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Zu diesem BuchMit vermehrter Anwendung elektromagnetischer Felder nimmt auch deren Schirmung an Bedeutung zu. Daher widmet sich dieses Buch diesem Thema, als erstes Werk im deutschsprachigen Raum. Es wendet sich nicht nur an Entwickler der Elektro- und Elektronikindustrie, sondern auch an Anlagen- und Gebäudeplaner sowie Sicherheitsbeauftragte kritischer Infrastrukturen, wie Rechenzentren, Anlagen der Energie- und Wasserversorgung, Produktionsanlagen etc. Eine weitere Zielgruppe sind Verantwortl...
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Die Abschirmung elektromagnetischer Felder und Wellen ist seit langem ein elementares Problem der Elektrotechnik: Damit elektrische Geräte oder Systeme ungestört nebeneinander arbeiten können, ist oft eine Schirmung zur Verhinderung von Beeinflussungen erforderlich. Weitere Anwendungsbereiche sind geschirmte Laborräume für Hochfrequenzmessungen und Funktionstests. Besondere Aktualität erhält das Thema durch Anwendungen zum Informationsschutz sowie zum Schutz vor elektromagnetischer Sabotage. Auc... [weiter lesen] |
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Hans A. Wolfsperger, geboren 1969 in Freiburg, widmet sich dem Thema "elektromagnetische Schirmung" seit seiner Studienzeit an der Universität Karlsruhe. Dort war er auch als EMV-Prüfingenieur tätig und begleitete unter anderem die Schirmgehäuseentwicklung der Schroff-GmbH. Er promovierte in Karlsruhe 2001. In den Jahren danach war er als technischer Leiter der emscreen GmbH in Taufkirchen verantwortlich für ca. 80 Raumschirmungsprojekte. 2008 wechselte er ans Raumfahrt-Testzentrum der IABG in... [weiter lesen] |
