S-Parametermessung zur Lokalisation von Störungen in Schirmen

Abstract

Im Bereich der Elektromagnetischen Verträglichkeit ist Schirmung ein sehr wichtiges Thema. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass diese vollständig abgeschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, können elektromagnetische Felder zwischen geschirmten und äußeren Bereich ein- und ausdringen. Eine Überprüfung auf Schirm-Intaktheit kann mittels verschiedener Methoden erfolgen. In einer Arbeit von Baum [1] wurde untersucht wie man mit Hilfe von Drahtwicklungen, welche sowohl außen als auch innen am zu untersuchenden Schirmungsgehäuse angebracht werden, Risse in diesem detektieren und lokalisieren kann. Genutzt wird hierbei ein kurzer, steilflankiger Puls im Zeitbereich. In einer darauf aufbauenden Arbeit von Reiser [2] wurden Messungen im Frequenzbereich durchgeführt. Dazu wird eine Koaxialleitung so modifiziert und aufgetrennt, dass deren Außenleiter mit Flächenelektroden an das zu untersuchende metallische Gehäuse angebracht wird und der Innenleiter über die zu detektierende Störstelle (Schirmungsunterbrechung). Dadurch entsteht eine Streifenleitungsstruktur welche mit einem Messempfänger verbunden wird. Wird im Inneren des Gehäuses ein Erregerfeld erzeugt, dringt dieses durch die Störstellen nach außen und kann von der Streifenleitungsstruktur detektiert werden. Die vorliegende Arbeit soll auf dem Prinzip der Erstellung einer Streifenleitungsstruktur aufbauen und eine Messmethode vorstellen, mit der sich Schirmungsunterbrechungen aber auch sich bildende kleinste Risse in Koaxialkabelschirmen und bedeckten Metallflächen, wie bspw. lackierten Gehäusen, detektieren lassen. Im Falle einer Untersuchung von Koaxialkabeln ist die Time-Domain Reflectometry (TDR) [3] bereits eine bewährte Methode, um Störungen, wie u. A. Unterbrechungen, Quetschungen oder Risse im Impedanzverlauf des Kabels zu detektieren und zusätzlich zu lokalisieren. Bei einer solchen TDR-Messung werden jedoch Messgeräte wie Speicheroszilloskope verwendet, welche eine sehr hohe Messbandbreite von DC bis in den zweistelligen GHz-Bereich aufweisen. Ziel dieser Arbeit ist es jedoch zum einen, eine Messsonde zu entwickeln, mit welcher die Oberfläche auf Störungen abgesucht werden kann und zum anderen die Vorteile einer TDR-Messung mittels Messgeräte mit geringerer Messbandbreite nachzubilden.