungseinrichtung 8 zum Steuern des An­ triebs der Senkrecht-Antriebseinrichtung 4 und der Dreh-An­ triebseinrichtung 5, der Mess- und Datenausgabevorgänge der Feldstärke-Messeinrichtung 6 und zum Verarbeiten der Analyse der Datenanalysiereinrichtung 7.

Die elektronische Einrichtung 2, die Erfassungseinrichtung 3, die Senkrecht-Antriebseinrichtung 4 und die Dreh-An­ triebseinrichtung 5 sind normalerweise innerhalb einer echo­ freien Kammer installiert, wobei die Erfassungseinrichtung 3 eine Antenne oder dergleichen ist. Die in einem Raum unter dem Boden der echofreien Kammer installierte Feldstärke- Messeinrichtung 6 besteht aus einem Spektrumsanalysator oder dergleichen, der die Erfassungssignale von der Erfassungs­ einrichtung 3 für jede Frequenzkomponente analysiert und das Frequenzspektrum ausgibt. Die Datenanalysiereinrichtung 7 und die Messsteuerungseinrichtung 8 sind als Programm ge­ speichert, z. B. in einer außerhalb der echofreien Kammer positionierten Computer-Speichereinrichtung, und sie werden durch Ausführen dieses Programms realisiert.

Entsprechend der Messung durch die Vorrichtung 1 zum Messen elektromagnetischer Strahlung wird die elektronische Ein­ richtung 2, unter Steuerung durch die Messsteuerungseinrich­ tung 8, von der Dreh-Antriebseinrichtung 5 um einen spezifi­ zierten Winkel von bis zu 360° gedreht, während die Erfas­ sungseinrichtung 3, mit angehaltener Umdrehung pro Winkel, durch die Senkrecht-Antriebseinrichtung 4 im Bereich einer spezifizierten Höhe senkrecht angetrieben wird und sie wäh­ rend ihres Antriebs dauernd einen Erfassungsvorgang aus­ führt, um so die elektromagnetische Strahlung vom Umfang der elektronischen Einrichtung 2 in praktisch allen Richtungen automatisch zu erfassen. Die Feldstärke-Messeinrichtung 6 zeichnet den Maximalwert der Feldstärke entsprechend dem Er­ fassungssignal von der Erfassungseinrichtung 3 pro Frequenz auf, wobei sie das Frequenzspektrum auf Grundlage dieses Ma­ ximalwerts der Feldstärke bei aufgehobener Umdrehung bei je­ dem Winkel an die Datenanalysiereinrichtung 7 liefert, die die Frequenzspektrumsdaten analysiert und das Frequenzspek­ trum ausgibt, bei dem der Maximalwert der Feldstärke um den gesamten Umfang der elektronischen Einrichtung 2 herum auf­ gezeichnet ist, und einen Radarchart oder dergleichen, der die Richtungscharakteristik der Feldstärke in horizontaler Richtung oder dergleichen anzeigt.

Es ist zu beachten, dass der Umdrehungswinkel von einer auf­ gehobenen Umdrehung bis zur nächsten der Dreh-Antriebsein­ richtung 5 entsprechend der Erfassungs-Richtcharakteristik der Erfassungseinrichtung 3 zweckdienlich eingestellt wird. Ferner wird die Feldstärke-Messeinrichtung 6 unter der Bo­ denebene der echofreien Kammer gemeinsam mit einem HF(Hoch­ frequenz)-Verstärker platziert, der zwischen die Erfassungs­ einrichtung und dieselbe zu schalten ist, um zum Beispiel Verluste von Erfassungssignalen durch die Erfassungseinrich­ tung 3 zu minimieren, wohingegen eine Datenübertragung von der Feldstärke-Messeinrichtung 6 zur Datenanalysiereinrich­ tung 7 über ein Koaxialkabel, eine optische Faser und einen Zwischenverstärker oder dergleichen, der für Hochgeschwin­ digkeits-Kommunikation geeignet ist, um Verzögerungen zu vermeiden, ausgeführt wird. Darüber hinaus übt die Mess­ steuerungseinrichtung 8, während von der Feldstärke-Messein­ richtung 6 erzeugte Frequenzspektrumsdaten an die Datenana­ lysiereinrichtung 7 übertragen werden, eine Steuerung so aus, dass die elektronische Einrichtung 2 durch die Dreh- Antriebseinrichtung 5 gedreht wird, wodurch die Messzeit verkürzt wird.

