EMV von drahtlosen Übertragungsstrecken insbesondere gegenüber modulierten sowie starken transienten elektromagnetischen Feldern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan Luiken ter Haseborg
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5452607

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Dieser Bericht fasst die Untersuchungen des DFG-Projekts „EMV von drahtlosen Übertragungsstrecken insbesondere gegenüber modulierten sowie starken transienten elektromagnetischen Feldern“ zusammen. Es sind umfangreiche Forschungsarbeiten zur Störaussendung und Störbeaufschlagung potentieller Funkübertragungsmodule durchgeführt worden. Dabei wurde gezeigt, dass sich vor allem geometrisch kleine Funkübertragungsmodule nicht immer genau mit einem Hertz’schen Dipol nachbilden lassen. Gegebenfalls müssen kleine Veränderungen des Modells mit einbezogen werden. Das Potential einer möglichen Störung durch Funksysteme im 2,4-GHz-ISM-Band ist relativ gering, wobei Systeme in unmittelbarer Nachbarschaft gefährdet sein können. Weiterhin wurden Messungen zur Kopplung von Störungen in Funkübertragungsmodule untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch energiereiche pulsförmige Quellen Störamplituden erreicht werden, die bei potentiellen Funksystemen im 2,4- GHz-ISM-Band Fehler hervorrufen können. Die elektromagnetische Kopplung einer einfallenden TEM-Welle auf diverse Funkmodule und Antennenstrukturen wurde messtechnisch untersucht und diskutiert. Auswirkungen auf aufgebaute Funkübertragungssysteme für Bluetooth und WLAN sind messtechnisch für UWB-Pulse sowie Radarpulse im S-Band nachgewiesen worden. Die Beeinflussung äußerte sich in einer Reduktion der maximalen Datenrate, wobei mit diesen Quellen weder ein kompletter Ausfall der Übertragung noch eine Zerstörung der Funkübertragungssysteme hervorgerufen werden konnte. Eine Worst-Case-Analyse erbrachte Ergebnisse für die Störfestigkeit der benutzen Übertragungssysteme gegenüber Variation der Pulslänge und der Pulswiederholfrequenz einer transienten Störung. Diese Worst-Case-Analyse hat gezeigt, dass erst bei hohen Pulswiederholraten ab ca. 1 kHz in Verbindung mit hohen Pulslängen ab ca. 500 ns keine Übertragung mehr stattfinden kann. Im letzten Kapitel ist ein Schutzkonzept entwickelt worden, welches sicherstellt, dass Funkübertragungssysteme im 2,4-GHz-ISM-Band in der Nähe von transienten Störern ohne Beeinflussung fehlerfrei funktionieren können. Dazu wurden kommerzielle und im Rahmen dieses Forschungsprojekts entwickelte lineare passive Bandpassfilter aufgebaut und unter Einwirkung eines UWB-Pulses untersucht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• On the Use of Wireless Communication Systems on Ships EMC Europe Workshop 2007, 14./15. Juni, Paris, Frankreich
  Christian Klünder, Adrien Schoof und Jan Luiken ter Haseborg
  
• An Estimation of the Backdoor Coupling of UWB Pulses on Commercial Wireless USB Adapters 2008 IEEE EMC Symposium, August 18-22 2008, Detroit, USA Veröffentlicht im IEEEXplore
  Christian Klünder und Jan Luiken ter Haseborg
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/ISEMC.2008.4652101)
• Beschreibung der Abstrahlcharakteristiken von handelsüblichen Funksendern im 2,4- GHz-ISM-Band unter Gesichtspunkten der EMV EMV Düsseldorf 2008, Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit, 19.-21. Februar 2008, Düsseldorf, Deutschland
  Christian Klünder, Kai Haake und Jan Luiken ter Haseborg
  
• Impact of UWB Pulses on Basic PCB Antennas for Wireless Communication Systems Using the 2.4 GHz ISM Band 8th International EMC Symposium EMC Europe 2008, Hamburg, Sept. 8-12, 2008 Veröffentlicht im IEEEXplore
  Christian Klünder und Jan Luiken ter Haseborg
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EMCEUROPE.2008.4786925)
• Behavior of 2.4 GHz ISM Bandpass Filters of Different Materials by Applying UWB Pulses EMC Europe Workshop 2009, Athen, Griechenland, 10.-12. Juni 2009 Veröffentlicht im IEEEXplore
  Christian Klünder, Florian Brauer und Jan Luiken ter Haseborg
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EMCEUROPE.2009.5189714)
• The Influence of Different PCB Materials on the Coupling Behavior of High Power Electromagnetics EMC Europe Workshop 2009, Athen, Griechenland, 10.-12. Juni 2009 Veröffentlicht im IEEEXplore
  Florian Brauer, Christian Klünder und Jan Luiken ter Haseborg
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EMCEUROPE.2009.5189717)
• Untersuchungen der Einkopplungen von UWB-Pulsen auf Funksysteme im 2,4-GHz- ISM-Band Kleinheubacher Tagung 2009, 28. September-01. Oktober 2009, Miltenberg, Deutschland
  Christian Klünder und Jan Luiken ter Haseborg
  
• Effects of High-Power and Transient Disturbances on Wireless Communication Systems Operating Inside the 2.4 GHz ISM Band 2010 IEEE EMC Symposium, July 26-30 2010, Fort Lauderdale, USA Veröffentlicht im IEEEXplore
  Christian Klünder und Jan Luiken ter Haseborg
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/ISEMC.2010.5711301)
• Untersuchung des Einflusses transienter und energiereicher Störungen auf Funkübertragungssysteme im 2,4-GHz-ISM-Band EMV Düsseldorf 2010, Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit, 09.-11. März 2010, Düsseldorf, Deutschland
  Christian Klünder, Stefan Schwarz und Jan Luiken ter Haseborg