Die Technologie entwickelt sich rasch weiter und zahlreiche neue elektronische Geräte kommen auf den Markt. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten und um Qualität und Genauigkeit zu garantieren, sind für den Verkauf Ihres Geräts Konformitätstests notwendig. Mithilfe von Pre-Compliance-Tests können Sie die Zeit bis zur Markteinführung kosteneffizient reduzieren. Außerdem wird bescheinigt, dass Ihr Produkt den abschließenden Konformitätstest bestehen wird.

Wir werden die Grundlagen der Pre-Compliance-Tests erläutern, was Sie dafür benötigen und einige der Messungen, die Sie durchführen können, um sicherzustellen, dass Ihr Produkt die Anforderungen erfüllt.

Einführung – Die Bedeutung von Pre-Compliance-Tests

Bei jeder Produktentwicklung sollten Sie das Gerät zunächst testen, um zu überprüfen, ob es ordnungsgemäß funktioniert. Alle elektronischen Geräte müssen in einem zertifizierten Testinstitut EMI-Konformitätstests (elektromagnetische Interferenz) unterzogen werden. Ein bestandener EMI-Test bestätigt, dass die elektromagnetischen Emissionen nicht die zulässigen Grenzwerte überschreiten und den entsprechenden Standards entsprechen.

EMI fällt unter den Oberbegriff „EMV“ oder elektromagnetische Verträglichkeit. Bei der Durchführung von Pre-Compliance-Tests befassen Sie sich mit dem Test auf EMI, d.h. mit den tatsächlichen elektromagnetischen Phänomenen – oder Emissionen –, die von Ihrem Gerät ausgehen.

Alle Produkte, von Ihrem Laptop bis hin zu Ihrem Smartphone, müssen Konformitätstests in einem zertifizierten Testinstitut bestehen. Wenn Ihr Gerät den staatlich erforderlichen Konformitätstest nicht besteht, können Sie das Produkt nicht verkaufen.

Der letzte Schritt eines Konformitätstests ist für gewöhnlich sehr kostspielig. Wenn Ihr Produkt den Konformitätstest nicht besteht, bedeutet das für Sie nicht nur die Nachbearbeitung des Designs, sondern auch eine Verzögerung in der Planung der Produktentwicklung. Eine solche Verzögerung wirkt sich auf die Produktionskosten aus und erschwert die Produkteinführung auf dem Markt.

EMV-Tests müssen unbedingt durchgeführt werden, um schon vor der formellen Zertifizierung durch das Testinstitut sicherzustellen, dass Ihr Gerät die Anforderungen erfüllt.

Anhand der folgenden Informationen können Sie sich einen Überblick über alles verschaffen, was Sie über die Durchführung von EMV-Tests in Ihrer eigenen Umgebung wissen müssen – besser bekannt als EMV-Pre-Compliance-Tests. Eine genauere Erklärung finden Sie in den Materialien im untenstehenden Abschnitt „Empfohlene Literatur“.

Abbildung 1: Die Bedeutung von Pre-Compliance-Tests im Produktentwicklungszyklus

Grundlagen von EMV-Pre-Compliance-Tests

EMV ist die Interaktion elektrischer Geräte mit der elektromagnetischen Umgebung und anderen Geräten. Alle elektronischen Geräte können elektromagnetische Felder aussenden, und der Konformitätstest ist die letzte Stufe der Prüfung, um sicherzustellen, dass die elektronischen Geräte mit sicheren EMI-Werten arbeiten.

Zertifizierte Testinstitute führen eine Vielzahl an EMI-Tests durch, um zu bestimmen, ob Ihr Gerät die zulässigen Emissionswerte einhält. Diese Tests lassen sich in zwei Kategorien unterteilen – Emissions- und Störfestigkeitstests. In jeder dieser Kategorien müssen Tests von gestrahlten sowie leitungsgeführten Störgrößen durchgeführt werden.

  • Der Test gestrahlter Störgrößen beschreibt die elektromagnetische Energie, die von einem elektronischen Gerät unbeabsichtigt über ein nicht-physikalisches Medium freigesetzt wird (Kabeltest).
  • Der Test leitungsgeführter Störgrößen beschreibt die elektromagnetische Energie, die von einem elektronischen Gerät unbeabsichtigt über ein physikalisches Medium freigesetzt wird (Kabeltest).

