DE3925247A1 - Anordnung zur erzeugung und zum empfang definierter feldstaerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung defi­ nierter Feldstärken gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Die Erfindung der genannten Art wird vorzugsweise in der Qualitätssicherung eingesetzt. Dort dient sie bei­ spielsweise zur EMV-Prüfung und/oder EMP-Prüfung.

Aus EP-OS 02 46 544 ist eine Anordnung bekannt zur EMV- und EMP-Prüfung elektronischer Geräte mit sich pyramiden­ förmig aufweitenden Metallwänden zur Erzeugung von TEM-Wellen (transversal elektromagnetischen Wellen), bei der die Hochfrequenz-Absorber kugelkalottenförmig ange­ bracht sind. Dafür ist ein spezielles, aus Holz oder Kunststoff bestehendes, tragendes kugelkalottenförmiges Gerüst zur Halterung der Hochfrequenz-Absorber erfor­ derlich. Dieses Gerüst ist bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr notwendig, da die Hochfrequenz-Absorber unmit­ telbar auf die metallischen Innenwände geklebt oder in ein unmittelbar auf den metallischen Innenwänden befestigtes Holzlattengerüst befestigt sind, was sehr viel weniger aufwendig ist.

Ferner sind bei den vorgeschlagenen Lösungen vorzugsweise zusätzlich die schrägen Seitenwände mit Hochfrequenz-Ab­ sorbern belegt. Dies hat den Vorteil, daß nach dem Entfer­ nen des Innenleiters eine mit Hochfrequenz-Absorbern ausge­ stattete geschirmte Absorberkammer unmittelbar für andere EMV-Messungen zur Verfügung steht.

Desweiteren wird bei der hier vorgeschlagenen Lösung kein quaderförmiger Metallraum hinter den Hochfrequenz-Absor­ bern angeordnet. Hierdurch erfolgen Kosteneinsparungen und Verringerung des üblichen Materialaufwandes. Mithin ergibt sich einerseits kein unnötiger Verlust an Innenraum für Meßzwecke, andererseits erfolgten keine zusätzliche Fehlan­ passungen des Innenleiters durch Zuleitungen zu den Abschlußwiderständen, die unnötige Belastungsinduktivitä­ ten verursachen. Letztlich fehlt zwischen dem äußersten Strompfad der bereits in P 38 36 121.3 vorgeschlagene Pha­ sen- und Laufzeitausgleich auf den Innenleiter für Fre­ quenzen ab ca. 100 MHz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, sowohl EMV- als auch EMP-Prüfungen vom Niederfrequenzbe­ reich bis zum SHF-Bereich durchzuführen. Die gefundene Lösung sollte leicht herstellbar, preiswert und material­ sparend implementiert sein.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in dem Pa­ tentanspruch 1 beschrieben. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie bevorzugte An­ wendungen der Erfindung ausgeführt.

Der erfindungsgemäße Lösungsgedanke besteht darin, daß zwei trichterförmige symmetrische Außenleiter miteinander verbunden sind, bzw. ein symmetrischer Außenleiter mit ei­ nem unsymmetrischen Außenleiter verbunden ist. Beide Außenleiter bilden zusammen mit einem Innenleiter eine TEM-Zelle. In beiden Fällen weisen die Außenleiter vor­ zugsweise Trichterform auf.

In dieser TEM-Zelle befindet sich ein auf den Wellenwider­ stand definierter und geformter Innenleiter. Der Innenlei­ ter besteht vorzugsweise aus einer Metallplatte. Alterna­ tiv hierzu kann er aus parallel zur Längsachse der TEM- Zelle verlaufenden Drähten oder Maschendraht realisiert werden. In vorzugsweise einem der beiden Außenleiter kön­ nen Hochfrequenz-Absorber ausgebildet sein.

