DE4305703A1

DE4305703A1 - Vorrichtung zur EMI-Prüfung

Info

Publication number: DE4305703A1
Application number: DE19934305703
Authority: DE
Inventors: Felix Gassmann
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: ABB Management AG
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1994-09-01

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der EMI-Prüfung (engl. EMI = Electromagnetic Interference oder deutsch EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit)
Sie geht aus von einer Vorrichtung zur EMI-Prüfung von elek tronischen Geräten gemäß dem Oberbegriff des ersten An spruchs.

Stand der Technik

Eine solche Vorrichtung ist schon in der Europäischen Pa tentanmeldung EP-A1-0 246 544 beschrieben.

Vorrichtungen zur EMI-Prüfung, wie sie in der o.g. Schrift beschrieben sind, umfassen eine sogenannte GTEM-Zelle. Unter einer GTEM-Zelle wird im folgenden eine sich pyramidenförmig ausweitende TEM-Zelle mit Breitbandabschluß verstanden. Bei der EMI-Prüfung (EMI = Electromagnetic Interference) von elektronischen Geräten weist diese GTEM-Zelle gegenüber an deren Messeinrichtungen große Vorteile auf. Insbesondere schafft sie eine definierte Feldverteilung über einen weiten Frequenzbereich und kann auch zur breitbandigen Emissions messung eingesetzt werden. Allerdings hat es sich gezeigt, daß unerwünschte, örtliche und frequenzabhängige Inhomoge nitäten des Wellenfeldes auftreten. Dies hat damit zu tun, daß der Leitungsabschluß nicht hinreichend reflexionsfrei ist.

In der Patentschrift EP 0 363 831 B1 wurde eine neue Struk tur des Leitungsabschlusses offengelegt: Ein Leitungsab schluß wurde als ohm′scher Widerstand aufgebaut, welcher eine graduelle, serielle Bedämpfung des Innenleiters bewirkt und einen durch die HF-Absorber auf dem Leitungsabschluß zusätzlich hervorgerufenen Kapazitätsbelag lokal kompen siert. Die Absorption der feldgebundenen Energie erfolgt in einer parallel zum ohm′schen Abschluß sphärisch angeordneten Absorberfläche. Das Ende des Leitungsabschlusses wird durch die Absorber auf die ebene Rückwand des TEM-Wellenleiters geführt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei GTEM-Zellen, bei denen die durch die ebene Rückwand hervorgerufenen unterschiedli chen Laufzeiten der einfallenden Welle und deren Reflexio nen, die Feldhomogenität mit zunehmendem Querschnitt des Wellenleiters verschlechtert wird. Da die Absorber erst bei Frequenzen oberhalb 100 MHz zu wirken beginnen, sind die Re flexionen der Rückwand nicht zu unterdrücken. Bei quasiopti scher Betrachtungsweise (gültig oberhalb 30 MHz), ist leicht erkennbar, daß die nach dem Huygenschen Prinzip verursach ten Reflexionen an verschiedenen Stellen der Rückwand unter schiedliche Reflexionswinkel bilden.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Reflexionen der Rückwand des TEM-Wellenleiters bei Frequenzen kleiner 100 MHz so zu steuern, daß die Feldhomogenität des Meßvolumens unabhän gig von den Dimensionen des Wellenleiterquerschnitts erhal ten bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur EMI-Prüfung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht also darin, daß bei einem solchen TEM-Wellenleiter

a) direkt hinter den Absorbern eine sphärisch ausgebil dete, elektrisch leitende Schicht angebracht ist,
b) der Leitungsabschluß nach der Durchführung durch die Absorber direkt auf die elektrisch leitende Schicht hinter den Absorbern geführt und mit dieser Schicht leitend verbunden ist, und
c) die sphärische Schicht an deren Rändern flächig und gut leitend mit allen vier Seitenwänden des TEM-Wellenlei ters verbunden ist.