Wie es durch Fig. 2 veranschaulicht ist, kann die Vorrich­ tung 1 zum Messen elektromagnetischer Strahlung unter Ver­ wendung einer echofreien Kammer 20 als automatisches Mess­ system realisiert werden. Wie dargestellt, sind ein Dreh­ tisch 25 und eine Antennenpositioniereinrichtung 24 in der echofreien Kammer 20 auf einer metallischen Bodenebene 21 installiert, um die herum eine Funkwellen-Absorptionsein­ richtung 26 vorhanden ist. Die EUT 22, wie die elektronische Einrichtung, wird auf den Drehtisch 25 aufgesetzt und dre­ hend angetrieben, und jegliche elektromagnetische Strahlung während der Bewegung der EUT wird durch eine Antenne 23 er­ fasst, die durch die Antennenpositioniereinrichtung 24 senk­ recht angetrieben wird. Die Antenne 23 ist über einen HF- Verstärker 31 mit einem Spektrumsanalysator 32 verbunden. Dieser HF-Verstärker 31 und der Spektrumsanalysator 32 sind in einer Vertiefung 30 unter der Bodenebene 21 unmittelbar unter der Antenne 23 vorhanden, um Übertragungsverluste der von ihr erfassten Signale zu minimieren.

Das Antreiben der Antennenpositioniereinrichtung 24 und auch des Drehtischs 25 wird durch ein Messprogramm eines Compu­ ters 41 gesteuert, der in einem Messraum 40 außerhalb der echofreien Kammer 20 installiert ist. Zum Messen der elek­ tromagnetischen Strahlung werden die folgenden Prozeduren verwendet: der Drehtisch 25 wird gedreht und nach einem je­ weils spezifizierten Winkel angehalten; bei dieser Aufhebung der Umdrehung wird die Antenne 23 innerhalb des Bereichs der spezifizierten Höhe durch die Antennenpositioniereinrichtung 24 senkrecht verstellt; außerdem wird jedwedes während die­ ser Bewegung erfasste Erfassungssignal an den Spektrumsana­ lysator 32 geliefert. Wenn z. B. die EUT 22 an einer Posi­ tion 80 cm über der Bodenebene 21 positioniert ist, wird die Antenne 23 in einen Bereich von 1 m bis 4 m verstellt, und dort wird die Erfassung ausgeführt.

Gemäß Fig. 3 wird die Erfassung durch die Antenne 23 dahin­ gehend angesehen, dass sie ungefähr Umständen entspricht, bei denen die Oberfläche einer Zylinderebene 25a mit dem Drehtisch 25 in der Mitte, wie in Fig. 3 dargestellt, durch die Antenne 23 in senkrechter Richtung abgetastet wird. Durch Drehen des Drehtischs 25 in der Richtung eines Pfeils 25c pro Winkelschritt 25b und durch Verstellen der Antenne 23 in senkrechter Richtung, wenn die Drehbewegung einge­ stellt ist, wird der Abschnitt eines Pfeils 25d auf der Oberfläche der Zylinderebene 25a von der Antenne 23 abgetas­ tet. Wenn der Drehtisch 25 um 360° gedreht ist, ist der Ge­ samtumfang der Zylinderebene 25a einem Messvorgang unterzo­ gen.

