Kapitel 1 – Einführung in RF- und EMV-Pre-Compliance-Tests

Die Entwicklung eines Funkprodukts endet nicht damit, dass ein Prototyp erfolgreich Daten überträgt oder sich mit einem Netzwerk verbindet. Bevor ein Produkt in Märkten wie der Europäischen Union, den USA oder Kanada in Verkehr gebracht werden darf, muss es zahlreiche regulatorische Anforderungen erfüllen. Dazu gehören unter anderem Anforderungen an die Funkleistung (RF), die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), die elektrische Sicherheit sowie – je nach Produkt – die Bewertung der HF-Exposition.

Viele Hersteller führen regulatorische Prüfungen erst dann durch, wenn die Produktentwicklung nahezu abgeschlossen ist. Dieser Ansatz erscheint zunächst kostengünstig, führt jedoch häufig zu erheblichen Problemen. Werden während der offiziellen Konformitätsprüfung technische Mängel festgestellt, sind oftmals Änderungen an Hardware, Antenne, Firmware oder Leiterplatte erforderlich. Dies verursacht zusätzliche Entwicklungskosten, verlängert die Markteinführungszeit und macht häufig weitere Laborprüfungen notwendig.

Pre-Compliance-Tests bieten die Möglichkeit, solche Probleme bereits während der Entwicklung zu erkennen. Sie sind keine gesetzliche Verpflichtung, sondern ein technisches Werkzeug, mit dem Hersteller kritische Eigenschaften ihres Produkts unter Bedingungen bewerten können, die den späteren Konformitätsprüfungen weitgehend entsprechen.

Im Gegensatz zur offiziellen Zertifizierungsprüfung können Hersteller beim Pre-Testing selbst entscheiden, welche Prüfungen durchgeführt werden sollen. Die Auswahl richtet sich nach dem Entwicklungsstand des Produkts, den eingesetzten Funktechnologien, den Zielmärkten und den technischen Risiken. Ziel ist es nicht, eine vollständige Konformität nachzuweisen, sondern potenzielle Schwachstellen frühzeitig zu identifizieren, solange Änderungen am Produkt noch vergleichsweise einfach umgesetzt werden können.

Was sind RF- und EMV-Pre-Compliance-Tests?

Unter Pre-Compliance-Tests versteht man technische Vorprüfungen, die vor der offiziellen Konformitätsbewertung durchgeführt werden.

Sie dienen dazu, das Risiko späterer Beanstandungen während der Zertifizierungsprüfung zu reduzieren und bereits in einer frühen Entwicklungsphase kritische Designprobleme aufzudecken.

Die Messverfahren orientieren sich dabei in der Regel an den gleichen Prüfmethoden, die auch bei akkreditierten Konformitätsprüfungen verwendet werden. Im Unterschied zur offiziellen Zertifizierung werden jedoch keine rechtsverbindlichen Prüfberichte oder Zertifikate erstellt.

Je nach Produkt und eingesetzten Funktechnologien können Pre-Compliance-Tests unter anderem folgende Bereiche umfassen:

• Messungen der Sendereigenschaften (RF Transmitter)
• Prüfungen der Empfängereigenschaften (RF Receiver)
• EMV-Emissionsmessungen
• EMV-Störfestigkeitsprüfungen
• Antennenbewertung
• Untersuchungen zur HF-Exposition (SAR oder MPE)
• weitere produktspezifische regulatorische Prüfungen

Welche Prüfungen sinnvoll sind, hängt von den verwendeten Funktechnologien, den Zielmärkten und den jeweils anwendbaren Normen ab.

Unterschied zwischen Pre-Compliance und offizieller Konformitätsprüfung

Ein häufiger Irrtum besteht darin, Pre-Compliance-Tests als „kleine Zertifizierungsprüfung“ zu betrachten.

Tatsächlich verfolgen beide Prüfungen unterschiedliche Ziele.

Die offizielle Konformitätsprüfung beantwortet die Frage:

Erfüllt das Produkt sämtliche regulatorischen Anforderungen für das Inverkehrbringen?

Ein Pre-Compliance-Test beantwortet hingegen eine andere Frage:

Welche technischen Risiken sollten vor Beginn der offiziellen Konformitätsprüfung identifiziert und behoben werden?

Dieser Unterschied ist entscheidend.

Während einer offiziellen Zertifizierung müssen sämtliche vorgeschriebenen Prüfungen erfolgreich bestanden werden, konzentriert sich das Pre-Testing häufig bewusst auf diejenigen Testfälle, die mit hoher Wahrscheinlichkeit technische Schwachstellen aufdecken oder spätere Designänderungen erforderlich machen würden.

Ein Hersteller kann sich beispielsweise zunächst auf Ausgangsleistung, Bandgrenzen, Störaussendungen oder EMV-Emissionen konzentrieren und andere Prüfungen erst in einer späteren Entwicklungsphase durchführen.

Pre-Compliance ist keine regulatorische Verpflichtung

Weder die Funkanlagenrichtlinie (RED), noch die Vorschriften der US-amerikanischen Federal Communications Commission (FCC) oder die kanadischen Vorschriften von Innovation, Science and Economic Development Canada (ISED) schreiben Pre-Compliance-Tests vor.

Ein Produkt kann grundsätzlich unmittelbar einer offiziellen Konformitätsprüfung unterzogen werden.

Dennoch führen die meisten erfahrenen Hersteller mindestens eine Phase von Vorprüfungen durch, da diese wertvolle technische Erkenntnisse liefern und das Risiko kostspieliger Überraschungen während der Zertifizierung erheblich reduzieren können.

Welche Prüfungen durchgeführt werden sollten, sollte daher nicht von gesetzlichen Vorgaben, sondern vom technischen Risiko abhängen.

Beispielsweise stellen sich häufig folgende Fragen:

• Handelt es sich um die erste Hardwareversion?
• Wurde eine neue Antenne entwickelt?
• Hat sich das Leiterplattenlayout geändert?
• Wird ein neues Funkmodul integriert?
• Wurde das Netzteilkonzept geändert?
• Hat sich das Gehäuse wesentlich verändert?
• Wurden Abschirmungen oder Filter angepasst?

Je größer die Änderungen am Produkt sind, desto sinnvoller wird eine gezielte Auswahl geeigneter Pre-Compliance-Tests.

Ziel dieses Leitfadens

Die meisten Veröffentlichungen erklären, warum Pre-Compliance-Tests sinnvoll sind.

Nur wenige beantworten jedoch die entscheidende Frage:

Welche Prüfungen sollte ein Hersteller tatsächlich durchführen?

Genau auf diese Frage konzentriert sich dieser Leitfaden.

Anstatt Pre-Testing allgemein zu beschreiben, erläutert dieses Dokument die wichtigsten RF- und EMV-Testfälle, die während der Produktentwicklung durchgeführt werden können.

Für jeden einzelnen Test wird erklärt:

• welchen Zweck der Test erfüllt,
• welche technischen Eigenschaften bewertet werden,
• welche typischen Designprobleme dadurch erkannt werden können,
• in welcher Entwicklungsphase der Test sinnvoll ist,
• für welche Produkttypen der Test besonders empfehlenswert ist,
• welchen Stellenwert der Test innerhalb einer Pre-Compliance-Strategie besitzt.

Der Leitfaden berücksichtigt dabei die regulatorischen Anforderungen der wichtigsten Zielmärkte:

• Europäische Union (RED),
• Vereinigte Staaten (FCC),
• Kanada (ISED).

Obwohl sich die einzelnen Normen und Prüfverfahren je nach Funktechnologie unterscheiden, verfolgen viele Prüfungen dieselben technischen Ziele und liefern vergleichbare Erkenntnisse für die Produktentwicklung.

Ein praxisorientierter Leitfaden für Hersteller

Dieser Leitfaden richtet sich insbesondere an:

• Hardwareentwickler,
• RF-Ingenieure,
• EMV-Ingenieure,
• Produktentwickler,
• Compliance-Ingenieure,
• Zertifizierungsmanager,
• Projektmanager,
• Hersteller von Funkprodukten.

Ziel ist es, Herstellern eine fundierte Entscheidungshilfe für die Planung ihrer Pre-Compliance-Tests zu geben.

Dabei wird bewusst nicht empfohlen, sämtliche verfügbaren Prüfungen durchzuführen. Stattdessen zeigt der Leitfaden auf, welche Testfälle in welcher Entwicklungsphase den größten technischen Erkenntnisgewinn liefern und bei welchen Prüfungen sich frühe Messungen besonders lohnen.

Durch das Verständnis der einzelnen Testfälle können Hersteller eine zielgerichtete Pre-Compliance-Strategie entwickeln, Laborzeit effizient einsetzen und potenzielle Designprobleme erkennen, bevor sie während der offiziellen Konformitätsprüfung zu Verzögerungen oder kostspieligen Änderungen führen.

Kapitel 2 – Wann sollten RF- und EMV-Pre-Compliance-Tests durchgeführt werden?

Eine der häufigsten Fehlannahmen besteht darin, dass Pre-Compliance-Tests erst unmittelbar vor der offiziellen Konformitätsprüfung durchgeführt werden sollten. Tatsächlich verliert das Pre-Testing jedoch einen großen Teil seines Nutzens, wenn das Produkt bereits vollständig entwickelt ist. Werden erst in dieser Phase regulatorische Probleme entdeckt, sind Änderungen an Hardware, Leiterplatte, Antenne oder Firmware häufig mit erheblichem Aufwand verbunden.

Der eigentliche Zweck von Pre-Compliance-Tests besteht darin, technische Entscheidungen während der Produktentwicklung zu unterstützen. Je früher kritische Probleme erkannt werden, desto einfacher und kostengünstiger lassen sie sich in der Regel beheben.

Gleichzeitig ist ein zu früher Test ebenfalls nicht immer sinnvoll. Befindet sich das Produkt noch in einer sehr frühen Entwicklungsphase und ändern sich Hardware oder Firmware regelmäßig, können Messergebnisse nur eine Momentaufnahme darstellen und später ihre Aussagekraft verlieren.

Der optimale Zeitpunkt für Pre-Compliance-Tests hängt daher vom Entwicklungsstand des Produkts sowie vom Ziel der jeweiligen Messungen ab.

Es gibt keinen allgemein richtigen Zeitpunkt

Weder die Funkanlagenrichtlinie (RED), noch die FCC-Vorschriften oder die Anforderungen von Innovation, Science and Economic Development Canada (ISED) schreiben vor, wann Hersteller Pre-Compliance-Tests durchführen sollten.

Der richtige Zeitpunkt ergibt sich vielmehr aus dem Entwicklungsprozess des Produkts.

In der Praxis werden häufig mehrere Pre-Compliance-Phasen durchgeführt, die jeweils unterschiedliche Ziele verfolgen.

Typische Phasen sind:

• erste technische Bewertung,
• Validierung neuer Hardware,
• Verifizierung des Produktdesigns,
• abschließende Risikobewertung vor der offiziellen Konformitätsprüfung.

Jede dieser Phasen liefert andere technische Erkenntnisse.

Frühe Entwicklungsphase

Während der ersten Hardwareversionen geht es in erster Linie darum, das grundsätzliche Verhalten des Designs zu verstehen.

Typische Fragestellungen sind:

• Funktioniert die Antenne wie erwartet?
• Entspricht die Ausgangsleistung den Erwartungen?
• Treten offensichtliche Störaussendungen auf?
• Gibt es grundlegende EMV-Probleme?
• Wie unterscheiden sich verschiedene Hardwareversionen?

In dieser Phase sind Fehler keineswegs ungewöhnlich.

Im Gegenteil: Sie liefern wertvolle Informationen für die weitere Produktentwicklung.

Da das Design noch nicht festgelegt ist, können notwendige Änderungen meist ohne großen Aufwand umgesetzt werden.

Validierung des Prototyps

Sobald sich das Produkt einer stabilen Hardwareversion nähert, beginnt die eigentliche Validierungsphase.

Für viele Hersteller stellt dies den sinnvollsten Zeitpunkt für umfangreiche RF- und EMV-Pre-Compliance-Tests dar.

Typischerweise gilt zu diesem Zeitpunkt:

• das Leiterplattenlayout ist weitgehend abgeschlossen,
• die Antenne entspricht nahezu dem späteren Serienstand,
• die wichtigsten elektronischen Komponenten wurden festgelegt,
• die Firmware ist größtenteils funktionsfähig,
• das mechanische Design steht weitgehend fest.

Da das Produkt dem späteren Seriengerät bereits sehr ähnlich ist, besitzen die Messergebnisse nun eine deutlich höhere Aussagekraft.

Gleichzeitig können konstruktive Änderungen noch umgesetzt werden, ohne das gesamte Produkt neu entwickeln zu müssen.

Vor dem Design Freeze

Viele Unternehmen führen eine umfassende Pre-Compliance-Kampagne unmittelbar vor dem sogenannten Design Freeze durch.

In dieser Phase soll vor allem eine zentrale Frage beantwortet werden:

Gibt es technische Probleme, die einer erfolgreichen Konformitätsbewertung im Wege stehen könnten?

Besonders relevant sind dabei unter anderem:

• zu hohe Ausgangsleistung,
• unerwünschte Störaussendungen,
• Probleme an den Bandgrenzen,
• erhöhte EMV-Emissionen,
• Antennenprobleme,
• mögliche RF-Exposure-Themen.

