Webinar Störfestigkeitstests in der Modenverwirbelungskammer - Moderator: Hartmut Beyer Support BAT-EMC - Nexio
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Webinar
Störfestigkeitstests in der Modenverwirbelungskammer
Moderator: Hartmut Beyer Support BAT-EMC
Gepflogenheiten
• Webcam & Mikrofon ausgeschaltet
• Nutzen Sie den Chat in Englisch oder Französisch
bei Fragen während der Präsentation
• Meine Kollegen werden im Chat antworten oder wir
antworten gemeinsam am Ende der Präsentation
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Webinar Programm
➢40 Min Präsentation
➢15 Min für Fragen & Antworten
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Übersicht
1. NEXIO Präsentation
2. Einführung zur Modenverwirbelungskammer
3. Vorstellung einiger Standards
4. Kalibrierungen
1. Leer/unbelastet
2. belastet
3. am EUT
5. Störfestigkeitstest
1. Automatisch
2. Manuell
3. Ausgabe der Ergebnisse und Report
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1. Seit 2003: Elektromagnetismus ist unser Ding
Toulouse – Paris – Grenoble – Austin – Munich
Beeinflussungen
EMV Tests &
Blitzentladung Messungen
Software und
ESD Systeme
Ausbreitung Simulations-
Software
Ingenieurleistungen
Unterauftragsnahme
Antennen Service
Radio Frequenzen Entwurf
Simulation
Tarnung (RCS)
Mitarbeiter: 90 – Turnover: 7M€
250 Kunden - 25 Länder 15 F&E Projekte seit 2008
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2. Modenverwirbelungskammer
Die Modenverwirbelungskammer wird seit über 20 Jahren für
EMV Tests genutzt, Forschungen reichen etwa 50 Jahre zurück.
Die Modenverwirbelungskammer ist ein elektrisch großer,
hochleitfähiger Resonator, in dem die Moden mit mechanischen
Elementen (Tuner oder Rührer) aktiv verändert werden.
Ist die Kammer mit HF-Energie angeregt, kann die elektro-
magnetische Multi-Modale-Umgebung mittels mechanischen
Elementen verändert, also namensgebend “verwirbelt”, werden.
Das resultierende Feld ist statistisch gleichförmig, statistisch
isotropisch (Energie aus allen Einfallswinkeln) und statistisch
zufällig polarisiert (alle möglichen Richtungen) bei Mittelung
über eine ausreichende Anzahl von Positionen des Rührers.
Wichtig: Die untere Grenzfrequenz ist zu beachten !
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2. Modenverwirbelung Vor- & Nachteile
Vorteile Nachteile
EUT im gleichförmigen Feldbereich:
- Störfestigkeit des EUT aus allen EUT im gleichförmigen Feldbereich:
Richtungen und inklusive der Kabel. - Größe der Kammer im Vergleich zur
- Test ist näher an tatsächlichen Startfrequenz
Gegebenheiten - Größere Verstärker bei größerer
Kammer
Keine Absorber an Kammerwänden:
- Niedrigere Installationskosten
- Möglichkeit für höhere Feldstärken Kalibrierung:
- Abhängig vom Standard, Leer- und
Sehr gutes Verhältnis Feld/Leistung: belastete Kalibrierung benötigen Zeit
- Verstärker sind günstiger oder höhere - Kalibrierung mit EUT wird empfohlen vor
Feldstärken erzeugbar als in Teststart
Absorbermeßhallen
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3. Vorstellung einiger Standards
Industrie, Automotive Luftfahrt Militär
ISO 11452-11 EUROCAE-ED14
MIL STD
RTCA-DO160
D, E, F
IEC 61000-4-21
(2011)
EUROCAE-ED14
RTCA-DO160
G
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3. Vorstellung einiger Standards
Industrie, Automotive Luftfahrt Militär
Leerkalibrierung Leerkalibrierung
DEFG
Belastete Belastete Kalibrierung
Kalibrierung DEF
EUT Kalibrierung
EUT Kalibrierung DEFG EUT Kalibrierung
Test Test Test
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4.1 Leerkalibrierung
2 Ziele mittels 2 Meßarten:
E-Feld Messung: Überprüfung des Volumens mit homogenem Feld und Startfrequenz