In der Messumgebung für diese elektromagnetische Strahlung befindet sich in der horizontalen Ebene die Bodenebene 21 aus Metall, während sich auf der senkrechten Fläche keine anderen Objekte als ein Spannungskabel für die EUT 22 und das mit der Antenne 23 und der angeschlossenen Einrichtung verbundene Koaxialkabel befinden, die starke Wellenreflexion zeigen würden, so dass die Richtcharakteristik der horizon­ talen Polarisation der elektromagnetischen Strahlung breiter als die der senkrechten Polarisation wird. Angesichts dieser Umstände wird eine Prozedur verwendet, bei der, beim oben genannten Messprozess, Messungen nur pro solchem Winkel aus­ geführt werden, der hinsichtlich der Richtung des Pfeils 25c (Umfangsrichtung) der Zylinderebene 25a erforderlich ist. Der Winkelschritt 25b dieser Umdrehung wird entsprechend solcher Faktoren wie der Obergrenze der Messfrequenz, der Struktur der EUT 22 und der Richtcharakteristik der Antenne 23 eingestellt.

Die elektromagnetische Strahlung wird auf die vorstehende Weise erfasst, und der Erfassungswert wird über den HF-Ver­ stärker 31 an den Spektrumsanalysator 32 geliefert, in dem aus dem Erfassungssignal das Frequenzspektrum der Feldstärke berechnet wird. Das Frequenzspektrum wird mit dem Messpro­ gramm im Computer 41 bei aufgehobener Umdrehung des Dreh­ tischs 25 berechnet, wobei dabei der Maximalwert der Feld­ stärke bei jeder Frequenz aufgezeichnet wird. Das bei aufge­ hobener Umdrehung berechnete Frequenzspektrum wird über die Steuerung durch das Messprogramm an den Computer 41 gelie­ fert, und in diesem wird eine spezielle Datenanalyse ausge­ führt.

Beim durch Fig. 4 veranschaulichten Beispiel eines Mess­ steuerungssystems bei der Vorrichtung 1 zum Messen elektro­ magnetischer Strahlung wird z. B. der GPIB (General Purpose Interface Bus = Universalschnittstellenbus) verwendet, der der Standard für Anschlüsse von Messeinrichtungen ist, und für die Steuerungssignale vom im Messraum 40 installierten Computer 41 und die Datenübertragungsleitung werden zwei Systeme verwendet, nämlich ein Hochgeschwindigkeits-Übertra­ gungssystem 411 über eine erste GPIB-Leiterplatte 41a und ein Übertragungssystem 412 niedriger Geschwindigkeit über eine zweite GPIB-Leiterplatte 41b.

Die Verbindung zwischen dem Computer 41 und dem Spektrums­ analysator 32 erfolgt wegen der großen Menge von von dort zu übertragenden Daten durch das Übertragungssystem 411 mit ho­ her Geschwindigkeit. Abhängig vom Abstand zwischen dem Spek­ trumsanalysator 32 und dem Computer 41 werden, wenn dieser Abstand größer als eine spezifizierte Länge ist, GPIB-Erwei­ terungseinrichtungen 33 und 42 zur Weiterleitung verwendet, um jedweden Datenfehler zu vermeiden. Der Spektrumsanalysa­ tor 32, die GPIB-Erweiterungen 33 und 42 und die erste GPIB- Leiterplatte 41a sind jeweils über ein Koaxialkabel verbun­ den, während eine optische Faser dazu verwendet ist, die GPIB-Erweiterungen 33 und 42 miteinander zu verbinden, um sie für Hochgeschwindigkeits-Kommunikation verträglich zu machen und zu verhindern, dass die Abschirmungseigenschaften der echofreien Kammer 20 beeinträchtigt werden. Es wird dar­ auf hingewiesen, dass zum Herstellen einer Verbindung mit der Antenne pro spezifiziertem Frequenzband eine Schaltma­ trix 34 vorhanden ist und dass die Verbindung über ein Koa­ xialkabel erfolgt.