Werden solche Schwachstellen vor Beginn der Serienvorbereitung erkannt, lassen sich spätere Verzögerungen häufig vermeiden.

Kurz vor der offiziellen Konformitätsprüfung

Einige Hersteller führen unmittelbar vor der Zertifizierung eine letzte technische Überprüfung durch.

Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn sich nach früheren Pre-Compliance-Tests noch Änderungen ergeben haben.

Beispielsweise:

• neue Firmwareversion,
• Austausch elektronischer Bauteile,
• Änderungen am Leiterplattenlayout,
• Anpassungen der Abschirmung,
• Änderungen im Produktionsprozess,
• Optimierungen der Antenne.

Ziel dieser Messungen ist es nicht, sämtliche Prüfungen zu wiederholen, sondern sicherzustellen, dass durch spätere Änderungen keine neuen regulatorischen Risiken entstanden sind.

Wann ist Pre-Testing zu früh?

Nicht jede Messung liefert in einer sehr frühen Entwicklungsphase aussagekräftige Ergebnisse.

Werden beispielsweise noch verwendet:

• provisorische Antennen,
• Entwicklungsgehäuse,
• Debug-Hardware,
• unfertige Firmware,
• experimentelle Spannungsversorgungen,
• vorläufige Abschirmungen,

können sich die Messergebnisse später erheblich verändern.

Solche Messungen eignen sich zwar hervorragend zum Vergleich verschiedener Designvarianten, erlauben jedoch häufig noch keine zuverlässige Aussage über das spätere Zertifizierungsergebnis.

Wann ist Pre-Testing zu spät?

Wird erst kurz vor der offiziellen Konformitätsprüfung getestet, können notwendige Änderungen erhebliche Folgen haben.

Besonders kritisch ist dies, wenn bereits:

• Leiterplatten produziert wurden,
• Werkzeuge für Kunststoffgehäuse gefertigt wurden,
• Produktionsunterlagen erstellt wurden,
• Pilotserien hergestellt wurden,
• Liefertermine feststehen.

Technische Änderungen sind in dieser Phase meist deutlich aufwendiger und kostspieliger als während der Entwicklung.

Das Pre-Testing erfüllt dann zwar weiterhin seinen Zweck, bietet jedoch deutlich weniger Spielraum für konstruktive Optimierungen.

Welche Änderungen sollten erneute Pre-Tests auslösen?

Auch nach erfolgreich abgeschlossenen Pre-Compliance-Tests können spätere Änderungen eine erneute Bewertung erforderlich machen.

Änderungen im Funkdesign

Eine erneute RF-Vorprüfung empfiehlt sich insbesondere bei:

• neuer Antenne,
• neuem Funkmodul,
• Änderungen am Matching-Netzwerk,
• geänderter HF-Abschirmung,
• Änderungen am Leistungsverstärker,
• Firmwareänderungen mit Einfluss auf das Funkverhalten.

Änderungen mit Einfluss auf die EMV

Auch Änderungen außerhalb des eigentlichen Funkteils können das EMV-Verhalten erheblich beeinflussen.

Hierzu gehören beispielsweise:

• neues Schaltnetzteil,
• geänderte Taktfrequenzen,
• Änderungen am Leiterplattenlayout,
• neue Kabel oder Steckverbinder,
• Änderungen der Masseführung,
• geänderte Gehäusekonstruktion,
• neue Display- oder Motorkomponenten.

Selbst wenn die eigentliche Produktfunktion unverändert bleibt, können solche Änderungen erhebliche Auswirkungen auf die spätere Konformität haben.

Der richtige Zeitpunkt richtet sich nach dem technischen Risiko

Der Umfang und der Zeitpunkt von Pre-Compliance-Tests sollten sich immer am technischen Risiko orientieren.

Ein vollständig neu entwickeltes Funkprodukt mit eigener Antenne und eigenem RF-Design profitiert in der Regel von mehreren RF-Pre-Compliance-Phasen während der Entwicklung.

Ein Produkt, das ein bereits zertifiziertes Funkmodul unverändert integriert, benötigt dagegen häufig weniger Fokus auf klassische RF-Messungen. Hier stehen vielmehr Themen wie EMV, die Integration des Moduls in das Endprodukt und mögliche Wechselwirkungen mit der restlichen Elektronik im Vordergrund.

Der Prüfplan sollte daher immer auf Basis der tatsächlichen technischen Risiken und nicht nach einem festen Zeitplan erstellt werden.

Praktische Empfehlung

Obwohl jedes Entwicklungsprojekt unterschiedlich verläuft, hat sich in vielen Unternehmen ein mehrstufiges Vorgehen bewährt.

Entwicklungsphase	Ziel der Vorprüfung
Früher Prototyp	Grundlegendes RF- und EMV-Verhalten verstehen
Hardwarevalidierung	Designänderungen überprüfen und Hardwareversionen vergleichen
Vor dem Design Freeze	Kritische regulatorische Testfälle bewerten
Vor der offiziellen Konformitätsprüfung	Zertifizierungsreife bestätigen
Nach wesentlichen Designänderungen	Betroffene RF- und EMV-Prüfungen erneut durchführen

Dieses schrittweise Vorgehen ermöglicht es, technische Risiken kontinuierlich zu reduzieren, anstatt sämtliche Probleme erst während der offiziellen Konformitätsprüfung zu entdecken.

Zusammenfassung

Für RF- und EMV-Pre-Compliance-Tests gibt es keinen allgemein gültigen Zeitpunkt. Der optimale Prüfzeitpunkt hängt vom Entwicklungsstand des Produkts, den geplanten Änderungen und den technischen Risiken ab.

Erfahrene Hersteller betrachten Pre-Compliance daher nicht als einmalige Laborprüfung kurz vor der Zertifizierung, sondern als Bestandteil des gesamten Entwicklungsprozesses. Durch gezielte Messungen in verschiedenen Entwicklungsphasen lassen sich regulatorische Risiken frühzeitig erkennen, Designänderungen effizient bewerten und die Erfolgsaussichten der späteren Konformitätsprüfung deutlich verbessern.

Im nächsten Kapitel beginnt der praktische Teil dieses Leitfadens. Dort wird erläutert, wie Hersteller einen sinnvollen RF- und EMV-Pre-Compliance-Prüfplan erstellen und welche Testfälle zuerst betrachtet werden sollten.

Kapitel 3 – Erstellung eines RF- und EMV-Pre-Compliance-Prüfplans – Wo sollte man beginnen?

Einer der häufigsten Fehler bei der Planung von Pre-Compliance-Tests besteht darin, möglichst viele regulatorische Prüfungen in möglichst kurzer Zeit durchführen zu wollen. Auf den ersten Blick erscheint dieser Ansatz sinnvoll. In der Praxis führt er jedoch häufig dazu, dass wertvolle Laborzeit für Testfälle verwendet wird, die in der aktuellen Entwicklungsphase nur einen geringen technischen Mehrwert liefern.

Je nach Funktechnologie und Zielmarkt kann ein Funkprodukt mehreren Dutzend RF- und EMV-Testfällen unterliegen. Allein für WLAN-, Bluetooth- oder Mobilfunkprodukte können sich aus den jeweiligen ETSI-, FCC- oder ISED-Vorschriften zahlreiche Einzelprüfungen ergeben. Nicht jeder dieser Testfälle ist jedoch gleichermaßen geeignet, um frühzeitig konstruktive Schwachstellen aufzudecken.

Ein sinnvoller Pre-Compliance-Prüfplan verfolgt daher ein anderes Ziel als die spätere Konformitätsprüfung.

Statt sämtliche regulatorischen Anforderungen möglichst vollständig abzubilden, sollte er folgende Frage beantworten:

Welche Prüfungen liefern in der aktuellen Entwicklungsphase den größten technischen Erkenntnisgewinn?

Die Antwort hängt vom Entwicklungsstand des Produkts, den verwendeten Funktechnologien und den technischen Risiken des jeweiligen Designs ab.

Ziel eines Pre-Compliance-Prüfplans

Ein Pre-Compliance-Prüfplan sollte nicht lediglich eine verkürzte Version des späteren Zertifizierungsprogramms sein.

Vielmehr sollte er diejenigen Testfälle priorisieren, die mit hoher Wahrscheinlichkeit:

• grundlegende Designfehler aufdecken,
• Integrationsprobleme sichtbar machen,
• Schwächen im Funkdesign erkennen lassen,
• EMV-Probleme frühzeitig identifizieren,
• spätere Hardwareänderungen erforderlich machen könnten,
• den Erfolg der offiziellen Konformitätsprüfung maßgeblich beeinflussen.

Das Ziel besteht also nicht darin, möglichst viele Prüfungen durchzuführen, sondern den größtmöglichen technischen Nutzen aus der verfügbaren Laborzeit zu ziehen.

Mit den größten technischen Risiken beginnen

Nicht jeder regulatorische Test besitzt die gleiche Bedeutung für die Produktentwicklung.

Einige Fehler lassen sich später relativ einfach durch Firmwareänderungen oder Konfigurationsanpassungen beheben.

Andere führen dagegen zu aufwendigen Änderungen an:

• Antenne,
• Matching-Netzwerk,
• Leiterplatte,
• Abschirmung,
• Stromversorgung,
• Gehäuse.

Gerade diese Prüfungen sollten im Rahmen des Pre-Testings möglichst früh berücksichtigt werden.

Typische Beispiele sind:

RF

• maximale Ausgangsleistung,
• Bandgrenzen (Band Edge),
• unerwünschte Aussendungen (Spurious Emissions),
• Antennenperformance.

EMV

• gestrahlte Störaussendungen (Radiated Emissions),
• leitungsgebundene Störaussendungen (Conducted Emissions),
• elektrostatische Entladung (ESD).

Diese Testbereiche decken häufig Probleme auf, deren Behebung später erhebliche konstruktive Änderungen erforderlich macht.

Den Prüfplan nicht nach Normen strukturieren

Viele Hersteller beginnen ihre Prüfplanung damit, sämtliche anwendbaren Normen aufzulisten.

Beispielsweise:

• EN 300 328,
• EN 301 489-17,
• FCC Part 15.247,
• RSS-247,
• CISPR 32.

Für die eigentliche Zertifizierungsplanung ist dieses Vorgehen sinnvoll.

Für das Pre-Testing dagegen weniger.

Während der Entwicklung interessieren sich Ingenieure in erster Linie nicht für einzelne Normen, sondern für das Verhalten ihres Produkts.

Typische Fragestellungen lauten beispielsweise:

• Arbeitet der Sender mit der vorgesehenen Ausgangsleistung?
• Funktioniert die Antenne wie erwartet?
• Treten unerwünschte Oberwellen oder Nebenaussendungen auf?
• Verursacht das Schaltnetzteil erhöhte EMV-Emissionen?
• Führt eine elektrostatische Entladung zu einem Neustart des Geräts?

Ein guter Pre-Compliance-Prüfplan orientiert sich deshalb an technischen Fragestellungen und nicht an der Reihenfolge regulatorischer Dokumente.

Von technischen Fragestellungen ausgehen

Anstatt zu fragen:

Welche Norm gilt für mein Produkt?

sollte die Frage lauten:

Welche Informationen möchte ich über mein Produkt gewinnen?

Beispielsweise:

Funkleistung

• Arbeitet der Sender korrekt?
• Funktioniert die Antenne effizient?
• Werden die zulässigen Frequenzbereiche eingehalten?
• Sind unerwünschte Aussendungen ausreichend unterdrückt?

EMV-Verhalten

• Welche Baugruppen verursachen die höchsten Emissionen?
• Welche Leitungen strahlen besonders stark ab?
• Hat das Gehäuse Einfluss auf das EMV-Verhalten?
• Verursacht das Leiterplattenlayout unnötige Störungen?

Robustheit des Produkts

• Führt ESD zu Fehlfunktionen?
• Beeinträchtigen HF-Störfelder den Betrieb?
• Erholt sich das Gerät nach einer Störung automatisch?
• Bleiben gespeicherte Daten erhalten?

Diese Herangehensweise liefert häufig deutlich wertvollere Erkenntnisse als das bloße Abarbeiten regulatorischer Testlisten.

Prüfungen priorisieren, die Hardwareänderungen auslösen können

Ein Grundprinzip des Pre-Testings besteht darin, diejenigen Probleme möglichst früh zu entdecken, deren Behebung später besonders aufwendig wäre.

Generell sollten daher Testfälle bevorzugt werden, deren Nichtbestehen wahrscheinlich Änderungen an der Hardware erforderlich macht.

Typische Beispiele sind:

• Änderungen der Antenne,
• Anpassungen des Matching-Netzwerks,
• Optimierung der HF-Abschirmung,
• Änderungen am Leiterplattenlayout,
• zusätzliche Filter,
• Anpassung der Masseführung,
• Optimierung der Spannungsversorgung.

Demgegenüber stehen Prüfungen, deren Ergebnisse häufig durch Software oder Konfiguration beeinflusst werden können.

Hierzu gehören beispielsweise:

• Anpassung der Sendeleistung,
• Kanalparameter,
• Firmwarekonfiguration,
• Duty Cycle,
• länderspezifische Einstellungen.

Auch diese Prüfungen sind wichtig, führen jedoch deutlich seltener zu kostspieligen Hardwareänderungen.

