Rekonstruktion von Betrag und Phase von Leiterbahnströmen aus phasenlos gemessenen Nahfelddaten

Abstract

Zur messtechnischen Untersuchung von feldgebundenen Störemissionen werden im Allgemeinen Antennenmessungen durchgeführt. Diese Messungen sind jedoch mit hohem Aufwand verbunden. So wird beispielsweise eine Absorberkammer oder ein Freifeld als Messumgebung benötigt. Die Untersuchung des elektromagnetischen Nahfelds von Komponenten könnte demgegenüber eine attraktive Alternative zur Analyse von Störquellen sein. Einerseits ist die Aufnahme von Nahfelddaten nicht an eine besondere Messumgebung gebunden. Andererseits existieren Methoden zur Auswertung, mit denen das Ergebnis einer Antennenmessung prognostiziert werden kann. Near-Field-to-Far-Field-Transformationen stellen dabei einen möglichen Ansatz dar [1]. Ein grundlegend anderer Ansatz ist die Verwendung von Quellenmodellen. Hierbei werden zum einen äquivalente Modelle verwendet, die primär das Fernfeld beschreiben [2], [3]. Auf der anderen Seite werden aber auch Modelle eingesetzt, durch welche die tatsächlichen Quellen in Form der Stromverteilung bestimmten werden. Teilweise basieren diese Stromrekonstruktionsmethoden auf der Momentenmethode [4]. Es ist aber auch möglich mit Dipolen entsprechende Modelle aufzubauen [5], [6]. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung und Evaluation der Stromrekonstruktionsmethode basierend auf Dipole. Dazu wird eine Methode vorgestellt, die anhand von phasenlosen elektrischen und magnetischen Nahfelddaten die Stromverteilung auf einer Leiterstruktur bestimmt. Anhand von gemessenen Daten werden Rekonstruktionsergebnisse bestimmt und diskutiert. Es wird gezeigt, wie mithilfe dieser Ergebnisse die betrachtete Struktur durch ihre Impedanzen charakterisiert wird. In einer exemplarischen simulatorischen Untersuchung wird anschaulich dargestellt, wie auf der Basis dieser Informationen eine Entstörungsmaßnahme ausgelegt werden kann. Die hier präsentierte Rekonstruktionsmethode ist eine Fortsetzung der Arbeiten aus [5]. In [5] wird anlehnt an beispielsweise [2] und [3] die Methodik von [6] weiterentwickelt, um mithilfe eines iterativen Algorithmus phasenlose Nahfelddaten auszuwerten, wobei lediglich simulatorische Daten verwendet werden. Im Gegensatz dazu wird hier das gemessene Nahfeld einer Struktur als Datengrundlage verwendet. Außerdem wird die Methode um das Feldmodell aus [7] erweitert, welches die zusätzliche Auswertung des elektrischen Feldes neben dem magnetischen Feld für die Stromrekonstruktion ermöglicht. Während [7] dies nur auf Basis von Simulationsdaten diskutiert, wird in diesem Beitrag erstmalig der Ansatz für gemessenen Daten genutzt. Für den hier präsentierten Ansatz werden einige Annahmen getroffen. So wird davon ausgegangen, dass die Lage der Leiter bekannt ist. Darüber hinaus wird angenommen, dass die Ausbreitungseigenschaften sowie die Wellenwiderstände der Leiter bekannt sind.