Phasenrichtige HF-Störstrommessung und HF-Stromeinspeisung mit kalibrierten Impedanzzangen

Abstract

Der Einsatz schnell schaltender Wide-Bandgap-Halbleiter mit dem Ziel der Effizienzsteigerung leistungselektronischer Systeme erfordert präzise EMV-Messtechnik. Nicht nur um sicherzustellen, dass die Grenzwerte eingehalten werden, sondern auch zur Unterstützung des Designprozesses im Sinne einer ganzheitlichen Effizienzoptimierung, die auch EMV-Maßnahmen wie Filter und Schirmungen mit einbezieht. Eine solche Optimierung erfordert eine umfangreiche Modellierung des Gesamtsystems und dazu die möglichst genaue Kenntnis der Hochfrequenzeigenschaften der beteiligten Komponenten unter realen Randbedingungen. Am Institut für EMV wird dazu an einem kontaktlosen Messverfahren geforscht, das auf der Verwendung so genannter Impedanzzangen basiert, die zusammen mit dem dazugehörigen Kalibrierverfahren in [1] präsentiert wurden. Die Impedanzzange ist eine spezielle Form der Stromzange, die nur eine einzige oder sehr wenige Sekundärwindungen besitzt. Idealerweise wird so die Impedanz des Systems unter Test (SUT) direkt auf den Anschluss der Impedanzzange abgebildet. Dies ermöglicht die rückführbare 3-Term-Kalibrierung der Zange unter Verwendung dreier Kalibrierstandards mit Hilfe von Reflexionsmessungen, wodurch das komplexe Übertragungsverhalten der Impedanzzange ermittelt werden kann [1]. Dieses Verfahren ermöglicht breitbandige kontaktlose Impedanzmessungen [1] und kontaktlose vektorielle Netzwerkanalyse [2, 5]. In diesem Beitrag geht es darum, inwiefern dieses Verfahren auch zur Hochfrequenzstörstrommessung und Hochfrequenzstromeinspeisung verwendet werden kann, ob sich dadurch Vorteile gegenüber den klassischen Methoden ergeben und welche Probleme dabei auftreten.