Der Produkttyp bestimmt die Prioritäten

Es gibt keinen universellen Pre-Compliance-Prüfplan, der für alle Funkprodukte gleichermaßen geeignet ist.

Die Priorisierung der Testfälle hängt wesentlich von der jeweiligen Technologie ab.

Ein Bluetooth-Sensor stellt andere Anforderungen als ein WLAN-Router oder ein Mobilfunkgerät.

Beispielsweise können sich folgende Schwerpunkte ergeben:

Bluetooth-Produkte

Besonders interessant sind häufig:

• Ausgangsleistung,
• belegte Bandbreite,
• Bandgrenzen,
• Spurious Emissions,
• gestrahlte EMV-Emissionen.

WLAN-Produkte

Hier gewinnen zusätzlich an Bedeutung:

• verschiedene Betriebsmodi,
• hohe Ausgangsleistungen,
• Breitbandemissionen,
• DFS (sofern anwendbar),
• EMV durch leistungsfähige Prozessoren.

Mobilfunkprodukte

Zusätzliche Aufmerksamkeit erfordern häufig:

• mehrere Frequenzbänder,
• Carrier Aggregation,
• HF-Exposition,
• Oberwellen,
• gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender.

Low-Power-IoT-Produkte

Hier stehen oftmals im Vordergrund:

• Senderperformance,
• Empfängerempfindlichkeit,
• Batteriebetrieb,
• Langzeitverhalten bei Störfestigkeitsprüfungen,
• niederfrequente Störaussendungen.

Je besser der geplante Einsatzzweck des Produkts berücksichtigt wird, desto zielgerichteter lässt sich das Pre-Testing planen.

Laborzeit sinnvoll nutzen

Laborzeit ist fast immer begrenzt.

Deshalb empfiehlt es sich, Testfälle nach ihrer Priorität zu unterscheiden.

Unverzichtbare Prüfungen

Prüfungen mit besonders hohem technischem Erkenntnisgewinn, die in nahezu jeder Pre-Compliance-Kampagne berücksichtigt werden sollten.

Empfehlenswerte Prüfungen

Prüfungen, die nach Abschluss der wichtigsten Messungen zusätzlichen Nutzen bieten und das technische Risiko weiter reduzieren.

Optionale Prüfungen

Prüfungen, die auf eine spätere Entwicklungsphase oder die offizielle Konformitätsbewertung verschoben werden können, sofern zuvor keine Auffälligkeiten festgestellt wurden.

Eine solche Priorisierung ermöglicht es, die verfügbaren Ressourcen gezielt dort einzusetzen, wo sie den größten Nutzen bringen.

Risikobasierte Prüfplanung

Eine hilfreiche Fragestellung lautet nicht:

Wie viele Tests sollten durchgeführt werden?

Sondern:

Welcher Fehler wäre während der offiziellen Konformitätsprüfung am teuersten?

Die Antwort liefert häufig bereits die Reihenfolge der Pre-Compliance-Tests.

Beispiele:

• Würde eine neue Antenne den Projektplan um mehrere Monate verzögern, sollten antennenbezogene RF-Prüfungen möglichst früh erfolgen.
• Würden EMV-Probleme eine Überarbeitung der Leiterplatte erfordern, sollten Emissionsmessungen bereits während der Hardwarevalidierung durchgeführt werden.
• Können bestimmte Abweichungen problemlos durch Firmwareänderungen behoben werden, besitzen diese Prüfungen zunächst eine geringere Priorität.

Auf diese Weise orientiert sich der Prüfplan am tatsächlichen technischen Risiko und nicht an einer starren Prüfreihenfolge.

Was folgt in den nächsten Kapiteln?

Ab dem nächsten Kapitel werden die einzelnen RF- und EMV-Testfälle detailliert betrachtet.

Für jeden Test werden unter anderem folgende Fragen beantwortet:

• Was wird geprüft?
• Warum wird dieser Test durchgeführt?
• Welche typischen Designprobleme deckt er auf?
• Wann sollte der Test im Rahmen eines Pre-Compliance-Programms durchgeführt werden?
• Für welche Produkttypen ist der Test besonders wichtig?
• Welche Priorität besitzt der Test bei begrenzter Laborzeit?

Dadurch entsteht Schritt für Schritt ein praxisorientierter Leitfaden, der Herstellern hilft, einen technisch sinnvollen und risikobasierten Pre-Compliance-Prüfplan zu erstellen.

Zusammenfassung

Ein erfolgreicher Pre-Compliance-Prüfplan ist keine verkürzte Zertifizierungsprüfung, sondern eine gezielte technische Strategie zur frühzeitigen Identifikation kritischer Entwicklungsrisiken.

Anstatt sämtliche regulatorischen Prüfungen gleichzeitig durchführen zu wollen, sollten Hersteller diejenigen Testfälle priorisieren, deren Ergebnisse den größten Einfluss auf Konstruktion, Produktreife und den späteren Zertifizierungserfolg haben.

Mit diesem risikobasierten Ansatz lassen sich Laborzeit effizient nutzen, Entwicklungsentscheidungen fundierter treffen und kostspielige Designänderungen kurz vor der offiziellen Konformitätsprüfung vermeiden.

Kapitel 5 – RF-Senderprüfungen (Teil 2) – Spurious Emissions, Power Spectral Density, Frequenzstabilität und weitere wichtige Testfälle

Die im vorherigen Kapitel beschriebenen Prüfungen bilden die Grundlage jeder RF-Vorprüfung. Nachdem Ausgangsleistung, belegte Bandbreite und Bandgrenzen bewertet wurden, sollten weitere Senderprüfungen folgen, die häufig entscheidend für den Erfolg der späteren Konformitätsbewertung sind.

Während sich die ersten Prüfungen hauptsächlich mit der grundsätzlichen Funktion des Senders befassen, liegt der Schwerpunkt dieses Kapitels auf unerwünschten Aussendungen sowie der Stabilität des Senders unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Diese Prüfungen helfen dabei, Probleme zu erkennen, die zwar im normalen Betrieb häufig nicht sichtbar sind, jedoch während der offiziellen Konformitätsbewertung zu erheblichen Beanstandungen führen können.

Obwohl sich die konkreten Grenzwerte und Messverfahren je nach ETSI-, FCC- oder ISED-Vorschrift unterscheiden, verfolgen diese Prüfungen grundsätzlich dieselben technischen Ziele.

Testfall 4 – Spurious Emissions

Zweck

Spurious Emissions sind unerwünschte Aussendungen außerhalb der notwendigen Sendebandbreite.

Sie gehören nicht zum eigentlichen Nutzsignal und erfüllen keinerlei Kommunikationszweck.

Je nach anwendbarer Vorschrift werden unter anderem unterschieden:

• Conducted Spurious Emissions
• Radiated Spurious Emissions
• Out-of-Band Emissions (sofern separat geregelt)

Ziel dieser Prüfung ist es sicherzustellen, dass unerwünschte Aussendungen unterhalb der zulässigen Grenzwerte bleiben und andere Funkdienste nicht beeinträchtigen.

Warum ist dieser Test wichtig?

Spurious-Emissions-Prüfungen gehören zu den wichtigsten RF-Messungen während des gesamten Entwicklungsprozesses.

Im Gegensatz zu einer zu hohen Ausgangsleistung lassen sich Auffälligkeiten bei Spurious Emissions häufig nicht allein durch Firmwareänderungen beheben.

In vielen Fällen weisen sie auf grundlegende Schwächen des HF-Designs hin.

Gerade deshalb empfiehlt es sich, diese Messungen möglichst früh während der Produktentwicklung durchzuführen.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Spurious-Emissions-Messungen decken unter anderem folgende Ursachen auf:

• unzureichende HF-Filter,
• Oberwellen des Leistungsverstärkers,
• ungeeignetes Leiterplattenlayout,
• mangelhafte HF-Abschirmung,
• Leckstrahlung,
• schlechte Masseführung,
• ungeeignetes Matching-Netzwerk,
• Kopplungen zwischen Digital- und HF-Bereich,
• Taktstörungen.

Häufig wirken mehrere dieser Ursachen gleichzeitig zusammen.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ursache kommen beispielsweise folgende Maßnahmen in Betracht:

• Optimierung von HF-Filtern,
• Überarbeitung des Matching-Netzwerks,
• Änderungen am Leiterplattenlayout,
• Verbesserung der HF-Abschirmung,
• Optimierung der Masseführung,
• Anpassung der Antennenposition,
• Reduzierung der Ausgangsleistung,
• Firmwareoptimierungen (sofern sinnvoll).

In vielen Fällen sind konstruktive Änderungen an der Hardware erforderlich.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswert

Steht nur begrenzte Laborzeit zur Verfügung, sollten Spurious-Emissions-Messungen nahezu immer zu den ersten RF-Prüfungen gehören.

Testfall 5 – Power Spectral Density (PSD)

Zweck

Die Power Spectral Density (PSD) beschreibt, wie sich die Sendeleistung innerhalb der belegten Bandbreite verteilt.

Im Gegensatz zur Messung der gesamten Ausgangsleistung betrachtet dieser Test die Leistungsdichte innerhalb einer definierten Messbandbreite.

Für verschiedene Funktechnologien sind Grenzwerte für die maximale Leistungsdichte vorgeschrieben, um eine übermäßige Konzentration von Sendeenergie in einem kleinen Frequenzbereich zu verhindern.

Warum ist dieser Test wichtig?

Die Leistungsdichte liefert wertvolle Informationen über das Modulationsverhalten und die Qualität des Senders.

Auffällige Messergebnisse können auf Probleme hinweisen wie:

• falsche Modulationsparameter,
• Firmwarefehler,
• Probleme in der Signalverarbeitung,
• überhöhte Senderverstärkung,
• fehlerhafte spektrale Signalformung.

Obwohl PSD-Probleme seltener umfangreiche Hardwareänderungen erfordern als Spurious Emissions, können sie frühzeitig wichtige Hinweise auf Konfigurations- oder Firmwarefehler liefern.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Typische Ursachen sind:

• falsche Senderkonfiguration,
• Firmwarefehler,
• ungeeignete Modulationsparameter,
• Probleme der digitalen Signalverarbeitung,
• fehlerhafte Kalibrierung.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Mögliche Lösungen umfassen:

• Firmwareanpassungen,
• Optimierung der Modulation,
• Änderungen der Basisbandverarbeitung,
• erneute Kalibrierung,
• Optimierung der Senderparameter.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★☆ Sehr empfehlenswert

Die PSD-Messung liefert mit vergleichsweise geringem zusätzlichem Messaufwand wertvolle Informationen über das Verhalten des Senders.

Testfall 6 – Frequenzstabilität

Zweck

Die Frequenzstabilität beschreibt, wie präzise ein Sender seine Sollfrequenz unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen einhält.

Typischerweise erfolgen Messungen unter verschiedenen:

• Temperaturen,
• Versorgungsspannungen,
• Betriebszuständen.

Ziel ist es sicherzustellen, dass der Sender auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen innerhalb der zulässigen Frequenztoleranzen arbeitet.

Warum ist dieser Test wichtig?

Ein Sender mit unzureichender Frequenzstabilität kann benachbarte Funkkanäle beeinträchtigen oder regulatorische Grenzwerte überschreiten.

Darüber hinaus liefert die Messung wichtige Hinweise auf die Qualität des Oszillatordesigns.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Die Prüfung kann unter anderem aufdecken:

• instabile Referenzoszillatoren,
• Temperatureinflüsse,
• Spannungseinflüsse,
• ungeeignete Quarze,
• Kalibrierungsprobleme.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Mögliche Verbesserungen sind:

• Einsatz hochwertigerer Quarze,
• Optimierung der Oszillatorschaltung,
• Temperaturkompensation,
• Anpassung der Kalibrierung,
• Optimierung der Spannungsversorgung.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★☆☆ Empfehlenswert

Bei modernen Funkchips treten Probleme mit der Frequenzstabilität vergleichsweise selten auf. Vor der offiziellen Konformitätsprüfung sollte dieser Punkt dennoch überprüft werden.

Testfall 7 – Duty Cycle (falls anwendbar)

Zweck

Einige Funkanwendungen unterliegen regulatorischen Vorgaben, die die maximale Sendedauer innerhalb eines bestimmten Zeitraums begrenzen.

Der Duty-Cycle-Test überprüft, ob diese zeitlichen Begrenzungen eingehalten werden.

Dies betrifft insbesondere bestimmte Short-Range-Device-Anwendungen (SRD), bei denen mehrere Nutzer ein gemeinsames Frequenzband verwenden.

Warum ist dieser Test wichtig?

Verstöße gegen Duty-Cycle-Anforderungen entstehen nahezu immer durch das Verhalten der Firmware und nicht durch das eigentliche HF-Design.

Eine frühzeitige Überprüfung verhindert unnötige Verzögerungen während der späteren Zertifizierung.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Typische Ursachen sind:

• fehlerhafte Firmware,
• zu lange Sendezeiten,
• ungeeignete Wiederholungsalgorithmen,
• fehlerhafte Sleep-Modi,
• Probleme bei der Protokollimplementierung.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

In den meisten Fällen genügen:

• Firmwareanpassungen,
• Optimierung des Kommunikationsprotokolls,
• Änderungen der Zeitsteuerung,
• Verbesserungen des Energiemanagements.

