Kalibrierung

Sonden und Antennen

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In unserer Umwelt sind wir ständig von elektrischen und magnetischen Feldern umgeben. Aufgrund der Rotation des geschmolzenen Erdkerns war schon immer ein unidirektionales Magnetfeld von 25 μT bis 65 μT (oder 0,25 Gauss bis 0,65 Gauss) vorhanden. Die Entwicklung von Wissenschaft und Technik im 20. Jahrhundert hat sich die Eigenschaften elektromagnetischer Wellen insbesondere für Kommunikationszwecke zunutze gemacht. Zunächst entstanden einfachere Funkverbindungen, später aber auch Fernseh- und Radiosender, die Bild und Ton in fast jeden Haushalt brachten. Die rasante Entwicklung der Technologie hat die drahtlose Kommunikation in alle Bereiche unseres Lebens gebracht. Heutzutage verwenden wir Mobiltelefone jeden Tag, nicht nur um zu telefonieren, sondern auch um auf das Internet zuzugreifen, sowohl über Betreibernetze als auch über Wi-Fi-Verbindungen. Auch die Nutzung von Satelliten ist inzwischen weit verbreitet, nicht nur zur Kommunikation zwischen verschiedenen Kontinenten und zur Übertragung eines Fernsehsignals, sondern auch zu Navigationszwecken. Darüber hinaus haben drahtlose Technologien wie Wi-Fi, Bluetooth und andere die Massenintegration elektronischer Geräte ins Web ermöglicht, sog. Internet of Things (IoT). Alle diese elektronischen Geräte müssen in der modernen Welt gleichzeitig bestehen; einerseits müssen sie einwandfrei und sicher funktionieren und im Bedarfsfall eine zuverlässige Kommunikation mit anderen Geräten ermöglichen, andererseits dürfen sich viele elektronische Geräte in ihrer Kommunikation untereinander nicht stören. Um die beiden oft widersprüchlichen Anforderungen zu erfüllen, müssen all diese elektronischen Geräte gründlich geprüft werden, insbesondere im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Prüfung). Diese Tests müssen unter anderem verifizieren, (i.) dass die Geräte kein übermäßiges elektromagnetisches Feld erzeugen, das den Betrieb anderer Geräte stören oder sogar für Menschen gefährlich sein könnte, und (ii.) dass das zu testende Gerät unempfindlich ist gegenüber störenden äußeren elektromagnetischen Feldern. Solche EMV-Tests verwenden Messgeräte und Sonden für elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder sowie verschiedene Empfangs- und Sendeantennen (Monopol-, Schleifen-, Horn-, Doppelkonus-, logarithmisch-periodische und andere), die von einem direkten Bereich bis zu hohen HF-Frequenzen arbeiten, die sogar 50 GHz überschreiten können. Alle Geräte im Zusammenhang mit der Felderzeugung und -messung müssen ordnungsgemäß kalibriert werden. Im Kalibrierlabor SIQ führen wir die Kalibrierung von Messgeräten und Sonden zur Messung elektrischer und magnetischer Felder sowie die Kalibrierung von Empfangs- und Sendeantennen durch.

Kalibrierung von Messgeräten auf SIQ

Messgeräte und Sonden für elektrische und magnetische Felder

Elektrofeldmeter und -sonden können im Frequenzbereich von 10 Hz bis 20 kHz im Bereich von 10 V/m bis 2000 V/m akkreditiert werden. Magnetfeldmessgeräte und -sonden können im Frequenzbereich von 10 Hz bis 10 kHz im Bereich von 0,1 mT bis 195 mT (also 1 mGauss bis 1,95 Gauss, bzw. 80 mA/m bis 155 A/m) kalibriert werden. Weitere Informationen zum maximalen elektrischen und magnetischen Feld bei einzelnen Frequenzen finden Sie in der beigefügten PDF-Datei. Frequenzgang und Linearität werden den Messgeräten und Sonden gemäß der Norm IEEE 1309‑2013 gemessen. Ohne Akkreditierung kann auch die Isotropie-Kalibrierung nach der Norm IEEE 1309-2013 durchgeführt werden.

Restmagnetfeldmesser (DC)

Restmagnetfeldmesser (DC) können bis zu 100 A/cm (d. h. bis zu 12,5 mT oder bis zu 125 Gauss) kalibriert werden. Bei einer nicht akkreditierten Kalibrierung wird gewöhnlich die Linearität an 10 Messpunkten gemessen.

Kalibrierung von Sende- und Empfangs-Loop-Antennen

Ein wichtiger Parameter bei Loop-Antennen für EMV-Tests gemäß den Normen MIL-STD-461, RE101, IEEE 291 und CISPR 16 ist der Antennenfaktor (AF), der als Verhältnis zwischen dem elektromagnetischen Feld und der Spannung an der Loop-Antenne definiert ist. Bei Empfangsantennen ist AF definiert als das Verhältnis zwischen dem einfallenden elektromagnetischen Feld und der Spannung am Ausgang der empfangenden Loop-Antenne. Bei einer Sendeantenne ist AF das Verhältnis zwischen dem sendenden elektromagnetischen Feld und der Spannung am Eingang der Antenne.

In SIQ wird AF nach dem absoluten und relativen Kalibrierverfahren kalibriert. Im absoluten Verfahren verwenden wir die Three antenna method, bei der wir AF durch verschiedene Kombinationen von drei Antennen berechnen. Bei der relativen Methode wird der AF einer unbekannten Antenne anhand einer Referenzantenne bestimmt. Die Methoden werden in den Normen CISPR 16-1-6 und ANSI IEEE C63.5 beschrieben. Die AF-Kalibrierung wird im Frequenzbereich von 9 kHz bis 120 MHz durchgeführt.

Kalibrierung von sendenden und empfangenden Monopolantennen

Bei SIQ werden Kalibrierungen von Antennenfaktor (AF) der Monopolantennen gemäß den Normen CISPR 16-1-6 und ANSI IEEE C63.5 durchgeführt. Die Kalibrierung erfolgt nach dem ECSM-Verfahren im Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz, bzw. bis 100 MHz.

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