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Patent Nr. 10 2015 106 072: Verfahren, Auswertealgorithmus und Vorrichtung zur elektrischen Charakterisierung von Kabelferriten
Branchen:
Elektrotechnik & Elektronik, Mess- & Mikrosystemtechnik

Diese Erfindung beinhaltet die Kombination von einem Messverfahren, das einen koaxialen Messadapter (TEM Wellenleiter mit festgelegter Geometrie) verwendet, und dem zugehörigen Auswertealgorithmus. Die Erfindung dient der Ermittlung der elektrischen Parameter von Kabelferriten.

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Hintergrund

Kabelferrite werden häufig auf Kabeln/Leitungen verwendet, um die Konformität elektronischer Geräte aus Sicht der EMV sicherzustellen. Bis heute beziehen sich Hersteller solcher passiver Komponenten auf eine einfache Messprozedur, um ein Diagramm für die frequenzabhängige Impedanz in das Datenblatt aufzunehmen. Der verwendete Messaufbau gibt aber nur einen Spezialfall für die Kabelterminierung wieder, der von dem realer Anwendungen weit entfernt ist. Aus dem Datenblattdiagramm könnte man ableiten, dass der jeweilige Ferrit oberhalb der Frequenz mit der maximalen Impedanz weniger wirksam ist. Diese Fehlinterpretation soll durch die Untersuchungen, welche dem Patent zugrunde liegen, korrigiert werden. Sie zeigen deutlich, dass die Dämpfung bis zu einigen Gigahertz reichen kann. Das Patent beschreibt einen neuen Ansatz für die Charakterisierung von Kabelferriten unter Zuhilfenahme eines TEM Wellenleiters. Am Ende erhält man ein elektrisches Ersatzschaltbild mit einem repräsentativeren Satz von Ferritparametern.

Marktpotential

Die Erfindung ist nützlich für Firmen, die Kabelferrite herstellen und am Markt anbieten. Bis heute beziehen sich Hersteller solcher passiver Komponenten auf eine einfache Messprozedur, um ein Diagramm für die frequenzabhängige Impedanz in das Datenblatt aufzunehmen. Der verwendete Messaufbau gibt aber nur einen Spezialfall für die Kabelterminierung wieder, der von dem realer Anwendungen weit entfernt ist.

Entwicklungsstand

Es wurde eine neue Methode zur Charakterisierung von Kabelferriten durch eine Messung innerhalb eines TEM Wellenleiters mit koaxialem Querschnitt vorgestellt. Ausgehend von den Streuparametern wurden die wesentlichen Ferritparameter durch einen Anpassungsalgorithmus und unter Verwendung eines einfachen elektrischen Ersatzschaltbildes für das Ferritmaterial ermittelt. Zu den Parametern gehören die Induktivität, die Kapazität und der Widerstand, welche mit einem frequenzabhängigen Verhalten modelliert wurden. Zusätzliche abgeleitete Parameter wie der Propagationskoeffizient und die Ferritimpedanz geben einen Hinweis darauf, wie das Bauteil ein Störsignal bei unterschiedlichen Frequenzen bedämpft. Es wurde beobachtet, dass sich die effektive Dämpfung von MnZn- und NiZn-Ferriten zu höheren Frequenzen hin vergrößert. Das steht im Widerspruch zu der allgemeinen Interpretation der Impedanzkurven, die in den Datenblättern solcher Bauteile angegeben werden. Diese Kurven, gemessen in Anwesenheit eines kurzgeschlossenen Drahtes, repräsentieren nur einen speziellen Anwendungsfall und enthalten oft nutzlose Information.

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Dr. rer. nat. Karen Henning

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