Bestimmung der Schirmdämpfung von Materialproben in Abhängigkeit der Probengröße

Zusammenfassung

Die Schirmung elektromagnetischer Felder ist ein wesentlicher Beitrag, um verschiedenste elektronische Systeme resistenter gegen Einflüsse von externen Feldern zu machen. Neben verschiedenen Maßnahmen zur Gewährleistung der elektromagnetischen Schirmung eines Systems muss auch das Material, aus dem die Schirmung hergestellt wird, eine ausreichende Schirmdämpfung aufweisen. Somit ist die Bestimmung der Schirmdämpfung von Materialen ein entscheidender Faktor, um die elektromagnetische Verträglichkeit des gesamten Systems sicherzustellen.

In der Praxis werden immer öfter auch nicht-metallische Werkstoffe, wie z. B. leitfähige oder metallisch beschichtete Kunststoffe, für die Schirmung verwendet. Um die Schirmdämpfung über einen großen Frequenzbereich sicher zu bestimmen, müssen Materialproben mit ausreichenden Abmessungen zur Verfügung stehen. Insbesondere bei Spritzgusswerkstoffen stehen diese aber oft nicht in der gewünschten Größe zur Verfügung.

In diesem Beitrag wird die Bestimmung der Schirmdämpfung mithilfe von zwei Antennen untersucht. Die Antennen werden zu beiden Seiten der zu messenden Materialprobe positioniert und die Übertragung von einer zur anderen Antenne gemessen. Mithilfe von Messungen und numerischen Simulationen wird der Einfluss der Abmessung der Probengröße auf das Ergebnis der Schirmdämpfung untersucht. Bei den numerischen Simulationen wird das Messszenario der Schirmdämpfungsbestimmung als CAD-Modell nachgebaut und die Schirmdämpfung mit der gleichen Methode wie bei den Messungen bestimmt. Die numerischen Simulationen haben den großen Vorteil, dass man verschiedene Parameter schnell ändern und den Einfluss auf das Ergebnis bestimmen kann. Um numerische Simulationen anwenden zu können, muss die Simulationsmethode durch Vergleich mit Messergebnissen verifiziert werden.

Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, welchen Einfluss die Größe der Materialprobe auf das Ergebnis der Schirmdämpfung hat. Mit den Ergebnissen kann festgelegt werden, welche Größe der Materialprobe für welchen Frequenzbereich geeignet ist.

Abstract

EMC-compatible design of electronic devices is crucial for the resistance against external electromagnetic fields. An important aspect is the shielding effectiveness of the applied material of the housing. In practice, an increasing number of electroconductive plastics are applied in the construction of housings instead of metallic materials. For the evaluation of the shielding properties of such materials the samples for measurement shall have a certain dimension, corresponding to the frequency range. Especially when the shielding material is manufactured by injection moulding the dimensions of the material samples are often limited. In this paper the determination of the shielding effectiveness of material samples with different dimensions is discussed. The shielding properties are evaluated with a material sample between a transmitting and receiving antenna. The investigations were mainly done with numerical simulations, the simulation model is verified by the comparison to corresponding measurement results. The results of the investigation point out the limit of the sample dimension depended on the frequency range.