Einfluss parasitärer Effekte einer Rahmenantenne bei Magnetfeldmessungen unter 30 MHz

Abstract

Normgerechte Störaussendungs- und Störfestigkeitsmessungen im Frequenzbereich zwischen 9 kHz bis 30 MHz stellen noch immer eine große Herausforderung an die Messtechnik dar. Einer der Hauptgründe hierfür ist der Abstand zwischen dem Messobjekt und der Antenne, da dieser wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge der jeweils betrachteten Frequenz in diesem Frequenzbereich. Laut CISPR-Normen [1], [2] und [3] werden in diesem Frequenzbereich Magnetfeldantennen verwendet und die Messungen in einer definierten Messumgebung, wie Absorberhallen oder Freifeldmessplätze durchgeführt. Zur Validierung dieser EMV-Messplätze für die Messung von Störaussendung und Störfestigkeit eines Messobjektes hatte Trautnitz et al. [4] einen Round-Robin-Test in unterschiedlichen Absorberhallen und Freifeldmessplätzen durchgeführt. Jedoch gibt es kaum Untersuchungen zum Einfluss des realen Bodens (Groundplane) der Messplätze auf das Messergebnis. Aus diesem Grund wurde in vorangegangenen Arbeiten dieser Einfluss der Groundplane mithilfe von unterschiedlichen numerischen Feldberechnungsprogrammen untersucht ([5] und [6]). In diesen Arbeiten wurde der Frequenzbereich von 1 kHz bis 1 MHz festgelegt, da in diesem Bereich der größte Einfluss vermutet wurde Die Ergebnisse aus den Simulationen wurden anschließend mit den Messergebnissen aus dem Round-Robin-Test verglichen. Als numerische Feldberechnungsprogramme wurden FEKO [7], CST [8] und Concept II [9] verwendet. In dieser Arbeit werden weiterführende Untersuchungen vorgestellt. Hierbei wird der Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz erweitert, mit Hilfe der numerischen Feldprogramme simuliert und mit den Messergebnissen aus dem Round-Robin-Test [4] verglichen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse aus dem Vergleich sowie der charakteristische Verlauf der realen Messdaten legen die Vermutung nahe, dass die Eigenschaften der Rahmenantenne einen Einfluss auf die Messergebnisse haben. Aus diesem Grund werden in dieser Arbeit weiterhin die parasitären Effekte einer Rahmenantenne untersucht. Speziell im Fokus liegt der Einfluss der Induktion der Leiterschleife und der parasitären Kapazität, welche sich zwischen den einzelnen Windungen des Drahtes und der Rahmenantenne selbst bilden. Mithilfe eines numerischen Feldberechnungsprogrammes (Concept II) wird eine Rahmenantenne modelliert und die Anzahl an Windungen der Antenne variiert. Zur Validierung der Simulationsergebnisse wird ein Ersatzschaltbild der Rahmenantenne in ein numerisches Schaltungssimulationsprogramm modelliert und die Ergebnisse mit den Simulationsprogrammen verglichen.