Statistische Ermittlung der Direktivität eines elektrisch großen Prüflings mittels analytischer und numerischer Verfahren

Abstract

Die direkte Messung der maximalen elektrischen Feldstärke eines elektrisch großen Prüflings (engl. equipment under test, EUT) mit hoher Frequenz ist komplex und zeitaufwendig. Im Frequenzbereich oberhalb von 1GHz ist die Modenverwirbelungskammer (MVK) eine geeignete alternative Testumgebung, weil das konkrete Abstrahldiagramm irrelevant ist. Mit Hilfe der Direktivität kann die gemessene abgestrahlte Leistung aus der Messung in der MVK in die entsprechende elektrische Feldstärke konvertiert werden [6]. Dieser Beitrag untersucht den Einfluss verschiedener elektrisch großer Kabelkonfigurationen des EUT auf die Schätzung der Direktivität. Ziel dieser Arbeit ist die Vorstellung der Ergebnisse der abgestrahlten Feldstärke und der Direktivität dieses neuen Simulationsmodells, welches ein Kombination aus dem eigentlichen Prüfling und der Anschlussleitung darstellt. Die Interpretation der Ergebnisse führt zu einer verlässlichen Möglichkeit, die gemessene Gesamtstrahlungsleistung in einer MVK in die äquivalente elektrische Feldstärke in einem bestimmten Abstand zu transformieren. Ein quaderförmiges Metallgehäuse in der Größe eines Computergehäuses mit einem Schlitz und einer Anschlussleitung wird als Prüfling für den Frequenzbereich von 1 GHz bis 6 GHz berücksichtigt (siehe Abbildung 1). Die Anschlussleitung läuft zunächst im Inneren des Gehäuses und wird durch eine kleine Öffnung nach außen geführt. Als Anregung wird eine diskrete Quelle mit einer Leistung von 1W zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Leitung betrachtet. Eine neuartige statistische Untersuchung betrachtet die zufällige Verlegung der Anschlussleitung, die von der Prüflingsoberfläche ausgeht. Die Leitungslänge und die Größe des Gehäuses werden beliebig variiert. Danach werden die abgestrahlte Feldstärke des Kabels und des Prüflings berechnet. Diese Prozedur wird mehrfach wiederholt und statistisch ausgewertet. Für unterschiedliche Konfigurationen wird die maximale Richtwirkung mittels numerischer Simulation (CST MWS Studio) bestimmt. Die Simulationsergebnisse werden mit analytischen Verfahren [3] verglichen. Anschließend werden die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und die Verteilungsfunktion berechnet, um den Modalwert der Direktivität (das Maximum der Dichtefunktion) besser darzustellen.