Andererseits ist die zweite GPIB-Leiterplatte 41b über ein normales GPIB-Kabel mit einer die Drehantriebswinkel des Drehtischs einstellenden Drehtischsteuerung 43, einer die Höhe der Antennenpositioniereinrichtung 24 einstellenden An­ tennenpositionssteuerung 44, einer Signal-Schwingungsein­ richtung 45, die vor einem Messvorgang ein Bestätigungssig­ nal an jede Einrichtung liefert, um den Betrieb zu verifi­ zieren, und einer EMI-Empfangseinrichtung 46 zum Messen elektromagnetischer Strahlung unter 1 GHz verbunden, die al­ le z. B. im Messraum 40 untergebracht sind.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die in den Fig. 5A bis 5C veranschaulichten Beispiele von Messergebnissen durch den Spektrumsanalysator 32 sowie die Fig. 6 und 7, die Ana­ lyseergebnisse zeigen, eine Analyse der Messdaten beschrie­ ben.

Die Fig. 5A bis 5C veranschaulichen Beispiele für Messergeb­ nisse durch den Spektrumsanalysator 32 für die Fälle von 0°, 20° bzw. 40° von Drehbewegungen des Drehtischs 25 sowie Fre­ quenzspektren 51, 52 und 53, wenn die Antenne 23 im Höhenbe­ reich von 1 m bis 4 m verstellt wird. Wie bereits beschrie­ ben, wird bei diesen Messwerten der Maximalwert der Feld­ stärke pro Drehwinkel aufgezeichnet. Die Messdaten werden an den Computer 41 geliefert, um vom Messprogramm analysiert zu werden.

Das Ergebnis der ersten Analyse ist die Erfassung eines Fre­ quenzspektrums 61, bei dem die Maximalwerte bei allen Dreh­ winkeln aufgezeichnet sind, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Daten ermöglichen es, die maximale Feldstärke der elektromagnetischen Strahlung in der EUT 22 pro Frequenz zu ermitteln, wodurch eine korrekte Beurteilung der elektromag­ netischen Strahlungscharakteristik der EUT 22 erfolgen kann. Auch wird als Ergebnis der zweiten Analyse aus z. B. den Werten an Punkten 51a, 52a und 53a, die dieselben Frequenzen wie in Fig. 5 repräsentieren, ein Radardiagramm 71 erhalten, in dem die Feldstärke pro Frequenz bei jedem Drehwinkel auf­ gezeichnet ist, wie in Fig. 7 dargestellt. Durch dieses Ra­ dardiagramm 71 wird die Richtcharakteristik der elektromag­ netischen Strahlung pro Frequenz dargestellt, wodurch die durch einen Pfeil 71a gekennzeichnete Richtung der Hauptkeu­ le klargestellt wird und es ermöglicht wird, leicht jeden Abschnitt zu spezifizieren, in dem der Effekt einer Funkab­ schirmung schwach ist.

Nun wird anhand des Flussdiagramms der Fig. 8 ein Verarbei­ tungsablauf zum Messen elektromagnetischer Strahlung veran­ schaulicht.

Wenn das in einer Speichervorrichtung des Computers 41 ge­ speicherte Messprogramm zur Ausführung gebracht wird, wird der Spektrumsanalysator 32 als Erstes mit einem Steuerungs­ signal versorgt, und es erfolgen Grundeinstellungen wie be­ treffend die Auflösung, den Bezugspegel, die Frequenz und die Durchfahrzeit (S81). Darauf folgt die Ausgabe von Steue­ rungssignalen an die Drehtisch-Steuerung 43 und die Anten­ nenpositionssteuerung 44 zum Initialisieren der Einstellwer­ te, damit der Winkel des Drehtischs 25 0° beträgt, wobei die Antenne 23 1 m über der Bodenebene 21 positioniert ist (S82).

