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Was ist eine EMV-Abschirmung?

Unter EMV-Abschirmung versteht man sämtliche Methoden, um empfindliche Signale gegen externe elektromagnetische Signale zu schützen oder um zu verhindern, dass stärkere Signale austreten und elektronische Systeme in der Umgebung stören. Sie kann Bauteile auf Leiterplatten schützen, etwa ICs und aktive Komponenten oder Verbindungen zwischen Kabeln und Leiterplatten.

EMV steht für elektromagnetische Verträglichkeit und bedeutet, dass ein Schaltkreis mit dieser Abschirmung gegen Störungen ausgestattet ist.

Elektromagnetische Frequenzen können empfindliche Elektroniksysteme stören und die unterschiedlichsten Störungen verursachen, von einem leichten Rauschen in einer Kommunikationsleitung bis hin zu einem Totalausfall eines sicherheitsrelevanten Signals. Dies betrifft alle möglichenBranchen, einschließlich der gesamten Unterhaltungs- und Industrieelektronik sowie kritischer Systeme für Militär und Rettungsdienste.

Im Folgenden finden Sie alles Wissenswerte über EMV-Abschirmungen kurz zusammengefasst.

Wie funktioniert eine EMV-Abschirmung?

Der Hauptzweck einer effektiven EMV-Abschirmung ist es, zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen (EMI) oder Funkstörungen (RFI) auf empfindliche Schaltkreise einwirken. Dies wird durch die Verwendung eines metallischen Schirms erreicht, der die über die Luft übertragenen elektromagnetischen Störungen absorbiert. Der Abschirmungseffekt basiert auf dem Prinzip des Faradayschen Käfigs. Es wird entweder die empfindliche Elektronik oder die Sendeelektronik von dem metallischen Schirm komplett umschlossen. Der Schirm absorbiert die übertragenen Signale und erzeugt einen Stromfluss innerhalb das Schirmkörpers. Dieser Strom wird durch eine Masseverbindung oder eine virtuelle Massefläche absorbiert.

Durch das frühzeitige Absorbieren der übertragenen Signale wird das geschützte Signal nicht durch elektromagnetische Störungen beeinträchtigt, was zur Maximierung des Abschirmungseffekt beiträgt.

Ein gutes Beispiel dafür ist das Smartphone, das jeder bei sich trägt. Eine EMV-Abschirmung muss zum Schutz der empfindlichen Verarbeitungs- und Anzeige-Elektronik unbedingt im Gerät eingebaut sein.

Welche Materialien können für die EMV-Abschirmung verwendet werden?

Es gibt verschiedene Methoden und Materialien, um eine EMV-Abschirmung zu gewährleisten. Die verwendeten Materialien sind von der Art der Elektronik und den eingesetzten Frequenzen abhängig. Denn das Ausmaß der Signalschwächung/-blockierung ist abhängig vom verwendeten Material, der Größe des abgeschirmten Volumens und der Materialstärke – jeder dieser Faktoren beeinflusst den Bereich und die Stärke der Frequenzen, die von der Abschirmung absorbiert werden können.

Einige Beispiele für eine EMV-Abschirmung sind:

• Metallische(s) Folie oder Geflecht zur Abschirmung von Geräteleitungen. Koaxialkabel haben diese EMV-Abschirmung bereits unter einer äußeren Isolationsschicht des Kabels eingebaut. Andere Drahtbündel können in Folie gewickelt werden, oder es wird ein fertiges Kabelgeflecht über die gesamte Konstruktion gelegt. Die Anschlüsse an den Enden der Kabel benötigen ebenfalls metallische Abdeckungen, wobei das Geflecht oder die Folie mit dieser metallischen Abdeckung verbunden werden muss, um einen vollständigen Schutz zu gewährleisten.
• Für Leiterplatten-Abschirmungen (sog. Board Level Shieldings oder BLS)besteht die Abschirmung normalerweise aus einer Leiterplatte mit eingebauter Massefläche und einem Metallkasten (sog. Shield Cans), der über die empfindlichen oder sendenden Elemente gelegt wird. Die Komponenten sind dann vollständig von einem Faradayschen Käfig umgeben.
• Bei Geräten wie Lautsprechern wird ein inneres Metallgehäuse verwendet, um die elektromagnetischen Störungen vollständig zu blockieren, die von nahegelegenen Sendegeräten (wie Mikrowellen und Fernsehern) erzeugt werden.

Leitfähige Lacke und magnetische Materialien können auch in Umgebungen eingesetzt werden, in denen die Magnetfelder unterhalb des 100Khz-Bereichs liegen. Bei anderen Methoden werden Blech, Metallschaum, leitfähige Kunststoffe und Metallgewebeabschirmungen verwendet.

Abhängig von der Frequenz muss die Abschirmung nicht unbedingt aus einem durchgängigen Schirm bestehen, sondern kann regelmäßig angeordnete Löcher haben, oder gar aus einem Drahtgeflecht bestehen. Es ist daher wichtig, genau zu verstehen, welcher Teil des elektromagnetischen Frequenzspektrums bei einer bestimmten Anwendung geschützt werden muss.

Anwendungsbeispiele für EMV-Abschirmungen

Im Folgenden werden einige Beispiele angeführt, die das breite Spektrum von Anwendungen für EMV-Abschirmungen zeigen sollen.

• EMV-Abschirmungen werden zum Schutz von Medizin- und Laborgeräten eingesetzt, wo es lebenswichtig und potenziell lebensrettend ist, Signale zu stören und Störungen zu verhindern. Angefangen bei der AM/FM-Notfalldienstübertragung und anderer Telekommunikation über Datenkommunikation, OP- und Stations-Patientenüberwachungsgeräte bis hin zu medizinischen Geräten am oder im Körper, wie z.B. Herzschrittmacher.
• Die EMV-Abschirmung kann den Zugriff auf Daten verhindern, die auf RFID-Chips gespeichert oder in anderen Geräten eingebettet sind.
• Die EMV-Abschirmung kann in Kombination mit abgeschirmten Systemen eingesetzt werden, um bestehende Sicherheitsmaßnahmen zu erhöhen und zu ergänzen, wie sie z.B. in militärischen, staatlichen und Finanz-Systemen eingesetzt werden.

Im Grunde ist eine Abschirmung überall da erforderlich, wo ein empfindliches elektronisches Element von den umgebenden elektromagnetischen Feldern isoliert werden muss, oder wenn ein bestimmtes Element unerwünschte zusätzliche Signale sendet. In unserer heutigen hochtechnologisierten Welt muss jeder Gegenstand hinsichtlich eines geeigneten EMI/RFI-Schutzes geprüft werden.