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EM-Engineering

Elektronikentwicklung nach physikalischen Gesetzen

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Die physikalischen Zusammenhänge und die elektromagnetischen Felder bestimmen maßgeblich die Zuverlässigkeit und die Leistung elektronischer Baugruppen und Systeme. In der Elektronikentwicklung spielt die Kontrolle elektromagnetischer Effekte und die Analyse der Felder für die Stabilität, EMV- & CE-Konformität sowie das Systemverhalten eine entscheidende Rolle. 

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Bei Sinustek wird die Elektronikentwicklung, insbesondere bei der Auslegung von Layer-Stacks der Leiterplatten, Betrachtung von Wechselwirkungen verschiedener Schaltkreise, Schnittstellen, Erdungsstrukturen und Abschirmlösungen – auf Basis physikalischer Feldanalysen und FEM-Simulationen umgesetzt.

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Wir betrachten und steuern das elektromagnetische, kurz EM-Verhalten der elektronischen Baugruppen und Systeme als integraler Bestandteil unserer Designs, lange vor den Tests und der Validierung. Ziel ist es, kontrollierbare und vorhersehbare elektromagnetische Eigenschaften und Leistung sicherzustellen.

Wenn die elektromagnetische Kontrolle fehlt

Fehlt die gezielte Kontrolle elektromagnetischer Felder für die Entwicklung elektronischer Baugruppen, wird das Systemverhalten und die Leistung nicht beherrschbar. Die Auswirkungen sind unvorhersehbar und eine wirtschaftlich-stabile Umsetzung der Baugruppe kann nicht gewährleistet werden. Die Folgen sind oft:

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  • ​Übersprechen zwischen Signalen

  • Instabile oder driftende Messwerte

  • HF-Einkopplungen

  • Störungen sensibler Analogbereiche

  • Unerwartete Interferenzen

  • Instabile High-Speed-Schnittstellen

  • Ground-Bounce

  • Unzureichende Abschirmwirkung

  • EMV-Tests werden nicht bestanden

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​Viele elektronische Baugruppen scheitern nicht an der Schaltung, sondern daran, dass die elektromagnetischen Eigenschaften und Zusammenhänge nicht proaktiv und gezielt berücksichtigt werden.

Unsere Methode der EM-Feldkontrolle

Der ganzheitliche Ansatz der EM-Bewertung reduziert drastisch Entwicklungszyklen und teure Iterationen, minimiert Fehlersuchen, Kosten und Unternehmensrisiken. Zudem sichert die EM-Analyse den Erfolg bereits bei der Erstprüfung im EMV-Test – denn physikalische Effekte werden nicht nur gemessen sondern im Design durchdacht und für die Systemstabilität gezielt gesteuert.

Die präzise Analyse und Simulation der elektromagnetischen Felder ist in Leiterplatten bzw. Layer-Stacks, Kombinationen von präzisen analogen und digitalen Messbereichen auf der Leiterplatte, Übertragungsleitungen, Filter, Antennen, Steckverbinder mit Kabelleitungen, Abschirm-Konstruktionen, unerlässlich, wenn es darum geht robuste, zuverlässige und produktreife industrielle Elektronik zu entwickeln.

Die physikalisch-fundierte Elektronikentwicklung von Sinustek basiert auf den folgenden 4 Säulen:

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EM-Visualisierung und Feldanalyse

Zur systematischen Bewertung elektromagnetischer Effekte setzen wir strukturierte, physikalisch-fundierte Feldanalysen ein. Ziel ist nicht die reine Visualisierung, sondern eine belastbare Entscheidungsgrundlage für Architektur, Layout und Systemstruktur zu steuern.

Typische Analysebereiche umfassen:

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  • 3D-Feldstärkeverteilungen zur Identifikation kritischer Kopplungszonen und Emissionsschwerpunkte

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  • Magnetfeldanalysen von Stromschleifen zur Bewertung von Schleifenflächen, Induktivitäten und potenziellen Störquellen

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  • Quantitative Analyse von Übersprechmechanismen (Near-End / Far-End Crosstalk) in High-Speed-Strukturen

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  • Simulation und Bewertung der Layer-Strukturen, Abschirmwirkung von Gehäusen und Abschirmflächen

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  • Rückstromdichte- und Strompfadanalysen zur Sicherstellung kontrollierter Referenzführung

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  • Vergleich und Optimierung von Layer-Stack-Strukturen hinsichtlich Impedanzkontrolle, Leistungsintegrität und EMV-Rauscharmut

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Zusammenfassend ermöglichen die EM-Analysen eine gezielte Optimierung von:

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  • Signal- und Leistungsintegrität

  • EMV-Konformität & Interferenzen

  • HF-Robustheit

  • Systemstabilität

  • Erdungs- und Abschirmlösungen

  • Allgemeine Leistung der Baugruppe

Die Vorteile für unsere Kunden

Die physikalisch-fundierte Vorgehensweise zusammen mit der EM-FEM Analyse von Sinustek ermöglicht:

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  • erfolgreiche Erstprüfung bei EMV-Zertifizierungen

  • Keine Re-Design-Schleifen

  • Vorhersehbares Systemverhalten

  • Stabile Schnittstellen

  • Kontrollierte Signal- und Leistungsintegrität

  • Kontrolliertes Elektromagnetisches Verhalten

  • Systemische Betrachtung Elektronischer Baugruppen

  • Deutlich-Reduzierte Entwicklungs- und Projektrisiken

  • Methodische Risikominimierung

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Die elektromagnetischen Felder und Effekte werden nicht erst im EMV-Labor sichtbar, sondern werden bereits im Entwicklungsprozess physikalisch modelliert, quantifiziert und gezielt gesteuert. Dadurch entstehen vorhersehbare Systemeigenschaften, drastisch-reduzierte Iterationen und eine wirtschaftlich-abgesicherte Umsetzung.

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Für das Projekt-Management bedeutet unser Ansatz verkürzte Entwicklungszyklen, minimierte Design-Kosten, erfolgreiche Zertifizierungen, eine gesteigerte Robustheit und Produktreife der elektronischen Baugruppe und belastbare Planungssicherheit.

Die elektromagnetische Feld-Analyse wird dadurch von einem reaktiven Problemlösungsprozess zu einem proaktiven strategischen Qualitäts- und Wettbewerbsfaktor für unsere Kunden.

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