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Inhalt
1 Einleitung 1
1.1 Warum Schirmung?1
1.1.1 Vorkommen elektromagnetischer Felder 1
1.1.2 Schirmung in der EMV 4
1.1.3 Schirmung in der EMVU 7
1.1.4 Schirmung zum Informationsschutz 10
1.1.5 Sonstige Anwendungen elektromagnetischer Schirmung 13
1.2 Abgrenzung des Begriffs elektromagnetische Schirmung 13
1.2.1 Nicht-elektromagnetische Felder, Wellen oder Strahlen 14
1.2.2 Elektromagnetische Strahlung, deren Abschirmung nicht zum Themengebiet e...
2 Grundlagen und Begriffe 19
2.1 Der Feldbegriff 19
2.1.1 Die elektrische Feldstärke 20
2.1.2 Die elektrische Flussdichte 21
2.1.3 Die magnetische Flussdichte 22
2.1.4 Die magnetische Feldstärke 23
2.1.5 Die Materialgleichungen 24
2.1.6 Verhalten von elektrischen und magnetischen Feldern an Grenzflächen 26
2.2 Feldursachen 29
2.2.1 Ladungen als Ursache des elektrischen Feldes - der Satz vom Hüllenflu...
2.2.2 Die Quellenfreiheit des magnetischen Feldes 38
2.2.3 Magnetische Wechselfelder als Ursache des elektrischen Feldes - das In...
2.2.4 Ströme als Ursache des magnetischen Feldes - das Durchflutungsgesetz 48
2.2.5Übersicht Material- und Maxwellgleichungen 52
2.3 Wellenausbreitung 53
2.3.1 Entstehung einer elektromagnetischen Welle 53
2.3.2 Ebene Welle 59
2.3.3 Harmonische Welle 63
2.3.4 Dämpfung und Absorption 65
2.3.5 Reflexion 67
2.4 Darstellung von Zeitverläufen im Frequenzbereich 72
2.4.1 Fourier-Reihenentwicklung 73
2.4.2 Fourier-Transformation 77
2.5 Begriffe der elektromagnetischen Schirmung 79
2.5.1 Pegel in dB 79
2.5.2 Schirmdämpfung, Schirmfaktor 83
2.5.3 Verweis auf weitere Begriffe der elektromagnetischen Schirmung 86
2.5.4 Begriffe der Kabelschirmung 86
3 Theorie der elektromagnetischen Schirmung 87
3.1 Feldtypen und deren Abschirmmechanismen 87
3.1.1 Das elektrostatische Feld - der elektrostatische Schirm 89
3.1.2 Das magnetostatische Feld - der magnetostatische Schirm 94
3.1.3 Das quasistationäre elektromagnetische Feld - der elektrodynamische Schi...
3.1.4 Elektromagnetische Wellen: Absorption, Reflexion und Transmission 134
3.2 Feldeinkopplung durch Öffnungen 174
3.2.1 Beschreibung der Feldeinkopplung mit Ersatzdipolen 176
3.2.2 Berechnung der Feldverteilung in perforierten Schirmen durch Dipol-Spieg...
3.2.3 Schirmwirkung von Lochblechen und Drahtgeweben 192
3.2.4 Einkopplung von Feldern durch lange Schlitze 208
3.3 Theorie der Kabelschirmung 210
3.3.1 Die Kopplungsimpedanz 210
3.3.2 Die Kopplungsadmittanz 219
3.3.3 Die Kopplungsdämpfung 220
3.3.4 Kopplungsimpedanz und Kopplungsdämpfung versus Schirmdämpfung 223
4 Praxis der elektromagnetischen Schirmung 227
4.1 Materialien und Materialeigenschaften 228
4.1.1 Materialien mit hoher Permeabilität zur Schirmung magnetostatischer Feld...
4.1.2 Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zur Schirmung von magn...
4.1.3 Alternative Schirmungsmaterialien 235
4.1.4 Materialstärke 238
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Stichwortverzeichnis
AAbsorberhalle 277, 312 ff, 352, 408, 421, 439
Absorption 57, 65, 88, 134 ff, 142, 489
Absorptionsdämpfung 140, 190
Aluminium 132, 229, 233 ff, 289, 295, 298, 310, 329, 353, 368, 373, 386
