Nahfeldsonde

Eine Nahfeldsonde dient zur kontaktlosen Erfassung der elektrischen oder magnetischen Felder im Nahfeld von elektrischen oder elektronischen Schaltungen oder Baugruppen im Rahmen von EMV-Messungen bei der elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Erfassung der magnetischen und elektrischen Nahfeldkomponenten dient dazu, die Störemission von elektrischen Geräten bereits bei der Entwicklung erfassen zu können und in Folge zu minimieren um so unerwünschte gegenseitige Beeinflussungen von elektrischen Geräten zu vermeiden.

Allgemeines

Verschiedene Nahfeldsonden

Die im Regelfall auf Leiterplatten realisierten elektronischen Schaltungen oder Baugruppen verursachen durch die in Leiterbahnen fließenden Ströme und anliegenden Spannungen im Nahbereich magnetische und elektrische Felder. Insbesondere bei hochfrequenten Strömen und Spannungen kommt es bei entsprechender räumlicher Geometrie der Leiterführungen zu einer Abstrahlung – dieser Umstand wird bei Antennen bewusst ausgenutzt, ist aber im Rahmen der Störungsminimierung bei der elektromagnetischen Verträglichkeit unerwünscht.

Durch Nahfeldsonden können diese Felder kontaktlos in ihrer Stärke und räumlicher Ausdehnung qualitativ erfasst werden, üblich sind für die jeweilige Anwendung unterschiedliche Bauformen und unterschiedliche Aufbauvarianten für die getrennte Erfassung der magnetischen und elektrischen Feldkomponente. Zur Messung werden die Sonden in unmittelbarer Nähe zu dem zu untersuchenden Bereich, wie eine Leiterbahn, gebracht. Zur Messsignalerfassung besitzen Nahfeldsonden ihrerseits einen geschirmten elektrischen Anschluss, der die Darstellung und Bewertung der jeweiligen Feldkomponente im Zeitbereich auf einem Oszilloskop oder im Spektralbereich auf einen Spektrumanalysator erlaubt.

Im Gegensatz zu den aufwändigeren EMV-Konformitätsmessungen in Absorberkammern, welche vor allem im Fernfeld stattfinden, können Nahfeldsonden im Rahmen der elektronischen Schaltungsentwicklung im Labor einfacher und entwicklungsbegleitend eingesetzt werden und erlauben das frühzeitige Erkennung und Abschätzen der Auswirkungen von möglichen Störquellen.

Nahfeldsonden verhalten sich, im Gegensatz zu normalen Antennen im Fernfeld, allerdings nicht reziprok. Mit magnetischen Sonden, welche meistens aus einem ringförmigen Loop bestehen, lassen sich nur Messungen durchführen wenn auch tatsächlich ein ausreichender Strom fließt, welcher zur Entstehung des Magnetfeldes notwendig ist. Diese Sonden haben meist einen schlechteren Gewinn als elektrische Sonden, besitzen dafür aber eine größere Bandbreite und bidirektionale Richtwirkung, womit sich Störquellen, bei gleichzeitiger Ausblendung anderer Störungen, besser orten lassen. Elektrische Sonden sehen meist stiftförmig aus und besitzen keine Richtwirkung. Damit sie benutzt werden können, muss ein ausreichend starkes elektrisches Feld vom zu prüfenden Objekt ausgehen. Da diese Feldstärken aber oft schwach sind, wird meistens, bei allen Arten der Nahfeldsonde, ein Verstärker vorgeschaltet.

Literatur

• Adolf J. Schwab, Wolfgang Kürner: Elektromagnetische Verträglichkeit. 6. Auflage. Springer, 2011, ISBN 978-3-642-16610-5.