Untersuchung der Störgrößenausbreitung und -emission von Leistungswechselrichtern in Höchstspannungssystemen durch Magnetfeldmessungen

Der in dieser Arbeit vorgestellte Messaufbau ist zur vergleichenden Messung der Störgrößenausbreitung und -emission in Höchstspannungssystemen geeignet. Aufgrund der Untersuchung von räumlich stark ausgedehnten und geometrisch teilweise sehr komplexen Systemen wird immer eine Mischung aus Nah- und Fernfeldern von den Antennen empfangen. Deshalb sollten analog zu dem in [IEEE Standard for Power Line Communication Equipment -- Electromagnetic Compatibility (EMC) Requirements --Testing and Measurement Methods, IEEE Std 1775-2010, pp. 1 - 66, Jan. 7, 2011, URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/ stamp.jsp?tp=&arnumber=5682873&isnumber=5682872] beschriebenen Messaufbau immer drei zueinander orthogonale Antennenorientierungen pro Messpunkt durchgeführt und anschließend das geometrische Mittel der Orientierungen berechnet werden, um das einfallende Feld am Messort zu beschreiben. Ohne weitergehende Untersuchung auf dem Gebiet der Antennenkalibrierung kann bereits heute der Betriebszustand eines Leistungskonverters sowie der Einfluss eines Transformators auf das Spektrum messtechnisch erfasst werden. Ebenso wird eine gute Korrelation zwischen den theoretisch ermittelten Spektren und den Frequenzbereichen erhöhter Amplitude bei aktivem Wechselrichter nachgewiesen. Zusätzlich konnte eine mögliche Beeinflussung von sogenannten "Broadband Powerline Communication Devices" und Wechselrichtern durch das gemeinsam genutzte Frequenzband aufgezeigt werden. Damit der vorgestellte Messaufbau zu einer Absolutwertmessung genutzt werden kann, sind weitergehende Untersuchungen zur rückführbaren Bestimmung des Antennenfaktors von Magnetfeldantennen notwendig

Statistical investigation of electromagnetic transfer path in research aircraft

The measurement of transfer path to aircraft systems is useful for the analysis of interferences caused by electronic devices in the cabin. This paper presents transfer path measurements performed for different systems in two research aircraft. In addition to the common worst-case results, statistical results are provided with cumulative distributions, which help to understand the coupling behavior and carry out a probability assessment of interferences. The influence of the measurement configuration on the measured transfer path is also investigated by changing antenna position, polarization and size, as well as by comparing results recorded inside and outside a hangar

Determination of the path loss from passenger electronic devices to radio altimeter with additional EMI test

Emitters of current and future wireless ultra wideband technology (UWB) inside the cabin should not interfere with any aircraft system. Especially the radio altimeter (RA) system using antennas mounted outside the fuselage is potentially sensitive to UWB devices in the frequency range between 4.1 and 4.8 GHz. The measurement of the interference path loss (IPL) to the RA is therefore of interest and is presented for different aircraft. The need of a high dynamic setup with low parasitic coupling in the IPL measurement is stressed. In addition, electromagnetic interference (EMI) tests with different transmitted signals are made, showing that the susceptibility of the RA system actually increases with UWB modulation

Investigation of the performance of antennas for interference detection in aircraft

Interference with aircraft navigation and communication (NAV/COM) systems caused by spurious radiation of airborne electronic equipment can be avoided by the detection of threatening field levels in the cabin. This paper investigates the performance of leaky-line and long-wire antennas for interference detection purposes. Analysis is made on measurements performed in an Open Area Test Site, a Reverberation Chamber, and in research aircraft. The coupling to the interference detection antennas is compared to the coupling to NAV/COM systems in aircraft

Investigation on the Propagation and Coupling in Aircraft Using Absorbing Films

This paper presents extensive electromagnetic transfer path measurements carried out in aircraft with different arrangements of electromagnetic absorbing films in the cabin and cockpit. The results contribute to the understanding of the electromagnetic propagation in the aircraft interior and of the coupling to navigation and communication systems. In addition, the approach of integrating absorbing material to the thermal-acoustic insulation of aircraft is investigated, considering the reduction of undesired coupling to aircraft antennas

Einfluss elektromagnetisch absorbierender Folien auf Transferpfade in Luftfahrzeugen

