Analyse und Vergleich der Feldeigenschaften in elektrisch großen Prüflingen nach DIN EN 61000-4-21 bei HIRF- und DCI-Anregung

Abstract

Neben der Bestrahlung von Prüflingen mit Feldern hoher Amplitude (engl. HIRF = High Intensity Radiated Field) eignet sich speziell zur Störfestigkeitsprüfung großer Prüflinge das im Luftfahrtbereich verwendete Verfahren der direkten Stromeinspeisung (engl. DCI = Direct Current Injection) [1]. Bei diesem werden Störgrößen mithilfe von Stromquellen galvanisch auf die Prüflingsoberfläche eingeprägt. Sind die generierten Störfelder im Inneren des Prüflings bei HIRF und DCI identisch, kann die Wirkung beider Verfahren als äquivalent angesehen werden. Speziell in elektrisch großen, aperturbehafteten Prüflingen gehorcht das erregte Feld denselben Feldverteilungen wie in Modenverwirbelungskammern (MVK) [2]. Diese Tatsache lässt sich zur Untersuchung der Äquivalenz von HIRF und DCI ausnutzen, indem bei externer Anregung mit beiden Verfahren die statistischen Feldeigenschaften gemäß DIN EN 61000-4-21 [3] eines als MVK aufgefassten Prüflings miteinander verglichen werden. Während bisherige Veröffentlichungen die Äquivalenz von HIRF und DCI beispielsweise mit Hilfe Charakteristischer Moden [4] oder kombinierter Testverfahren aus DCI und MVK [5] untersuchen, verknüpft dieser Beitrag alle drei Testverfahren zur statistischen Analyse der Äquivalenz von HIRF- und DCI-Tests. Als Testobjekt dient ein als aperturbehafteter Rechteckresonator modelliertes Automodell [2] (1580 x 1530 x 3540 mm) mit acht Feldsonden, welches aus drei verschiedenen Richtungen (1: Front, 2: Seite, 3: diagonal) via HIRF mit einer ebenen Welle sowie per DCI mittels Stromquellen angeregt wird, siehe Abbildung 1. Auf Grundlage von DIN EN 61000-4-21 werden aus dem im Prüflingsinneren gemessenen elektrischen Feld E = [Ex,Ey,Ez]T statistische Kenngrößen einer MVK [6], wie Feldhomogenität und Feldanisotropie, bestimmt und miteinander verglichen. Zusätzlich zu Simulationsergebnissen unter Verwendung der Finiten Integrationstechnik (FIT) in CST Microwave Studio [7] werden Vergleichsmessungen an geometrisch skalierten HIRF- und DCI-Prüfaufbauten in einem angepassten Frequenzbereich vorgenommen.