Anschließend wird der Messmodus des Spektrumsanalysators 32 auf "Max Hold" eingestellt, in dem immer der maximale Mess­ wert aufgezeichnet wird (S83), und dann werden Steuerungs­ signale an die Antennenpositionssteuerung 44 übertragen, um die Antenne 23 mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben, bis die Zielhöhe von 4 m erreicht ist (S84), woraufhin der Spek­ trumsanalysator 32 das Erfassungssignal erhält. Wenn die An­ tennenpositioniereinrichtung 24 die Sollposition erreicht hat, gibt die Antennenpositionssteuerung 44 ein Steuerungs­ signal an den Computer 41 aus, das "Abschluss der Ausfüh­ rung" anzeigt. Wenn der Computer 41 dieses Signal empfangen hat (S85), stellt er den Messmodus des Spektrumsanalysators 32 auf einen Modus "View" ein, in dem das Frequenzspektrum ausgegeben wird (S86), und vom Computer 41 werden von vom Spektrumsanalysator 32 berechnete Daten zum Frequenzspektrum aufgenommen (S87). Gleichzeitig mit diesem Vorgang wird ein Steuerungssignal an die Drehtischsteuerung 43 geliefert, die dafür sorgt, dass sich der Drehtisch 25 um einen Winkel­ schritt dreht, der z. B. mit 10° eingestellt ist (S88).

Nachdem die vom Computer 41 aufgenommenen Frequenzspektrums­ daten durch das Messprogramm analysiert wurden, können Kur­ venbilder, die die Feldstärke und die Richtcharakteristik anzeigen, durch die Anzeigeeinheit desselben ausgegeben oder durch einen Drucker ausgedruckt werden (S89). An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Dreh­ tischsteuerung 43 das Signal "Abschluss der Ausführung" an den Computer 41 liefert und sich der Drehtisch 25 noch nicht um 360° gedreht hat (S90), der Messmodus des Spektrumsanaly­ sators 32 auf "Clear Write" eingestellt wird, in dem die Messdaten gelöscht werden, wobei er dann wieder auf "Max Hold" eingestellt wird (S91). Anschließend wird die Anten­ nenpositioniereinrichtung 24 angetrieben (S84), und die An­ tenne 23 wird von einer Höhe von 4 m auf die von 1 m herun­ tergefahren, gefolgt von der Erfassung elektromagnetischer Strahlung. Diese Prozeduren der Drehung des Drehtischs 25 und der Bewegung der Antenne 23 werden anschließend wieder­ holt, und wenn sich der Drehtisch 25 um 360° gedreht hat (S90), wird die Messung beendet.

Als Nächstes erfolgt eine grobe Abschätzung für die für eine derartige Messung erforderliche Zeit. Elektromagnetische Strahlung über 1 GHz wird im Allgemeinen durch eine Hornan­ tenne gemessen, die auch für die oben genannte Messung als Antenne 23 verwendet werden kann. Die Fig. 9 und 10 zeigen Beispiele für die Richtcharakteristik einer Hornantenne, wo­ bei in Fig. 9 der Fall einer Erfassungswelle von 1 GHz dar­ gestellt ist, während Fig. 10 denjenigen für 5 GHz zeigt.

Beim Beispiel der Hornantenne liegt, wenn die Erfassungswel­ le 1 GHz ist, wie in Fig. 9 dargestellt, der Spitzenwert von 3 dB bei ungefähr 40°, wohingegen er im Fall von 5 GHz, wie in Fig. 10 dargestellt, bei ungefähr 10° liegt. Demgemäß ist es bei der oben genannten Messung, solange der Winkelschritt 25b für die Drehung des Drehtischs 25 unter diesem Winkel liegt, möglich, den Erfassungsbereich über den Gesamtumfang der Zylinderebene 25a abzudecken. Als Beispiel sei ein Fall angenommen, in dem eine Einrichtung, wie ein Computer, mit einer oberen Grenzfrequenz von 5 GHz gemessen wird. Dann ist es als zweckdienlich anzusehen, bei dieser Messung den Dreh­ winkelschritt zu ungefähr 10° zu wählen.

