Eine Absorberkammer (Abbildung 1) ist ein abgeschirmter Raum, der frei von elektromagnetischen Wellen ist und eine ideale Umgebung für das Testen von Elektronik bietet. Diese Kammer ist frei von Echos und somit reflexionsfrei. Solche Kammern werden für Konformitätstests verwendet. Die Oberflächen von Absorberkammern sind mit absorbierenden Materialien auf Kohlenstoffbasis (Abbildung 2) und Ferritplatten ausgekleidet, um elektromagnetische Abstrahlung, Strahlung und Reflexion zu vermeiden. Durch die Isolierung von externen Störungen können Entwickler ihre Geräte und elektronischen Komponenten wie Radarsysteme, Antennen, Sensoren und vieles mehr hochpräzise testen. In solchen Kammern können die Entwickler auch zahlreiche Tests und Messungen durchführen, beispielsweise zum thermischen Rauschen und zu den militärischen Spezifikationen, die häufig in Zertifizierungslabors getestet werden.

Anforderungen an die Zertifizierung elektronischer Geräte

Die Anforderungen von Behörden und Netzbetreibern machen häufig Tests in HF- und Absorberkammern erforderlich. Jedes elektronische Gerät – ob drahtlos oder verkabelt – muss bestimmte gesetzliche Vorschriften erfüllen, wobei die Anforderungen je nach Anwendung und geografischem Standort variieren. Zudem müssen nahezu alle Produkte die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich unbeabsichtigter Emissionen erfüllen. Dazu werden die Geräte in einem akkreditierten Zertifizierungslabor in einer reflexionsfreien oder reflexionsarmen Kammer getestet, um zertifiziert zu werden oder eine Konformitätserklärung zu erhalten. Die Spezifikationen können einen Freifeldmessplatz (Open Area Test Site, OATS) für die Tests vorsehen, erlauben aber auch andere kalibrierte Kammern als Alternative. In diesem Fall ist es am sinnvollsten, die Tests in einer Absorberkammer statt an einem Freifeldmessplatz (OATS) durchzuführen, da die Absorberkammern eine kontrollierte Umgebung bieten.

In den USA verlangt die Federal Communications Commission (FCC), dass Produkte die Anforderungen der FCC Teil 15B erfüllen, wenn sie einen Frequenztakt von 9 kHz oder mehr enthalten, es sei denn, sie sind davon ausgenommen (Titel 47, Teil 15.05 Digitale Geräte, 15.101). Wenn das Produkt einen Sender enthält, sind je nach Spektrum, in dem das Gerät arbeitet, sowie anderen Faktoren, die mit dem Produkttyp zusammenhängen, zusätzliche funkbasierte Tests erforderlich.

Für den Verkauf in Europa verlangt der Markt eine CE-Kennzeichnung des Produkts. Ein Teil der Anforderungen beinhaltet eine EMV-Richtlinie oder Richtlinie über Funkanlagen und Telekommunikationsendeinrichtungen (R&TTE-Richtlinie), die Anforderungen an unbeabsichtigte Emissionen, Frequenzeffizienz und Störfestigkeit enthält.

Wofür wird eine Absorberkammer verwendet?

Absorberkammern bieten eine kontrollierte Umgebung für Elektroniktests und sind gegen externe Störungen abgeschirmt. Im Folgenden sind die wichtigsten Tests aufgeführt, die in Absorberkammern durchgeführt werden:

• HF/Antennen-Leistungstests: Ein wichtiger Test, der in einer Absorberkammer durchgeführt wird, ist die Prüfung der HF-/Antennenleistung. Die HF-Leistung ist von entscheidender Bedeutung, und ihre Überprüfung ist ausschlaggebend für die endgültige Zertifizierung. In einer Absorberkammer kann die Leistung des Senders gemessen werden, und die Entwickler können entscheiden, ob die Abstimmung der Antennenschaltung justiert oder die Antenne gewechselt werden muss. Zu den unterstützten Testarten zählen HF-Tests und die Überprüfung der HF-Leistung von Geräten für nicht lizenzierte Funkbereiche wie LoRa®, Wi-Fi, GPS und BLUETOOTH® sowie für lizenzierte Bereiche wie Mobilfunk.

