DE1051346B

DE1051346B - Method and device for determining the high-frequency interference radiation from an electrical device

Info

Publication number: DE1051346B
Application number: DES50217A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eberhard Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-09-01
Filing date: 1956-09-01
Publication date: 1959-02-26

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFT 1 051PATENT 1 051

ANMEXDETAG:ANMEXD DAY:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:ISSUE OF
PATENT LETTER:

kl. 21a* 71kl. 21a * 71

INTERNAT. KX. G 01 ΓINTERNAT. KX. G 01 Γ

!.SEPTEMBER 1956!. SEPTEMBER 1956

26. FEBRUAR 1959 5. MAI 19 6 0FEBRUARY 26, 1959 MAY 5, 19 6 0

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFTAGREES WITH EDITORIAL

1 051 346 (S 50217 VIII a / 21 a «)1 051 346 (S 50217 VIII a / 21 a «)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der hochfrequenten Störstrahlung eines elektrischen Gerätes, dem über eine Anschlußleitung die zum Betrieb erforderliche elektrische Energie zugeführt wird.The invention relates to a method and a device for determining the high-frequency interference radiation an electrical device to which the electrical required for operation via a connecting line Energy is supplied.

Ein derartiges Gerät ist beispielsweise ein Elektromotor, der über eine Anschlußleitung aus dem elektrischen Lichtnetz gespeist wird. Die im Kollektor eines derartigen Gerätes auftretenden Schaltfunken verursachen Störstrahlungen, deren Frequenzen sich bis in das Gebiet der Ultrakurzwellen erstrecken können. Bisher wurde die Störstrahlung elektrischer Geräte bei UKW-Frequenzen nach VDE 0877 auf die Weise festgestellt, daß in einem freien Gelände der Störer in Betrieb genommen und in bestimmter Entfernung hiervon die elektrische Feldstärke des sidh ausbildenden Strahlungsfeldes bestimmt wurde. Diese Art der Bestimmung der Störstrahlung ist sehr zeitraubend und erfordert einen hohen Aufwand an Meßgeräten.Such a device is, for example, an electric motor, which is fed via a connecting line from the electrical lighting network. The one in the collector Switching sparks occurring in such a device cause interference radiation, the frequencies of which are different can extend into the area of ultra-short waves. So far, the interference radiation from electrical devices for VHF frequencies according to VDE 0877 in such a way that the interferer in an open area put into operation and at a certain distance from this the electric field strength of the sidh developing Radiation field was determined. This type of determination of the interference radiation is very time-consuming and requires a great deal of measuring equipment.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, das Problem der Störstrahlungsmessung in einfacherer Weise zu lösen.The invention is based on the task of solving the problem of radiation measurement in a simpler way Way to solve.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die hochfrequente Störstrahlung eines elektrischen Gerätes, dem über eine Anschlußleitung die zum Betrieb erforderliche elektrische Energie zugeführt wird, in der Weise zu bestimmen, daß die Anschlußleitung mit einem Stromwandler für Hochfrequenz umschlossen wird und daß der bei Betrieb des elektrischen Gerätes im Stromwandler auftretende Hochfrequenzstrom unter Berücksichtigung des Strahlungswiderstandes des elektrischen Gerätes als Maß für die Störstrahlung dient.According to the invention, it is proposed that the high-frequency interference radiation of an electrical device, to which the electrical energy required for operation is supplied via a connecting line, in which Way to determine that the connecting line enclosed with a current transformer for high frequency and that the high-frequency current occurring in the current transformer during operation of the electrical device taking into account the radiation resistance of the electrical device as a measure of the interference radiation serves.

Es ist an sich bekannt, die StörstraMungsmessung über eine Messung des magnetischen Wechselfeldes der Störstrahlung vorzunehmen, und zwar mittels einer Schleifenantenne. Bei dieser bekannten Anordnung findet indes die Störstrahlungsmessung ähnlich wie bei der einleitend geschilderten VDE-Vorschrift in der Weise statt, daß die abgeschirmte Empfangsschleife in größerer Entfernung von dem störenden Gerät aufgestellt und ihre Ausgangsspannumg mittels eines besonderen Empfangsgerätes zur Anzeige gebracht wird.It is known per se to measure the interference radiation by measuring the alternating magnetic field to carry out the interference radiation by means of a loop antenna. In this known arrangement however, the radiation measurement is similar to that of the VDE regulation described in the introduction in such a way that the shielded receiving loop is at a greater distance from the interfering The device is set up and its output voltage is displayed using a special receiver will.

