Wirkung von Kabelferriten oberhalb von 1GHz durch eine neue Betrachtung der elektrischen Parameter

Kabelferrite werden häufig auf Kabeln/Leitungen verwendet, um die Konformität elektronischer Geräte aus Sicht der EMV sicherzustellen. Bis heute verwenden Hersteller solcher Bauteile eine einfache Messprozedur, die nur einen Spezialfall für die Kabelterminierung bildet, der von dem realer Anwendungen weit entfernt ist. Die Fehlinterpretation der verringerten Dämpfung oberhalb der Frequenz mit der maximalen Impedanz wurde in [1] korrigiert. Dort wurde ein neuer Ansatz für die Charakterisierung von Kabelferriten unter Zuhilfenahme eines geschlossenen TEM Wellenleiters vorgestellt, der in einem elektrischen Ersatzschaltbild mit einem repräsentativeren Satz von Ferritparametern resultiert. Die primären Ferritparameter wurden frequenzabhängig modelliert. Erweiterte Parameter wie der Propagationskoeffizient und die Ferritimpedanz geben einen Hinweis darauf, wie das Bauteil ein Störsignal bei unterschiedlichen Frequenzen bedämpft. Es wurde beobachtet, dass sich die effektive Dämpfung von MnZnund NiZn-Ferriten bis in den Gigahertzbereich vergrößert. Das steht im Widerspruch zu der allgemeinen Interpretation der Impedanzkurven, die in den Datenblättern solcher Bauteile angegeben werden. Der in [1] entwickelte koaxiale Messadapter und der dazugehörige Auswertealgorithmus sind unter dem Aktenzeichen DE 10 2015 106 072.8 als Patent angemeldet. In diesem Beitrag wurden, basierend auf den Ergebnissen der Methode aus [1], weitere Kabelferrite charakterisiert und die Wirkung dieser Ferrite auf die gestrahlte Störemission eines generischen Prüflings näher untersucht

Wirkung von Kabelferriten oberhalb von 1GHz durch eine neue Betrachtung der elektrischen Parameter

Kabelferrite werden häufig auf Kabeln/Leitungen verwendet, um die Konformität elektronischer Geräte aus Sicht der EMV sicherzustellen. Bis heute verwenden Hersteller solcher Bauteile eine einfache Messprozedur, die nur einen Spezialfall für die Kabelterminierung bildet, der von dem realer Anwendungen weit entfernt ist. Die Fehlinterpretation der verringerten Dämpfung oberhalb der Frequenz mit der maximalen Impedanz wurde in [1] korrigiert. Dort wurde ein neuer Ansatz für die Charakterisierung von Kabelferriten unter Zuhilfenahme eines geschlossenen TEM Wellenleiters vorgestellt, der in einem elektrischen Ersatzschaltbild mit einem repräsentativeren Satz von Ferritparametern resultiert. Die primären Ferritparameter wurden frequenzabhängig modelliert. Erweiterte Parameter wie der Propagationskoeffizient und die Ferritimpedanz geben einen Hinweis darauf, wie das Bauteil ein Störsignal bei unterschiedlichen Frequenzen bedämpft. Es wurde beobachtet, dass sich die effektive Dämpfung von MnZnund NiZn-Ferriten bis in den Gigahertzbereich vergrößert. Das steht im Widerspruch zu der allgemeinen Interpretation der Impedanzkurven, die in den Datenblättern solcher Bauteile angegeben werden. Der in [1] entwickelte koaxiale Messadapter und der dazugehörige Auswertealgorithmus sind unter dem Aktenzeichen DE 10 2015 106 072.8 als Patent angemeldet. In diesem Beitrag wurden, basierend auf den Ergebnissen der Methode aus [1], weitere Kabelferrite charakterisiert und die Wirkung dieser Ferrite auf die gestrahlte Störemission eines generischen Prüflings näher untersucht

