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Bewertung der Formveränderung transienter Signale in GTEM-Zellen

  • Niklas Briest wurde 1989 in Minden, Deutschland geboren. Er graduierte 2014 an der Leibniz Universität Hannover zum Dipl.-Ing. und ist seitdem am Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet der Elektromagnetischen Verträglichkeit angestellt. Wissenschaftliche Schwerpunkte sind die Charakterisierung von TEM-Wellenleitern und Störfestigkeitsmessungen. Niklas Briest engagiert sich im Bereich der nationalen und internationalen Normung. National ist er Mitglied des Unterkomitees DKE 767.4, welches sich mit Messverfahren und Messgeräten zur Messung der elektromagnetischen Störemission oberhalb 9kHz beschäftigt. International ist er an der Entwicklung des TEM-Wellenleiter Standards IEC 61000-4-20 beteiligt und Mitglied der JWG TEM-Wellenleiter.

    Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik, Leibniz Universität Hannover

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    Prof. Garbe wurde 1955 in Lauenau, Deutschland geboren. Während seiner Bundeswehrdienstzeit studierte er an der Universität der Bundeswehr in Hamburg Elektrotechnik. 1978 graduierter er dort zum Dipl.-Ing. und 1986 promovierte er zum Dr.-Ing. mit einer Arbeit aus dem Gebiet der Theoretischen Elektrotechnik. 1986 wechselte er ans BBC-Konzernforschungszentrum Baden-Dättwil (später ABB-Forschungszentrum). Dort war er in der Forschungsgruppe „Elektromagnetische Verträglichkeit“ von 1986 bis 1991 zuletzt als deren Leiter tätig. 1991 wurde die Hauptgruppe als eigenständige Firma EMC Baden AG mit ihm als Geschäftsführer ausgegliedert. Seit 1992 ist er als Universitätsprofessor an Leibniz Universität Hannover, Institut für Grundlagen der Elektrotechnik, Fachgebiet (Lehrstuhl) „Elektromagnetische Verträglichkeit“ tätig. Prof. Garbe engagiert sich weiterhin im Bereich der nationalen und internationalen Normung. National ist er Obmann des Unterkomitees DKE 767.4, welches sich mit Messverfahren und Messgeräten zur Messung der elektromagnetischen Störemission oberhalb 9kHz beschäftigt. International war und ist er maßgeblich an der Entwicklung des TEM-Wellenleiter Standards IEC 61000-4-20 beteiligt. 1988 wurde er Mitglied des IEEE. Dort hat er 2006 den höchsten Mitgliedsgrad Fellow erreicht. 2006 ist er auch als Ehrenmitglied der IEEE EMC Society ausgezeichnet worden. Aktuell ist er Vizepräsident der IEEE EMC Society. Für seine Forschungsaktivitäten ist er von der IEEE EMC Society 2003 mit dem Laurence G. Cumming Award for Outstanding Service und 2010 mit dem Richard R. Stoddard Award for Outstanding Performance ausgezeichnet worden. Die Summation hat ihn 2002 zum EMP-Fellow ernannt. Über 270 Beiträge in nationalen und internationalen peer-reviewten Publikationen verdeutlichen seine internationale Anerkennung.

    Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik, Leibniz Universität Hannover

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    Dr. Potthast wurde in Paderborn, Deutschland geboren. Nach dem Studium der Physik an der Universität Paderborn erhielt er im Jahr 2003 den Abschluss als Diplom-Physiker und promovierte ebenfalls an der Universität Paderborn im Jahr 2007 zum Dr. rer. nat. am Department für Physik. In dieser Zeit umfasste seine Forschungsarbeit das epitaktische Wachstum kubischer GaN und AlGAN Heterostrukturen, so wie das Design und die Realisierung einer AlGaN/GaN basierten HEMT-Struktur. In 2007 nahm er seine Tätigkeit beim damaligen Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (BWB, heute BAAINBw) auf. Seit 2008 ist er am Wehrwissenschaftlichen Institut für Schutztechnologien ABC-Schutz im Geschäftsfeld „Elektromagentische Effekte und HPEM“ beschäftigt. Schwerpunkte seiner Arbeit sind dort die Untersuchung der Wechselwirkung transienter, elektromagnetischer Felder mit elektronischen Komponenten und Systemen.

    Wehrwissenschaftliches Institut für Schutztechnologien – ABC-Schutz, Munster

Published/Copyright: January 23, 2017

Zusammenfassung

Die Verifikation von transversal elektromagnetischen (TEM) Wellenleitern, speziell GTEM-Zellen, beruht auf der Norm IEC 61000-4-20 im Frequenz- und Zeitbereich. Die Verifikation im Zeitbereich basiert auf einem Nuklear elektromagnetischen Puls (NEMP) mit einer doppeltexponentiellen Form, der über die Parameter der Anstiegszeit und Pulsbreite in festgelegten Parametergrenzen definiert ist. Eine Verifikation der GTEM-Zelle für andere transiente Signalformen ist anhand dieser Parameter nicht zu realisieren. Des Weiteren lassen sich mit diesem Ultra-Breitbandpuls (UWB) keine eventuell kritischen Frequenzen des betrachteten Wellenleiters identifizieren. Im Hinblick auf neue Signalformen in der Nachrichtentechnik und transiente Signale die Anwendung in der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) finden, ist eine Verifikation von TEM-Wellenleiter für diese Signalformen zwingend notwendig. Die in diesem Beitrag vorgestellte Methode ermöglicht die Qualifizierung eines TEM-Wellenleiters für jedes beliebige transiente Signal. Unter Anwendung der Korrelation wird ein Signalvergleich durchgeführt, der ein Maß für die Übertragungsqualität der betrachteten Wellenleiters für die jeweilige Signalform darstellt.