Durch die britische Patentschrift 655 414 ist es weiterhin bekannt, einen Hochfrequenzstromwandler in der Weise auszubilden, daß auf einem, ringartig ausgebildeten, aus für Hochfrequenz geeignetem magnetischem Material bestehenden Kern wenigstens eine den Kern umschließende Wicklung aufgebracht ist, die gegendas elektrische Feld der Störstrahlung mittels einer leitenden, zur Vermeidung einer Kurzschlußwindung vorzugsweise symmetrisch unterbrochenen Umhüllung abgeschirmt ist. From British patent specification 655 414 it is also known to have a high frequency current converter to train in such a way that on a ring-like, made of suitable for high frequency magnetic Material existing core applied at least one winding surrounding the core that is against the electric field of the interference radiation is shielded by means of a conductive, preferably symmetrically interrupted sheath to avoid a short-circuit turn.

IO Verfahren und Einrichtung IO procedure and setup

zur Bestimmung der hochfrequentento determine the high frequency

Störstrahlung eines elektrischen GerätesRadiated interference from an electrical device

Patentiert für:Patented for:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft, , Berlin und MünchenSiemens & Halske Aktiengesellschaft,, Berlin and Munich

Dipl.-Ing. Eberhard Schulz, München, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Eberhard Schulz, Munich, has been named as the inventor

In Weiterbildung der Erfindung besteht der Stromwandler aus einem ringartig ausgebildeten Kern von für Hochfrequenz geeignetem magnetischem Material, beispielsweise Ferrit oder Hochfrequenzeisen, auf dem wenigstens eine den Kern umschließende Wicklung aufgebracht ist, die gegen das elektrische Feld der Störstrahlung mittels einer leitenden, zur Vermeidung einer Kurzschlußwindung unterbrochenen Umhüllung abgeschirmt ist.In a further development of the invention, the current transformer consists of a ring-like core of magnetic material suitable for high frequency, for example ferrite or high frequency iron, on the at least one winding surrounding the core is applied against the electrical field of the Interfering radiation by means of a conductive sheath which is interrupted to avoid a short-circuit winding is shielded.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man die Störstrahlung eines elektrischen Gerätes nicht nur aus der elektrischen Feldstärke des Strahlungsfeldes bestimmen kann, sondern auch aus dem im elektrischen Gerät fließenden Antennenström der Störenergie, wobei man sich dem elektrischen Gerät einen Strahlungswiderstand zugeordnet zu denken hat. Dieser Antennenström kann zur Abschätzung der elektrischen Feldstärke und damit der Strahlungsleistung dienen. Nehmen wir beispielsweise an, es sollen Frequenzen bis zu etwa 300 MHz gemessen werden, was einer Wellenlänge von 1 m entspricht. Das zu untersuchende Gerät besitze eine größte Abmessung, die kleiner als die halbe Betriebswellenlänge ist, also etwa- 50 cm, und sei allseitig dicht ge- schirmt. An einem Ende des Gerätes sei die Anschlußschnur zum Netz durch eine Bohrung in der Abschirmung herausgeführt. Alle Störungen, die im Innern des Gerätes erzeugt werden, können dann nur durch dieses Lodh über die Anschlußschnur nach außen dringen. Der Hochfrequenzstrom, der zwischen den Leitern der Anschlußschnur fließt, wird in ,Richtung zumKfTetz hin bei hohen Frequenzen rasch auf einen vernachlässigbar geringen Wert -gedämpft. Dagegen bildet sich auf der Außenseite des Gehäuses ein gegen-The invention is based on the knowledge that the interference radiation from an electrical device is not can only determine from the electric field strength of the radiation field, but also from that in the electric Device flowing antenna current of the interference energy, whereby one looks at the electrical device Has associated radiation resistance to think about. This antenna current can be used to estimate the electric field strength and thus the radiation power. For example, let's say it frequencies up to about 300 MHz should be measured, which corresponds to a wavelength of 1 m. The The device to be examined has a largest dimension that is smaller than half the operating wavelength, i.e. about 50 cm, and is tightly sealed on all sides. shields. At one end of the device is the connection cord to the network through a hole in the Shielding led out. All disturbances that are generated inside the device can then only penetrate through this Lodh to the outside via the connecting cord. The high frequency current flowing between the Leads of the connecting cord flows, in the direction of the KfTetz at high frequencies quickly on a negligibly low value -damped. On the other hand on the outside of the housing an opposing