Abbildung 2: Die Messung von gestrahlten und leitungsgebundenen Emissionen charakterisiert Emissionen von und zum Prüfling.

Begriffe zur EMV-Pre-Compliance, die Sie kennen sollten

Um EMV-Pre-Compliance und die Durchführung solcher Tests verstehen zu können, ist es hilfreich, die wichtigsten Begriffe zu kennen.

In diesem Abschnitt finden Sie die für EMV-Pre-Compliance-Messungen relevante Terminologie.

Terminologie

  • EMV – Elektromagnetische Verträglichkeit – umfasst alle Formen der unbeabsichtigten Generierung oder Verbreitung von elektromagnetischer Energie durch ein Gerät.
  • EMI – Elektromagnetische Interferenz
  • Emission – das tatsächliche Phänomen oder Emissionen, die während einem Pre-Compliance-Test gemessen werden. EMI kann zu einer unerwünschten Störung durch benachbarte Geräte führen, wenn während der Design- und Testphase nicht entsprechend darauf eingegangen wird.
  • Störanfälligkeit – Die Eigenschaft elektronischer Geräte, die unerwünschte Reaktionen ermöglicht, wenn sie elektromagnetischer Energie ausgesetzt werden.
  • Gestrahlte Störungen – Störungen aufgrund von Funkrauschen oder unerwünschten Signalen in der Luft; nicht durch ein physikalisches Medium
  • Leitungsgeführte Störungen – Störungen aufgrund eines leitungsgeführten Funkrauschens oder unerwünschter, durch direktes Koppeln (über Kabel) in einen Transducer (Empfänger) eingehender Signale.
  • CISPR – Internationales Sonderkomitee für Funkstörungen, das die Standards für die Überwachung elektromagnetischer Störungen in elektrischen und elektronischen Geräten festlegt.
  • LISN – Netznachbildung – Eine Netznachbildung ist wichtig, da sie den Prüfling vom Stromnetz isoliert, da er ein möglichst klares Signal benötigt.
  • Absorberkammer – Ein geschirmter Raum, der der Absorbierung von Geräuschen oder elektromagnetischen Wellen dient und Reflexionen von allen inneren Oberflächen reduziert.
  • Strahlung – Die Emission von Energie in Form von elektromagnetischen Wellen
  • Störfestigkeit – Die Eigenschaft eines Empfängers bzw. eines anderen Geräts oder Systems, die es ihm ermöglicht, eine Funkstörung abzuwehren.

Pre-Compliance- vs. Konformitätstest

Pre-Compliance ist eine risikoarme, kostengünstige Methode, um sicherzustellen, dass Ihr Prüfling (DUT) den abschließenden Konformitätstest bestehen wird. Aufgrund der hohen Kosten ist es riskant, mit dem Konformitätstest das Ende des Produktentwicklungszyklus abzuwarten. Die Kosten für Konformitätstests beinhalten die Reservierung von Zeit im Konformitätslabor und das Redesign Ihres Prüflings, falls er die Konformität nicht besteht. Um Kosten zu sparen und vor Überraschungen beim Konformitätstest sicher zu sein, ist ein ordnungsgemäßer Pre-Compliance-Test unerlässlich.

Pre-Compliance- und Konformitätstests unterscheiden sich vor Allem in ihren Formalitäten und in der Nutzung einer Absorberkammer, wie im Bild unten dargestellt.

Eine Absorberkammer ist ein Raum, der so konzipiert ist, dass er die Reflexionen elektromagnetischer Wellen absorbiert - perfekt für die Durchführung von Tests an einem elektronischen Gerät, um sicherzustellen, dass es keine unerwarteten Störungen gibt. Im Allgemeinen ist der Konformitätstest aufgrund der Absorberkammer ein formeller Prozess, da die meisten Hersteller elektronischer Geräte keine eigene Absorberkammer haben. Diese werden oft schon frühzeitig durch eine Drittpartei reserviert. Diese Räume machen den Hauptunterschied zwischen Pre-Compliance- und finalen Konformitätstests aus.

Abbildung 3: Die Nutzung einer Absorberkammer ist der Hauptunterschied zwischen Pre-Compliance- und finalen Konformitätstests.