Unter Berücksichtigung des Vorstehenden erfolgt nun eine Grobabschätzung für die Messzeit, wenn der Drehwinkelschritt zu 5° gewählt wird, der Bereich für die Aufwärts- und Ab­ wärtsbewegung der Antenne 23 1 bis 4 m beträgt, die Zeit, die die Antenne 23 für eine Auf- und Abbewegung pro Winkel­ schritt mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/s benötigt, 15 Sek. beträgt und die Datenübertragungszeit des Spektrums­ analysators 32 2 Sek. beträgt. Wenn die Messfrequenz nicht geteilt wird, ist die Gesamtmesszeit wie folgt gegeben:

Messzeit = (2 + 15) × 360/5 = 1224 Sek.

So werden ungefähr 20 Minuten erhalten. Da beim vorhandenen Messverfahren über ungefähr 40 Minuten Messzeit durch einen Experten erforderlich sind, verkürzt die oben beschriebene Messung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Messzeit auf ungefähr die Hälfte. Ein anderer Vorteil des Ausführungsbeispiels der Erfindung liegt darin, dass es mög­ lich ist, Messdaten hoher Zuverlässigkeit innerhalb der ge­ nannten kurzen Zeit unabhängig von Kenntnissen und einer Messgeschicklichkeit des Messpersonals betreffend elektro­ magnetischer Strahlung im GHz-Band zu erlangen.

Darüber hinaus beruht die oben genannte Messung auf der Vor­ aussetzung, dass alle Messvorgänge abhängig vom durch die Standards der Messvorrichtung spezifizierten Bereich ausge­ führt werden. Wenn jedoch die tatsächliche elektromagneti­ sche Strahlung und die Richtcharakteristik der Antenne 23 berücksichtigt werden, ist es möglich, eine Messung gemäß dem unten beschriebenen Verfahren auszuführen, um so den Messwirkungsgrad zu verbessern.

Als Erstes sei angenommen, dass, während sich die EUT 22 auf einer Höhe von 80 cm über der Bodenebene 21 befindet, die Antenne 23 auf z. B. eine Höhenposition von 4 m eingestellt wird. Dann nimmt, selbst wenn Übereinstimmung mit der Rich­ tung der Hauptkeule bestehen sollte, die Empfindlichkeit der Antenne 23 an einer derart hohen Position um mehr als unge­ fähr 10 dB ab, was es extrem erschwert, die elektromagneti­ sche Strahlung gut zu erfassen. Im Ergebnis wird der Bereich der Messhöhe im Allgemeinen in einem Bereich von 1 m bis 2,5 m eingestellt. Als Nächstes wird, nachdem die Drehwin­ kelschritte etwas größer gemacht wurden, der Umfang der EUT 22 von 360° einer Grobmessung unterzogen. Dann wird daraus der Bereich von Winkeln ausgewählt, in denen sich starke elektromagnetische Strahlung zeigt, damit eine detaillierte Messung hinsichtlich des oben genannten Bereichs ausgeführt wird, während kleine Drehwinkelschritte verwendet werden.

Die zum Ausführen dieser Messreihe erforderliche Zeit wird grob abgeschätzt, wobei der Drehwinkelschritt bei der an­ fänglichen Grobmessung 20° beträgt und der Drehwinkelschritt bei der nächsten Messung des spezifizierten Bereichs 5° be­ trägt; dabei ist der Bereich der Aufwärts- und Abwärtsbewe­ gung der Antenne 23 1 m bis 2,5 m, die Zeit für die Auf- und Abbewegung pro Winkelschritt beträgt 5 Sek. und die Daten­ übertragungszeit betreffend den Spektrumsanalysator 32 be­ trägt 2 Sek.:

Messzeit = Gesamtmessung + Verstellzeit (Maximum) auf den spezifizierten Bereich + Messung im spezifizierten Bereich = (5 + 2) × 360/20 + 8 + (5 + 2) × 20/5 = 162 Sek.