Bewertungsrisiken bei Störaussendungsmessungen von Prüflingen mit angeschlossenen Leitungen in GTEM-Zellen

In elektrischen Systemen bilden Kabel Koppelpfade für leitungsgebundene und abgestrahlte Störungen. Als Alternative zur zeitaufwendigen Messung in der Absorberhalle nach [2] kann zur kostengünstigen Ermittlung der abgestrahlten Feldstärke für kleine Prüflinge (EUT) die GTEM-Zelle verwendet werden. Allerdings gilt die Norm IEC 61000-4-20 [1] in ihrer derzeitig gültigen Fassung nicht für Prüflinge mit angeschlossenen Kabeln. Die GTEM-Zelle gehört nicht zu den etablierten Messumgebungen. Ein Grund hierfür ist die unterschiedliche Messgröße. Werden in den etablierten Messumgebungen wie OATS oder SAC die Feldstärken gemessen, so wird bei der GTEM-Zelle die Spannung am Zellenport abgegriffen. Die Spannung wird mit Hilfe eines Korrelationsalgorithmus in eine der OATS-Messung äquivalente Feldstärke umgerechnet. Ein weiterer Grund ist der große Prüfling. Als großer Prüfling wird jedes EUT bezeichnet, das entweder zu groß für das Prüfvolumen ist oder ein kleiner Prüfling mit einer oder mehreren Zuleitungen. In diesem Beitrag soll evaluiert werden, ob die GTEM-Zelle trotzdem nützlich ist, um den höchsten Aussendungspegel der internen Störquellen sicher zu erkennen ohne die Korrelationsmethode zu modifizieren. Hierfür wurden sowohl kleine Prüflinge als auch komplexe Prüflinge mit Zuleitungen ausgemessen

Wirkung neuartiger Kabelferrite niedriger Permeabilität im Frequenzbereich bis 8 GHz

Für die kabelgebundene Filterung von Störsignalen kommen Ferrithülsen und Ferritringe in unterschiedlichen Geometrien zum Einsatz. Störsignale können schmalbandige Oberwellen von systeminternen Taktfrequenzen oder das breitbandige Spektrum steiler Flanken von Wide-Bandgap-Halbleiterschaltern sein. Die verwendeten ferro- bzw. ferrimagnetischen Materialien beschränken sich derzeit auf gesinterte Spinell-Ferrite auf Basis von Eisenoxid mit Anteilen von Nickel, Mangan, Magnesium oder Zink, sowie auf amorphe und nanokristalline Materialien auf Basis von Eisen. Eine weitere bekannte Struktur von Ferriten ist die mit hexagonalem Gitter. Aufgrund der starken Anisotropie und der kleinen Atomabstände ist die ferromagnetische Resonanzfrequenz von hexagonalen Ferriten üblicherweise sehr hoch. Die maximal erzielbare Anfangspermeabilität im Frequenzbereich von wenigen Kilohertz ist umso kleiner, je höher die ferromagnetische Resonanzfrequenz ist [1]. Die Wirkung polykristalliner hexagonaler Ferrite als Entstörmaterial im EMV-relevanten Frequenzbereich bis 8 GHz wird im vorliegenden Beitrag anhand eines generischen Prüflings untersucht und mit einem Standard-Ferritmaterial verglichen

Verbesserung der Korrelation zwischen GTEM-Zelle und Absorberhalle durch Nahfeldmessungen