909 776/177909 776/177

phasiger Strom aus, der die Strahlung verursacht und der in erster Näherung dem Betrag des Stromes auf der Zuleitungsschnur entspricht. Mißt man diesen aus der Öffnung im Abschirmgehäuse austretenden Strom/ mit einem Stromwandler, so ist die Störstrahlungsleistung N_s = J² · R_s, wobei R_s den Strahlungswiderstand des Gerätes bedeutet, der für ein etwa eine halbe Betriebswellenlänge langes Gebilde ungefähr 70 Ohm beträgt. Nimmt man an, daß die Störleistung des in Erdnähe befindlichen Gerätes sich halbkugelförmig ausbreitet, so ergibt sich in einer Meßent-phase current, which causes the radiation and which in a first approximation corresponds to the amount of the current on the supply cord. If this current emerging from the opening in the shielding housing is measured with a current transformer, the radiated interference power is N _s = J ² · R _s , where R _{s means} the radiation resistance of the device, which is approximately 70 ohms for a structure about half an operating wavelength . If one assumes that the interfering power of the device located close to the earth spreads out in a hemispherical manner, then in a measurement

fernungr von z.B. 10m die Strahlungsdichte5*=far from e.g. 10m the radiation density5 * =

jL 7t ΎjL 7t Ύ

E² E ²

Nun ist weiterhin S= -=-, wobei E die gesuchte FeId-Now S = - = -, where E is the searched field

stärke und Z₀ (= 377. Ohm)' den Wellenwiderstand des freien Raumes bedeutet. Da sich die Strahlung in Wirklichkeit, meist nicht gleichmäßig im Raum ausbreitet, muß der errechnete Wert für die Feldstärke noch mit einem Faktor multipliziert werden, der dem Antennengewinn des störenden Gerätes entspricht. Da bei der Störfeldstärkemessung jeweils Größtwerte der Feldstärke aus dem Antennendiagramm des Störers aufgeführt werden, wird dieser Faktor in der Regel größer als 1 sein. Es ergibt sich dann als Näherungsformel für die Störfeldstärke E die Gleichung strength and Z ₀ (= 377th Ohm) 'means the wave resistance of the free space. Since in reality the radiation does not spread evenly in the room, the calculated value for the field strength must be multiplied by a factor that corresponds to the antenna gain of the interfering device. Since maximum field strength values from the antenna diagram of the interferer are listed when measuring the interference field strength, this factor is usually greater than 1. The equation then results as an approximation formula for the interference field strength E.

E = J-k -6,5 (Ohm/m), E = Jk -6.5 (Ohm / m),

worin / in Ampere gemessen ist und k eine von Gerät zu Gerät zu bestimmende Konstante für die Richtcharakteristik des Störers bedeutet. Das Verfahren der Messung mit einem Stromwandler empfiehlt sich daher ganz besonders für die Überprüfung von Geräten in der Serienfertigung, da es lediglich die Umschließung der Zuleitungsschnur mittels eines Stromwandler erfordert.where / is measured in amperes and k means a constant to be determined from device to device for the directional characteristic of the interferer. The method of measurement with a current transformer is therefore particularly recommended for checking devices in series production, since it only requires the supply cord to be enclosed by a current transformer.