Hardwareänderungen sind nur selten erforderlich.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★☆☆ Empfehlenswert, sofern anwendbar

Dieser Test sollte durchgeführt werden, wenn für das jeweilige Frequenzband regulatorische Duty-Cycle-Grenzen gelten.

Priorisierung dieser Senderprüfungen

Steht nur begrenzte Laborzeit zur Verfügung, empfiehlt es sich, zunächst diejenigen Prüfungen durchzuführen, deren Nichtbestehen mit hoher Wahrscheinlichkeit Änderungen an der Hardware erforderlich macht.

Priorität	Testfall	Empfehlung
★★★★★	Maximale Ausgangsleistung	Ja
★★★★★	Bandgrenzen (Band Edge)	Ja
★★★★★	Spurious Emissions	Ja
★★★★☆	Occupied Channel Bandwidth	Ja
★★★★☆	Power Spectral Density	Ja
★★★☆☆	Frequenzstabilität	In der Regel ja
★★★☆☆	Duty Cycle	Falls anwendbar

Diese Reihenfolge ersetzt selbstverständlich nicht die offizielle Konformitätsprüfung. Sie stellt vielmehr eine praxisorientierte Empfehlung dar, welche Senderprüfungen während der Produktentwicklung den größten technischen Mehrwert bieten.

Zusammenfassung

Nicht alle RF-Senderprüfungen besitzen während des Pre-Compliance-Testings den gleichen Stellenwert.

Insbesondere Spurious Emissions, Band-Edge-Messungen und die maximale Ausgangsleistung gehören zu den Prüfungen, die frühzeitig grundlegende Schwächen des HF-Designs aufdecken können und deshalb höchste Priorität besitzen.

Prüfungen wie Power Spectral Density, Frequenzstabilität oder Duty Cycle liefern zusätzliche Informationen über das Verhalten des Senders und helfen dabei, Konfigurations-, Firmware- oder Umwelteinflüsse zu bewerten, bevor das Produkt in die offizielle Konformitätsprüfung geht.

Kapitel 6 – RF-Empfängerprüfungen – Welche Receiver-Testfälle sollten Bestandteil eines Pre-Compliance-Testplans sein?

Wenn über regulatorische Funkprüfungen gesprochen wird, denken viele Entwickler zunächst ausschließlich an den Sender. Das ist nachvollziehbar, denn Prüfungen wie Ausgangsleistung, Bandgrenzen oder Spurious Emissions entscheiden häufig darüber, ob ein Produkt die regulatorischen Grenzwerte einhält.

Ebenso wichtig ist jedoch der Empfänger.

Ein Funkprodukt muss nicht nur innerhalb der zulässigen Grenzwerte senden, sondern auch unter realen Betriebsbedingungen zuverlässig empfangen können. Aus diesem Grund enthalten zahlreiche ETSI-, FCC- und ISED-Standards auch Anforderungen an die Empfangsleistung.

Aus Sicht des Pre-Compliance-Testings verfolgen Empfängerprüfungen jedoch ein anderes Ziel als Senderprüfungen.

Während Senderprüfungen häufig regulatorische Grenzwerte überprüfen, helfen Empfängerprüfungen dabei, die Leistungsfähigkeit, Robustheit und Zuverlässigkeit eines Produkts unter realistischen Funkbedingungen zu bewerten. Sie liefern wichtige Hinweise darauf, wie sich das Gerät später im praktischen Einsatz verhält.

Warum sind Receiver-Tests wichtig?

Ein Empfänger muss schwache Nutzsignale zuverlässig erkennen und gleichzeitig starke Störsignale unterdrücken können.

Ist die Empfangsleistung unzureichend, treten häufig Probleme auf, obwohl das Produkt im Labor zunächst scheinbar fehlerfrei funktioniert.

Typische Auswirkungen sind:

• reduzierte Funkreichweite,
• instabile Verbindungen,
• erhöhte Paketverlustraten,
• häufige Verbindungsabbrüche,
• schlechte Koexistenz mit anderen Funktechnologien,
• häufige Wiederholungen von Datenpaketen,
• erhöhter Energieverbrauch.

Viele dieser Probleme lassen sich bereits während der Produktentwicklung erkennen, wenn geeignete Receiver-Prüfungen Bestandteil des Pre-Compliance-Testplans sind.

Sollten Receiver-Tests die gleiche Priorität haben wie Senderprüfungen?

In den meisten Entwicklungsprojekten lautet die Antwort nein.

Nicht weil Receiver-Tests weniger wichtig wären, sondern weil Probleme beim Sender häufig umfangreiche Änderungen an der Hardware nach sich ziehen.

Receiver-Prüfungen bewerten dagegen meist die Leistungsfähigkeit eines bereits funktionierenden Funkdesigns.

Aus diesem Grund empfiehlt sich häufig folgende Reihenfolge:

1. Sender prüfen.
2. Unerwünschte Aussendungen bewerten.
3. Empfängerleistung untersuchen.
4. EMV-Verhalten bewerten.
5. Offizielle Konformitätsprüfung durchführen.

Dieses Vorgehen hat sich in vielen Entwicklungsprojekten bewährt, da zunächst grundlegende RF-Designprobleme beseitigt werden können, bevor die Leistungsfähigkeit des Empfängers detailliert untersucht wird.

Welche Receiver-Prüfungen sind besonders sinnvoll?

Je nach Funktechnologie unterscheiden sich die regulatorischen Anforderungen.

Viele Standards enthalten jedoch ähnliche Empfängerprüfungen.

Für die meisten Funkprodukte empfiehlt sich folgende Priorisierung:

Priorität	Testfall	Typischer technischer Nutzen
★★★★★	Receiver Sensitivity	Antenne, RF-Frontend, Matching
★★★★☆	Adjacent Channel Selectivity	Filter, Empfängerdesign
★★★★☆	Blocking Performance	RF-Frontend, Dynamikbereich
★★★☆☆	Intermodulation	RF-Architektur
★★★☆☆	Receiver Spurious Response	Empfängerdesign
★★☆☆☆	Co-Channel Rejection	Kommunikationsverhalten

Nicht jede Funktechnologie verlangt sämtliche dieser Prüfungen. Sie gehören jedoch zu den am häufigsten anzutreffenden Receiver-Testfällen.

Testfall 1 – Receiver Sensitivity (Empfängerempfindlichkeit)

Zweck

Die Empfängerempfindlichkeit beschreibt die kleinste Signalstärke, bei der der Empfänger ein Nutzsignal noch fehlerfrei verarbeiten kann.

Einfach ausgedrückt beantwortet dieser Test die Frage:

Wie schwach darf das empfangene Signal sein, bevor die Kommunikation zusammenbricht?

Die Empfängerempfindlichkeit beeinflusst unmittelbar die Funkreichweite sowie die Zuverlässigkeit der Kommunikation.

Warum ist dieser Test wichtig?

Die Empfängerempfindlichkeit gehört zu den wichtigsten Receiver-Prüfungen überhaupt.

Eine schlechte Empfindlichkeit bedeutet nicht zwangsläufig, dass ein Produkt die Zertifizierung nicht besteht.

Sie ist jedoch häufig ein deutlicher Hinweis darauf, dass das HF-Design noch Optimierungspotenzial besitzt.

Eine frühzeitige Messung ermöglicht es, grundlegende Probleme zu erkennen, bevor weitere Receiver-Prüfungen durchgeführt werden.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Die Messung deckt häufig auf:

• schlecht abgestimmte Antennen,
• geringe Antenneneffizienz,
• hohe Leitungsverluste,
• ungeeignete Matching-Netzwerke,
• falsche Verstärkungsparameter,
• Probleme im Leiterplattenlayout,
• Abschirmungseffekte,
• Steckverbinderverluste.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ursache können erforderlich werden:

• Optimierung der Antenne,
• Änderung der Antennenposition,
• Überarbeitung des Matching-Netzwerks,
• Verringerung der Leitungsverluste,
• Optimierung des Leiterplattenlayouts,
• Verbesserung der HF-Abschirmung,
• Anpassung der Empfängerkalibrierung.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswert

Die Empfängerempfindlichkeit sollte bei nahezu jedem Funkprodukt die erste Receiver-Prüfung sein.

Testfall 2 – Adjacent Channel Selectivity (Nachbarkanalselektivität)

Zweck

Die Nachbarkanalselektivität beschreibt die Fähigkeit eines Empfängers, ein gewünschtes Nutzsignal korrekt zu empfangen, obwohl sich auf einem benachbarten Funkkanal ein starkes Störsignal befindet.

Diese Situation tritt in der Praxis sehr häufig auf, insbesondere in stark belegten Frequenzbereichen wie dem 2,4-GHz-Band.

Warum ist dieser Test wichtig?

Ein Produkt kann unter idealen Laborbedingungen problemlos funktionieren und dennoch erhebliche Schwierigkeiten in einer realen Funkumgebung haben.

Eine schlechte Nachbarkanalselektivität führt häufig zu:

• instabilen Funkverbindungen,
• verringerter Datenrate,
• häufigen Wiederholungen,
• schlechter Koexistenz mit anderen Funkprodukten.

Gerade bei Bluetooth- und WLAN-Produkten liefert diese Prüfung wertvolle Erkenntnisse über das tatsächliche Verhalten des Empfängers.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Typische Ursachen sind:

• unzureichende Filter,
• Übersteuerung des RF-Frontends,
• Schwächen der Empfängerarchitektur,
• Antennenkopplungen,
• unzureichende Kanaltrennung.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Mögliche Verbesserungen umfassen:

• Optimierung der HF-Filter,
• Überarbeitung des RF-Frontends,
• Anpassung des Matching-Netzwerks,
• Optimierung der Antenne,
• Verbesserungen der Empfängerarchitektur.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★☆ Sehr empfehlenswert

Insbesondere bei Bluetooth-, WLAN- und anderen Funktechnologien mit hoher Spektrumauslastung sollte diese Prüfung frühzeitig durchgeführt werden.

Testfall 3 – Blocking Performance

Zweck

Die Blocking-Prüfung untersucht, ob ein Empfänger weiterhin korrekt arbeitet, wenn starke Störsignale außerhalb des gewünschten Empfangskanals vorhanden sind.

Im Gegensatz zur Nachbarkanalselektivität befinden sich diese Störsignale häufig deutlich weiter vom eigentlichen Nutzkanal entfernt.

Dennoch können sie den Empfänger erheblich beeinträchtigen.

Warum ist dieser Test wichtig?

Die Blocking Performance beschreibt die Robustheit eines Empfängers unter realistischen Funkbedingungen.

Gerade in industriellen Umgebungen oder Bereichen mit vielen Funksystemen entscheidet diese Eigenschaft häufig darüber, ob ein Produkt zuverlässig arbeitet.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Blocking-Prüfungen decken häufig auf:

• Übersteuerung des RF-Frontends,
• unzureichende Filter,
• Sättigung von Verstärkern,
• begrenzten Dynamikbereich,
• Kopplungen innerhalb der Leiterplatte.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ursache können erforderlich sein:

• Optimierung des RF-Frontends,
• Verbesserung der HF-Filter,
• zusätzliche Abschirmmaßnahmen,
• Änderungen am Leiterplattenlayout,
• Überarbeitung der Empfängerarchitektur.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★☆ Sehr empfehlenswert

Die Blocking Performance liefert insbesondere bei Produkten, die in anspruchsvollen Funkumgebungen eingesetzt werden, wertvolle technische Erkenntnisse.

Welche Receiver-Tests können häufig später durchgeführt werden?

Nicht jede Receiver-Prüfung besitzt während der frühen Produktentwicklung die gleiche Priorität.

Prüfungen wie:

• Receiver Spurious Response,
• Intermodulation,
• Co-Channel Rejection,

sind zweifellos wichtig und können Bestandteil der offiziellen Konformitätsprüfung sein. Sie führen jedoch vergleichsweise selten zu grundlegenden Änderungen an der Hardware.

Steht nur begrenzte Laborzeit zur Verfügung, empfiehlt es sich daher häufig, zunächst die Empfängerempfindlichkeit, die Nachbarkanalselektivität und die Blocking Performance zu bewerten. Diese drei Prüfungen liefern in der Regel den größten technischen Erkenntnisgewinn und decken die häufigsten Integrations- und Designprobleme auf.

Zusammenfassung

Receiver-Prüfungen verfolgen beim Pre-Compliance-Testing ein anderes Ziel als klassische Senderprüfungen. Im Mittelpunkt steht weniger die Einhaltung regulatorischer Grenzwerte als vielmehr die Beurteilung der tatsächlichen Leistungsfähigkeit und Robustheit des Funkempfängers.

Insbesondere die Empfängerempfindlichkeit, die Nachbarkanalselektivität und die Blocking Performance liefern wertvolle Informationen über Antenne, RF-Frontend und Empfängerarchitektur. Werden diese Prüfungen frühzeitig durchgeführt, lassen sich Integrationsprobleme und Schwachstellen des Funkdesigns bereits während der Entwicklung erkennen und beheben, bevor das Produkt in die offizielle Konformitätsbewertung geht.

Kapitel 7 – EMV-Emissionsprüfungen – Welche EMV-Messungen sollten beim Pre-Compliance-Testing priorisiert werden?

