Bild 1: CMT-OTA-Antennen-Prüfsystem für Pre-Compliance-Tests im eigenen Labor. (Bild: Meilhaus Electronic)
Die vorbereitende EMV-Konformitätsprüfung (engl. EMC Pre-Compliance Testing) ist aktuell ein Thema, mit dem sich praktisch alle Entwickler im Bereich der Elektronik und Elektrotechnik früher oder später befassen müssen. Elektromagnetische Verträglichkeit, kurz EMV, beschreibt die Wechselwirkung von elektrischen Geräten mit ihrer Umgebung und mit anderen Geräten. Denn alle elektronischen Geräte können ungewollt elektrische und elektromagnetische Felder ausstrahlen oder aufnehmen. Dadurch stören sie möglicherweise andere Geräte (und sich selbst) oder werden von ihnen gestört.
Speziell in unserer durch Hochfrequenztechnik und drahtlose Übertragungen geprägten Zeit ist EMV natürlich ein wichtiger Aspekt beim Produkt-Design. Neben rein technischen Aspekten spielen hier auch rechtliche und gesundheitliche Überlegungen eine Rolle. Aus diesem Grund schreibt der Gesetzgeber entsprechende Schutzmaßnahmen für elektrische Geräte vor. Ihre Grenzwerte und deren Prüfung sind in einschlägigen Normen (CISPR, IEC, EN) festgelegt.
Warum ist eine EMV-Konformitätsprüfung sinnvoll?
Die EMV-Konformitätsprüfung bildet im Entwicklungszyklus eines elektronischen Produktes eine der letzten Hürden vor der Marktreife. Sie stellt sicher, dass elektronische Geräte die geforderten Bedingungen erfüllen. Diese finalen Konformitätsprüfungen führen zertifizierte Prüfstellen durch; sie sind meistens teuer und zeitlich sowie technisch aufwändig. Wenn ein Prüfling durchfällt, ist ein Re-Design oder gar eine komplette Neuentwicklung des Designs erforderlich und im Folgenden dann natürlich auch eine erneute Konformitätsprüfung. Dieses Vorgehen wiederholt sich, bis alle geforderten Prüfungen bestanden sind. Die komplette Konformitätsprüfung bis zum Ende des Produktentwicklungszyklus aufzuschieben, birgt also hohe Risiken und kann teuer werden.
Abhilfe schaffen Pre-Compliance-Tests, also vorbereitende Konformitätstests schon in früheren Phasen der Produktentwicklung. Sie können bereits frühzeitig weitgehend sicherstellen, dass der Prüfling die endgültige Konformitätsprüfung erfüllen wird.
Wie unterscheiden sich zertifizierte Prüfungen und Pre-Compliance?
Aber worin besteht der Unterschied zwischen Pre-Compliance und der finalen, zertifizierten Konformitätsprüfung und warum ist Pre-Compliance billiger? Der wohl wichtigste Unterschied zwischen Pre-Compliance- und zertifizierter Konformitätsprüfungen ist, dass Messtechniker einen Pre-Compliance-Test im eigenen Labor und mit günstigeren Messgeräte sowie unter einfacheren Messbedingungen durchführen können. Zertifizierte Prüflabors verwenden teure Hochpräzisions-Messgeräte sowie aufwändige Messvorrichtungen und Räumlichkeiten, wie zum Beispiel große Absorber-Kammern. Die zu bezahlenden Labor- und Techniker-Zeiten sind entsprechend hoch und sie diktieren zudem den Zeitrahmen für die Prüfungen.
Welche Lösungen bietet das OTA-Antennentestsystem?
Mit dem OTA-Testystem zum Beispiel bietet Copper Mountain eine platzsparende EMV-Pre-Compliance-Lösung an, speziell für Antennen-Testanwendungen in den Bereichen 5G, Automobilradar, Luft- und Raumfahrt, Satellitenkommunikation und ähnlichen Branchen. Dabei ist das Gesamtpaket für Fernfeld- und Sub-THz-Antennenmessungen über 18 GHz ausgelegt. Das Over-the-Air (OTA)-Antennentestsystem eignet sich für eine breite Palette von Konfigurationen, die von den Fernfeldanforderungen (bis 235 cm) des Benutzers, der Antennengröße, dem gewünschten Frequenzbereich und der Antennen-Positionierungsfunktion abhängen. Ein 2-Port USB PC-VNA von Copper Mountain bildet dabei das messtechnische Herzstück, dessen Frequenzbereich mit Extendern von 9 GHz auf 18 bis 54 GHz erweitert wird, inklusive Software.
Weitere Bestandteile des Systems können Anwender von anderen Herstellern ergänzend beziehen, jedoch von Copper Mountain passend zusammengestellt und fertig konfiguriert, so dass der Anwender eine abgestimmte Komplettlösung aus einer Hand erhält. Weitere Komponenten des Systems sind die Absorber-Kammer und ein 3D-Antennen-Positionierer (Gimbal).
Welche Vorteile bringt die modulare Absorberkammer?
Die kompakte reflexionsarme Tischkammer ist modular als Lösung mit 2, 3 oder 4 Würfeln verfügbar (72, 133 oder 193 cm), der Antennen-Positionierer oder auch Gimbal – ein Begriff, der ursprünglich aus der Filmproduktion für Kamera-Anwendungen stammt – ist ein motorisiertes Halterungssystem für die gesteuerte Ausrichtung der Antenne im Inneren der reflexionsarmen Kammer. Da der Aufbau des Systems im Detail sehr stark von den jeweiligen Testanforderungen abhängt, ist er in relativ vielen Aspekten anpassbar und vorkonfigurierbar. Speziell für die genannten Prüfanforderungen liefert das System eine störsichere Testumgebung, die dem Entwickler bei wiederholten, vorbereitenden EMV-Konformitätstest viel Zeit, Aufwand und damit letztendlich auch Geld sparen kann.
Fazit
Im Vergleich zu Absorberkammern und Testlösungen in zertifizierten EMV-Labors ist die OTA-Lösung von CMT klein und relativ kostengünstig. Es handelt sich um eine schlüsselfertige Lösung für vorbereitende EMV-Prüfungen/„Pre-Compliance“ mit einer kleineren Kammer, einem VNA, Extendern und einer Software, die die Antennen-Positionierer ansteuert und die Messungen vom VNA erfasst. (bs)