Nachstehend soll an Hand von Ausiührungsbeispiielen die Erfindung noch näher erläutert werden.The following is intended on the basis of execution examples the invention will be explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt zunächst schematisch die Messung an einem Rundfunkgerät 1, dessen Störstrahlung im UKW-Bereich beispielsweise bestimmt werden soll. Die Zuleitung 2 zum Anschluß in der Netzsteckdose 3 ist mittels eines Hochfrequenzstromwandlers 4 umschlossen, dessen Wicklung über einen nicht näher dargestellten Gleichrichter und gegebenenfalls einen Verstärker eine Anzeigevorrichtung 5 speist. Die Anzeigevorrichtung 5 wird zweckmäßig in Stromwerten geeicht, sie kann jedoch für eine bestimmte Art von zu untersuchenden Geräten auch unmittelbar in Störfeldstärken geeicht werden.Fig. 1 initially shows schematically the measurement on a radio device 1, whose interference radiation in the VHF range is to be determined, for example. The supply line 2 for connection to the mains socket 3 is enclosed by means of a high-frequency current converter 4, the winding of which feeds a display device 5 via a rectifier (not shown in detail) and, if necessary, an amplifier. The display device 5 is expediently calibrated in terms of current values, but it can also be calibrated directly in terms of interference field strengths for a certain type of device to be examined.

An Hand der Fig. 2 soll der Hochfrequenzstromwandler noch näher erläutert werden. Der Hochfrequenzstromwandler besteht aus einem Ringkern 6 aus Hochfrequenzeisen oder Ferrit, der die Zuleitung 2 des elektrischen Gerätes zweckmäßig möglichst dicht umschließt. Um die Umschließung zu vereinfachen, ist der Schenkel 7 des Ringkernes 6 abnehmbar ausgebildet. Die auf der Zuleitung fließenden »Antennenströme« der Störstrahlung verursachen ein magnetisches Wechselfeld, das im Bereich des Stromwandlers praktisch völlig innerhalb des Kernes 6 verläuft. In den Wicklungen 8,9 des Stromwandlers werden daher entsprechende Ströme induziert, die als Maß für den Antennenstrom und damit für die abgestrahlte Leistung bzw. die Störfeldstärke dienen. Beim Ausführungsbeispiel sind die Wicklungen 8 und 9 als Koaxialleitungen ausgebildet, da durch den Außenleiter der Einfluß des elektrischen Feldes der Störstrahlung beseitigt wird. Hierzu ist es jedoch erforderlich, daß, so wie im Ausführungsbeispiel für die Wicklung 9 ersichtlich, der Außenleiter an einer zweckmäßig symmetrisch liegenden Stelle 10 jeder der Wicklungen aufgetrennt ist, damit keine Kurz-. Schlußwindungen Zustandekommen. Die symmetrische Auftrennung ist zweckmäßig, weil sonst die über die Außenleiter fließenden dielektrischen Verschiebungsströme zusätzliche, störende Magnetisierungen verursachen,. Die Innenleiter — das sind die eigentlichenThe high-frequency current converter will be explained in more detail with reference to FIG. 2. The high frequency current transformer consists of a toroidal core 6 made of high-frequency iron or ferrite, which the supply line 2 of the suitably encloses electrical device as tightly as possible. To simplify the enclosure, is the leg 7 of the toroidal core 6 is designed to be removable. The »antenna currents« flowing on the supply line the interfering radiation cause an alternating magnetic field in the area of the current transformer runs practically completely within the core 6. In the windings 8,9 of the current transformer therefore corresponding currents are induced, which serve as a measure for the antenna current and thus for the radiated Serve power or the interference field strength. In the embodiment, the windings 8 and 9 are as Coaxial lines are formed, since the influence of the electrical field of the interference radiation through the outer conductor is eliminated. For this, however, it is necessary that, as in the exemplary embodiment for the Winding 9 can be seen, the outer conductor at an expediently symmetrical point 10 each the windings is separated so that no short. Final turns come about. The symmetrical Separation is useful because otherwise the dielectric displacement currents flowing over the outer conductors cause additional, disruptive magnetizations. The inner conductors - these are the real ones