Ist der Innenleiter in der TEM-Zelle nicht implementiert, so ist sie als Absorberkammer verwendbar.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch ihr reflexionsarmes Übertragungsverhalten im Bereich von 0 Hz bis zu etwa 18 GHz, seitens ihrer einfachen Felderzeugung auch bishin zu höchsten Frequenzen im Vergleich zu her­ kömmlichen TEM-Zellen, durch ihre sehr einfache und ökono­ mische Bauweise mit ebenflächigen Seiten, vermögens ihres sehr viel geringeren Aufwandes an Hochfrequenz-Absorbern im Vergleich zu herkömmlichen quaderförmigen Absorberräu­ men und durch ihre bivalente Nutzung (Senden und Empfan­ gen) aus, wodurch eine einfache Umschaltung von Im­ pulsbetrieb in den CW-Dauerbetrieb durchführbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand Fig. 1-6 näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Die Draufsicht auf eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung.

Fig. 2 Die Seitenansicht einer vorteilhaften Aus­ führung der erfindungsgemäßen Anordnung.

Fig. 3 Die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anord­ nung.

Fig. 4 Die Seitenansicht der TEM-Zelle nach Fig. 1 mit integrierten Hochfrequenz-Absorbern.

Fig. 5 Eine Weiterbildung der TEM-Zelle nach Fig. 1 mit integrierten Hochfrequenz-Absorbern.

Fig. 6 Die Seitenansicht einer vorteilhaften Aus­ führung nach Fig. 5.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung definierter Feldstärken nach Fig. 1-6 besteht aus einer Kombination von symmetrischen und/oder unsymmetrischen Außenleitern mit definiertem Innenleiter. Beide Außenleiter sind mit­ einander über einen dritten Flansch 22 und einen vierten Flansch 31 aneinander angeflanscht. Innerhalb des je­ weiligen Außenleiters 2 bzw. 3 ist ein auf den Wellenwi­ derstand dimensionierter Innenleiter 5 ausgebildet. Er be­ steht aus einer Metallplatte oder aus parallel zur Längsachse der TEM-Zelle verlaufenden Drähte oder Maschen­ draht. Die Drähte haben vorzugsweise einen gegenseitigen Abstand von λ/12. λ ist die kleinstmögliche Mikrowellen­ länge, der sich in der TEM-Zelle ausbreitenden Wellen. Der Innenleiter 5 ist an seinem einen Ende (z. B. Belastungs­ seite) durch einen breitbandigen Hochleistungswiderstand 1 und an seinem anderen Ende (z. B. Generatorseite) durch einen Einspeiseadapter 4 abgeschlossen. Der vorzugsweise trichterförmige erste Außenleiter 2 ist über seinen zwei­ ten Flansch 21 an den ersten Flansch 11 des Hochleistungswiderstandes 1 angeflanscht. An einen fünften Flansch 32 des zweiten vorzugsweise trichterförmigen Außenleiters 3 ist der Einspeiseadapter 4 angeflanscht.

Der Innenleiter nach Fig. 2 ist axial zur Längsachse des jeweiligen Außenleiters 2 bzw. 3 ausgerichtet.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, daß der erste Außenleiter 2 unsymmetrisch auf­ gebaut ist und an den zweiten (symmetrisch aufgebauten) Außenleiter 3 angeflanscht ist. Der Innenleiter 5 verläuft auf kürzestem Wege in beiden Außenleitern und verbindet den Hochleistungswiderstand 1 auf kürzestem Wege mit dem Einspeiseadapter 4.

Fig. 4 zeigt die TEM-Zelle mit Hochfrequenz-Absorbern an den Wandungen des jeweiligen Außenleiters. Ausgenommen sind der Fußboden 7 und die Trichterspitze 27 für die Ein­ speisung der Energie. Der eingezeichnete Innenleiter 5 er­ zeugt ein vertikal polarisiertes Feld. Bei senkrechter An­ ordnung eines weiteren (nicht gezeigten) Innenleiters an­ stelle des Innenleiters 5 wird eine horizontale Polarisa­ tion erzeugt. Der weitere Innenleiter ist bis auf die Ab­ messungen, die dem jeweiligen Wellenwiderstand entspre­ chen, baugleich mit dem Innenleiter 5. Etwa 50-70% der Höhe unter dem weiteren Innenleiter lassen sich als Prüf­ volumen nutzen. Analoges gilt für den Innenleiter 5.