Für viele Hersteller stellen EMV-Prüfungen einen der schwierigsten Bereiche während der Produktentwicklung dar. Während sich RF-Prüfungen hauptsächlich auf den beabsichtigten Sender konzentrieren, können elektromagnetische Störaussendungen von nahezu jeder elektronischen Baugruppe eines Produkts ausgehen.

Ein Funkprodukt kann sämtliche Anforderungen an den Sender erfüllen und dennoch die EMV-Prüfung nicht bestehen, weil beispielsweise das Schaltnetzteil, der Prozessor, Taktleitungen, Displays oder angeschlossene Kabel unzulässige elektromagnetische Störungen verursachen.

Genau deshalb gehören EMV-Emissionsprüfungen zu den wichtigsten Bestandteilen eines Pre-Compliance-Testprogramms.

Anstatt erst während der offiziellen Konformitätsprüfung festzustellen, dass das Produkt die zulässigen Emissionsgrenzwerte überschreitet, können Hersteller bereits während der Entwicklung die Hauptquellen elektromagnetischer Störungen identifizieren und gezielt optimieren.

Dieses Kapitel erläutert, welche EMV-Emissionsprüfungen den größten technischen Nutzen bieten, welche Fragestellungen sie beantworten und welche typischen Designprobleme sie aufdecken.

Was sind EMV-Emissionen?

Jede elektronische Schaltung erzeugt elektromagnetische Energie.

Das Ziel der EMV-Emissionsprüfung besteht nicht darin, diese Emissionen vollständig zu verhindern. Vielmehr soll sichergestellt werden, dass sie unterhalb der in den jeweiligen Normen festgelegten Grenzwerte bleiben und andere elektrische oder elektronische Geräte nicht beeinträchtigen.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Arten von Störaussendungen:

• Gestrahlte Störaussendungen (Radiated Emissions)
• Leitungsgebundene Störaussendungen (Conducted Emissions)

Obwohl beide Prüfungen unerwünschte elektromagnetische Energie bewerten, unterscheiden sie sich grundlegend hinsichtlich des Ausbreitungswegs der Störungen.

Ein gutes Verständnis dieser Unterschiede ist entscheidend für die Planung eines effektiven Pre-Compliance-Programms.

Welche EMV-Emissionsprüfungen sollten zuerst durchgeführt werden?

Nicht jede Emissionsprüfung liefert den gleichen technischen Erkenntnisgewinn.

Einige Auffälligkeiten lassen sich durch kleinere Änderungen an Filtern oder Firmware beheben.

Andere machen umfangreiche Änderungen erforderlich, beispielsweise an:

• Leiterplattenlayout,
• Gehäuse,
• Abschirmung,
• Spannungsversorgung,
• Masseführung,
• Kabelkonzept.

Für die meisten elektronischen Produkte empfiehlt sich folgende Priorisierung:

Priorität	Testfall	Typische Auswirkungen
★★★★★	Gestrahlte Störaussendungen (Radiated Emissions)	Leiterplattenlayout, Abschirmung, Gehäuse
★★★★★	Leitungsgebundene Störaussendungen (Conducted Emissions)	Spannungsversorgung, EMI-Filter, Masseführung
★★★★☆	Diagnostische EMV-Scans	Ursachenanalyse
★★★☆☆	Untersuchung kabelgebundener Emissionen	Kabelrouting, Leitungsführung

Die genaue Auswahl hängt selbstverständlich vom Produkttyp sowie den anwendbaren Normen ab. In den meisten Projekten liefern jedoch Radiated und Conducted Emissions die wichtigsten Informationen über die elektromagnetische Qualität des Designs.

Testfall 1 – Gestrahlte Störaussendungen (Radiated Emissions)

Zweck

Bei der Prüfung der gestrahlten Störaussendungen wird die elektromagnetische Energie gemessen, die ein Produkt unbeabsichtigt während des normalen Betriebs abstrahlt.

Solche Emissionen können unter anderem verursacht werden durch:

• hochfrequente Digitalschaltungen,
• Taktgeneratoren,
• Schaltnetzteile,
• RF-Leckstrahlung,
• Displayschnittstellen,
• ungeeignetes Leiterplattenlayout,
• angeschlossene Kabel.

Die Messung erfolgt typischerweise mit kalibrierten Antennen in einer EMV-Messumgebung über einen festgelegten Frequenzbereich.

Warum ist dieser Test wichtig?

Die Messung der gestrahlten Störaussendungen gehört zu den wichtigsten EMV-Prüfungen überhaupt.

Überschreitungen der Grenzwerte weisen häufig auf grundlegende Schwächen des Produktdesigns hin und lassen sich nur selten durch kleinere Änderungen beheben.

Nicht bestandene Radiated-Emission-Prüfungen führen häufig zu Änderungen an:

• Leiterplattenlayout,
• Abschirmungen,
• Bauteilanordnung,
• Gehäuse,
• Kabelrouting.

Je später solche Probleme entdeckt werden, desto aufwendiger und kostspieliger werden die erforderlichen Designänderungen.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Radiated-Emission-Messungen decken häufig auf:

• ungeeignetes Leiterplattenlayout,
• große Stromschleifen,
• mangelhafte Masseführung,
• abstrahlende Taktleitungen,
• Störungen durch Schaltnetzteile,
• unzureichende Abschirmung,
• abstrahlende Kabel,
• Emissionen von Displayschnittstellen,
• HF-Leckstrahlung.

In der Praxis wirken häufig mehrere dieser Ursachen gleichzeitig zusammen.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ursache kommen unter anderem folgende Maßnahmen infrage:

• Optimierung des Leiterplattenlayouts,
• Verkleinerung von Stromschleifen,
• Verbesserung der Masseführung,
• Überarbeitung der Abschirmung,
• Einsatz von Ferriten,
• Optimierung von Taktfrequenzen,
• Änderung der Kabelführung,
• Optimierung des Gehäuses,
• Anpassung von Filtern.

Bei komplexeren Produkten sind häufig mehrere Optimierungsschleifen erforderlich, bis ausreichende Sicherheitsreserven erreicht werden.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswert

Radiated-Emission-Messungen sollten bei nahezu jedem elektronischen Produkt zu den ersten EMV-Prüfungen gehören.

Testfall 2 – Leitungsgebundene Störaussendungen (Conducted Emissions)

Zweck

Conducted Emissions messen elektromagnetische Störungen, die sich über Leitungen ausbreiten.

Im Gegensatz zu gestrahlten Emissionen verlassen diese Störungen das Produkt nicht über die Luft, sondern über elektrische Anschlüsse wie Netzleitungen oder andere leitende Verbindungen.

Die Messung erfolgt üblicherweise mithilfe eines Line Impedance Stabilization Network (LISN) oder vergleichbarer normgerechter Messeinrichtungen.

Warum ist dieser Test wichtig?

Viele Produkte bestehen Radiated-Emission-Prüfungen problemlos und überschreiten dennoch die Grenzwerte für leitungsgebundene Störungen.

Die Ursache liegt häufig darin, dass hochfrequente Störungen über die Spannungsversorgung oder angeschlossene Leitungen nach außen gelangen.

Typische Verursacher sind:

• Schaltnetzteile,
• DC/DC-Wandler,
• Motorsteuerungen,
• digitale Baugruppen,
• unzureichende EMV-Filter.

Eine frühzeitige Analyse ermöglicht es, das Versorgungskonzept rechtzeitig zu optimieren.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Conducted-Emission-Messungen decken häufig auf:

• Störungen durch Schaltnetzteile,
• Spannungsschwankungen,
• unzureichende EMI-Filter,
• mangelhafte Masseführung,
• Einkopplungen über Leitungen,
• Oberwellen von DC/DC-Wandlern.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ursache kommen beispielsweise infrage:

• zusätzliche EMI-Filter,
• Ferrite,
• Überarbeitung der Spannungsversorgung,
• Optimierung der Masseführung,
• Änderungen des Leiterplattenlayouts,
• Verbesserung der Abschirmung.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswert (sofern anwendbar)

Für netzbetriebene Produkte sowie viele Geräte mit externer Spannungsversorgung sollte die Prüfung der leitungsgebundenen Störaussendungen grundsätzlich Bestandteil des Pre-Compliance-Testprogramms sein.

Bei ausschließlich batteriebetriebenen Produkten ohne externe Stromversorgung ist diese Prüfung abhängig von der jeweiligen Produktnorm häufig nicht erforderlich.

Testfall 3 – Diagnostische EMV-Scans

Zweck

Diagnostische EMV-Scans sind keine eigenständigen Konformitätsprüfungen.

Sie dienen vielmehr dazu, die Ursache erhöhter Emissionen zu identifizieren.

Zum Einsatz kommen beispielsweise:

• Nahfeldsonden,
• Spektrumanalysatoren,
• Stromsonden,
• Differenzialsonden.

Ziel ist es, genau zu lokalisieren, welche Baugruppe oder welcher Bereich der Leiterplatte für die erhöhten Emissionen verantwortlich ist.

Warum ist dieser Test wichtig?

Eine klassische EMV-Messung zeigt lediglich, dass ein Grenzwert überschritten wird.

Ein diagnostischer EMV-Scan beantwortet dagegen die entscheidende Frage:

Wo entsteht die Störung?

Erst diese Information ermöglicht gezielte Designänderungen.

Ohne eine Ursachenanalyse besteht die Gefahr, dass Änderungen nach dem Prinzip „Versuch und Irrtum“ vorgenommen werden.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Diagnostische Untersuchungen identifizieren häufig:

• störende DC/DC-Wandler,
• abstrahlende Oszillatoren,
• Taktoberwellen,
• ungünstige Rückstrompfade,
• Resonanzen auf der Leiterplatte,
• Leckstellen der Abschirmung,
• Einkopplungen über Kabel.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Nachdem die eigentliche Störquelle identifiziert wurde, können gezielte Maßnahmen umgesetzt werden.

Dadurch lassen sich unnötige Änderungen an anderen Baugruppen vermeiden und Entwicklungszeit erheblich einsparen.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★☆ Sehr empfehlenswert

Werden erhöhte Emissionen festgestellt, sollten diagnostische EMV-Scans möglichst immer durchgeführt werden, bevor konstruktive Änderungen am Produkt erfolgen.

Muss jedes Produkt Conducted Emissions messen?

Nicht unbedingt.

Ob Conducted-Emission-Messungen erforderlich sind, hängt sowohl vom Produkt als auch von den anwendbaren EMV-Normen ab.

Beispiele:

• Netzbetriebene Geräte müssen in der Regel auf leitungsgebundene Störaussendungen geprüft werden.
• Ausschließlich batteriebetriebene Produkte ohne externe Stromversorgung unterliegen häufig nicht diesen Anforderungen.
• Produkte mit externer Gleichspannungsversorgung sollten anhand der jeweils anwendbaren Produktnorm bewertet werden.

Hersteller sollten daher bereits bei der Erstellung ihres Pre-Compliance-Plans prüfen, welche Emissionsprüfungen tatsächlich vorgeschrieben oder sinnvoll sind.

Priorisierung der EMV-Emissionsprüfungen

Steht nur begrenzte Laborzeit zur Verfügung, empfiehlt es sich, zunächst diejenigen Prüfungen durchzuführen, deren Ergebnisse mit hoher Wahrscheinlichkeit konstruktive Änderungen erforderlich machen.

Eine praxisnahe Reihenfolge ist:

Priorität	Testfall	Empfehlung
★★★★★	Gestrahlte Störaussendungen	Ja
★★★★★	Leitungsgebundene Störaussendungen (falls anwendbar)	Ja
★★★★☆	Diagnostische EMV-Scans	Ja
★★★☆☆	Kabelbezogene Untersuchungen	Bei Bedarf

Diese Priorisierung stellt keine regulatorische Vorgabe dar, sondern eine technische Empfehlung, um den größtmöglichen Nutzen aus einer begrenzten Laborzeit zu ziehen.

Zusammenfassung

Die Prüfung der gestrahlten und leitungsgebundenen Störaussendungen gehört zu den wichtigsten Bestandteilen eines EMV-Pre-Compliance-Programms. Beide Prüfungen liefern wertvolle Informationen über die elektromagnetische Qualität eines Produkts und decken häufig Schwachstellen auf, deren Behebung später umfangreiche Änderungen an Hardware oder Mechanik erforderlich machen würde.

Während Radiated Emissions vor allem Probleme im Leiterplattenlayout, bei Abschirmungen, Taktleitungen oder Kabeln sichtbar machen, konzentrieren sich Conducted Emissions auf Störungen, die über die Spannungsversorgung oder andere leitende Verbindungen aus dem Gerät austreten. Ergänzend ermöglichen diagnostische EMV-Scans die gezielte Identifikation der eigentlichen Störquelle und bilden damit die Grundlage für effiziente und zielgerichtete Designoptimierungen.

Kapitel 8 – EMV-Störfestigkeitsprüfungen – Welche Immunitätsprüfungen sollten beim Pre-Compliance-Testing durchgeführt werden?

Das Bestehen von EMV-Emissionsprüfungen bedeutet nicht automatisch, dass ein Produkt elektromagnetisch robust ist.

Während Emissionsprüfungen untersuchen, welche elektromagnetischen Störungen ein Produkt erzeugt, beantworten Störfestigkeitsprüfungen die entgegengesetzte Frage:

Kann das Produkt unter elektromagnetischen Störeinflüssen weiterhin zuverlässig funktionieren?