ίο Wicklungen — sind beim Ausführungsbeispiel in Serie geschaltet und speisen in einem Anschlußkästchen einen Transformator 11, der einerseits über eine weitere abgeschirmte Leitung mit der eigentlichen Anzeigevorrichtung 5 verbunden ist. Es wäre an sich möglich, mit einer einzigen Wicklung auf dem Kern 6 zu arbeiten, doch gestaltet sich dann die Einhaltung der erforderlichen Symmetrie unter Umständen schwierig. Aus diesen Gründen wurden beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zwei Wicklungen vorgesehen, die gleichartig ausgebildet und symmetrisch zueinander angeordnet ,sind. Es können demzufolge auch mehrere Wicklungen vorgesehen sein.ίο windings - are in the exemplary embodiment in Connected in series and feed a transformer 11 in a connection box, on the one hand another shielded line is connected to the actual display device 5. It would be in itself possible to work with a single winding on the core 6, but compliance then turns out to be the required symmetry may be difficult. For these reasons, in the embodiment 2 two windings are provided which are of identical design and symmetrical to one another are arranged. Accordingly, several windings can also be provided.

Fernerhin empfiehlt es sich, den Kern 6, der die Wicklungen trägt, mit einer Haltevorrichtung zu versehen, die aus einem Material besteht, welches das magnetische Wechselfeld der zu messenden Störströme praktisch nicht beeinflußt. Die Halterung für die Kerne kann beispielsweise nach Art einer Zaogenführung ausgebildet sein, die in geschlossenem Zustand der Zange die Teile 6 und 7 zur Vermeidung von Streuflüssen fest aneinanderpreßt.Furthermore, it is advisable to provide the core 6, which carries the windings, with a holding device which consists of a material which practically does not influence the alternating magnetic field of the interference currents to be measured. The holder for the cores can, for example, be designed in the manner of a pull guide which, when the pliers are in the closed state, presses parts 6 and 7 firmly against one another in order to avoid stray fluxes.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for determining the high-frequency interference radiation of an electrical device, the The electrical energy required for operation is supplied via a connecting line, thereby characterized in that the connection line enclosed with a current transformer for high frequency and that the high-frequency current occurring in the current transformer during operation of the electrical device taking into account the radiation resistance of the electrical device serves as a measure for the interference radiation.

2. High-frequency current transformer for performing the method according to claim 1, characterized in that that on a ring-like, made of suitable for high frequency magnetic Material existing core is applied at least one winding surrounding the core, the against the electrical field of the interfering radiation by means of a conductive, to avoid a

"55 short-circuit winding is preferably shielded symmetrically interrupted sheath.

3. High-frequency current converter according to claim 2, characterized in that several, preferably two shielded windings are provided, each of which extends over only a portion of the Extends core made of magnetic material and which are preferably formed similarly to one another and are arranged symmetrically to one another. .

4. High-frequency current converter according to claim 2 or 3, characterized in that at one of the Core with winding surrounding several turns, the shielding of which for if necessary so flowing dielectric displacement currents symmetrically in an even number of sections

is separated, that the the individual shielding sections because of the displacement currents associated magnetic alternating fields in the core compensate for each other.

5: High-frequency current converter according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the winding (s) is (are) designed as coaxial line (s) with an odd number of turns owns (own) and whose outer conductor is split into two equal sections.

6. High-frequency current converter according to one of claims 2 to 5, characterized in that the core of the transducer is divided into several, preferably two, segments.

7. High frequency current converter according to claim 6, characterized in that at least one of the Segments is provided with a holding device made of a material, which the magnetic The alternating field of the interfering radiation is practically not influenced.

8. High-frequency current converter according to claim 7, characterized in that the (those) of the Holding device free segment (s) by means of a clamping device against that with the holding device connected core segment can be pressed.

9. High-frequency current converter according to one of claims 6 to 8, characterized in that the segments of the converter core are mounted in a clamp-like holding device.

Considered publications:
British Patent No. 655,414;
U.S. Patent No. 2,499,410;

Electrical and thermal measurements, edited by Hartmann and Braun A. G., 6th edition, Frankfurt / Main, 1954, pp. 131,132;

Publications in the field of communications engineering, 1933, pp. 33 to 38.

1 sheet of drawings