Amplitude 2, 14, 53, 56, 72, 77, 225, 363, 378, 467 f
Anpressdruck 254, 257, 259
Antenne 57, 135, 196, 208, 223, 328, 397, 404, 428, 469, 471
Antennenmesssytem 314
Aperturgeometrien 177 f
Äquivalente Leitschichtdicke, siehe auch Eindringtiefe 86, 107 f, 111
Arbeitsschutz 366, 451
Ausbreitungserscheinung 56 f, 136
BBaugruppenträger 287 ff, 483
Baustoffe 94, 360 f
Bedeckungsgrad, optischer 370
Beeinflussung 140, 461, 467
- elektromagnetische 2, 5, 434, 467, 472
Beeinflussungsmodell 5, 8, 10, 13
Beschlag 328
Besselfunktionen 152
Beugung 57, 63
Bezugssystem 55
Blitzschutz 343, 351, 380, 444 ff, 485
Brandschutz 314, 349, 360 ff, 479
Brechung 28 f, 57 f, 63, 93, 95
Brennbarkeitsklasse 360 f
BSI 319, 344, 348, 464 f, 474, 477
Buffer Network 273, 410 f
CCrosstalk 221, 222
Cut-off 166
DDauerarbeitsplatz 192, 304, 311, 336, 367
Dauermagnet 39
Decke, abgehängte 324, 334
Diagnoseraum 337
Dielektrizität, siehe auch Permittivität 24 f, 29, 248, 249
Dielektrizitätszahl 24, 93 f, 229, 248 f, 368, 418
Differentialform, der Maxwellgleichungen 35 ff, 40, 44, 46, 51 f
Dipol
- elektrischer 53, 180
- magnetischer 181, 194 f
Dipolmoment 177, 181 f, 197, 202
Display 228, 288, 300 f, 396, 440
- beschichtetes 237
Doppelboden 299, 300, 333
Draht, stromdurchflossener 108
Drahtgewebe 192, 493
Druckverlust 284, 355, 357
Dübelplatte 334 ff
Durchflutungsgesetz 29 f, 48 ff, 97, 100 ff, 111, 212, 276, 345
Durchführungsfilter 275
Durchführungskondensatoren 271, 275
Durchgriffsleitwert, siehe Kopplungsadmittanz 219
EEchofunktion 155, 162
Edelstahl 234, 254
Eindringtiefe 86, 107 f, 112, 117 ff, 136, 140 f, 193 f, 206, 218, 228 f, 238, 240 ff
Einfugungsdämpfung, von Filtern 273, 408
Eisen 25, 132, 191, 229 ff, 238 ff, 258, 310, 360
- weiches 230
- hartes 232
Eisenkern 43 ff, 103
Elastomer 236, 261
Elastomerdichtungen
- leitfähige 261 f, 266
- mit leitfähigem Textilüberzug 264
Elastomer-Kern 259 f
Elektroinstallation 350, 354, 405
Elektromagnetische Verträglichkeit, siehe auch EMV 2, 7, 9, 285, 434, 485
Elektronenstrahlen 3, 49
Eloxierung 233
EMF, siehe auch EMVU 7
Emission, siehe auch Störaussendung 4, 7, 435
EMP 13, 272, 341, 467 ff, 470 ff, 487, 491
EMP-Schutz 272, 341, 472 ff
EMV 4 ff, 100, 210, 284 ff, 311, 348, 350, 368, 376 ff, 382, 433 ff, 458, 481, 482 ff
EMVU 7 ff, 450 f, 458
Entstörmittel 6 f, 286, 433, 474
Ersatzdipole 176
ESD 3, 311, 437
ESD-Kabine 311
FFaraday 88 ff, 100 ff, 134 ff, 194, 206, 229, 403, 459
Feldeinkopplung
- durchlange Schlitze 208
- durch Öffnungen 174 ff, 296, 419
Feldlinien
- elektrische 43, 93
- magnetische 39, 56, 95
Feldstärke
- elektrische 20 f, 35, 45 f, 68, 84, 91, 111 ff, 122 ff, 131, 137 ff, 213, 444, 470 ...
- magnetische 23 f, 54 ff, 84, 99 ff, 115, 124, 154 ff, 177, 207, 230, 347, 451 f
Feldursache 3 ff, 19, 30 ff, 38, 42, 49, 54 f, 85 f, 92, 100, 106, 134, 209, 268, 345
Fenster, geschirmte 175, 192, 323, 329, 330, 338, 343, 361 ff, 405, 459 ff, 473
Fernfeld 57 ff, 134, 139, 155, 389, 403, f
Ferritabsorber 67, 313
Ferritring 276 f
Ferromagnetikum 230
Feuchteschutz 358
Feuerwiderstand 361 f
FEXT 376
Filter 271 ff, 299 ff, 311, 332, 339, 349, 350 ff, 379, 385, 408 ff, 439 f, 465, 473
- für geschirmte Räume 350 ff
