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Autor: Wolfram Sorge
Titel: Beitrag zur Entwicklung von Störstrahlungstests im Nahfeld großer Prüflinge
Typ: Dissertation
Fachgebiet: Elektrotechnik
Auflage: 1
Sprache: Deutsch
Erscheinungsdatum: Oktober 2009
Lieferstatus: Lieferbar
Umfang: 131 Seiten
Bindung: Soft
Preis: 49,00 EUR
ISBN: 9783938860250
Umschlag: (vorn)
Inhaltsverzeichnis: (pdf)


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Abstrakt in Englisch

In this work the behavior of radiation emitted by large equipment is investigated. The aim of investigation is to improve existing standardized radiation tests.

The radiation from an EUT (equipment under test) placed on reflecting ground is described by the distribution of the electric field strength on a hemispheric test area, which encloses the EUT placed in its center. This kind of area guarantees a nearly equal measurement distance to the EUT from every point defined on it. This distance is defined by the radius of the hemisphere. However, measurement distances according to standards are difficult to realize. Because of practical constraints shorter distances will become useful. This requires a smaller test area, to be scanned more easily.

At shorter measurement distances field probes are possibly located in the near field of the EUT. Therefore this work investigates the behavior of the field in the vicinity of the EUT to find an adequate transition point, beyond which, field strength values can be extrapolated to distances instructed by standards with confident results.

An important parameter of the field strength distribution is the half-power area. It defines that part of the test area where the radiated power exceeds the half of its maximum. The half-power area is related to the directivity of the EUT, which can be approximated by antenna theory or statistics. If the directivity of the EUT is high, the half-power area is small, and the probability to find the field maximum on the test area is low.

The size of the half-power area yields to a least number of observation points, equally distributed on the test area, to find the field maximum with a high level of confidence. If the field strength measured at any observation point is considered, the distance to other observation points can be optimized, and the level of confidence in the test can be increased.

As a first step in developing a practicable field scanning method is highlighted: the test wire method. This method establishes a measurement executed by a long wire which covers the EUT. At its terminations current can be measured induced by the radiation. Because the wire is long it is very sensitive. However, if it is longer than one wave length of the radiation, the evaluation of results is difficult because of an uncertain transmission factor. Therefore, some statistic methods are applied to describe the behavior of results and their maxima.

Also a system of small probes, e.g. short dipoles, can cover the same part of the EUT as a test wire. The measurement with small probes can be evaluated more easily because of a unique transmission factor. However, their sensitivity is lower.

Abstrakt in Deutsch

In dieser Arbeit wird das Verhalten der Störstrahlung großer Prüflinge untersucht mit dem Ziel, vorhandene Standards für Störstrahlungstests wie CISPR 16 zu verbessern.

Diese Arbeit sieht als Standardtestumgebung einen reflektierenden, ausgedehnten Grund vor, auf dem sich der Prüfling befindet. Die Strahlung, die dieser aussendet, wird durch die Verteilung der elektrischen Feldstärke auf einer Testhalbkugel oberhalb des Grunds bewertet. Ihr Zentrum befindet sich am Fußpunkt des Prüflings. Eine solche Halbkugel stellt nahezu gleiche Abstände von etwa der Länge des Kugelradius' zwischen dem Prüfling und den auf ihr definierten Meßpunkten her. Da die Halbkugel geschlossen ist, kann auf ihr das gesamte vom Prüfling nach außen gestrahlte Feld nachgewiesen werden.

Meßabstände mit in Normen vorgegebenen Längen sind in der Praxis nicht immer einzuhalten, vor allem dann, wenn sich Prüflinge in einer normalen Betriebsumgebung befinden. In beengten Umgebungen ist es hilfreich, Meßabstände zu verkürzen. Hieraus ergibt sich eine kleinere Testhalbkugel, die sich leichter abtasten läßt.

Bei kurzen Meßabständen jedoch können Meßsonden in das Nahfeld des Prüflings ragen. Für diesen Fall werden in dieser Arbeit Feldeigenschaften in Prüflingsnähe untersucht. Aus denen ergeben sich Mindestabstände zum Prüfling, jenseits derer sich gemessene Feldstärkewerte zu größeren, in Normen vorgegebenen Abständen extrapolieren lassen.

Um die Verteilung der Feldstärke auf einer Testfläche zu beschreiben, wird der Begriff der Halbwertsfläche eingeführt: Die Halbwertsfläche definiert jenen Teil der Testfläche, auf dem die Dichte der abgestrahlten Leistung mindestens die Hälfte ihres Maximums beträgt. Die Halbwertsfläche ergibt sich aus der Richtwirkung des Prüflings als Strahler. Sie ist somit ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, auf der Testfläche das Strahlungsmaximum zu finden. Aus der Größe der Halbwertsfläche ergibt sich die nötige Anzahl an gleichmäßig auf der Testfläche verteilten Meßpunkten, um das Strahlungsmaximum mit gegebener Wahrscheinlichkeit zu finden. Wird an den Meßpunkten die Größe der Feldstärke berücksichtigt, läßt sich die Anzahl der Meßpunkte optimieren und das Vertrauen in den Test erhöhen.

Als ein erster Schritt zur Entwicklung einer praktikablen Strahlungstestmethode wird die Testdrahtmethode untersucht. Bei dieser Methode wird Strahlung mit einem langen, um den Prüfling herum gespannten Draht erfaßt. Die Strahlung induziert in dem Draht einen Strom, der an den Drahtabschlüssen gemessen werden kann. Weil der Draht i.allg. lang ist, ist er sehr meßempfindlich. Ist er jedoch länger als eine Wellenlänge des abgestrahlten Felds, sind sein Übertragungsfaktor und damit die Meßergebnisse schwer zu bestimmen. Statistische Methoden der Auswertung werden hierzu untersucht.

Ein System aus kleinen Meßsonden kann denselben Teil des Prüflings abdecken wie ein Testdraht. Weil als Übertragungsfaktor eines solchen Systems der einer Einzelsonde wirksam ist, lassen sich Ergebnisse aus Messungen mit einem solchen System leichter auswerten. Jedoch ist die Empfindlichkeit kleiner Sonden i.allg. gering. Der Weg zu einer praktischen Anwendung führt somit vorerst in die Richtung herkömmlicher Meßantennen, die in einem beweglichen System geeignete Testflächen abtasten.