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Funkentstörung

Funkentstörung ist die Begrenzung von Funkstörungen auf ein zulĂ€ssiges Maß, das in Normen festgelegt ist, bzw. in konkreten EinzelfĂ€llen soweit, bis die Störung beseitigt ist.

Die Funkentstörung ist ein Unterbereich der EMV, siehe Elektromagnetische VertrĂ€glichkeit. Gesetzlich geregelt ist Funkentstörung zusammen mit der EMV fĂŒr den zivilen Bereich in Deutschland im Gesetz ĂŒber die elektromagnetische VertrĂ€glichkeit von Betriebsmitteln. Überwacht wird die Einhaltung durch die Abteilung Funkmessdienst der Bundesnetzagentur, die entsprechende Messstellen und Messfahrzeuge unterhĂ€lt.

Inhaltsverzeichnis

Entstehung und Klassifizierung der Funkstörungen

Breitbandstörungen
Bei schnellen StromĂ€nderungen entstehen elektromagnetische Oberwellen, die sehr hohe Frequenzen erreichen können. Besonders bei schnellen Ein-/AusschaltvorgĂ€ngen treten solche Störungen auf, die ein breites Frequenzband ĂŒberstreichen und bis weit in den Megahertz-Bereich reichen. Sie beeintrĂ€chtigen den Funkverkehr und sind im Alltag bei Rundfunk- und FernsehĂŒbertragungen als Störungen hör- oder sichtbar. Typische Quellen solcher Störungen sind z.B. Elektromotoren mit Kollektoren oder die ZĂŒndanlagen von Verbrennungsmotoren. Charakteristisch fĂŒr Breitbandstörungen ist, dass ein breites Frequenzband nahezu lĂŒckenlos ĂŒberstrichen wird und keine einzelnen konstanten Störfrequenzen auftreten.
Schmalbandstörungen
Hierzu zĂ€hlen hochfrequente Oszillatoren, z. B. zur Taktung eines Mikroprozessors in einem PC und deren Oberwellen. Charakteristisch ist die Frequenzkonstanz und der große Abstand zwischen den Harmonischen im VerhĂ€ltnis zur Messbandbreite. Auch bei Schmalbandstörungen können Oberwellen auftreten.
Leitungsgebundene Funkstörungen
Breiten sich ĂŒberwiegend entlang von Leitungen, v. a. dem Stromversorgungsnetz, aus und dringen ĂŒber diese in andere GerĂ€te ein. Beispiel: Nicht entstörtes PC-Schaltnetzteil, das ĂŒber das Stromversorgungsnetz in das Netzteil eines Mittelwellen-Radios einkoppelt und dadurch dessen Empfang stört.
Feldgebundene Funkstörungen
Breiten sich hauptsÀchlich als Abstrahlung aus. Beispiel: PC mit schlecht abgeschirmten Anschlussleitungen. Hier wirken die Anschlussleitungen als Sendeantennen und koppeln die internen Taktfrequenzen des PCs als Funkstörungen direkt in die Empfangsantenne eines in NÀhe stehenden UKW-Radios ein.
Dauerstörungen
Hierzu zĂ€hlen alle Funkstörungen, die dauernd ausgesendet werden. FĂŒr diese Störungen gelten die ĂŒblichen Grenzwerte.
Diskontinuierliche Störungen (Knacke)
Einzelne kurze Schaltknacke (< 200 ms), z. B. durch einen handbetĂ€tigten Lichtschalter. FĂŒr kurzzeitige Störungen gibt es Erleichterungen bei den Grenzwerten.

In der Praxis gibt es natĂŒrlich Mischformen zwischen diesen Funkstörungsarten.

Bewertung von Funkstörungen

Funkstörspannungsmessplatz zur Messung der leitungsgebundenen Störaussendung mit PrĂŒfling (Schaltnetzteil mit ohmscher Last) auf Holztisch, Netznachbildung zur Versorgung des PrĂŒflings, links daneben der FunkstörmessempfĂ€nger mit aufgesetztem Panoramaadapter und daneben der PC zur Ansteuerung des MessempfĂ€ngers und zur Dokumentation des Messergebnisses

Im zivilen Bereich ist es seit Jahrzehnten ĂŒblich, Funkstörungen nicht nur nach ihrer absoluten Höhe, sondern auch nach der HĂ€ufigkeit ihres Auftretens zu bewerten. Hierzu wurde in Untersuchungen das LĂ€stigkeitsempfinden des menschlichen Gehörs nachgebildet und in eine Bewertungskurve eingearbeitet, die sogenannte CISPR-Quasipeak-Bewertung. Diese fĂŒhrt dazu, dass einzelne kurze Knacke nicht berĂŒcksichtigt werden, aber mit zunehmender HĂ€ufigkeit immer schĂ€rfere Grenzwerte gelten, bis zum Schluss die strengsten Grenzwerte fĂŒr Dauerstörungen erreicht sind.