Elektronische Geräte sind während ihres gesamten Lebenszyklus unterschiedlichsten elektromagnetischen Einflüssen ausgesetzt. Dazu gehören elektrostatische Entladungen, hochfrequente Funkfelder, Schaltvorgänge im Stromnetz oder Spannungsschwankungen.

Die offizielle Konformitätsbewertung überprüft, ob ein Produkt diese Einflüsse entsprechend den anwendbaren Normen toleriert. Ziel des Pre-Compliance-Testings ist es dagegen, Schwachstellen bereits während der Entwicklung zu erkennen und zu beheben – lange bevor sie während der Zertifizierung oder sogar beim Kunden auftreten.

Im Gegensatz zu Emissionsprüfungen zeigen Immunitätsprüfungen also nicht, welche Störungen ein Produkt verursacht, sondern wie widerstandsfähig es gegenüber äußeren elektromagnetischen Einflüssen ist.

Was bedeutet elektromagnetische Störfestigkeit?

Jedes elektronische Produkt wird im täglichen Betrieb elektromagnetischen Störungen ausgesetzt.

Diese können beispielsweise entstehen durch:

• andere elektronische Geräte,
• Mobiltelefone,
• WLAN- und Bluetooth-Sender,
• industrielle Anlagen,
• Schaltvorgänge von Relais oder Motoren,
• elektrostatische Entladungen,
• Blitzeinflüsse,
• Stromversorgungsnetze.

Ein gut entwickeltes Produkt sollte unter diesen Bedingungen weiterhin zuverlässig funktionieren und dabei keine unzulässigen Funktionsbeeinträchtigungen zeigen.

Genau dies wird im Rahmen der EMV-Störfestigkeitsprüfungen bewertet.

Welche Immunitätsprüfungen sollten priorisiert werden?

Nicht jede Immunitätsprüfung besitzt während der Produktentwicklung den gleichen Stellenwert.

Einige Prüfungen decken sehr früh grundlegende Schwächen des Leiterplattenlayouts, der Masseführung oder des Gehäusedesigns auf.

Andere Prüfungen gewinnen erst an Bedeutung, wenn das Produkt bereits weitgehend fertig entwickelt wurde.

Für die meisten elektronischen Produkte empfiehlt sich folgende Priorisierung:

Priorität	Testfall	Typische Auswirkungen
★★★★★	Elektrostatische Entladung (ESD)	Leiterplatte, Gehäuse, Masseführung
★★★★★	Gestrahlte HF-Störfestigkeit (Radiated RF Immunity)	Abschirmung, Leiterplatte, Kabel
★★★★☆	Schnelle transiente Störgrößen (EFT/Burst)	Spannungsversorgung, Ein-/Ausgänge
★★★★☆	Leitungsgeführte HF-Störfestigkeit (Conducted RF Immunity)	Filter, Kabel, Masseführung
★★★☆☆	Surge (Stoßspannungen)	Schutzbeschaltungen
★★★☆☆	Spannungseinbrüche und Spannungsunterbrechungen	Spannungsversorgung

Welche Prüfungen tatsächlich erforderlich sind, richtet sich nach Produkttyp, Einsatzumgebung und den anwendbaren EMV-Normen.

Testfall 1 – Elektrostatische Entladung (ESD)

Zweck

Die ESD-Prüfung untersucht, wie ein Produkt auf elektrostatische Entladungen reagiert.

Solche Entladungen treten im täglichen Gebrauch regelmäßig auf.

Beispiele sind:

• Berührung des Geräts nach dem Gehen über Teppichboden,
• elektrostatische Aufladung von Kunststoffgehäusen,
• Ein- und Ausstecken von Steckverbindern,
• trockene Umgebungsbedingungen.

Während der Prüfung werden definierte elektrostatische Entladungen auf verschiedene Bereiche des Produkts aufgebracht.

Ziel ist es festzustellen, ob das Gerät anschließend weiterhin ordnungsgemäß funktioniert.

Warum ist dieser Test wichtig?

Die ESD-Prüfung gehört zu den wertvollsten Immunitätsprüfungen während der Produktentwicklung.

Viele Probleme, die später vom Kunden als sporadische Abstürze oder unerklärliche Fehlfunktionen gemeldet werden, lassen sich letztlich auf unzureichende ESD-Festigkeit zurückführen.

Eine frühzeitige ESD-Prüfung liefert daher oft entscheidende Hinweise auf Schwachstellen des Gesamtdesigns.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

ESD-Prüfungen decken häufig auf:

• Neustarts des Produkts,
• Softwareabstürze,
• Displayfehler,
• Kommunikationsabbrüche,
• Sensorfehler,
• Prozessorstillstände,
• Speicherfehler,
• unbeabsichtigte Schaltvorgänge.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ursache können erforderlich sein:

• Verbesserung der Masseführung,
• zusätzliche ESD-Schutzbauteile,
• Optimierung des Gehäusedesigns,
• Schutz von Steckverbindern,
• Überarbeitung des Leiterplattenlayouts,
• Optimierung der Rückstrompfade,
• Firmwareanpassungen zur Fehlerbehandlung.

Oft führt erst die Kombination aus Hardware- und Softwaremaßnahmen zu einer dauerhaft robusten Lösung.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswert

ESD sollte bei nahezu jedem elektronischen Produkt zu den ersten Störfestigkeitsprüfungen gehören.

Testfall 2 – Gestrahlte HF-Störfestigkeit (Radiated RF Immunity)

Zweck

Diese Prüfung bewertet, ob das Produkt auch dann ordnungsgemäß funktioniert, wenn es definierten elektromagnetischen Hochfrequenzfeldern ausgesetzt wird.

Damit werden typische Situationen simuliert, wie sie beispielsweise durch folgende Quellen entstehen:

• Mobiltelefone,
• WLAN-Router,
• Bluetooth-Geräte,
• Funkanlagen,
• industrielle Funksysteme.

Warum ist dieser Test wichtig?

Viele Produkte funktionieren unter idealen Laborbedingungen problemlos, zeigen jedoch Fehlfunktionen, sobald sie starken HF-Feldern ausgesetzt werden.

Die Prüfung beantwortet unter anderem folgende Fragen:

• Bleibt die Kommunikation stabil?
• Funktionieren Sensoren weiterhin korrekt?
• Reagiert die Benutzeroberfläche fehlerfrei?
• Werden Steuerfunktionen beeinflusst?
• Kommt es zu Neustarts oder Datenverlust?

Gerade bei Funkprodukten liefert diese Prüfung wichtige Erkenntnisse über die Robustheit des Gesamtsystems.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Typische Auffälligkeiten sind:

• Kommunikationsabbrüche,
• Fehlfunktionen von Sensoren,
• Displaystörungen,
• Prozessorinstabilitäten,
• Software-Resets,
• HF-Einkopplungen über Leitungen,
• Schwächen des Leiterplattenlayouts.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Mögliche Verbesserungen sind:

• Optimierung der Masseführung,
• bessere Abschirmung,
• Filtermaßnahmen,
• Ferrite,
• Überarbeitung des Leiterplattenlayouts,
• Verbesserung des Gehäusedesigns,
• robustere Firmware.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswert

Für nahezu alle Produkte, die in normalen oder industriellen elektromagnetischen Umgebungen betrieben werden, gehört diese Prüfung zu den wichtigsten Immunitätstests.

Testfall 3 – Schnelle transiente Störgrößen (EFT/Burst)

Zweck

Die EFT/Burst-Prüfung simuliert kurze hochfrequente Störimpulse, wie sie beispielsweise entstehen durch:

• Relaiskontakte,
• Schaltvorgänge,
• induktive Lasten,
• Motorsteuerungen.

Die Impulse werden auf Versorgungs- oder Signalleitungen eingekoppelt.

Warum ist dieser Test wichtig?

Produkte mit externen Leitungen oder industriellen Anwendungen sind solchen Störungen regelmäßig ausgesetzt.

Die Prüfung zeigt, ob Spannungsversorgung, Ein- und Ausgänge sowie interne Elektronik ausreichend gegen diese schnellen Störimpulse geschützt sind.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Häufig beobachtet werden:

• unerwartete Neustarts,
• Kommunikationsfehler,
• Fehlfunktionen von Ein- und Ausgängen,
• Softwareinstabilitäten,
• kurzzeitige Ausfälle.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Mögliche Verbesserungen sind:

• zusätzliche Filter,
• bessere Entkopplung,
• Überarbeitung der Leiterplatte,
• Optimierung der Masseführung,
• Schutzbeschaltungen,
• Firmware zur automatischen Fehlerbehebung.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★☆ Sehr empfehlenswert

Insbesondere bei Industrieprodukten oder Geräten mit externen Leitungen sollte EFT/Burst frühzeitig untersucht werden.

Testfall 4 – Leitungsgeführte HF-Störfestigkeit (Conducted RF Immunity)

Zweck

Bei dieser Prüfung werden hochfrequente Störsignale gezielt auf angeschlossene Leitungen eingekoppelt.

Dadurch wird untersucht, ob über Kabel eingekoppelte HF-Signale die Funktion des Produkts beeinträchtigen.

Warum ist dieser Test wichtig?

Angeschlossene Leitungen wirken häufig wie Antennen.

Über sie können hochfrequente Störungen direkt in das Produkt gelangen.

Produkte mit langen Kommunikations- oder Versorgungsleitungen reagieren deshalb oftmals empfindlicher auf solche Störungen.

Welche Probleme werden häufig erkannt?

Typische Auffälligkeiten sind:

• Kommunikationsfehler,
• instabile Sensorwerte,
• Fehlfunktionen der Steuerung,
• unerwartete Neustarts,
• Einkopplungen über Leitungen.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Mögliche Verbesserungen sind:

• zusätzliche Filter,
• Ferrite,
• geschirmte Leitungen,
• Optimierung der Leiterplatte,
• Verbesserung der Masseführung.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★☆ Sehr empfehlenswert

Vor allem bei Produkten mit externen Kommunikations- oder Versorgungsleitungen sollte diese Prüfung Bestandteil des Pre-Compliance-Testplans sein.

Müssen alle Immunitätsprüfungen durchgeführt werden?

Nicht unbedingt.

Der Umfang der Störfestigkeitsprüfungen richtet sich nach:

• Produkttyp,
• Einsatzumgebung,
• anwendbaren EMV-Normen,
• Installationsart,
• technischen Risiken.

Ein batteriebetriebener Bluetooth-Sensor für Innenräume benötigt beispielsweise einen anderen Prüfumfang als eine industrielle Steuerung mit langen Feldleitungen.

Hersteller sollten deshalb nicht versuchen, sämtliche verfügbaren Immunitätsprüfungen möglichst früh durchzuführen.

Sinnvoller ist es, diejenigen Prüfungen auszuwählen, die den größten technischen Erkenntnisgewinn für das jeweilige Produkt liefern.

Priorisierung der EMV-Störfestigkeitsprüfungen

Steht nur begrenzte Laborzeit zur Verfügung, empfiehlt sich häufig folgende Reihenfolge:

Priorität	Testfall	Empfehlung
★★★★★	Elektrostatische Entladung (ESD)	Ja
★★★★★	Gestrahlte HF-Störfestigkeit	Ja
★★★★☆	EFT/Burst	In der Regel ja
★★★★☆	Leitungsgeführte HF-Störfestigkeit	In der Regel ja
★★★☆☆	Surge	Falls anwendbar
★★★☆☆	Spannungseinbrüche / Unterbrechungen	Falls anwendbar

Diese Reihenfolge stellt keine regulatorische Vorgabe dar, sondern eine technische Empfehlung auf Grundlage des zu erwartenden Erkenntnisgewinns während der Produktentwicklung.

Zusammenfassung

EMV-Störfestigkeitsprüfungen bewerten nicht, welche elektromagnetischen Störungen ein Produkt erzeugt, sondern wie zuverlässig es unter äußeren elektromagnetischen Einflüssen funktioniert.

Besonders die Prüfungen Elektrostatische Entladung (ESD) und Gestrahlte HF-Störfestigkeit (Radiated RF Immunity) liefern bereits früh wertvolle Informationen über die Robustheit des Leiterplattenlayouts, der Masseführung, der Abschirmung und der gesamten Systemarchitektur.

Ergänzend helfen Prüfungen wie EFT/Burst, Leitungsgeführte HF-Störfestigkeit, Surge oder Spannungseinbrüche, produktspezifische Schwachstellen zu identifizieren und gezielt zu beseitigen. Dadurch können Hersteller die Zuverlässigkeit ihrer Produkte verbessern und das Risiko späterer Beanstandungen während der offiziellen Konformitätsbewertung deutlich reduzieren.

Kapitel 9 – Bewertung der HF-Exposition – Wann sind SAR- oder MPE-Vorprüfungen sinnvoll?

Nicht jedes Funkprodukt erfordert eine Bewertung der HF-Exposition. Für Produkte, bei denen entsprechende Anforderungen gelten, gehört dieser Bereich jedoch zu den wichtigsten Bestandteilen der regulatorischen Konformität.