Leistung an der Empfangsantenne: Verhältnis von Feldstärke/Leistung bestimmen
Eine dritte Messung liefert die Vorwärtsleistung (optional mit Rückwärtsleistung für PNet)
Nicht notwendig für MIL STD
Industrie, Automotive Luftfahrt
104.1 Leerkalibrierung, Messarten:
Messwerte:
• Elektrisches Feld:
Ex , Ey , Ez
• Empfangene Leistung in der Kammer an der Empfangsantenne
• Vorwärtsleistung und (optional) Rückwärtsleistung
Diese Werte werden benötigt:
• Für jede Frequenz
• Für jeden Winkelschritt (Rührer)
• Für jede Position der Feldsonde/Antenne
(an den Eckpunkten/Zentrum des Arbeitsvolumens)
114.1 Leerkalibrierung - Prüfaufbau:
Chamber Wall
Tuner/Stirrer
Isotropic field probe
Volume of uniform field
Reception Antenna
E-Field Meter
Gen
Emission antenna
Fwd
Amp In Out
Rev
Probe location for calibration
124.1 Mathematische Werkzeuge
3 Hilfsmittel werden benötigt:
• Funktion Maximum Maximum
• Funktion Mittelwert Average
• Funktion Standardabweichung Standard Deviation
beschreibt die Schwankung um den Mittelwert
Beispiel:
• Mittelwert (9 ; 11) = Mittelwert (0 ; 20) = 10
• (9,11) ist niedrig
• (0,20) ist hoch
134.1 E-Feld Messung
Für jede Position der Feldsonde
0° 10° 20° …. Winkelschritt
F1
F2
F3
F4
…
FN
Für alle Positionen
Frequenz der Feldsonde
144.1 Standardabweichung
Standardabweichung für jede Sensor-Achse
Standardabweichung aller Achsen
Standardabweichung in dB
Die Standardabweichung der individuellen Feldkomponenten (z.B. σx,y,z) darf
den Grenzwert aus dem jeweiligen Standard nicht überschreiten.
Die Standardabweichung zeigt die mögliche Abweichung zwischen den
verschiedenen Positionen des Arbeitsvolumens bei den Maximalwerten über
eine komplette Drehung des Rührers..
154.1 Messung der Leistung in der Kammer
Für jede Position der Antenne
Mittelwert der Leistung
0° 10° 20° …. Winkelschritt
F1
F2
F3
F4
… Dient der Berechnung von:
FN
• Qualitätsfaktor
Frequenz • Zeitkonstante der Kammer
• Erforderliche Leistung für den Test
(abhängig vom Standard)
164.1 Messung der Leistung in der Kammer
Mittelwert der empfangenen Leistung
Hinweis: unterschiedliche Bezeichnung, je nach Standard und Ausgabe:
• 61000-4-21 : AVF (Antenna Validation Factor)
• DO 160 F : ACFempty (Antenna Calibration Factor)
• DO 160 G : CCF (Chamber Calibration Factor)
• MIL STD 461 : sogar Methode noch anders
Vorsicht: DO 160 G nutzt CCF als Mittelwert der Leistung für die Leerkalibrierung,
aber in Ausgabe F beschreibt CCF die Leistung für die EUT Kalibrierung 17Modenverwirbelungskammer in BAT-EMC
BAT-EMC ermöglicht es, die in den Standards definierten Werte zu
konfigurieren:
• Kammervolumen
• Wirkungsgrad der Sende- und Empfangsantenne
für Güte und Zeitkonstante
• Grenzwert für Homogenität
184.1 Leerkalibrierung– Konfiguration in BAT-EMC
Konstanter Generator-
pegel oder Regelung auf
Vorwärtsleistung
Anzahl der Positionen
8 oder 9
Berechnung basierend auf
Mittelwert oder Maximum
der Empfangsleistung und
Normalisierung auf
Vorwärts- oder
Nettoleistung
Anzahl der Schritte des
Rührers
Koeffizient 1.06 oder 1 für
DO 160 or IEC
194.1 Leerkalibrierung – Startfenster
204.1 Leerkalibrierung
Diagramme zur Laufzeit:
• Feldstärke
• Leistung
• Standardabweichung
• Normalisierter
Mittelwert der Leistung
• Qualitätskoeffizient
(Güte)
• Zeitkonstante
214.1 Leerkalibrierung - Ergebnisausgabe
In den Ausgabedateien finden Sie:
• Alle Feldstärkewerte,
Empfangsleistungen, PFwd PRev
• Für alle Frequenzen, alle
Winkelschritte und alle Positionen
• Tabelle der statistischen
Berechnungen
224.2 belastete Kalibrierung
Diese Kalibrierung ermöglicht eine Validierung, ob die
Isotropie- und Homogenitätseigenschaften immer noch erfüllt
werden, wenn die Kammer mit Absorbermaterial künstlich
etwa 12dB belastet wird.