Fluss
- elektrischer 31 f
- magnetischer 38, 42
Flussdichte
- elektrische 21 ff, 32, 35 f
- magnetische 22 f, 39, 45, 452
Flussdichtevektor 21, 22
Folienschirm 224, 368, 373
Fourier 16, 64, 72 ff, 87, 151, 485
- Koeffizienten 76, 151
- Reihenentwicklung 72 ff, 87
- Transformation 64, 75 ff, 87, 485
Frequenz, kritische 165 ff, 283
GGauß'sches Gesetz 32, 34, 40
Geflechtdichte 370
Geflechtschirm 128, 216 ff, 224, 368, 370 ff
Gegentaktstörungen 269, 278, 301, 375
Gegentaktströme 276
Gehäuse, dicht geschweißte 291
Gestrickdichtungen 258 ff, 266
Gipskartonwand 362
Glasfassade 338 f
Gleichanteil 74
Gleichfeld
- elektrisches 102
- magnetisches 460
Gleichtaktstörung 269
Gleichtaktströme 276, 382, 415
Gleitbügel 22
Gravitationsfeld 14, 19
Grenzfläche 26 ff, 32, 37, 67 ff, 93 ff, 116, 136 ff
Grenzfrequenz 168, 284, 3 14 f, 355
Grenzwert 4, 10, 100, 434 ff, 451, 456 ff, 480 ff, 491
Grundwelle 166 ff
Gruppengeschwindigkeit 169
HHalbebene, metallische 109
Hankel'sche Funktion 152
Heizkörper 334, 358, 406
HEMP 469, 474 ff, 481 ff
Hertz, Heinrich 30, 58
HF-Dichtung 209, 228, 236 f, 252 ff, 280 ff, 300 ff, 324 ff, 391, 440
Hohlleiter 88, 165 ff, 282, 308, 318, 331 f
- Dämpfung eines 167
- Wellenlänge 166 f
Hohlraumresonanzen 92, 135, 141, 165, 171 ff, 312, 315, 318, 398, 419
Hohlzylinder 88, 107, 113, 121, 123, 127, 131, 150, 159, 160, 346
Hörgrenze 363, 365
Hüllenfluss, Satz vom 29, 30 ff, 40, 52, 53
Hüllfläche 31 ff, 38, 39, 40, 41
Hysterese 229 f
IImmunität, siehe Störfestigkeit 4, 7
Impedanzanpassung 271, 273
Impedanzbelag 111
Impedanzkonzept 72, 88, 137 ff, 158 f, 187, 205, 249, 389, 486
- erweitertes 141
Induktion 22, 43, 55 ff, 88 f, 102, 201, 295, 345
Induktionsgesetz 29, 41 ff, 51 ff, 100 ff, 117
Induktivität 53, 206, 217, 449
Informationsgehalt 433, 465
Informationsquelle 10 ff
Informationsschutz 10, 285, 461, 462, 466
Informationssenke 10, 12
Informationsübertragung 2, 3, 10 ff, 461 f
- feldgekoppelte 11
- leitungsgeführte 11
Integralform, der Maxwellgleichungen 33, 35, 38, 40, 43 ff, 51, 52
Interferenz 57 ff, 63
IP-Schutz 291 ff
Isotropie 25
KKabelschirm 128, 174 f, 210 ff, 278 ff, 367 ff, 380 ff, 397, 401, 413, 417 ff, 449
- homogener 212
- inhomogener 214
Kabelschirmung 86, 210, 367, 379
Kabeltrasse 272, 344 f, 380, 443, 444
Kabelverschraubung 275, 279
Kaden 94, 103 f, 113, 122, 128, 133, 149, 150, 159, 177 ff, 194, 205, 210 ff, 487
Kapazität 53 f, 270, 275, 373
Klebebänder 252, 284, 323
Klebstoffe, leitfähige 236
Koaxialkabel 218, 224, 279, 309, 367 f, 369, 370, 374, 377 ff, 411, 428
Kobalt 230, 232
Koerzitivfeldstärke 230 ff
Kompensationsspule 26
kompromittierende Abstrahlung 11, 319, 464
Kondensator 21, 50, 54, 468, 471
Kontaktfederleisten 254 ff, 295, 327, 390
Kontaktfedern 254, 257, 266
Kontaktkorrosion 250
Kontaktstreifen 254 ff, 267, 296
Kopplung
- galvanische 270
- induktive 220, 268 ff, 375, 381, 383
kapazitive 221, 268 f
Kopplungsadmittanz 86, 218 ff, 413, 485
Kopplungsimpedanz 86, 210 ff, 370 ff, 385, 412 ff, 425, 449, 475, 490
Kopplungsleitwert 219
Kopplungspfad 5, 6 ff, 462
Kopplungswiderstand 211, 412, 484, 490
Körperschall 11, 363
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