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Charakterisierung von Schirmmaterialien

So lässt sich die Schutzwirkung bewerten

20. August 2023, 8:30 Uhr | Nicole Wörner

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Zweites induktives Wirkprinzip

Ab 200 MHz steigt u₂ mit 20 dB/Dek linear an, die Induktivität geht in einen konstanten Verlauf über: -235,9 dBH (0,16 pH), (Bild 5). Durch die luftgefüllten Öffnungen im Schirmmaterial dringt ein Magnetfeldanteil von Φ2. Dieser Magnetfeldanteil war bisher schwächer als der, der durch das Metall der Schirmung dringt. Letztlich ist bei weiter steigender Frequenz alles Feld aus dem Metall des Schirmmaterials verdrängt. Das Magnetfeld durchdringt das Schirmmaterial nur noch durch die luftgefüllten Hohlräume (Bild 8). Das Feldbild ändert sich bei steigender Frequenz nicht mehr, das heißt, die Induktivität bleibt konstant. Die Wirkung der Induktivität L₁₂ kann über den Bereich hinaus extrapoliert werden.

Die Koppelinduktivität L₁₂ des Schirmmaterials ist ein Materialparameter, sie kann als Materialparameter in Form der spezifische Linieninduktivität L_‘12 [pH/cm] angegeben werden.

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Vergleich unterschiedlicher Schirmmaterialien

Die induktive Schirmdurchdringung wurde an sechs Schirmmaterialien gemessen – siehe Bild 9. Oberhalb von circa 2 MHz tritt bei drei Materialien (S10, S2 und 02) eine gute Schirmwirkung ein. Bei weiteren drei Materialien (01, 03 und 04) war die Schirmwirkung bis 1,5 GHz nicht oder nur gering vorhanden. Die schirmende Wirkung der Materialien ist stark unterschiedlich. Sie schwankt zwischen wirkungslos und wirksam. Die Frequenzbereiche der unterschiedlichen Wirkzusammenhänge verschieben sich je nach Material unterschiedlich. Das Schirmmaterial 04 hat keine magnetische schirmende Wirkung, es verhält sich ähnlich wie Luft (leere Messkammer). Das Schirmmaterial 03 erreicht bei 1 GHz eine Magnetfelddämpfung von nur 3 dB, das Schirmmaterial 1 erreicht 12 dB.

Die Schirmmaterialien 02, S2 und S10 sind wirksam und machen die frequenzabhängigen Wirkungsbereiche der relevanten Wirkmechanismen deutlich. Im ersten Bereich bis 200 MHz wirkt das Schirmmaterial durch Feldverdrängung aus den Metallkörpern der Maschen. Im zweiten Bereich >200 MHz wird die Wirkung durch die metallfreien Öffnungen und der Größe der Maschen und deren ohmschen Widerstand bestimmt (40... 65 dB Dämpfung). Die Strukturierung des Schirmmate- rials bestimmt die Wirkung in den beiden Bereichen.

Die Koppelinduktivität L₁₂des Schirmmaterials ist ein Materialparameter, welcher die Durchdringung des Schirmmaterials beschreibt. Sie lässt sich auf einen 10 mm langen Linienstrom normieren. Die Magnetfelddämpfung ist der Abstand in dB zur Messung ohne Schirmmaterial (Leermessung). Sie kann berechnet werden mit: L₁₂(Material [dBH]) - L₁₂(Leer [dBH]). Konstruktiv hängt die Wirkung der Magnetfeldschirmung von der Größe der Maschen des Schirmmaterials, deren Querschnitt, Leitfähigkeit und Staffelung ab.