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Frage, wie die Genauigkeit der Korrelation von Störaussendungsmessungen in einer Gigahertz Transverse Electromagnetic (GTEM-) Zelle gegenüber dem bisherigen Verfahren nach der Norm [DIN EN 61000-4-20: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) - Teil 4-20: Prüf- und Messverfahren - Messung der Störaussendung und Störfestigkeit in transversalelektromagnetischen (TEM-)Wellenleitern, 2010] verbessert werden kann. Eine Möglichkeit ist, für den Prüfling eine frequenzabhängige Direktivität in der Umrechnung zu verwenden, die die Abstrahlcharakteristik genauer nachbildet. Da dies für komplexe Prüflinge messtechnisch bzw. durch Simulation nur mit großem Aufwand realisierbar ist, wurde ein neuer Ansatz vorgestellt, für den keine geschirmte Messumgebung erforderlich ist, sondern nur eine entsprechend empfindliche Nahfeldsonde und ein Spektrumanalysator. Mit Hilfe dieser Nahfeldmessung können die von der Frequenz abhängigen Richtungen, in die der Prüfling die höchsten Strahlungsamplituden aufweist, zuverlässig identifiziert werden. Diese kritischen Positionen werden in der eigentlichen Emissionsmessung in der GTEM-Zelle ausschließlich verwendet. Wie die Vergleiche an zwei realitätsnahen Testobjekten zeigen, werden mit diesem Verfahren insbesondere die Maxima im Frequenzspektrum besser erfasst und eine allzu große Überbewertung in den umgerechneten Daten vermieden

High-Frequency Electromagnetic Field Coupling to Small Antennae in a Rectangular Resonator

The integral-differential equation for the current of an electrically small antenna, inside a resonator, which is induced by given sources, is approximately solved by the so-called "Method of Small Antenna," both for dipole and loop antennas. The current induced in the antenna is evaluated using the scattering characteristics of small antennas in free space and regularized Green's function of resonator. As example of application of the theory, a transfer function ("external field → induced voltage") for the coupling through aperture is calculated

Vergleich zwischen drei Störfestigkeitsmessmethoden an KFZ-Unterbaukomponenten

Die Störfestigkeit von Kfz-Unterbaukomponenten kann anhand von verschiedenen Messverfahren nach ISO 11452 geprüft werden. Häufig wird die Fernfeldeinkopplung durch Antennen nach [1] über den Kabelbaum der Unterbaukomponente in einer Absorberhalle geprüft. Problematisch sind bei diesem Messverfahren die hohen Kosten für die Anschaffung sowie der Platzbedarf einer Absorberhalle. Alternativ wird für die Prüfung der Störfestigkeit von Kfz-Komponenten gemäß [2] das standardisierte Bulk- Current-Injection (BCI) Messverfahren verwendet, bei der Prüfströme in den Kabelbaum eingekoppelt werden. Das BCI-Messverfahren ist gegenüber der Feldeinkopplung in der Absorberhalle aufgrund der geringeren Beschaffungskosten sowie der Messzeit vorteilhaft. Mit Hilfe dieses Messverfahrens kann der Einfluss von Störungen sowie die Störfestigkeit von Geräten oder Systemen während der Entwicklung schnell und kostengünstig untersucht und bewertet werden [4]. In [5] wurde die Verbesserung der Korrelation zwischen dem BCI- und dem Antennenprüfverfahren für Kfz-Komponenten durch Anpassung von Verstärkerleistung und Position der BCI-Zange diskutiert. In [6] wurden die BCI- und Fernfeldeinkopplungsverfahren verglichen. Das BCI-Messverfahren an Kfz-Komponenten wurde auch mit der kapazitiven Spannungseinkopplung verglichen [7]. Ein zweites Alternativmessverfahren zur Prüfung der Störfestigkeit von Kfz-Komponenten ist der Streifenleiter nach ISO 11452-5 [3]. In [8] wurden die elektrischen Eigenschaften der Streifenleitung und die damit verbundenen Anwendungsgrenzen ermittelt. Die Gleich- und Gegentaktanregung von Kabeln wurde mit der Stripline-Methode und im Absorberraum untersucht und verglichen [9]. Durch die breitbandigen Frequenzbereiche sowie die komplexe Geometrie der Kfz-Komponenten und der zugehörigen Kabelbäume kann die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Prüfverfahren nicht immer sichergestellt werden. In diesem Beitrag werden die Herausforderungen an die Komplexität und den Aufwand der Kfz-Komponentenmessverfahren betrachtet. Außerdem wird die benötigte Vorwärtsleistung bei den Störfestigkeitstests diskutiert. Folgende Messverfahren wurden betrachtet: Feldeinkopplung in der Absorberhalle der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, BCI-Messverfahren und Streifenleiter

