Investitionen von 50 Millionen Euro Daimler eröffnet neues Prüfgebäude für EMV und Antennensysteme

In der Modenverwirbelungskammer lassen sich Störfestigkeitsmessungen durchführen und gerade auch automatisiert fahrende Fahrzeuge umfassend auf ihre EMV-Störfestigkeit testen.
In der Modenverwirbelungskammer lassen sich Störfestigkeitsmessungen durchführen und gerade auch automatisiert fahrende Fahrzeuge umfassend auf ihre EMV-Störfestigkeit testen.

Daimler hat in Sindelfingen ein neues Prüfgebäude für elektromagnetische Verträglichkeit und Hochfrequenz-Antennensysteme eröffnet. Die neue Modenverwirbelungskammer ermöglicht umfassende EMV-Messungen. Mit neuen Messmethoden lassen sich Fahrzeugantennen schnell und realitätsgetreu vermessen.

Das Prüfgebäude im Mercedes-Benz Technology Center (MTC) ist eines der modernsten der Automobilindustrie. 50 Millionen Euro hat der Hersteller dafür investiert. Mit neuen Mess- und Prüfmethoden, die u.a. zusammen mit der Technischen Universität Ilmenau und der Technischen Universität München entwickelt wurden, soll es für eine umfassende Absicherung der Fahrzeuge dienen. Die dortigen Messungen tragen dazu bei, dass.

  • elektromagnetische Felder von Fahrzeugen keine anderen Empfangssysteme stören – auch nicht im eigenen Fahrzeug,
  • die Belastung der Passagiere im Fahrzeuginnenraum möglichst gering ist,
  • die Fahrzeugfunktionen nicht von externen (elektromagnetischen) Feldern beeinträchtigt werden und
  • die Empfangsqualität und Performance der Antennen bestmöglich sind.

Gegen Störeinflüsse abgeschirmt

Über 200 Mitarbeiter sind in dem neuen EMV-Gebäude zum Teil im Mehrschicht-Betrieb tätig. Neben dem Verwaltungstrakt umfasst das Gebäude drei Hallen für EMV-Prüfungen und eine Halle über drei Stockwerke für Hochfrequenz-Antennenmessungen. Diese Hallen sind vollständig metallisch gegen Störeinflüsse von draußen abgeschirmt.

Besonders ist auch der Bodenbelag der Antennenmesshalle: Mit denselben Eigenschaften wie eine trockene Asphalt- oder Betonfahrbahn und einer Umbaumöglichkeit zu einem Metall- oder absorbierendem Boden ermöglicht er einen realitätsnahen und vielfältigen Versuchsaufbau.

Damit Fahrzeuge gemessen werden können, sind die Hallen mit Drehtellern sowie Rollenprüfständen ausgerüstet. So können Signaleinflüsse aus verschiedenen Richtungen im Stand oder im Fahrbetrieb untersucht werden. Während eines Testlaufs werden die Versuchsaufbauten von Kameras überwacht. Die Entwickler sitzen im Operatorraum und können von dort aus auf Monitoren die Messungen auf den Prüfständen steuern und verfolgen.

EMV-Messungen in der Modenverwirbelungskammer

Highlight des neuen Prüfgebäudes ist eine Modenverwirbelungskammer (Reverberation Chamber, Reverb). Störfestigkeitsmessungen lassen sich dort effizient durchführen und vor allem auch automatisiert fahrende Fahrzeuge tiefgreifender auf ihre EMV-Störfestigkeit testen.

In der Reverb befinden sich drei große mechanische »Rührer« (Stirrer). Diese spiralförmigen Reflektorgebilde drehen sich mit Geschwindigkeiten von zehn und 120 Umdrehungen pro Minute. Dadurch werden die elektromagnetischen Wellen ständig im Raum verteilt. Man kann zeigen, dass diese elektromagnetische Feldverteilung lokal äquivalent zu einer Einstrahlung mit einer Antenne aus allen Richtungen ist.

Ein großer Effizienzgewinn, denn bisher wurde sequentiell mit Antennen aus verschiedenen Richtungen und mit unterschiedlichen Polarisationen aufs Fahrzeug eingestrahlt. Das erfolgt in der Reverb jetzt sehr schnell innerhalb eines einzigen Prüfschritts. Die Stirreranlage hat Daimler selbst konzipiert.

Anforderungen durch 5G

Moderne Fahrzeuge verfügen über mehr als nur die klassische Radio-Antenne: An Bord sind unter anderem Antennen für Rundfunk, Mobilfunk, Navigation, WLAN, Bluetooth, Funk-Zentralverriegelung. Diese müssen alle auf eine optimale Empfangsqualität hin entwickelt werden. Zudem dürfen sich die Antennen auch nicht gegenseitig stören.

Mit dem Mobilfunkstandard 5G entstehen weitere Anforderungen. Um die künftigen Datenraten physikalisch zu erzielen, reicht eine Antenne nicht mehr aus. Daher werden in der Regel zwei oder vier Antennen parallel genutzt, um den hohen Datendurchsatz zu ermöglichen. In der Messtechnik müssen neben den einzelnen Richtdiagrammen also sowohl die Zusammenschaltung der verschiedenen Antennen  (Multiple Input – Multiple Output, MIMO) als auch der Receiver ausgewertet werden.

Neben klassischen Antennenmessungen können in der Antennenhalle auch Tests solcher komplexen Empfangssysteme als Messungen des Datendurchsatzes durchgeführt werden. Ein wichtiger Versuchsaufbau, denn der Empfang im fahrenden Auto hängt von vielen Faktoren ab: beispielsweise von der Zahl der Nutzer in einer Funkzelle oder dem Standort und der Dichte der Sendemasten in einem Gebiet. Auch vorbeifahrende Lkw und die Bebauung sowie Vegetation können den Datendurchsatz beeinflussen.

Zusammen mit Fachleuten der Technischen Universität Ilmenau hat Daimler daher ein Verfahren entwickelt, mit dem solche Szenarien zum ersten Mal für ein Fahrzeug reproduzierbar nachgestellt und vermessen werden können. Alle weltweit verfügbaren und künftigen Frequenzbänder und Dienste können in der Halle ausgestrahlt werden. Das ist für Mobilfunk, Navigation und für das automatisierte Fahren von entscheidender Bedeutung.

Durch die Abschirmung der Halle werden die realen Rundfunk-, TV- und Mobilfunk-Sender in Sindelfingen und Umgebung nicht beeinflusst.

Das neue Prüfgebäude für EMV und Antennensysteme ist Teil diverser Erweiterungen und Umbaumaßnahmen des Mercedes-Benz Technology Center in Sindelfingen. In den letzten Jahren wurden unter anderem ein neues Technologiezentrum für Fahrzeugsicherheit, ein neues Antriebsintegrationszentrum, der Fahrsimulator, die Klimawindkanäle und der Hightech-Aeroakustikwindkanal in Betrieb genommen.