Gestrahlte Störaussendungen

Gestrahlte Störaussendungen (Radiated Emissions) sind unerwünschte elektromagnetische Störungen, die von elektronischen Geräten in den freien Raum abgestrahlt werden. Diese Emissionen können Interferenzen mit benachbarten Geräten verursachen und müssen kontrolliert werden, um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) in Wohn-, Gewerbe- und Industrieumgebungen sicherzustellen.

Ob eine Prüfung gestrahlter Störaussendungen erforderlich ist, hängt von Produktkategorie, Zielmarkt und anwendbarer Norm ab. Geräte mit schnellen digitalen Schaltkreisen, Schaltnetzteilen oder anderen Quellen elektromagnetischer Felder gehören häufig zum Anwendungsbereich entsprechender Emissionsanforderungen.

Warum gestrahlte Störaussendungen wichtig sind

Elektronische Geräte mit schnellen Schaltsignalen, hohen Taktfrequenzen oder unzureichender Abschirmung können elektromagnetische Energie abstrahlen, die andere Geräte stört. Ohne geeignete Designmaßnahmen können diese Emissionen:

• Funkkommunikation oder drahtlose Geräte stören

• Fehlfunktionen in empfindlichen elektronischen Geräten verursachen

• Regulatorische Emissionsgrenzwerte verletzen

Regulatorische Auswirkungen:

• Produkte, die Grenzwerte für gestrahlte Störaussendungen überschreiten, können nicht in regulierten Märkten verkauft werden

• Die Neugestaltung von Produkten nach der Produktion ist kostspielig und zeitaufwändig

• Vorab-Konformitätsprüfungen helfen, Probleme früh im Entwicklungszyklus zu identifizieren

Messaufbau

Testumgebung

Messungen gestrahlter Störaussendungen werden in kontrollierten elektromagnetischen Umgebungen durchgeführt:

• Halb-Absorberhalle (SAC): Geschirmter Raum mit HF-absorbierenden Materialien an Wänden und Decke, leitfähiger Boden als Massefläche

• Vollabsorberhalle (FAR): Vollständige HF-Absorption auf allen Oberflächen, verwendet für Antennendiagramme und drahtlose Geräteprüfungen

• Freifeld-Messplatz (OATS): Außen- oder großer Innenbereich mit minimalen Reflexionen, kalibriert für Konformitätsprüfungen

Erforderliche Ausrüstung

• Messantennen (Bikonisch, Log-periodisch oder Horn-Antennen je nach Frequenz)

• EMI-Empfänger oder Spektrumanalysator

• Drehtisch zum Drehen des Prüflings (DUT)

• Antennenmast mit einstellbarer Höhe (typischerweise 1 bis 4 Meter)

• Geschirmte Umgebung zur Eliminierung externer Störungen

Prüfablauf

1. Der Prüfling wird auf einem Drehtisch in einem festgelegten Abstand platziert (typischerweise 3 m, 10 m oder 30 m abhängig von Gerätegröße und Messplatz)

2. Das Gerät arbeitet in normalen oder ungünstigsten Betriebsmodi

3. Emissionen werden über den festgelegten Frequenzbereich gemessen (typischerweise 9 kHz bis 6 GHz oder höher)

4. Antennenhöhe und Ausrichtung des Prüflings werden variiert, um maximale Emissionspegel zu finden

5. Ergebnisse werden mit geltenden Grenzwerten verglichen

Frequenzbereich und Grenzwerte

Gestrahlte Störaussendungen werden typischerweise von 9 kHz bis 6 GHz oder höher bewertet, wobei die Messergebnisse in dBµV/m (elektrische Feldstärke) ausgedrückt werden.

Die Grenzwerte variieren abhängig von:

• Produktkategorie (z.B. Wohn-, Industriebereich)

• Messabstand (3 m, 10 m oder 30 m)

• Klassifizierung der Betriebsumgebung

Anwendbare Normen

Grenzwerte für gestrahlte Störaussendungen sind in regionalen und internationalen Normen definiert:

Europa:

• EN 55032 (CISPR 32) – Multimediageräte

• EN IEC 61000-6-3:2021 – Fachgrundnorm für Geräte in Wohnbereichen sowie an anderen Einsatzorten außerhalb des Anwendungsbereichs von EN IEC 61000-6-8 und EN IEC 61000-6-4; im Zweifel gelten die Anforderungen von EN IEC 61000-6-3

• EN IEC 61000-6-8 – kann für professionelle Geräte in Gewerbe- und Leichtindustrieumgebungen gelten, sofern keine spezifischere Produkt- oder Produktfamiliennorm anwendbar ist

• EN 61000-6-4 – Fachgrundnorm für Industrieumgebungen

USA:

• FCC Part 15 Subpart B – Unbeabsichtigte Störstrahler (§15.109, §15.209)

International:

• CISPR 11 – Industrie-, Wissenschafts- und Medizingeräte

• CISPR 22 – Informationstechnikgeräte (ersetzt durch CISPR 32)

Häufige Ursachen für Nicht-Konformität

Typische Quellen übermäßiger gestrahlter Störaussendungen umfassen:

• Hochgeschwindigkeits-Digitalsignale ohne ordnungsgemäße Filterung oder Terminierung

• Unzureichende Gehäuseabschirmung (Spalten, Nähte, Lüftungsöffnungen)

• Ungeschirmte oder schlecht verlegte interne Kabel

• PCB-Layout-Probleme (lange Signalleitungen, unzureichende Masseflächen)

• Fehlende oder ineffektive Kabelabschirmung und Steckverbinder-Erdung

Konstruktionsempfehlungen:

• Verwenden Sie geeignete PCB-Layout-Techniken (Masseflächen, kontrollierte Impedanz)

• Schirmen Sie Gehäuse mit leitfähigen Dichtungen an Nähten und Öffnungen ab

• Bringen Sie Ferritperlen oder Gleichtaktdrosseln an Kabeln an

• Implementieren Sie ordnungsgemäße Kabelführung und Abschirmungspraktiken

• Filtern Sie Hochgeschwindigkeitssignale an Gehäusedurchführungen

Die Behebung dieser Probleme während der Entwicklungsphase reduziert das Risiko von Konformitätsausfällen bei formellen Prüfungen erheblich.

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