Hiermit soll erreicht werden, dass der Aufwand, der fĂŒr die Funkentstörung betrieben werden muss, in technisch und wirtschaftlich vertretbarem VerhĂ€ltnis zur Störwirkung bleibt.

Im militĂ€rischen Bereich dagegen ist diese Bewertung nach HĂ€ufigkeit nicht ĂŒblich, hier wird stets der Spitzenwert gemessen.

Beispiele aus der Praxis

Ein handbetÀtigter Lichtschalter zur Zimmerbeleuchtung
Dieser wird normalerweise nur zwei- bis viermal am Tag betĂ€tigt und erzeugt nur einen kurzen Knack von wenigen Millisekunden Dauer. Es wĂ€re wirtschaftlich völlig unsinnig, deswegen jeden Lichtschalter mit einem Entstörfilter auszurĂŒsten. FĂŒr solche einfachen GerĂ€te, die nur kurzzeitige Störungen (< 200 ms) bei rein manueller BetĂ€tigung erzeugen, gelten keine Grenzwerte fĂŒr die Höhe der Störungen.
HeizlĂŒfter mit Kollektormotor und Bimetallschalter als Thermostat
Hier muss der Motor nach den strengeren Dauerstörgrenzwerten entstört werden, da er ja lĂ€ngere Zeit laufen kann. Die Schaltknacke des Bimetallschalters zur Regelung der Heizwicklung werden dagegen separat bewertet und dĂŒrfen eine bestimmte HĂ€ufigkeit nicht ĂŒberschreiten, dafĂŒr dann aber ĂŒber dem Grenzwert fĂŒr die Dauerstörungen liegen.
Computer
Ein PC, der meist ĂŒber mehrere Stunden in Betrieb ist und schmalbandige Dauerstörungen erzeugt, muss die strengeren Grenzwerte fĂŒr diese schmalbandige Dauerstörungen einhalten, denn wenn hier eine Störfrequenz in einem Nutzfrequenzbereich liegt, ist der Funkempfang auf dieser Frequenz dauernd gestört.

UnterdrĂŒckung von Funkstörungen

Um Funkstörungen zu verringern, gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  1. Reduzierung der Funkstörungen schon an der Quelle, z. B. durch Verschleifung des Stromanstiegs bei SchaltvorgĂ€ngen durch VorwiderstĂ€nde, Kondensatoren und Drosseln. Bei ZĂŒndanlagen werden hĂ€ufig WiderstĂ€nde in die ZĂŒndkabel eingesetzt, um den Stromanstieg zu begrenzen, bei Triacs in Phasenanschnittsteuerungen werden SĂ€ttigungsdrosseln in Reihe zum Triac geschaltet. Nachteilig ist hierbei die durch den langsameren Stromanstieg erhöhte Verlustleistung bei Halbleiterschaltern, die als WĂ€rme abgefĂŒhrt werden muss und den Wirkungsgrad verringert.
  2. Abschirmung der Störquelle, z. B. durch geschirmte ZĂŒndkerzenstecker. Elektronische Baugruppen mit Schwingungserzeugern im Hochfrequenzbereich werden hĂ€ufig durch hochfrequenzdichte MetallgehĂ€use abgeschirmt.
  3. Filterung von Leitungen von und zur Störquelle, z. B. Stromzufuhr ĂŒber DurchfĂŒhrungskondensatoren, bei denen die Versorgungsleitungen durch einen koaxialen Kondensator gefĂŒhrt werden, der mit dem GehĂ€use verlötet ist. Bei HaushaltsgerĂ€ten und Werkzeugen mit Kollektormotoren werden sogenannte Entstörglieder eingesetzt, die aus Entstörkondensatoren und/oder Drosseln bestehen. Solche Entstörglieder mĂŒssen so nah wie möglich an der Störquelle liegen, um die Antennenwirkung der Zuleitungen auszuschalten. Es gibt verschiedene AusfĂŒhrungen, die aber alle auf eine der vier Grundschaltungen zurĂŒckgehen. Von Vorteil ist es, wenn das GehĂ€use der GerĂ€te aus Metall besteht, weil dies eine zusĂ€tzliche Abschirmung bewirkt.