EMV-Aspekte haben in der Luftfahrt wegen der Auswirkungen auf sicherheitskritische Systeme eine wesentliche Bedeutung. Von großem Interesse sind die Beeinflussungen, die durch die zunehmende Nutzung elektronischer Geräte innerhalb des Luftfahrzeuges hervorgerufen werden können. Insbesondere die Navigations- und Kommunikationssysteme sind durch ungewollt ausgestrahlte Emissionen bedroht. Dabei spielt die Kopplung zwischen den sich in der Kabine befindenden Störquellen und außen montierten Antennen – und somit die Rumpfdämpfung – eine wesentliche Rolle. Es ist bekannt, dass die Bestuhlung eines Luftfahrzeuges sowie das Vorhandensein von Passagieren die Wellenausbreitung in der Kabine dämpfend beeinflussen. Deshalb kann auch die Verwendung elektromagnetisch absorbierender Materialien die Kopplung zu den Flugzeugantennen reduzieren. Dieser Beitrag stellt Messungen vor, die mit Absorberfolien unterschiedlicher Anordnung in Forschungsflugzeugen des DLR durchgeführt wurden. Dabei wurde der elektromagnetische Transferpfad zu Flugzeug- und Referenzantennen in unterschiedlichen Frequenzbereichen gemessen. Durch die gezielte Auskleidung von der Kabinendecke, den Kabinenfenstern, den Flugzeugtüren und dem Cockpit mit Absorberfolien wird gezeigt, wie sich die Transferfunktionen zu den Antennen verändern. Darüber hinaus tragen diese Messungen zum Verständnis der elektromagnetischen Kopplung in Luftfahrzeugen und demzufolge zur Untersuchung praktischer EMV-Maßnahmen bei

Transferdämpfung eines Flugzeughangars und Einflüsse auf Nachweis von Störfestigkeit und Störaussendung

Elektromagnetische Untersuchungen an vollständigen Flugzeugen lassen sich aufgrund des hohen Platzbedarfs moderner Flugzeugtypen wie Airbus A380 oder Boeing 747 nicht in Absorberhallen durchführen und müssen deshalb in der Regel im Freien oder in einem Flugzeughangar erfolgen. Dabei ist insbesondere bei Messungen im Freien keine Entkopplung zur elektromagnetischen Umgebung vorhanden, was meist bei dem Nachweis der Störfestigkeit von (neuer) Infrastruktur im Flugzeug zu Schwierigkeiten führt. So ist zum Beispiel davon auszugehen, dass die für die Zertifizierung in den Normen geforderten hohen Prüffeldstärken bzw. die hierfür benötigten hohen Sendeleistungen nicht genehmigt werden, da hierbei eine nicht akzeptable Beeinflussung der umgebenden Funkdienste stattfinden kann. Ebenso sind von dieser Problematik auch Störaussendungsmessungen betroffen, da diese an einem aktiven Flughafen durchgeführt werden, an welchem sehr viele aktive Funk- und Navigationsdienste zu finden sind. Eine mögliche Alternative ist, die Messung in einem Flugzeughangar durchzuführen. Insbesondere bei dem Nachweis der Störfestigkeit ist dieses von Vorteil, da bei der Zuteilung der Testfrequenzen die zugelassenen Leistungen aufgrund der zusätzlichen Dämpfung des Hangars höher sein können. Für einen Flugzeughangar, welcher für Flugzeuge vom Typ Airbus A-320 geeignet ist, werden Dämpfungswerte präsentiert und interpretiert

Elektromagnetische Transferpfade in Forschungsflugzeugen - zuverlässige und aussagekräftige Messergebnisse in komplexen Systemen

Die zuverlässige Beschreibung des elektromagnetischen Transferpfades zwischen verschiedenen Positionen innerhalb und außerhalb eines Flugzeugs ist ein sehr nützliches Hilfsmittel zur Analyse von EMV-Fragestellungen bei der Zulassung von Flugzeugkomponenten. Erschwert wird die Bestimmung des einzelnen Transferpfades im Flugzeug durch die Größe des Gesamtsystems und die komplexen elektromagnetischen Randbedingungen. Es ist dementsprechend schwierig aussagekräftige Messungen durchzuführen und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Dieser Beitrag stellt Messungen von Übertragungsmaßen vor, die in Testflugzeugen des DLR durchgeführt wurden, und betont die Notwendigkeit von speziellen Techniken diverser Kontrollmessungen zur Validierung des Verfahrens und zum Erreichen verlässlicher Ergebnisse. Ergänzend werden gemessene Übertragungsmaße zu verschiedenen Flugzeugsystemen präsentiert und ein Rückschluss auf den Einfluss von Position und Konfiguration der Sendeantenne gezogen

Emission Analysis of a Large Number of Various Passenger Electronic Devices in Aircraft

The ever increasing use of portable electronic devices (PED) has put pressure on the aircraft industry as well as operators and administrations to reevaluate established restrictions in PED-use on airplanes in the last years. Any electronic device could cause electromagnetic interference to the electronics of the airplane, especially interference at receiving antennas of sensitive wireless navigation and communication (NavCom) systems. This paper presents a measurement campaign in an Airbus A320. 69 test passengers were asked to actively use a mixture of about 150 electronic devices including many attached cables, preferentially with a high data load on their buses, to provoke maximal emissions. The latter were analyzed within the cabin as well as at the inputs of aircraft receiving antennas on the fuselage outside. The transmission of the electronic devices as well as the background noise is time-variant, so just comparing only one reference and one transmission measurement is not sufficient. Repeated measurements of both cases lead to a more reliable first analysis. Additional measurements of the absolute received power at the antennas of the airplane allow a good estimation of the real interference potential to aircraft NavCom-systems. Although there were many measured emissions in the cabin there were no disturbance signals detectable at the aircraft antennas