Analyse der Einkopplung statistischer elektromagnetischer Felder in Leitungsstrukturen im Zeitbereich

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ralf Vick
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261804593

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Innerhalb dieses Projekts wurde die Einkopplung statistischer elektromagnetischer Felder in Leitungsstrukturen im Zeitbereich untersucht. Als Versuchsobjekt wurde ein Netzwerk bestehend aus drei Einfachleitungen über einer Masseebene gewählt. Es wurden nicht angepasste Leitungen verwendet, deren elektrische Länge nicht vernachlässigbar ist, sodass das Verhalten des Prüflings bei kritischen Resonanzfrequenzen untersucht werden konnte. Das Netzwerk wurde sowohl mit linearen als auch nichtlinearen Lasten abgeschlossen. Als nichtlineare Last wurde hier eine Diode gewählt. In einem ersten Schritt wurde das Leitungsnetzwerk im Zeitbereich für eine ebene Welle untersucht. Dafür wurde ein Simulationsmodell in MATLAB erstellt und anschließend mit Messungen in einer GTEM-Zelle validiert. Zusätzlich wurde diese Lösung mit einer bereits existierenden Lösung basierend auf den BLT-Gleichungen mit anschließender inverser Fouriertransformation im Frequenzbereich verglichen. Es wurden sowohl Untersuchungen mit linearen und mit nichtlinearen Lasten durchgeführt. Im linearen Fall stimmen die Simulationsergebnisse mit denen einer existierenden Frequenzbereichslösung auf Basis der BLT-Gleichungen überein. Daraufhin wurde die Lösung für eine ebene Welle auf ein stochastisches Feld erweitert. Das stochastische Feld wurde durch die Überlagerung von ebenen Wellen mit zufälligem Einfallsrichtung und Polarisation dargestellt. Dabei bildet eine gewisse Anzahl von Wellen ein feste elektromagnetische Randbedingung bzw. eine Rührerposition in einer Modenverwirbelungskammer nach.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Time domain investigation of the plane wave coupling to a non-linearly loaded transmission line network,” in ESA Workshop on Aerospace EMC, Budapest, Ungarn, May 2019, pp. 1 – 6
  J. Kasper, M. Magdowski, R. Vick, L. Galeev, G. Iukhtanov, E. Y. Fedorov, and A. V. Ferenets
  
• “Transient simulation of the plane wave coupling to nonlinearly loaded transmission line networks,” in Proceedings of the Joint International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Sapporo, Japan: IEICE & IEEE, Jun. 2019, pp. 383–386
  M. Magdowski and R. Vick
  
• “Transient simulation of the pulse excitation of transmission line networks with linear and nonlinear loads in reverberation chambers,” in Progress In Electromagnetics Research Symposium, PIERS, Rom, Italien, Jun. 2019, p. 6
  M. Magdowski and R. Vick
  
• “Numerische Simulation der Einkopplung transienter elektromagnetischer Felder in nichtlinear-abgeschlossene Leitungsnetzwerke mit einem SPICE-Netzwerksimulator,” in Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit, H. Garbe, Ed. Köln: Apprimus Verlag, Wissenschaftsverlag des Instituts für Industriekommunikation und Fachmedien an der RWTH Aachen, Mar. 2020, pp. 179–186
  M. Magdowski and R. Vick
  
• Analysis of the Stochastic Electromagnetic Field Coupling to Single and Multiconductor Transmission Line Structures, 1st ed., ser. Res Electricae Magdeburgenses. Magdeburg 2021, no. 86
  J. Kasper