Abstract

The verification of transversal electromagnetic (TEM) waveguides, especially GTEM cells, is described in the standard IEC 61000-4-20 in the frequency and time domain. The verification in time domain is based on a nuclear electromagnetic pulse (NEMP) with a double exponential waveform, with is defined by two parameters, the rise time and pulsewidth, and the given parameter limits. A verification of the transmission qualitiy of a GTEM cell for arbitrary transient signals based on these parameters is not possible. Furthermore, it is not possible to identify critical frequencies of the performed waveguide with such an ultra-wideband pulse. Due to new upcoming signal shapes in the communications engineering and the use of transient signals in electromagnetic compatibility (EMC) issues, a verification of waveguides for these waveform is essential. The method presented in this paper allows the qualification of a TEM waveguide for arbitrary transient signals. A signal comparison based on a correlation is performed, which quantifies the transmission quality of a waveguide for the performed transient shape.

Über die Autoren

Niklas Briest

Niklas Briest wurde 1989 in Minden, Deutschland geboren. Er graduierte 2014 an der Leibniz Universität Hannover zum Dipl.-Ing. und ist seitdem am Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet der Elektromagnetischen Verträglichkeit angestellt. Wissenschaftliche Schwerpunkte sind die Charakterisierung von TEM-Wellenleitern und Störfestigkeitsmessungen. Niklas Briest engagiert sich im Bereich der nationalen und internationalen Normung. National ist er Mitglied des Unterkomitees DKE 767.4, welches sich mit Messverfahren und Messgeräten zur Messung der elektromagnetischen Störemission oberhalb 9kHz beschäftigt. International ist er an der Entwicklung des TEM-Wellenleiter Standards IEC 61000-4-20 beteiligt und Mitglied der JWG TEM-Wellenleiter.

Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik, Leibniz Universität Hannover

Heyno Garbe

Prof. Garbe wurde 1955 in Lauenau, Deutschland geboren. Während seiner Bundeswehrdienstzeit studierte er an der Universität der Bundeswehr in Hamburg Elektrotechnik. 1978 graduierter er dort zum Dipl.-Ing. und 1986 promovierte er zum Dr.-Ing. mit einer Arbeit aus dem Gebiet der Theoretischen Elektrotechnik. 1986 wechselte er ans BBC-Konzernforschungszentrum Baden-Dättwil (später ABB-Forschungszentrum). Dort war er in der Forschungsgruppe „Elektromagnetische Verträglichkeit“ von 1986 bis 1991 zuletzt als deren Leiter tätig. 1991 wurde die Hauptgruppe als eigenständige Firma EMC Baden AG mit ihm als Geschäftsführer ausgegliedert. Seit 1992 ist er als Universitätsprofessor an Leibniz Universität Hannover, Institut für Grundlagen der Elektrotechnik, Fachgebiet (Lehrstuhl) „Elektromagnetische Verträglichkeit“ tätig. Prof. Garbe engagiert sich weiterhin im Bereich der nationalen und internationalen Normung. National ist er Obmann des Unterkomitees DKE 767.4, welches sich mit Messverfahren und Messgeräten zur Messung der elektromagnetischen Störemission oberhalb 9kHz beschäftigt. International war und ist er maßgeblich an der Entwicklung des TEM-Wellenleiter Standards IEC 61000-4-20 beteiligt. 1988 wurde er Mitglied des IEEE. Dort hat er 2006 den höchsten Mitgliedsgrad Fellow erreicht. 2006 ist er auch als Ehrenmitglied der IEEE EMC Society ausgezeichnet worden. Aktuell ist er Vizepräsident der IEEE EMC Society. Für seine Forschungsaktivitäten ist er von der IEEE EMC Society 2003 mit dem Laurence G. Cumming Award for Outstanding Service und 2010 mit dem Richard R. Stoddard Award for Outstanding Performance ausgezeichnet worden. Die Summation hat ihn 2002 zum EMP-Fellow ernannt. Über 270 Beiträge in nationalen und internationalen peer-reviewten Publikationen verdeutlichen seine internationale Anerkennung.

Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik, Leibniz Universität Hannover

Stefan Potthast

Dr. Potthast wurde in Paderborn, Deutschland geboren. Nach dem Studium der Physik an der Universität Paderborn erhielt er im Jahr 2003 den Abschluss als Diplom-Physiker und promovierte ebenfalls an der Universität Paderborn im Jahr 2007 zum Dr. rer. nat. am Department für Physik. In dieser Zeit umfasste seine Forschungsarbeit das epitaktische Wachstum kubischer GaN und AlGAN Heterostrukturen, so wie das Design und die Realisierung einer AlGaN/GaN basierten HEMT-Struktur. In 2007 nahm er seine Tätigkeit beim damaligen Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (BWB, heute BAAINBw) auf. Seit 2008 ist er am Wehrwissenschaftlichen Institut für Schutztechnologien ABC-Schutz im Geschäftsfeld „Elektromagentische Effekte und HPEM“ beschäftigt. Schwerpunkte seiner Arbeit sind dort die Untersuchung der Wechselwirkung transienter, elektromagnetischer Felder mit elektronischen Komponenten und Systemen.

Wehrwissenschaftliches Institut für Schutztechnologien – ABC-Schutz, Munster

Erhalten: 2016-12-1
Revidiert: 2016-12-27
Angenommen: 2016-12-29
Online erschienen: 2017-1-23
Erschienen im Druck: 2017-3-28

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston

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