• Prüfung von Strahlungsdiagrammen von passiven Antennen: In Absorberkammern können Strahlungsdiagramme von passiven Antennen für Design, Anpassung oder Abgleich einer Antenne getestet werden. Das Testen der Antennenleistung in der Designphase ist wichtig, und bei nicht lizenzierten zertifizierten Modulen ist der Antennengewinn durch die Grenzwerte des Herstellers des zertifizierten Moduls oder durch die von staatlichen Stellen für den Funktyp und den Service vorgegebenen Grenzen begrenzt. In Fällen, in denen die Antenne als Leiterbahnantenne in die Leiterplatte integriert ist, können Tests in einer Absorberkammer Aufschluss über den Gewinn und die Effizienz des Designs geben.

• PTCRB/CTIA OTA-Tests: In den USA müssen Mobilfunkgeräte in der Regel OTA- und RSE-Anforderungen (Radiated Spurious Emissions) erfüllen, die von Netzbetreibern wie AT&T und Verizon festgelegt wurden. Die OTA-Testmethoden werden von Zertifizierungsprogrammen wie PTCRB, CTIA oder den Mobilfunkanbietern selbst festgelegt.

• Andere Leistungs- oder Qualitätstests: Andere Tests, die in Absorberkammern durchgeführt werden können, umfassen unter anderem:
  • Pre-Compliance-Tests während des gesamten Entwicklungszyklus, um kostspielige Nacharbeiten und Redundanzen bei der Einreichung zur endgültigen Zertifizierung zu vermeiden
  • Tests zur Messung unbeabsichtigter Strahlung
  • RSE-Tests auf Oberwellen des Senders
  • OTA-Antennentests
  • CE-Immunitätstests

Wie ist eine Absorberkammer aufgebaut?

Absorberkammern gibt es in vielen verschiedenen Formen und Größen, von kleinen, montierten Kammern bis hin zu robusten Kammern für militärische Zwecke. Die Größe und das Gewicht des Geräts sowie die zu untersuchenden Frequenzen bestimmen die Größe und den Typ der benötigten Kammer (z.B. für die Messung eines Fahrzeugs oder eines Mobiltelefons). Der interne Drehteller muss das Gewicht des Geräts tragen können und sich frei drehen lassen. Der Abstand zwischen dem Gerät und der Antenne muss groß genug sein, um bis zur niedrigsten gewünschten Frequenz zu messen. Absorberkammern sind in der Regel mit absorbierenden Materialien auf Kohlenstoffbasis oder Ferritplatten ausgekleidet und werden auf zwei Arten konstruiert: Als Vollabsorberkammer oder als Semi-Absorberkammer:

Vollabsorberkammern

Vollabsorberkammern (Abbildung 3) sind auf allen Oberflächen – einschließlich des Bodens – mit absorbierendem Material, Ferritmaterial oder beidem ausgestattet. Dadurch soll die gesamte Energie absorbiert werden, so dass die Testantenne nur die Energie messen kann, die in direkter Linie von dem zu testenden Produkt ausgeht. Vollabsorberkammern werden zum Testen von Emissionen, Störfestigkeit, Antennen-Strahlungsdiagrammen und zum Testen von Sendern und Empfängern verwendet – einschließlich OTA.

Semi-Absorberkammern

Semi-Absorberkammern (Abbildung 4) sind an den Wänden und der Decke mit absorbierendem Material, Ferritmaterial oder beidem ausgestattet. In einigen Testbereichen befindet sich absorbierendes Material zwischen der Testantenne und dem zu testenden Produkt, aber nicht auf allen Oberflächen. Semi-Absorberkammern werden zum Testen der Emissionsimmunität verwendet.

Fazit

Um eine optimale Leistung und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten, muss die Elektronik eingehenden Tests unterzogen werden. Absorberkammern bieten die Möglichkeit, wiederholbare HF-Messungen durchzuführen und Reflexionen und Störungen von außen zu eliminieren. Die Tests werden sowohl für unlizenzierte als auch für lizenzierte Funkanlagen unterstützt. Tests in Absorberkammern bieten detaillierte Informationen über die Leistung von Geräten. So wird sichergestellt, dass die Antennenleistung eines Geräts den Geräteanforderungen entspricht, dass die gesetzlichen Vorschriften eingehalten werden und dass die Fehlerbehebung bei Designänderungen erleichtert wird.