Messtechnische Verifizierung eines analytischen Modells für geschirmte Magnetfeldantennen mittels kontaktloser Impedanzmessung

Abstract

Für die Messung von Feldstärken im Frequenzbereich bis 30 MHz werden üblicherweise breitbandige geschirmte Magnetfeldantennen eingesetzt. Um die gewünschte Breitbandigkeit zu erreichen, werden die Antennen unterresonant betrieben und müssen somit elektrisch klein sein. Üblicherweise wird angenommen, dass die Antenne elektrisch klein ist, wenn ihr Umfang kleiner als ein Zehntel der Wellenläge bleibt, bei 30 MHz ist der maximale Antennenumfang also 1 m. Zum Schutz vor elektrischen Störfeldern ist die Leiterschleife mit einem leitfähigen Schirm umgeben. Um keine Kurzschlusswindung zu erzeugen, ist dieser ist mit einem Schlitz versehen, der mittig auf der senkrechten Symmetrieachse liegt. Im Fußpunkt der Antenne münden die beiden geschirmten, gleichlangen Antennenarme in ein Fußpunktnetzwerk (FPN), das die Verbindung zum Messempfänger mit üblicherweise koaxialem Anschluss herstellt. In Abbildung 1 ist der Aufbau einer solchen Antenne schematisch dargestellt. Verschiedene Untersuchungen [1,4] zu gängigen Kalibrierverfahren für Magnetfeldantennen haben gezeigt, dass die Antennenfaktoren auch vom jeweiligen verfahren abhängen. Zur Weiterentwicklung der Kalibrierverfahren ist ein genaues Verständnis der Funktionsweise geschirmter Magnetfeldantennen unumgänglich. Ein valides analytisches Modell ist dazu ein unentbehrliches Werkzeug und wird im Rahmen dieser Veröffentlichung vorgestellt.