Optimierte Anordnung von Ferritkernen auf Leitungen für eine breitbandige Filterwirkung

Der Beitrag stellt eine Fortsetzung der Untersuchungen zur Wirkungsweise von Ferritkernen auf Kabelstrukturen dar. In [1] wurde eine messtechnische Methode zur Charakterisierung von ring- und zylinderförmigen Ferritkernen vorgestellt; mit dem Ziel, die Parameter eines elektrischen Ersatzschaltbildes für einen Ferritkern zu bestimmen. Durch elektrische Feldsimulation an einem dreidimensionalen Modell wurde die Methode validiert [2]. Später wurde eine Alternativmethode für die Ermittlung der Ersatzschaltbildparameter mit Hilfe von an Ringkernen breitbandig gemessenen Permeabilitäts- und Permittivitätsdaten beschrieben [3]. Das Vierpol-Ersatzschaltbild kann dann mit dem Leitungsersatzschaltbild eines Kabels kombiniert und die Leitungstheorie angewendet werden. Beispiele hierzu finden sich in [3] und [4]. Mit Hilfe der Leitungstheorie können die Strom- und Spannungsverteilung entlang der Leitung berechnet werden. Durch den Vergleich dieser Werte mit und ohne Ferritkern lässt sich ein Dämpfungsmaß angeben, welches von der Position entlang der Leitung, von der Position des Ferritkerns und von der Frequenz abhängt. Da das von der Leitung abgestrahlte Feld mit der Stromverteilung zusammenhängt, kann damit auf die Filterwirkung des Bauteils geschlosen werden. In [5] wurde zuletzt eine zum analytischen Ansatz alternative Methode, nämlich die numerische Berechnung der Stromverteilung mit Hilfe von LTspice® [6], anhand einer Übertragungsleitung mit einer darauf befestigten Ferrithülse vorgestellt. Die Validierung erfolgte mit Hilfe des theoretischen Ansatzes sowie numerisch mit CONCEPT-II. Die Berechnung mit Hilfe des SPICE Algorithmus ist sehr effizient. Deshalb wird in diesem Beitrag der Ansatz wieder benutzt. Die Wirkung eines einzelnen Ferritkerns ist abhängig von seiner Position entlang der Leitung sowie von der Frequenz. Für eine breitbandige Filterwirkung könnte man entlang der gesamten Leitungslänge Ferritkerne anordnen, was aber weder wirtschaftlich vertretbar noch einfach handhabbar ist. Aus diesem Grund wurde ein Mittelweg analysiert, welcher auf der Anordnung von drei identischen Ferrithülsen auf einer Leitung basiert. Ziel ist eine möglichst breitbandige Wirkung. Für die Positionen der Hülsen entlang der Leitung bietet das Golomb-Lineal einen Ansatz. Bei diesem Lineal gibt es keine zwei Markierungen an ganzzahligen Positionen mit dem gleichen Abstand zueinander. Die Position der drei Ferrithülsen wird so variiert, daß sie dem Golomb-Lineal der Ordnung 5 nahekommt

Filter-Design und empirische Bestimmung der Ersatzschaltbilder anhand der Herstellerangaben einzelner Bauelemente