Grundschaltungen von Entstörgliedern

Das Grundprinzip beim Entwurf von Entstörgliedern beruht immer auf einer möglichst großen Fehlanpassung an die Störquelle im HF-technischen Sinn, damit die Störungen wieder zur Quelle zurĂŒck reflektiert werden. Hat die Störquelle eine hohe Impedanz, muss als erstes eine KapazitĂ€t zur Entstörung verwendet werden, denn diese stellt eine niedrige Impedanz dar, umgekehrt muss bei einer niederimpedanten Störquelle zuerst eine InduktivitĂ€t vorgeschaltet werden. Da bei einer realen Störquelle die Impedanz normalerweise unbekannt und frequenzabhĂ€ngig ist, mĂŒssen Entstörglieder in der Praxis immer in einem realen Messaufbau angepasst und in der Wirkung ĂŒberprĂŒft werden, siehe EMV-Messung. Meist ist eine Kombination von Kondensatoren und Drosseln erforderlich, die von den Absolutwerten und vom Frequenzgang her an die Impedanz der Störquelle angepasst werden mĂŒssen. ZusĂ€tzlich mĂŒssen noch Sicherheitsvorschriften beachtet werden (Ableitstrom, BerĂŒhrspannungen, Spannungsfestigkeit, maximal zulĂ€ssige Temperaturen, etc.) sodass die Entwicklung von Entstörgliedern eine große Erfahrung erfordert.

Entstörung mit Parallelkondensator

Entstörung mit Parallelkondensator

Bei der einfachsten Entstörmethode wird ein Entstörkondensator parallel zur Störquelle geschaltet. FĂŒr die hochfrequenten Störschwingungen stellt diese KapazitĂ€t quasi einen Kurzschluss dar, weshalb sie stark gedĂ€mpft werden. <div style="clear:both"/>

Entstörung mit X-Y-Kondensatoren

XY-Entstörkondensator
Entstörung mit X- und Y-Kondensator gegen Erde

Hier werden zusÀtzlich zum Parallelkondensator zwei Entstörkondensatoren, die auch in einem GehÀuse eingebaut sein können, gegen den Schutzleiter (Erde) geschaltet. Dies bringt eine zusÀtzliche DÀmpfung und zieht das Potential der Oberschwingungen auf Erdniveau. <div style="clear:both"/>

Entstörung mit Drosselspulen

Entstörung mit Drosselspulen

Drosselspulen in den Zuleitungen zum GerĂ€t stellen einen hohen Widerstand fĂŒr hochfrequente Signale dar, da der induktive Blindwiderstand mit der GrĂ¶ĂŸe der Frequenz zunimmt. Damit werden gerade die Störsignale gedĂ€mpft, so dass diese nicht ĂŒber die Zuleitung abgestrahlt werden können. Der Netzstrom dagegen kann fast verlustfrei die Spulen durchfließen. <div style="clear:both" />

Entstörung ĂŒber Kondensator-Drossel-Kombinationen

Entstörfilter fĂŒr DC-Stromversorgung
In SMD-Schaltungen können statt der Spulen auch Ferrite eingesetzt werden.

Diese hochwertige Entstörschaltung dĂ€mpft durch die Kondensatoren die Störsignale. Die schwachen Restsignale werden durch die Drosselspulen weitgehend von den Zuleitungen getrennt. Bei dieser Schaltungsart können, je nach erforderlicher GĂŒte der Entstörung, auch mehrere Stufen nacheinander angeordnet sein. So werden bei störempfindlichen GerĂ€ten in die Stromversorgungsleitungen oft „Netzentstörungen“ eingebaut, die vor und nach den Kondensatoren Drosseln haben. Diese Netzentstörungen sollen Signale anderer Störquellen, die die Netzspannung ĂŒberlagern, unterdrĂŒcken. <div style="clear:both"/>

Besondere Eigenschaften von Entstörkondensatoren

Jeder Kondensator hat neben seinem kapazitiven Widerstand auch eine kleine induktive Komponente. Da dieser induktive Widerstand die Wirkung des Kondensators bei zunehmender Frequenz verschlechtert, werden fĂŒr Entstörzwecke spezielle Kondensatoren mit sehr kleinem induktiven Widerstand gefertigt.

Sicherheitsaspekte bei Entstörmaßnahmen

Bei GerĂ€ten mit Y-Kondensatoren fließt immer ein kleiner Strom ĂŒber den Schutzleiter ab, der sogenannte Ableitstrom. Wenn der Schutzleiter im Fehlerfall unterbrochen ist, liegt u. U. an leitfĂ€higen Teilen des GerĂ€tes eine Spannung an, die elektrische SchlĂ€ge verursachen kann. Deshalb ist der Ableitstrom und damit die GrĂ¶ĂŸe der Y-Kondensatoren bei netzbetriebenen GerĂ€ten begrenzt.

Siehe auch: Funktionserdung

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