Teil 5 - TU Braunschweig - Institut für Regelungstechnik

Fahrzeugprüfungen zur Sicherstellung der EMV 

Teil 5 

Fahrzeugprüfungen 

Prof. Dr.-Ing. T. Form 

Lehrstuhl für elektronische Fahrzeugsysteme 

Institut für Regelungstechnik, TU Braunschweig 

Folie 1 Dr. T. Form „VL EMV in der Kfz-Technik.ppt“ 26.06.2007

EMV-Fahrzeugprüfungen im Kfz-Bereich 

Prüfszenarien Störaussendung 

Messung in 10 bzw. 3m 

Entfernung 




Messungen an fahrzeugeigenen 

Antennen 



Umweltsimulation im Labor 






Eigenstörungen des Fahrzeugs an der FM-Fahrzeugantenne gemessen 

U / dBuV 

20 

10 

0 

-10 

88 92 96 100 104 108 

f / MHz 






Beispiel zu Einflüssen der Prüfumgebung 

Meßeinrichtung: - geschirmte Absorberhalle 8x6x4m 

- 0,3m Pyramidenabsorber 

- leitfähiger Boden 

8 m 

4 m 

0,3 m 






Reflexionsdämpfung durch Absorber 

Typ. Reflexionsdämpfung bei senkrechtem Einfall (Pyramidenabsorber) 

Modell 

A 

B 

C 

D 

E 

Absorberlänge 

38cm 

58cm 

101cm 

152cm 

170cm 




80 

MHz 

- 

- 

10 dB 

12 dB 

20 dB 

120 

MHz 

- 

- 

12 dB 

15 dB 

30 dB 

200 

MHz 

- 

- 

30 dB 

40 dB 

35 dB 

300 

MHz 

- 

- 

45 dB 

45 dB 

35 dB 

500 

MHz 

45 dB 

60 dB 

50 dB 

40 dB 

40 dB 

50 dB 

60 dB 

50 dB 

45 dB 

Quelle: www.ETS-Lindgreen.com 

- 

1-2 

GHz 



Auswirkung von Reflexionen 

10 dB 

Fahrzeug am Originalstandort 

Fahrzeug um +0,5m verschoben 




Fahrzeug um -0,5m verschoben 

Fahrzeug um +1m verschoben 



Prinzip der Spektrumanalyse 

Eingangsverstärker/ 

-abschwächer zur 

Dynamikanpassung 

Mischstufe zur 

Umsetzung auf die 

Zwischenfrequenz 

f Mess 




x 

ZF-Filter legt die 

Meßbandbreite 

fest 

f ZF = f LO -f Mess 

f LO 

∼ 

VCO 

Lokaloszillator 

legt die aktuelle 

Meßfrequenz fest 

Logarithmierer zur 

Dynamikerhöhung 

X-Achse 

Sägezahngenerator 

U / dBuV 

20 

10 

0 

-10 

∼ 

Meßdetektor 

(Peak, Average, 

RMS etc.) 

Y-Achse 

88 92 96 100 104 108 

f / MHz 

Videofilter 




Quelle: Grundlagen der Spektrumanalyse, R&S 













Detektoren für Störaussendungsmessungen (2) 







Detektoren für Störaussendungsmessungen (1) 







Unterscheidung Schmal- und Breitbandstörer 




Quelle: M. Mardiguian, „EMI Troubleshooting Techniques“, McGrawHill 



Einfluss der Auflösebandbreite auf die Rauschanzeige 







Störaussendungsmessungen im Zeitbereich 

Stichwort: 

Jean Claude Nickel, SVDO 






Prüfszenarien Störfestigkeit 

Prüfung vor breitbandiger 

Sendeantenne 

Prüfung mit Sendeantenne außen 

am Fahrzeug 




Prüfung mit Handy bzw. -nachbildung 

inner- und außerhalb des Fahrzeugs 








EMV-Meßtechnik und -Standards für Fahrzeuge 

Antennenmethode nach ISO 11451-2 

• No part of the radiating antenna shall be closer than 

0,5 m to the outer body surface of the vehicle. 

• The phase centre of the antenna shall be separated 

by at least 2 m horizontally from the reference point. 

• No part of an antenna’s radiating elements shall be 

closer than 0,25 m to the floor. 

• There shall be no absorber material in the direct 

path between the transmitting antenna and the DUT. 




Quelle: ISO 11451-2 



Parallel Plate TLS nach ISO 11451-2 

• No part of a TLS, with the exception of the ground 

plane, shall be closer than 0,5 m to any part of the 

vehicle. 

• The TLS radiating element or elements shall be 

separated by at least 1 m vertically from the reference 

point. 

• The TLS shall extend centrally over at least 75 % of 

the length of the vehicle. 