Der Einsatz von leistungselektronischen Schaltungen ist für den Betrieb von elektrischen Geräten notwendig. Diese Schaltungen verursachen elektromagnetische Störungen. Mit Hilfe von Filtern können die Störungen reduziert werden. Die resultierenden leitungsgebundenen Störungsarten lassen sich anhand von Filterschaltungen dämpfen. Um das Verhalten einer Filterschaltung ohne Messung darzustellen, kann mithilfe empirisch ermittelter Ersatzschaltbilder der einzelnen Bauteile die Impedanz der Schaltung simuliert werden. Für die Wahl der richtigen Bauelemente und Filter ist es in der EMV wichtig, die Ausbreitungsverhältnisse der geleiteten Störungen und das Frequenzverhalten der einzelnen Bestandsteile zu kennen.. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, die Ersatzparameter der einzelnen Bauteile und die daraus resultierende Impedanz einer Filterschaltung ohne aufwendige Messungen zu bestimmen. Mithilfe der Software "PSpice" ist es möglich die einzelnen Ersatzschaltbilder der Bauelemente im Programm zu implementieren und deren Frequenzverhalten zu simulieren. Für den Entwurf einer Filterschaltung sollten zunächst die Impedanzen der einzelnen Bauteile aus dem Ergebnis der Simulation mit den Angaben des Herstellers verglichen werden. Durch die Verknüpfung der Ersatzschaltbilder ist es möglich, das Verhalten einer kompletten Schaltung zu simulieren. Um die Anwendbarkeit der vorgestellten Methode für beliebige Schaltungen zu prüfen, wurden mehrstufige Filter gemessen und simuliert. Abhängig von den elektrischen Eigenschaften der Bauelemente lässt sich die Gesamtimpedanz der Schaltung variieren und auf das Störspektrum anpassen

Global Retinoblastoma Presentation and Analysis by National Income Level.

Importance: Early diagnosis of retinoblastoma, the most common intraocular cancer, can save both a child's life and vision. However, anecdotal evidence suggests that many children across the world are diagnosed late. To our knowledge, the clinical presentation of retinoblastoma has never been assessed on a global scale. Objectives: To report the retinoblastoma stage at diagnosis in patients across the world during a single year, to investigate associations between clinical variables and national income level, and to investigate risk factors for advanced disease at diagnosis. Design, Setting, and Participants: A total of 278 retinoblastoma treatment centers were recruited from June 2017 through December 2018 to participate in a cross-sectional analysis of treatment-naive patients with retinoblastoma who were diagnosed in 2017. Main Outcomes and Measures: Age at presentation, proportion of familial history of retinoblastoma, and tumor stage and metastasis. Results: The cohort included 4351 new patients from 153 countries; the median age at diagnosis was 30.5 (interquartile range, 18.3-45.9) months, and 1976 patients (45.4%) were female. Most patients (n = 3685 [84.7%]) were from low- and middle-income countries (LMICs). Globally, the most common indication for referral was leukocoria (n = 2638 [62.8%]), followed by strabismus (n = 429 [10.2%]) and proptosis (n = 309 [7.4%]). Patients from high-income countries (HICs) were diagnosed at a median age of 14.1 months, with 656 of 666 (98.5%) patients having intraocular retinoblastoma and 2 (0.3%) having metastasis. Patients from low-income countries were diagnosed at a median age of 30.5 months, with 256 of 521 (49.1%) having extraocular retinoblastoma and 94 of 498 (18.9%) having metastasis. Lower national income level was associated with older presentation age, higher proportion of locally advanced disease and distant metastasis, and smaller proportion of familial history of retinoblastoma. Advanced disease at diagnosis was more common in LMICs even after adjusting for age (odds ratio for low-income countries vs upper-middle-income countries and HICs, 17.92 [95% CI, 12.94-24.80], and for lower-middle-income countries vs upper-middle-income countries and HICs, 5.74 [95% CI, 4.30-7.68]). Conclusions and Relevance: This study is estimated to have included more than half of all new retinoblastoma cases worldwide in 2017. Children from LMICs, where the main global retinoblastoma burden lies, presented at an older age with more advanced disease and demonstrated a smaller proportion of familial history of retinoblastoma, likely because many do not reach a childbearing age. Given that retinoblastoma is curable, these data are concerning and mandate intervention at national and international levels. Further studies are needed to investigate factors, other than age at presentation, that may be associated with advanced disease in LMICs