Viele Hersteller stellen erst kurz vor der offiziellen Konformitätsprüfung fest, dass ihr Produkt einer Bewertung der Spezifischen Absorptionsrate (SAR) oder einer Maximum Permissible Exposure (MPE)-Bewertung unterzogen werden muss. Dabei wird häufig übersehen, dass bereits grundlegende Designentscheidungen – beispielsweise die Position der Antenne, die maximale Sendeleistung oder der vorgesehene Einsatz des Produkts – erheblichen Einfluss auf die späteren Anforderungen haben können.

Im Gegensatz zu klassischen RF-Prüfungen bewertet die HF-Exposition weder die Funkleistung noch die effiziente Nutzung des Frequenzspektrums.

Vielmehr beantwortet sie die Frage:

Bleibt die vom Produkt erzeugte Hochfrequenzenergie innerhalb der zulässigen Grenzwerte für die Exposition von Personen?

Aus Sicht des Pre-Compliance-Testings lautet das eigentliche Ziel daher:

Frühzeitig feststellen, ob die HF-Exposition ein regulatorisches Risiko für das Produkt darstellen könnte.

Eine frühzeitige Bewertung ermöglicht es, notwendige Designänderungen vorzunehmen, solange diese noch ohne größeren Aufwand umgesetzt werden können.

Was versteht man unter HF-Exposition?

Jeder Funksender erzeugt elektromagnetische Felder.

Befindet sich eine Person in der Nähe des Produkts, wird ein Teil dieser Energie vom menschlichen Körper aufgenommen oder trifft als elektromagnetisches Feld auf den Körper.

Internationale Vorschriften legen deshalb Grenzwerte fest, um sicherzustellen, dass Funkprodukte unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen sicher verwendet werden können.

Je nach Produkttyp und Einsatzgebiet erfolgt der Nachweis der Einhaltung dieser Grenzwerte üblicherweise über eines von zwei Verfahren:

• Specific Absorption Rate (SAR)
• Maximum Permissible Exposure (MPE)

Beide Verfahren bewerten die HF-Exposition, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihres Anwendungsbereichs und der verwendeten Bewertungsmethode.

SAR oder MPE – Wo liegt der Unterschied?

Eine der wichtigsten Fragen zu Beginn eines Zulassungsprojekts lautet:

Welche Bewertungsmethode ist für mein Produkt überhaupt relevant?

Specific Absorption Rate (SAR)

Die Specific Absorption Rate (SAR) beschreibt die vom menschlichen Gewebe aufgenommene Hochfrequenzenergie.

SAR-Bewertungen werden typischerweise für Produkte durchgeführt, die während des normalen Betriebs in unmittelbarer Nähe zum menschlichen Körper verwendet werden.

Typische Beispiele sind:

• Smartphones,
• Tablets,
• Smartwatches,
• Wearables,
• kabellose Kopfhörer,
• Handfunkgeräte,
• tragbare Medizingeräte.

SAR-Messungen erfolgen mit speziellen Messsystemen und anatomisch nachgebildeten Prüfkörpern (Phantomen), die mit gewebeähnlicher Flüssigkeit gefüllt sind.

Maximum Permissible Exposure (MPE)

Die Maximum Permissible Exposure (MPE) bewertet dagegen die Leistungsflussdichte elektromagnetischer Felder in einem definierten Abstand zum Produkt.

Im Gegensatz zur SAR wird dabei nicht die im Körper absorbierte Energie gemessen.

Stattdessen wird überprüft, ob die elektromagnetische Feldstärke bzw. Leistungsdichte unterhalb der zulässigen Grenzwerte bleibt.

MPE kommt häufig bei Produkten zur Anwendung, die während des Betriebs mit ausreichendem Abstand zu Personen verwendet werden.

Typische Beispiele sind:

• WLAN-Access-Points,
• industrielle Funkanlagen,
• Gateways,
• stationäre Kommunikationsgeräte,
• Infrastrukturprodukte.

In vielen Fällen erfolgt der Nachweis durch Berechnungen anstelle aufwendiger Laborprüfungen.

Warum sollte die HF-Exposition früh bewertet werden?

Ein häufiger Fehler besteht darin, die Bewertung der HF-Exposition erst kurz vor der Zertifizierung zu betrachten.

Tatsächlich hängt das spätere Ergebnis unmittelbar von verschiedenen Designentscheidungen ab.

Hierzu gehören beispielsweise:

• Position der Antenne,
• Antennengewinn,
• maximale Sendeleistung,
• Betriebsfrequenz,
• Gehäusekonstruktion,
• vorgesehene Verwendung,
• Abstand zum Benutzer,
• gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender.

Werden diese Eigenschaften erst spät angepasst, kann dies erhebliche Auswirkungen auf die spätere Bewertung der HF-Exposition haben.

Eine frühzeitige Analyse reduziert daher das Risiko unerwarteter Designänderungen kurz vor der offiziellen Konformitätsprüfung.

Muss jedes Produkt bereits im Pre-Compliance-Test auf SAR oder MPE geprüft werden?

Nein.

Nicht jedes Produkt benötigt unmittelbar Laborprüfungen.

In vielen Fällen lässt sich bereits anhand der technischen Eigenschaften beurteilen, welcher regulatorische Weg voraussichtlich erforderlich sein wird.

Beispiele:

• Produkte mit sehr geringer Sendeleistung können unter bestimmten Voraussetzungen ausschließlich über Berechnungen bewertet werden.
• Bei Produkten mit bereits zertifizierten Funkmodulen liegen häufig relevante Informationen zur HF-Exposition bereits vor.
• Stationäre Geräte erfüllen häufig die Voraussetzungen für eine MPE-Bewertung anstelle einer SAR-Messung.

Dennoch sollte jedes Funkprodukt frühzeitig daraufhin bewertet werden, welche Anforderungen grundsätzlich gelten könnten.

Welche Fragen sollten Hersteller während des Pre-Compliance-Testings beantworten?

Anstatt sofort eine SAR-Messung zu planen, empfiehlt es sich zunächst, einige grundlegende technische Fragestellungen zu beantworten.

1. Wie wird das Produkt verwendet?

Beispielsweise:

• wird es in der Hand gehalten?
• direkt am Körper getragen?
• an einer Wand montiert?
• an der Decke installiert?
• auf einem Schreibtisch betrieben?
• im Außenbereich installiert?

Die spätere Nutzung beeinflusst maßgeblich die Anforderungen an die HF-Exposition.

2. Wie groß ist der Abstand zum Benutzer?

Der Betriebsabstand zählt zu den wichtigsten Einflussgrößen.

Produkte mit direktem Körperkontakt unterliegen häufig anderen Anforderungen als stationäre Geräte mit größerem Abstand.

3. Welche maximale Sendeleistung besitzt das Produkt?

Bereits während der Entwicklung sollten unter anderem bekannt sein:

• maximale leitungsgebundene Leistung,
• maximale abgestrahlte Leistung,
• Antennengewinn,
• verschiedene Betriebsmodi,
• mögliche gleichzeitige Senderaktivitäten.

Diese Parameter bilden die Grundlage jeder späteren Bewertung der HF-Exposition.

4. Sind mehrere Sender gleichzeitig aktiv?

Viele moderne Produkte kombinieren mehrere Funktechnologien.

Beispielsweise:

• WLAN,
• Bluetooth,
• Mobilfunk,
• GNSS,
• Thread,
• Zigbee.

Der gleichzeitige Betrieb mehrerer Sender kann Einfluss auf die regulatorische Bewertung haben und sollte daher frühzeitig berücksichtigt werden.

Welche Probleme werden häufig bereits während einer frühen Bewertung erkannt?

Eine frühe technische Analyse deckt häufig auf:

• Antennenpositionen in unmittelbarer Nähe zum Benutzer,
• höheren Antennengewinn als ursprünglich angenommen,
• falsche Annahmen zum Betriebsabstand,
• hohe kombinierte Sendeleistungen mehrerer Funkmodule,
• geänderte Einsatzbedingungen des Produkts,
• mechanische Einschränkungen, die spätere Optimierungen erschweren.

Solche Erkenntnisse sind während der Entwicklung deutlich einfacher umzusetzen als nach Abschluss der Konstruktion.

Typische Maßnahmen bei Auffälligkeiten

Je nach Ergebnis der Bewertung können unter anderem folgende Maßnahmen sinnvoll sein:

• Verlagerung der Antenne,
• Reduzierung der Sendeleistung,
• Auswahl einer anderen Antenne,
• Anpassung der Benutzerhinweise,
• Vergrößerung des Mindestabstands,
• Optimierung des gleichzeitigen Senderbetriebs,
• Anpassung des Energiemanagements oder der Firmware.

Viele Anforderungen an die HF-Exposition lassen sich erfüllen, wenn sie bereits während der Produktentwicklung berücksichtigt werden.

Empfehlung für das Pre-Compliance-Testing

★★★★★ Unbedingt empfehlenswerte technische Bewertung

Jedes Funkprodukt sollte bereits in einer frühen Entwicklungsphase hinsichtlich der HF-Exposition bewertet werden.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass jedes Produkt sofort eine SAR-Messung benötigt.

Vielmehr sollte zunächst geklärt werden:

• gelten Anforderungen an die HF-Exposition?
• kommt SAR oder MPE in Betracht?
• reichen Berechnungen aus?
• sind spätere Laborprüfungen erforderlich?

Diese Fragen sollten beantwortet sein, bevor die eigentliche Konformitätsbewertung beginnt.

Empfohlener Entscheidungsablauf

Vor der Planung einer HF-Expositionsbewertung empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:

1. Alle integrierten Funktechnologien identifizieren.
2. Maximale Sendeleistungen bestimmen.
3. Antenneneigenschaften bewerten.
4. Den vorgesehenen Betriebsabstand festlegen.
5. Gleichzeitigen Betrieb mehrerer Sender bewerten.
6. Prüfen, ob SAR oder MPE anwendbar ist.
7. Entscheiden, ob Berechnungen ausreichen oder Laborprüfungen erforderlich sind.

Dieses strukturierte Vorgehen hilft, unnötige Prüfungen zu vermeiden und die regulatorischen Anforderungen frühzeitig richtig einzuordnen.

Zusammenfassung

Die Bewertung der HF-Exposition unterscheidet sich grundlegend von klassischen RF- oder EMV-Prüfungen. Während dort die Funkleistung oder elektromagnetische Verträglichkeit bewertet werden, steht hier der Schutz von Personen vor elektromagnetischen Feldern im Mittelpunkt.

Für die meisten Hersteller besteht der größte Nutzen des Pre-Compliance-Testings nicht darin, sofort aufwendige SAR-Messungen durchzuführen. Viel wichtiger ist eine frühzeitige technische Bewertung der Antennenkonfiguration, der maximalen Sendeleistung, des vorgesehenen Betriebsabstands sowie des gleichzeitigen Betriebs mehrerer Sender.

Dadurch lässt sich bereits während der Entwicklung feststellen, ob SAR, MPE oder eine rechnerische Bewertung erforderlich sein wird. Hersteller können regulatorische Risiken frühzeitig erkennen und geeignete technische Maßnahmen umsetzen, bevor das Produkt in die offizielle Konformitätsbewertung geht.

Kapitel 10 – Empfohlene Pre-Compliance-Testpläne für verschiedene Produkttypen

Eine der häufigsten Fragen vor Beginn eines Pre-Compliance-Testprogramms lautet:

„Welche Prüfungen sollte ich für mein Produkt überhaupt durchführen?“

Eine allgemeingültige Antwort gibt es darauf jedoch nicht.

Selbst zwei Produkte mit derselben Funktechnologie können völlig unterschiedliche Pre-Compliance-Strategien erfordern. Entscheidend sind unter anderem:

• Produkttyp,
• vorgesehener Einsatzzweck,
• Zielmärkte,
• Funktechnologie,
• Antennendesign,
• Spannungsversorgung,
• mechanischer Aufbau,
• anwendbare regulatorische Anforderungen.

Ein batteriebetriebener Bluetooth-Sensor stellt beispielsweise völlig andere technische Herausforderungen dar als ein WLAN-Router – obwohl beide im 2,4-GHz-ISM-Band arbeiten.

Aus diesem Grund sollte ein Pre-Compliance-Testplan immer auf den technischen Risiken des jeweiligen Produkts basieren und nicht ausschließlich auf den in einer Norm aufgeführten Prüfungen.

Dieses Kapitel zeigt anhand typischer Funkprodukte, welche Prüfungen in der Praxis den größten technischen Mehrwert bieten und deshalb in der Regel priorisiert werden sollten.

Bluetooth®-Produkte

Typische Produkte:

• Sensoren
• Fernbedienungen
• Smart-Home-Geräte
• Wearables
• Medizingeräte
• industrielle Überwachungssysteme

Bluetooth-Produkte arbeiten überwiegend im weltweit verfügbaren 2,4-GHz-ISM-Band und verwenden häufig bereits zertifizierte Funkmodule oder Chipsets. Dennoch muss das fertige Endprodukt sämtliche regulatorischen Anforderungen erfüllen.