Es werden ungefähr 3 Min. erhalten, was es ermöglicht, eine effektive Messung in ungefähr einem Zehntel der Zeit zu be­ werkstelligen, wie sie beim herkömmlichen Verfahren erfor­ derlich war.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Messen elektromagnetischer Strahlung von einer elektronischen Einrichtung (2), wobei diese Vor­ richtung mit Folgendem versehen ist:
einer Erfassungseinrichtung (23) zum Erfassen der elektro­ magnetischen Strahlung;
einer Senkrecht-Antriebseinrichtung (4) zum Antreiben der Erfassungseinrichtung in senkrechter Richtung;
einer Dreh-Antriebseinrichtung (5) zum drehenden Antreiben der elektronischen Einrichtung;
einer Feldstärke-Messeinrichtung (6) zum Messen der Feld­ stärke bei jeder Frequenz aus dem Erfassungssignal der Er­ fassungseinrichtung;
einer Datenanalysiereinrichtung (7) zum Analysieren von Feldstärke-Messdaten und zum Ausgeben der jeweiligen maxima­ len Feldstärke bei jeder Frequenz für alle Messdaten sowie einer Richtcharakteristik der Feldstärke bei jeder Frequenz; und
einer Messsteuerungseinrichtung (8) zum Ausführen einer Steuerung zum Verdrehen der Dreh-Antriebseinrichtung um je­ weils einen spezifizierten Winkel und zum Aufheben der Dre­ hung, zum Verstellen der Erfassungseinrichtung innerhalb ei­ nes Bereichs einer spezifizierten Höhe durch die Senkrecht- Antriebseinrichtung bei aufgehobener Drehung, zum Veranlas­ sen, dass die Feldstärke-Messeinrichtung das Erfassungssig­ nal während der Verstellung der Empfangseinrichtung dauernd empfängt, zum Berechnen eines Frequenzspektrums auf Grundla­ ge der maximalen Feldstärke bei jeder Frequenz bei aufgeho­ bener Drehung und zum Veranlassen der Datenanalysiereinrich­ tung, das Frequenzspektrum zu empfangen, um es anschließend einer Analyse zu unterziehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsteuerungseinrichtung (8) die Dreh-Antriebsein­ richtung (5) so ansteuert, dass diese während der Übertra­ gung von Daten zum Frequenzspektrum durch die Feldstärke- Messeinrichtung (6) drehend um den spezifizierten Winkel an­ getrieben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke-Messeinrichtung (6) unmittelbar unter der Erfassungseinrichtung (23) und dem Boden einer echofreien Kammer (20), in der die Messungen ausgeführt werden, an­ geordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke-Messeinrichtung (6) und die Datenanaly­ siereinrichtung (7) über eine Hochgeschwindigkeits-Übertra­ gungsleitung miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitung ein Koa­ xialkabel verwendet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitung eine opti­ sche Faser verwendet ist.

7. Verfahren zum Messen elektromagnetischer Strahlung von einer elektronischen Einrichtung, das die folgenden Schritte umfasst:
drehendes Antreiben der elektronischen Einrichtung um je­ weils einen spezifizierten Winkel;
kontinuierliches Erfassen der elektromagnetischen Strah­ lung innerhalb eines spezifizierten Höhenbereichs in senk­ rechter Richtung bei aufgehobener Drehung;
Berechnen, aus einem Erfassungssignal, eines Frequenzspek­ trums, für das die maximale Feldstärke bei jeder Frequenz bei aufgehobener Drehung aufgezeichnet wird;
Ausführen einer Analyse, aus dem genannten Frequenzspek­ trum, der maximalen Feldstärke bei jeder Frequenz hinsicht­ lich aller Messdaten sowie der Richtcharakteristik der Feld­ stärke bei jeder Frequenz und Ausgeben der zugehörigen Er­ gebnisse.