Emissionstests

Bei einem Emissionstest wird die Menge der elektromagnetischen Energie gemessen, die von Ihrem Gerät ausgesendet wird. Emissionstests sind wichtig, damit Ihr Gerät nicht versehentlich Geräte in der Nähe stört.

Der Emissionstest umfasst zwei Kategorien: gestrahlt und leitungsgeführt.

Gestrahlte Emissionstests messen die Stärke der über die Luft abgegebenen elektromagnetischen Energie Ihres Geräts. So wird gewährleistet, dass diese Emissionen Ihres Geräts den jeweiligen Standards entsprechen. Viele Geräte fallen bei dieser Art von Messung durch, also sollten Sie etwas Zeit in gestrahlte Pre-Compliance-Emissionstests investieren.

Abbildung 4: Für die Durchführung eines gestrahlten Emissionstests sind ein Signalanalysator mit Pre-Compliance-Software, eine auf einem Stativ montierte Antenne und der Prüfling notwendig.

Für die Durchführung eines gestrahlten Emissionstests wird die folgende Ausstattung benötigt:

  • Kalibrierte EMV-Antenne, auf einem Stativ montiert, 1 bis 3 Meter vom Prüfling entfernt aufgestellt
  • Spektrumanalysator ausgestattet mit EMV-Pre-Compliance-Messsoftware (Keysight EMV-Messanwendung N6141A )
  • Vorverstärker

Führen Sie gestrahlte Emissionstests in ausreichender Distanz zu anderen Geräten durch, um Störungen zu vermeiden. Sie können beispielsweise einen großen Parkplatz oder einen leeren Konferenzraum nutzen. Es ist äußerst wichtig, dass Transmissionen von Radios, Fernsehern oder Handys während der durchgeführten Strahlungsemissionsprüfung nicht mit dem Prüfling oder den Antennen interagieren.

Leitungsgeführte HF-Emissionen sind elektromagnetische Störungen, die durch elektrische Aktivität im Prüfling erzeugt werden und sich entlang der verbindenden Netz-, Signal oder Datenkabel aus dem Prüfling ausbreiten. Leitungsgeführte Störungen wandern entlang des Kopplungspfads vom Prüfling direkt in ein anderes elektronisches Gerät. Zusätzlich können sich leitungsgeführte Störungen im Gerät selbst ausbreiten und sich negativ auf seine Leistungsfähigkeit auswirken. Leitungsgeführte Emissionstests konzentrieren sich auf diese unerwünschten Signale, die vom Wechselstrom eines Prüflings generiert werden.

Für die Durchführung eines leitungsgeführten HF-Emissionstests wird die folgende Ausstattung benötigt:

  • Spektrumanalysator ausgestattet mit EMV-Pre-Compliance-Messsoftware (Keysight EMV-Messanwendung N6141A)
  • LISN (Netznachbildung)
  • Begrenzer
Abbildung 5: Keysight-Signalanalysator mit Pre-Compliance-Softwareanwendung

Störfestigkeitstest

Beim Störfestigkeitstest wird bestimmt, wie empfindlich Ihr Gerät auf die elektromagnetische Energie reagiert, die von anderen Geräten abgestrahlt wird.

Gestrahlte Störfestigkeitstests implizieren den Test der Störanfälligkeit Ihres Geräts für von anderen, sich in der näheren Umgebung befindlichen Geräten abgestrahlte Emissionen in der Luft.

Für die Durchführung eines gestrahlten Störfestigkeitstest wird die folgende Ausstattung benötigt:

  • Signalgenerator (Keysight MXG oder EXG)
  • Eine Reihe Nahfeldsonden
  • Signalgenerator

Leitungsgeführte Störfestigkeitstests bewerten, wie störanfällig Ihr Gerät und Ihre Kabel für EMI von anderen Geräten ist.

Störfestigkeitstests sind wichtig, um zu vermeiden, dass Ihr Gerät von den elektromagnetischen Emissionen eines benachbarten Geräts gestört wird. Störfestigkeitstests lassen sich schneller und einfacher durchführen als andere Pre-Compliance-Tests. CISPR-Standards erfordern keine Störfestigkeitstests, aber wir empfehlen sie ausdrücklich.

Abbildung 6: Für die Durchführung eines leitungsgeführten Störfestigkeitstests sind ein Signalgenerator, ein Signalanalysator, eine Reihe Nahfeldsonden und der Prüfling notwendig.