In einem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der TEM-Wellenleiter hinter der erfindungsgemäßen Schicht mit einer ebenen Rückwand abgeschlossen. Die Position und Nei gung dieser Rückwand kann beliebig den gegebenen Platzver hältnissen angepaßt werden. Die Rückwand übernimmt ledig lich die Funktion der Schirmdämpfung.

Ein zweites, bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die HF-Spitzenabsorber auf einer sphärisch gekrümmten, nichtleitenden Trägerplatte angebracht sind, und die erfindungsgemäße Schicht als auf diese Trägerplatte aufgebrachte Folie ausgeführt ist.

Weiter Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur EMI-Prü fung besteht also darin, daß man durch sphärische ge krümmte, elektrisch leitende Schicht eine definierte Refle xion über die ganze Fläche erhält. Damit wird die ein fallende Welle an allen Punkten der Rückwand konstant in die selbe Richtung reflektiert. Dadurch wird es möglich, GTEM- Zellen mit bisher noch nicht gebauten Größen herzustellen und elektronische Geräte nicht nur auf Einstrahlung zuver lässig zu testen, sondern auch deren Emission im Zeitbereich genau zu messen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Den Verlauf des Reflexionswinkel Φ aufgetragen über der horizontalen (x) und der vertikalen (y) Ausdehnung der Rückwand einer GTEM-Zelle;

Fig. 2 Eine erfindungsgemäße GTEM-Zelle mit offener Vor derseite, wobei nur die metallischen Teile gezeigt sind;

Fig. 3 Die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen GTEM- Zelle; und

Fig. 4 Einen Ausschnitt der Absorberwand, auf welcher eine metallisch leitende Schicht angebracht ist.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezeichnungsliste zusammengefaßt auf gelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In GTEM-Zellen erfolgt die Absorption der feldgebundenen En ergie für Frequenzen oberhalb 100 MHz in einer parallel zum ohmschen Abschluß angeordneten Absorberfläche. Die volle Wirkung der Absorber entfaltet sich aber erst bei etwa 300 MHz, so daß auch im Frequenzbereich 100-300 MHz noch mit Reflexionen von der Rückwand gerechnet werden muß. Die von der Zelle gebildete sphärische Wellenfront wird an der ebe nen Rückwand ungleichmäßig in der Richtung und mit unter schiedlicher Phasenverzögerung in der Zeit reflektiert. Die im Meßvolumen erzeugten Überlagerungen von einfallender und reflektierter Welle weisen vor allem am Rande des Meßvolu mens starke Verzerrungen auf. Diese Verzerrungen sind direkt proportional zu den maximalen Querschnittsdimensionen des TEM-Wellenleiters.

In Fig. 1 ist der Reflexionswinkel (Φ), welcher beim Ein treffen einer sphärischen Welle auf eine ebene Rückwand auf tritt, über der räumlichen Ausdehnung (x, y) der Rückwand aufgetragen. Im Falle einer 3750 GTEM des Anmelders (GTEM- Zelle mit 3.75 m Septumhöhe bei den Absorberspitzen) betra gen sie bis zu 30°. Lediglich das Zentrum der Rückwand hat einen Reflexionswinkel von annähernd 0°.

Will man eine definierte Reflexion über die ganze Fläche der Rückwand, so muß diese, wie die Absorber, sphärisch aufge baut werden. Dies wird nun dadurch erreicht, daß hinter der Absorberwand (9), welche aus HF-Spitzenabsorbern (5) be steht, eine elektrisch leitende, sphärisch gekrümmte Schicht (10) angebracht ist.

In Fig. 2 sind die metallischen Teile einer Zelle mit er findungsgemäßer Schicht (10) dargestellt. Neben der sphä risch gekrümmten Schicht (10) ist der Innenleiter (4) und die Zellrückwand (11) zu erkennen.

Dieselbe Situation ist Fig. 3 in einer Seitenansicht darge stellt. Bei dieser Darstellung sieht man auch, wie der In nenleiter (4) in einen Leitungsabschluß (7) übergeht, wel cher durch die Absorberwand (9) mit den Spitzenabsorbern (5) geht und mit der elektrisch leitenden Schicht (10) verbunden ist.

