Potentiale der kombinierten H- und E-Feldmessung für die Bestimmung von Spannungs- und Stromverteilungen in Leiterbahnen

Abstract

Die Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit gehört zu den Anforderungen an Elektronikkomponenten. Hierbei muss auch die feldgebundene Störaussendung von Platinen bestimmt werden. Stellt sich dabei heraus, dass ein nicht tolerierbares Maß an Störungen verursacht wird, so ist häufig die genaue Lokalisierung der Störquellen von Interesse. Hierzu sollten primär die Leiterbahnen als abstrahlende Strukturen untersucht werden. Auf Platinen ist die direkte Messung der Ströme und Spannungen aufgrund der schlechten Zugänglichkeit der Messpunkte und der Problematik der Rückwirkungsfreiheit kaum möglich. Nahfeldmessungen oberhalb einer Platine können helfen, die Ströme zu identifizieren. Mit den Messdaten kann die Stromverteilung auf den in ihrer Lage als bekannt angenommenen Leiterbahnen rekonstruiert werden. Für diese Rekonstruktion können verschiedene Feldmodelle verwendet werden. Ein möglicher Ansatz ist die Momentenmethode [1]. Dem gegenüber steht eine Feldmodellierung mit Hilfe von Hertzschen Dipolen [2], [3]. Bisher wurden hauptsächlich Magnetfelddaten für die Rekonstruktion verwendet. In dem vorliegenden Beitrag werden neben den magnetischen Nahfelddaten auch elektrische Feldmessungen zur Rekonstruktion verwendet. Die Verwendung des elektrischen Feldes zur Rekonstruktion der Stromverteilung wurde auch in [4] und [5] untersucht. Dabei modelliert [4] das elektrische und magnetische Feld auf Basis von Dipolen. [5] untersucht lediglich das elektrische Feld und modelliert dieses anhand von Greenschen Funktionen. Der hier vorgestellte neue Ansatz unterscheidet sich in verschiedenen Punkten von [4] und [5]. Zunächst wird wie in [6] zusätzlich die Information über die Lage der Leiterbahnen verwendet und die Leitungstheorie als Randbedingung für die zu rekonstruierenden Stromverteilungen verwendet. Außerdem wird ein anderer Ansatz zur simultanen Betrachtung der elektrischen und magnetischen Felddaten als in [4] verwendet. Es werden einlagige Platinen mit durchgängigen Masseflächen betrachtet, auf denen sich mehrere Leiterbahnen befinden. Modelliert werden diese als Stromfäden über einer ideal leitfähigen und unendlich ausgedehnten Massefläche. Position und Ausbreitungseigenschaften der Leitungen werden als bekannt angenommen. Weitere Platinenkomponenten werden nicht berücksichtigt.