Grenzwerte für Störfestigkeitsprüfungen am Fahrzeug 

--> Prüffeldstärke / (V/m) 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

VW-Standardanforderung für Fahrzeugprüfungen 

Funktionszustand B 

2 3 4 5 6 7 89 2 3 4 5 6 7 89 2 3 4 5 6 7 89 2 3 4 5 6 7 89 2 3 

0 1 10 100 1000 

--> Frequenz/MHz 




104/2004/EG - Grenzwerte Kfz-EMV-RL 

EN50082-2 - Grenzwerte EMVG 



Blockschaltbild des Prüfaufbaus 

Signalgenerator 

∼ G 

Breitbandverstärker 

Frequenz f, 

Pegel P Gen 

Richtkoppler 

Vorlaufleistung 

P vor 

Steuerrechner 

Rechner zur Steuerung des Prüfprofils: 

- Feldstärke über Frequenz 

- Antennenpolarisation 

- Drehteller 




Antennenpolarisation 

Winkel 

Drehteller 

Auswertung & Diagnose 

Prüfling 

Ansteuerung 

Prüfling 

Auswerterechner 



Homogener Feldstärkeverlauf über Prüflingsausdehnung 

Feldstärke E / (V/m) 

200 

160 

120 

80 

40 

0 

0 2 4 6 8 10 

Entfernung d/m 




P = 1000 W 

G = 3.28 (für Lambda/4-Dipol) 

Länge des Prüflings 

1 

E = 

d 

Z 

o 

⋅G 

s ⋅ Ps 

4π 

30 ⋅G 

⋅ P 

G s : Gewinn der Sendeantenne 

Z o : Freiraumwellenwiderstand 

= 

d 

40% Abfall der 

Prüffeldstärke über 

Länge des Prüflings 

s 

s 



Reflexionen durch leitfähigem Boden 

h s 




d 

d 

reflektierter Strahl 

d 

r 

= 

d 

= 

d 

d 

2 

d d 

d r 

2 

+ 

+ 

( h − h ) 

( ) 2 

h + h 

s 

s 

direkter Weg 

e 

e 

2 

h e 



Auslöschung/Verstärkung durch Mehrwegeempfang 

→→ a d 

2.0 

1.6 

1.2 

0.8 

0.4 

0.0 

0 60 120 180 240 300 360 




a 

d 

uˆ 

d + uˆ 

= 

uˆ 

Δϕ 

= ϕ 

d 

d 

r 

− ϕ 

r 

= 

= 

⎛ uˆ 

1+ 

⎜ 

⎝ uˆ 

2π 

⋅ 

λ 

r 

d 

( d − d ) 

d 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

2 

uˆ 

+ 2 

uˆ 

r 

r 

d 

cos 

( Δϕ 

) 

Amplitudenverhältnis 

1 

0.75 

0.5 

0.25 

→ Δϕ 

Δϕ 



Auslöschung/Verstärkung durch Mehrwegeempfang 

→ a d /dB 

20 

0 

-20 

-40 

a 

d 

⎛ uˆ 

d + uˆ 

= −20 

log 

⎜ 

⎝ uˆ 

d 

Δϕ 

= ϕ 

0 60 120 180 240 300 360 




d 

− ϕ 

r 

= 

2π 

⋅ 

λ 

r 

⎞ 

⎟ = −20 

log 

⎠ 

( d − d ) 

d 

r 

⎛ uˆ 

1 + 

⎜ 

⎝ uˆ 

r 

d 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

2 

uˆ 

+ 2 

uˆ 

r 

d 

cos 

Amplitudenverhältnis 

1 

0.75 

0.5 

0.25 

( Δϕ 

) 

→ Δϕ 

Δϕ 



Einstellen der Prüffeldstärke E nach Substitutionsmethode 

1. Schritt : Leermessung ohne Prüfling, Erstellen einer Kalibrierdatei E = f(P vor ) 

∼ G 

P vor 

2. Schritt : Einbringen des Prüflings, 

einstellen der Prüffeldstärke über Kalibierdaten P vor = f -1 (E) 

∼ G 

P vor 




Feldsonde 

am Ort des Prüflings 

E 



Elektrische Feldstärke vor einer Sendeantenne bei leitfähigem Boden 

Normierte Feldstärke E für verschiedene Sendeantennenhöhen (1, 1.5 und 3m) 

(Fernfeldbedingungen, ideal leitfähiger Boden (|r|=1), f= 433 MHz) 

10 

E/Eref in dB 

0 

-10 

-20 

-30 

-40 

-50 

h s =3m 

0 4 8 12 16 20 

d/m 




h s =1m 

h s 

h s =1.5m 



Einstellen der Prüffeldstärke E nach Substitutionsmethode 





Reference line bzw. 

Reference point in 

Prüfstandsmitte 

Von 20 MHZ bzw. 30 MHZ bis 

2000 MHz vier Positionen für 

die Feldsonde, sonst nur 1 

Feldsonde in 1m Höhe 



Einfluß der Prüfsignalmodulation 



Prüfsignal unmoduliert 

--> Zeit 

--> Zeit 




PM-moduliert: Tastverhältnis 0,33 

PM-moduliert: Tastverhältnis 0,33 

--> Zeit 

--> Zeit 

Spitzenwert const. 

Effektivwert sinkt 

Effektivwert const. 

Spitzenwert steigt 



Peak Conservation 






Mobile Transmitter Test nach ISO 11451-3 







Prüforte für Mobile Transmitter Test nach ISO 11451-3 







Elektrische Feldstärke in der Nähe von Mobilfunkgeräten 

Berechnetes elektrisches Nahfeld in einer Limousine bei 895 MHz, 

(Antenne Kopfposition Fahrersitz) (Quelle EMZ-Zentrum, VW AG) 






Umweltsimulation im Freifeld 




Quelle: Volkswagen AG 



Verifikation im Freifeld von KW-Sendeanlagen 




Quelle: Volkswagen AG 



Praxistests

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