Die belastete Kalibrierung ist erforderlich nach IEC 61000
sowie DO 160F und früherer Standards. Die Kalibrierung unter
Last ist nicht notwendig für DO160 G und MIL-STD 461.
234.2 belastete Kalibrierung - Methode
Die belastete Kalibrierung wird analog der Leerkalibrierung ausgeführt:
• Feldstärkemessung identisch zur Leerkalibrierung um die Homogenität
nachzuweisen (gleiche Messungen und Berechnungen)
• Leistungsmessung identisch zur Leerkalibrierung
244.2 belastete Kalibrierung - Berechnungen
• Zusätzliches Ergebnis
Verhältnis der Empfangsleistung von leerer zu belasteter Kammer
IEC DO 160 F
• Dieser Lastfaktor entspricht der maximalen Belastung der Kammer, bei
der die Homogenität des Volumens noch erhalten bleibt.
• Die Belastung durch den Prüfling muss geringer ausfallen.
254.2 belastete Kalibrierung - BAT-EMC Konfiguration
264.3 Kalibrierung mit dem Prüfling (EUT)
Bei der Kalibrierung mit dem (ausgeschalteten) Prüfling in der Kammer
ermitteln wir das Verhältnis der Leistungen oder Feldstärken zur
Leerkalibrierung.
Diese Messungen dienen der Berechnung der erforderlichen Leistung für
den Test.
274.3 EUT Kalibrierung nach IEC oder DO160 F
• Keine Feldstärkemessung
• Messung der Empfangsleistung (gleiche Berechnungsmethode wie
bei Leer- und belasteter Kalibrierung)
284.3 EUT Kalibrierung nach DO160 G
• Kontinuierliche oder schrittweise Drehung des Rührers
• Berechnung von EMax von der empfangenen Maximalleistung über
eine komplette Drehung
• PFwd Maximale Vorwärtsleistung über eine komplette Drehung
294.3 EUT Kalibrierung nach MIL STD 461
• Schrittweise Drehung
• 2 Berechnungsmethoden möglich:
• als Feldstärke
• Als Leistung
304.3 EUT Kalibrierung - BAT-EMC configuration
für IEC, DO 160 F, DO160G und MIL STD “Leistungsmethode”
314.3 EUT Kalibrierung - BAT-EMC Konfiguration
für MIL STD “Feldstärkemethode”
325. Störfestigkeitstest mit Prüfling / EUT
Konfiguration in BAT-EMC
Rührer
Schritt-für-Schritt
oder
kontinuierlich
2 Sweep-Arten
Frequenz oder
Winkel
335. EUT Test - Procedure-Tab
Die (Vorwärts- oder Netto-) Leistung für eine gewünschte Felstärke wird
entsprechend der Formel aus dem jeweiligen Standard berechnet:
DO 160 F
IEC
DO 160 G
MIL STD Das Feld Leistung ermöglicht,
PFwd = EField / calibration factor
eigene Pegel einzubinden
34Automatische Ausführung
35Manuelle Ausführung
Im manuellen Modus kann der
Bediener die bekannten Parameter
anpassen:
• Frequenz
• Modulation
• Winkel (Position des Rührers)
• Generatorpegel
Werkzeuge zur Prüflingsüberwachung
können genutzt werden.
36Report und Datenausgabe
“Standard” in BAT-EMC
Datenausgabe nach Excel
und ein
sehr flexibler Reportgenerator
37Vielen Dank !
www.emco-elektronik.de
www.yournexio.com
info@emco-elektronik.de
38Sie können auch lesen