Fig. 5 zeigt die TEM-Zelle nach Fig. 1 in der Hochfre­ quenz-Absorber 6 parallel zum ersten Flansch 11 im Raum zwischen dem ersten Außenleiter 2 und dem zweiten Außen­ leiter 3 angeordnet sind. Alternativ hierzu kann der erste Außenleiter 2 an seinen Wandungen mit Absorbern ausgeklei­ det sein.

Der Innenleiter 5 kann wie in Fig. 6 gezeigt, axial zur Längsachse der jeweiligen Außenleiter ausgerichtet sein. Alternativ hierzu kann der Innenleiter 5 die in Fig. 2 bis 4 gezeigte Form aufweisen.

Über den Einspeiseadapter 4 werden Transversalwellen (TEM- Wellen) eingespeist. Zwischen dem Innenleiter 5 und dem jeweiligen Außenleiter bildet sich daraufhin ein definier­ tes elektromagnetisches Feld aus. Der Wert der elektri­ schen Feldstärke E ergibt sich als Quotient aus der ange­ legten Generatorspannung U und der jeweiligen Höhe des In­ nenleiters. Bei Anpassung von Generator-Innenwiderstand und Leitungswellenwiderstand der TEM-Zellen ergibt der Quotient aus elektrischer Feldstärke E und magnetischer Feldstärke H gerade den Feldwellenwiderstand des freien Raums. Am Ende der Leitung erfolgt ein reflexionsfreier Ab­ schluß des Innenleiters 5 mit einem oder mit mehreren Hochleistungswiderständen 1. Die elektromagnetische Ener­ gie im felderfüllten Raum des zweiten Außenleiters 3 wird -insofern Hochfrequenz-Absorber implementiert sind- von den Wandungen des ersten Außenleiters 2 ab einer Frequenz von 100 MHz nicht mehr in den felderfüllten Raum des zwei­ ten Außenleiters 3 reflektiert. Für den Frequenzbereich darunter übernehmen Hochleistungswiderstände 1 bis 0 Hz diese Aufgabe allein. Im Frequenzbereich unterhalb 100 MHz wird die in den Innenleiter eingespeiste Energie sowohl leitungsgebunden (z. B. in den genannten Widerständen) als auch im Feld (in den genannten Hochfrequenz-Absorbern) ab­ sorbiert.

Durch die Ausbildung der Erfindung gemäß obiger Beschrei­ bung, stellen sich die im Lösungsgedanken bereits genannten Vorteile ein.

Claims (8)

1. Anordnung zur Erzeugung und Empfang definierter Feld­ stärken von Gleichspannung bis zum SHF-Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein symmetrischer und/oder unsymmetrischer Außen­ leiter miteinander verbunden sind;
• - ein auf einen Wellenwiderstand definiert geformter Innenleiter innerhalb des jeweiligen Außenleiters angeordnet ist;
• - die erfindungsgemäße Anordnung wie eine TEM-Zelle und/oder als Absorberkammer wirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (5) vorzugsweise aus einer Metallplatte oder aus parallel zur Längsachse der TEM-Zelle verlau­ fenden Drähten oder aus Maschendraht implementiert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (5) durch einen oder mehrere breitban­ dige Hochleistungswiderstände (1) an seinem einen Ende und an seinem anderen Ende durch einen Einspeiseadapter (4) abgeschlossen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die TEM-Zelle vorzugsweise aus einem ersten trichterförmi­ gen Außenleiter (2) aufgebaut ist, an dessen zweiten Flansch (21) ein erster Flansch (11) des Hochleistungswi­ derstandes (1) angeflanscht ist und an dessen dritten Flansch (22) ein zweiter trichterförmiger Außenleiter (3) angeflanscht ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einen fünften Flansch (32) des zweiten trichterförmigen Außenleiters (3) ein Einspeiseadapter (4) angeflanscht ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum ersten Flansch (11) im Raum zwischen erstem Außenleiter (2) und zweitem Außenleiter (3) Hochfrequenz- Absorber angeordnet sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Außenleiter (2) an seinen Wandungen mit Hochfrequenz-Absorbern ausgekleidet ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die TEM-Zelle zu EMV- und EMP- Prüfungen verwendbar ist.