Den Konformitäts-Prozess und die notwendigen Standards verstehen

Mithilfe von EMV-Tests wird gewährleistet, dass Ihr Gerät den Entwicklungsspezifikationen entspricht und keine Emissionen abstrahlt, die die Leistung anderer Geräte verringert. EMV-Tests müssen strenge Emissionsstandards einhalten, die von den EMV-Regulierungsinstitutionen, beispielsweise dem Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR), entwickelt wurden. CISPR, das Internationale Sonderkomitee für Funkstörungen, legt fest, welche Geräte und Methoden für die Messung von gestrahlter EMV verwendet werden. Zusätzlich legt das CISPR die erforderlichen Niveaus von Strahlungsemissionen für elektronische Geräte entsprechend der Branchen und Länder, die das Produkt verkaufen, fest.

Bevor Sie Messungen an Ihrem Prüfling durchführen, müssen Sie sich zur Vorbereitung einige Fragen stellen:

  1. In welchen Ländern wird das Produkt verkauft werden – Europa, Vereinigte Staaten, Asien-Pazifik, China?
  2. Was ist die Produktklassifizierung?
  • Equipment für Informationstechnik (ITE)
  • Industrielle, wissenschaftliche und medizinische Geräte (ISM)
  • Automobil
  • Kommunikation
  • Generische Artikel/Haushaltsartikel
  • Wo wird das Produkt verkauft – Zuhause, Einzelhandel, Industrie

Mithilfe Ihrer Antworten auf diese Fragen können wir die EMV-Standards für Ihre Produkte bestimmen. Sobald Sie die EMV-Standards für Ihre Produkte kennen, können Sie für die erforderlichen EMV-Testmessungen planen.

Die Vorteile von Pre-Compliance-Tests

Mit EMV-Pre-Compliance-Tests sparen Sie sich Zeit und teure Überarbeitungen. Wenn Sie EMV-Pre-Compliance-Tests in den Entwicklungsprozess mit aufnehmen, erhöhen Sie die Chance, dass Ihr Produkt den abschließenden EMV-Konformitätstest erfolgreich besteht, um ein Vielfaches. Die zusätzliche Einrichtung eines Pre-Compliance-Testsystems ist der optimale Ansatz, um EMV-Konformität für Ihre Produkte zu erreichen, und bietet Ihnen eine kostengünstige Möglichkeit, Ihre Produkte in Zukunft schneller auf den Markt zu bringen.

Abbildung 7: Alle elektronischen Geräte müssen bestimmte Emissionsregulierungen einhalten, je nachdem, um welches Produkt es sich handelt und wo es verkauft werden soll.

Produktinformationen

Keysight Pre-Compliance-Lösungen

  • Mithilfe der Analysatoren der X-Serie von Keysight profitieren Sie bei Design, Test und Bereitstellung Ihrer Geräte von unserer fortschrittlichsten Signalanalyse. Von der kompletten Echtzeitanalyse bis zu kostengünstigen essentiellen Messungen – Sie haben die Wahl.
  • Die EMV-Messanwendung N6141A ist eine von über 25 Standard-Messanwendungen der X-Serie von Keysight. Diese Anwendung transformiert den Signalanalysator der X-Serie zu einer wirkungsvollen EMV-Pre-Compliance- und Diagnostiklösung und bietet benutzerfreundliche Datensammlungs- und Analysetools, dank denen Sie neue Designs schnell auf den Markt bringen können.

Empfohlene Literatur

Der Vorteil der Durchführung eines EMV-Pre-Compliance-Tests mit einem Signalanalysator ist, dass sie die EMV-Leistung des neuen Produkts auf diese Weise gut einschätzen und das Risiko für einen erfolglosen EMV-Konformitätstest am Ende eines Projekts reduzieren können.

Im folgenden Anwendungsbericht, „Making Radiated and Conducted Measurements for a better understanding of pre-compliance measurements“ (Messungen für gestrahlte und leitungsgeführte Störgrößen durchführen und so Pre-Compliance-Messungen besser verstehen), finden Sie weitere Informationen zu Pre-Compliance-Messungen 

Mehr Informationen zu EMI- und EMV-Simulationen, -Messungen und Pre-Compliance-Tests finden Sie auf https://www.keysight.com/find/EMC

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