Qualifikation von TEM Wellenleitern. Eine statistische Analyse

Abstract

Transversal elektromagnetische (TEM-) Wellenleiter können als alternative Testmethode benutzt werden, wenn die Feldverteilung im Prüfvolumen als hinreichend homogen und der TEM-Mode als dominant bestätigt wurden. Die in der ersten Edition der DIN EN 61000-4-20 aufgestellten Bedingungen wurden vom statistischen Ansatz der zweiten Edition nur teilweise korrekt wiedergegeben. Insbesondere für den Nachweis des TEM-Modes war die Annahme von Normalverteilung insofern ungünstig, als dass besonders gute Messwerte zum Nichtbestehen führen konnten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden umfangreiche Simulationen und Messungen mit verschiedenen TEM-Wellenleitern durchgeführt. Die so entstandenen Datensätze wurden einer statistischen Analyse unterzogen. Die Untersuchung der Feldhomogenität zeigt, dass die Annahme von Normalverteilung und die Auswertung gemäß DIN EN 61000-4-20 eine sinnvolle Güteziffer für die Feldhomogenität ergeben. Es wird aber auch gezeigt, dass durch die Wahl einer größeren Anzahl von Kalibrierpunkten die Güteziffer gemäß Standard verbessert werden kann. Dieses Vorgehen strebt für eine große Anzahl von Kalibrierpunkten gegen den wahren Wert der Feldhomogenität und ist damit letztlich nur eine genauere Messung. Bei dem Nachweis des TEM-Modes mit der Güteziffer gemäß DIN EN 61000-4-20 kommt es durch die Symmetrie der Normalverteilung zu fehlerhaften Annahmen und zu einer Überschätzung des tatsächlich gesuchten Grenzwertes. Mit der Rayleigh- Verteilung wird eine Verteilungsdichtefunktion vorgeschlagen, die die Verteilung der Messwerte besser abbildet. Die mit dieser Verteilung schon aus einer kleinen Anzahl von Kalibrierpunkten berechenbare Güteziffer liefert einen guten Schätzwert für den wahren Wert des gesuchten 75 % Quantils.