Mit der erfindungsgemäßen, elektrisch leitenden und sphä risch gekrümmten Schicht (10) wird die einfallende Welle an allen Punkten der Rückwand konstant in die selbe Richtung (Reflexionswinkel = 0°) reflektiert.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Spitzenab sorber (5) bereits auf einer sphärischen, nichtleitenden (z. B. Holz) Trägerplatte (12) montiert. In diesem Fall ge nügt es, direkt hinter den Absorbern eine dünne, gut lei tende Metallschicht anzubringen. Fig. 4 zeigt eine Aus schnitt davon.

Hierzu sind verschiedene technische Ausführungen denkbar: z. B. würde sich eine herkömmliche Aluminium- oder Kupferfo lie gut eignen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß der Leitungsabschluß als ohm′scher Widerstand ausge führt ist. Damit wird eine graduelle, serielle Bedämpfung des Innenleiters bewirkt und ein durch die HF-Absorber auf dem Leitungsabschluß zusätzlich hervorgerufener Kapazitäts belag lokal kompensiert.

Um sicherzustellen, daß sich beim Einfügen einer solchen sphärischen Rückwand keine Eigenschaften der GTEM-Zelle ver schlechtern, wurden an einer 1500 GTEM die erwähnten Ände rungen vorgenommen. Für den Nachweis wurde das ganze Meßvo lumen mit jeweils 4 Sensoren pro Meßschicht abgetastet. Dasselbe wurde mit und ohne sphärische Folienrückwand durch geführt. Es konnten im Frequenzgang im Rahmen der Meßgenau igkeit keine nachteiligen Veränderungen nachgewiesen werden.

Durch die erfindungsgemäße Schicht wird also es möglich, GTEM-Zellen mit bisher noch nicht gebauten Größen herzu stellen, und elektronische Geräte nicht nur auf Einstrah lung zuverlässig zu testen, sondern auch deren Emission im Zeitbereich (vor allem bei pulsartiger Emission) genau zu messen.

Bezugszeichenliste

4 Innenleiter
5 Hochfrequenz-Spitzenabsorber
7 Leitungsabschluß
8 GTEM-Zelle
9 Absorberwand
10 elektrisch leitende Schicht
11 Rückwand
12 Trägerplatte

Claims

1. Vorrichtung zur EMI-Prüfung mit einem sich pyramidenför mig ausweitenden, geschlossenen TEM-Wellenleiter (8), welcher

a) durch eine sphärisch gekrümmte Absorberwand (9) mit Hochfrequenz-Spitzenabsorbern (5) abgeschlossen ist und
b) einen asymmetrisch angeordneten, plattenförmigen In nenleiter (4) aufweist, welcher durch die Absorberwand (9) hindurch auf einen Leitungsabschluß (7) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
c) direkt hinter der Absorberwand (9) eine sphärisch ge krümmte Schicht (10) aus elektrisch leitendem Material angebracht ist,
d) der Leitungsabschluß (7) direkt auf die sphärisch ge krümmte Schicht (10) geführt und mit dieser leitend verbunden ist, und
e) die Schicht (10) an den Rändern flächig und leitend mit den Seitenwänden des TEM-Wellenleiters (8) verbun den ist.

2. Vorrichtung zur EMI-Prüfung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der TEM-Wellenleiter (8) hinter der sphärischen Schicht (10) mit einer beliebig geformten Rückwand (11) abgeschlossen ist.

3. Vorrichtung zur EMI-Prüfung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß

a) die Absorberwand (9) aus einer sphärisch gekrümmten, nichtleitenden Trägerplatte (12) besteht, auf welcher die Hochfrequenz-Spitzenabsorber (5) angebracht sind, und
b) die sphärische Schicht (10) als auf die Trägerplatte (12) aufgebrachte Folie ausgeführt ist.

4. Vorrichtung zur EMI-Prüfung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschluß (7) als ohm′scher Widerstand ausgeführt ist.

5. Vorrichtung zur EMI-Prüfung nach einen der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Schicht (10) aus einer Aluminium- oder Kupferfolie be steht.