Grundlagen und Anwendungen von Modenverwirbelungskammern

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist es, zunächst den theoretischen Erkenntnisstand zu Modenverwirbelungskammern in einer geschlossenen Form zusammenzufassen. Dies ist nötig, da das Wissen über die Grundlagen der Modenverwirbelungskammern über eine Fülle von Publikationen verteilt ist und sich eine Reihe von Fehlern, Vorurteilen und pauschalen Aussagen bereits tradiert hat. Der Grundlagenteil dieser Arbeit kann zusammen mit der ausführlichen Bibliographie als solide Basis für zukünftige Arbeiten dienen. Die Bibliographie ist hierbei zweigeteilt: Neben den Referenzen der Arbeit findet sich eine ausführliches Verzeichnis ergänzender Literatur.

Der Anwendungsteil beschäftigt sich zunächst mit der IEC Norm 61000-4-21. Darüber hinaus werden für den Bereich der Qualifizierung des Modenrührers sowie für die Messungen der Güte und der Emissionen neue Verfahren vorgeschlagen. Sehr aktuell ist der Abschnitt zum Vergleich verschiedener Messumgebungen: Zurzeit beziehen sich alle Grenzwerte (aus historischen Gründen) ausschließlich auf Messungen auf Freifeldern oder (Halb-) Absorberhallen. Damit zukünftig Modenverwirbelungskammern angewendet werden können benötigen die Produktnormungskomitees eine solide Grundlage zur Umrechnung der Grenzwerte bzw. Testfeldstärken. Die genaue Analyse verschiedener Verfahren offenbart dabei zusätzlich spezifische Schwächen und Stärken, die jedes der konkurrierenden Verfahren aufweist. Aus der Sicht des Autors gibt es nicht das eine Verfahren, das allen anderen überlegen ist. Es zeigt sich vielmehr, dass die Verfahren aufgrund ihrer physikalischen Spezifika nur für bestimmte Messungen, für bestimmte Prüflinge oder für bestimmte Frequenzbereiche überlegen sind.

In den Anhängen findet sich Material zu den relevanten statistischen Verteilungsfunktionen sowie eine Reihe von Hilfsprogrammen, die dem Anwender den Einstieg in die statistische Analyse erleichtern sollen.

A goal of this work is it to review the theoretical knowledge of reverberation chambers in a closed form. This is necessary since this knowledge is spread over hundreds of publications, and because errors, prejudices and overall statements are already established. The basic part of this work can serve together with the detailed bibliography as a solid basis for future work. The bibliography is split: Beside the references of the work an extended listing of additional literature is included.

The application part firstly describes the IEC standard 61000-4-21. Beyond that, new procedures are suggested for the investigation of the performance of the mode tuner as well as for the measurement of the chamber quality factor and for emission measurements. An ongoing topic is the comparison of test procedures in different electromagnetic environments: Today, all limit values exclusively refer (for historical reasons) to measurements on open area test sides or in (semi-) anechoic rooms. In order to use reverberation chambers in the future, the product standardization committees need a solid basis for the conversion of the limit values and/or test field strengths. A detailed analysis of different procedures additionally reveals specific weaknesses and strengths, which each of the competitive procedures exhibits. From the view of the author there is no single procedure, which is superior to all others. Rather, it is shown that the procedures are superior due to their physical specifics only for certain measurements, for certain test specimens, or for certain frequency ranges.

Discussions of the relevant statistic distribution functions as well as a couple of small programmes are included in the appendices to help the novice user into the statistic analysis.