Empfohlene Priorität – RF

★★★★★ Maximale Ausgangsleistung

★★★★★ Bandgrenzen (Band Edge Emissions)

★★★★★ Spurious Emissions

★★★★☆ Occupied Channel Bandwidth

★★★★☆ Empfängerempfindlichkeit

★★★★☆ Nachbarkanalselektivität

★★★☆☆ Frequenzstabilität

Empfohlene Priorität – EMV

★★★★★ Gestrahlte Störaussendungen

★★★★★ Elektrostatische Entladung (ESD)

★★★★☆ Gestrahlte HF-Störfestigkeit

★★★★☆ Leitungsgebundene Störaussendungen (falls anwendbar)

★★★★☆ EFT/Burst (bei externen Schnittstellen)

Typische technische Risiken

• ungünstige Antennenposition,
• Einfluss der Massefläche,
• Metallgehäuse,
• Koexistenz mit WLAN,
• HF-Störungen durch Digitalelektronik,
• Einschränkungen durch Batteriebetrieb.

WLAN-Produkte

Typische Produkte:

• Router
• Access Points
• IP-Kameras
• industrielle Gateways
• Unterhaltungselektronik
• IoT-Hubs

Im Vergleich zu Bluetooth arbeiten WLAN-Produkte häufig mit höheren Ausgangsleistungen und unterstützen mehrere Frequenzbänder sowie unterschiedliche Kanalbandbreiten.

Dadurch gewinnt die Leistungsfähigkeit des RF-Designs deutlich an Bedeutung.

Empfohlene Priorität – RF

★★★★★ Maximale Ausgangsleistung

★★★★★ Bandgrenzen

★★★★★ Spurious Emissions

★★★★★ Power Spectral Density

★★★★☆ Occupied Channel Bandwidth

★★★★☆ Empfängerempfindlichkeit

★★★★☆ Blocking Performance

★★★★☆ Nachbarkanalselektivität

★★★☆☆ Frequenzstabilität

Empfohlene Priorität – EMV

★★★★★ Gestrahlte Störaussendungen

★★★★★ Gestrahlte HF-Störfestigkeit

★★★★★ ESD

★★★★☆ Leitungsgebundene Störaussendungen

★★★★☆ Diagnostische EMV-Scans

Typische technische Risiken

• hohe Sendeleistungen,
• mehrere Antennen,
• schnelle Prozessoren,
• Ethernet-Schnittstellen,
• Störungen durch Spannungsversorgung,
• Koexistenz mehrerer Funktechnologien.

Mobilfunkprodukte (LTE, 5G, NB-IoT, LTE-M)

Typische Produkte:

• LTE-Gateways,
• 5G-Router,
• Asset-Tracker,
• Fahrzeugtelematik,
• industrielle Modems,
• Medizingeräte.

Mobilfunkprodukte arbeiten häufig in zahlreichen Frequenzbändern und unterstützen Funktionen wie Carrier Aggregation, MIMO oder den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Sender.

Dadurch steigt die Komplexität des gesamten RF-Designs erheblich.

Empfohlene Priorität – RF

★★★★★ Maximale Ausgangsleistung

★★★★★ Spurious Emissions

★★★★★ Bandgrenzen

★★★★★ Bewertung der HF-Exposition

★★★★☆ Empfängerempfindlichkeit

★★★★☆ Blocking Performance

★★★★☆ Nachbarkanalselektivität

★★★★☆ Frequenzstabilität

Empfohlene Priorität – EMV

★★★★★ Gestrahlte Störaussendungen

★★★★★ Gestrahlte HF-Störfestigkeit

★★★★★ ESD

★★★★☆ Leitungsgebundene Störaussendungen

★★★★☆ EFT/Burst

★★★★☆ Leitungsgeführte HF-Störfestigkeit

Typische technische Risiken

• mehrere Antennen,
• gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender,
• HF-Exposition,
• Oberwellen des Leistungsverstärkers,
• komplexe RF-Frontends,
• thermische Einflüsse,
• Masseführung.

LoRa®-Produkte

Typische Produkte:

• Smart Meter,
• Agrarsensoren,
• Umweltüberwachung,
• industrielle Sensorik,
• Asset-Tracking-Systeme.

LoRa-Anwendungen sind auf große Reichweiten und niedrigen Energieverbrauch ausgelegt.

Daher besitzt die Empfangsleistung häufig eine größere Bedeutung als eine besonders hohe Sendeleistung.

Empfohlene Priorität – RF

★★★★★ Empfängerempfindlichkeit

★★★★★ Maximale Ausgangsleistung

★★★★★ Bandgrenzen

★★★★☆ Spurious Emissions

★★★★☆ Frequenzstabilität

★★★★☆ Duty Cycle (falls anwendbar)

Empfohlene Priorität – EMV

★★★★★ Gestrahlte Störaussendungen

★★★★★ ESD

★★★★☆ Gestrahlte HF-Störfestigkeit

★★★★☆ Leitungsgebundene Störaussendungen (falls anwendbar)

Typische technische Risiken

• Empfängerempfindlichkeit,
• Frequenzstabilität,
• große Funkreichweiten,
• Batterielebensdauer,
• Außeneinsatz.

Zigbee®- und Thread-Produkte

Typische Produkte:

• Gebäudeautomation,
• Smart Lighting,
• Smart Energy,
• Hausautomation,
• Mesh-Netzwerke.

Auch diese Produkte arbeiten überwiegend im stark belegten 2,4-GHz-Band und sind daher besonders auf eine leistungsfähige Empfangsarchitektur angewiesen.

Empfohlene Priorität – RF

★★★★★ Empfängerempfindlichkeit

★★★★★ Nachbarkanalselektivität

★★★★★ Maximale Ausgangsleistung

★★★★☆ Spurious Emissions

★★★★☆ Occupied Channel Bandwidth

★★★★☆ Bandgrenzen

Empfohlene Priorität – EMV

★★★★★ Gestrahlte Störaussendungen

★★★★★ ESD

★★★★☆ Gestrahlte HF-Störfestigkeit

★★★★☆ Leitungsgebundene Störaussendungen

Typische technische Risiken

• Mesh-Kommunikation,
• stark belegte Funkumgebung,
• Antenneneffizienz,
• Koexistenz mit Bluetooth und WLAN.

Produkte mit bereits zertifizierten Funkmodulen

Viele Hersteller gehen davon aus, dass durch die Integration eines bereits zertifizierten Funkmoduls keine weiteren RF-Prüfungen erforderlich sind.

Diese Annahme trifft jedoch nur selten vollständig zu.

Auch wenn das Funkmodul selbst bereits regulatorisch bewertet wurde, kann das Endprodukt weiterhin durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden.

Typische Beispiele sind:

• Verwendung einer anderen Antenne,
• Veränderungen der Massefläche,
• Auswirkungen des Gehäuses,
• zusätzliche EMV-Emissionen,
• Integration in das Host-System,
• Anforderungen an die HF-Exposition,
• gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender.

Gerade deshalb bleibt ein strukturiertes Pre-Compliance-Testing auch bei Produkten mit vorzertifizierten Funkmodulen äußerst empfehlenswert.

Wie wählt man den richtigen Prüfplan aus?

Die entscheidende Frage lautet nicht:

„Welche Norm gilt für mein Produkt?“

Sondern:

„Welche technischen Risiken besitzt mein Produkt?“

Die Antwort bestimmt, welche Prüfungen den größten Nutzen liefern.

Beispiele:

Ein batteriebetriebener Bluetooth-Sensor sollte seinen Schwerpunkt auf Antennenperformance, gestrahlte Störaussendungen und ESD legen.

Ein WLAN-Access-Point sollte insbesondere Senderleistung, EMV-Emissionen und gegebenenfalls die Bewertung der HF-Exposition priorisieren.

Ein industrielles Mobilfunk-Gateway sollte zusätzlich großen Wert auf EMV-Störfestigkeit, leitungsgebundene Störungen sowie die Robustheit gegenüber externen Einflüssen legen.

Ein LoRa-Sensor profitiert besonders von einer frühzeitigen Optimierung der Empfängerempfindlichkeit und Frequenzstabilität.

Die Auswahl der Prüfungen sollte sich daher immer am technischen Risiko orientieren und nicht ausschließlich an der Reihenfolge regulatorischer Prüfprogramme.

Zusammenfassung

Es gibt keinen universellen Pre-Compliance-Testplan, der für jedes Funkprodukt gleichermaßen geeignet ist.

Bluetooth-, WLAN-, Mobilfunk-, LoRa-, Zigbee- oder Thread-Produkte unterscheiden sich hinsichtlich ihrer technischen Risiken, ihres Einsatzbereichs und der regulatorischen Anforderungen teilweise erheblich.

Ein erfolgreicher Pre-Compliance-Testplan berücksichtigt daher die jeweilige Funktechnologie, die Produkteigenschaften und die kritischen Designrisiken. Durch die gezielte Priorisierung der wichtigsten RF-, EMV- und HF-Expositionsprüfungen können Hersteller Entwicklungszeit effizienter nutzen, konstruktive Schwachstellen frühzeitig erkennen und mit deutlich größerer Sicherheit in die offizielle Konformitätsbewertung starten.

Kapitel 11 – Warum Produkte die Konformitätsprüfung nicht bestehen – Die häufigsten technischen Ursachen und wie sie sich vermeiden lassen

Viele Hersteller gehen davon aus, dass Produkte die Konformitätsprüfung nicht bestehen, weil die regulatorischen Anforderungen besonders streng sind oder weil Prüflabore übermäßig kritisch bewerten.

Die Realität sieht jedoch anders aus.

Die meisten Beanstandungen während einer RF-, EMV- oder Produktsicherheitsprüfung entstehen nicht erst im Labor. Sie sind vielmehr die Folge von technischen Entscheidungen, die bereits Monate zuvor während der Entwicklung getroffen wurden.

Das Prüflabor deckt diese Schwachstellen lediglich auf.

Genau hier liegt der größte Nutzen des Pre-Compliance-Testings: Kritische Designprobleme können erkannt werden, solange Änderungen an Hardware, Firmware oder Mechanik noch mit vertretbarem Aufwand möglich sind.

In diesem Kapitel werden die häufigsten technischen Ursachen für nicht bestandene Konformitätsprüfungen erläutert und gezeigt, wie sie sich bereits während der Entwicklung vermeiden lassen.

Die meisten Beanstandungen entstehen lange vor der Zertifizierung

Prüflabore arbeiten nach standardisierten und international anerkannten Prüfverfahren.

Sie erzeugen keine Probleme – sie machen lediglich sichtbar, was im Produkt bereits vorhanden ist.

Für viele Hersteller ist die offizielle Konformitätsprüfung der erste Zeitpunkt, an dem das vollständige Produkt unter realistischen regulatorischen Bedingungen getestet wird.

Zu diesem Zeitpunkt sind:

• die Leiterplatte bereits gefertigt,
• das Gehäuse konstruiert,
• die Firmware weitgehend abgeschlossen,
• Werkzeuge bestellt,
• Lieferanten festgelegt.

Werden jetzt grundlegende technische Probleme entdeckt, sind Änderungen häufig teuer und mit erheblichen Projektverzögerungen verbunden.

Erfolgreiche Entwicklungsprojekte versuchen deshalb, technische Risiken möglichst früh zu erkennen.

Typischer Fehler 1 – Die Antenne wird als mechanisches Bauteil betrachtet

Eine der häufigsten Ursachen für RF-Probleme ist die Annahme, dass die Antenne lediglich ein weiteres mechanisches Bauteil des Produkts sei.

Tatsächlich gehört sie zu den wichtigsten Komponenten des gesamten Funksystems.

Selbst ein bereits zertifiziertes Funkmodul kann eine ungünstige Antennenintegration nicht ausgleichen.

Häufige Ursachen sind:

• Antennen zu nah an Metallteilen,
• unzureichende Masseflächen,
• Austausch eines Kunststoffgehäuses gegen Metall,
• Batterien unmittelbar neben der Antenne,
• Displayleitungen im Nahbereich der Antenne,
• nachträgliche mechanische Änderungen nach der Antennenabstimmung.

Typische Folgen

Eine ungünstige Antennenintegration kann unter anderem verursachen:

• reduzierte Ausgangsleistung,
• geringere Empfängerempfindlichkeit,
• erhöhte Spurious Emissions,
• Überschreitungen an den Bandgrenzen,
• Änderungen der HF-Exposition.

Da die Antenne nahezu sämtliche RF-Messungen beeinflusst, sollte ihre Integration bereits sehr früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt werden.

Typischer Fehler 2 – EMV wird erst kurz vor der Zertifizierung betrachtet

In vielen Projekten liegt der Schwerpunkt zunächst auf der Produktfunktion.

EMV wird häufig erst dann berücksichtigt, wenn das Produkt bereits weitgehend fertig entwickelt wurde.

Dabei wird übersehen, dass das EMV-Verhalten bereits durch frühe Designentscheidungen bestimmt wird.

Beispiele sind:

• Leiterplattenaufbau,
• Masseflächen,
• Platzierung von Bauteilen,
• Auswahl von Schaltnetzteilen,
• Rückstrompfade,
• Kabelführung.

Sind diese Entscheidungen einmal umgesetzt, lassen sich EMV-Probleme häufig nur noch mit erheblichem Aufwand korrigieren.

Insbesondere gestrahlte Störaussendungen gehören zu den teuersten Problemen, wenn sie erst kurz vor der Zertifizierung entdeckt werden.

Typischer Fehler 3 – Ein zertifiziertes Funkmodul garantiert automatisch die Konformität des Endprodukts

Dieser Irrtum begegnet praktisch in jeder Branche.

Ein bereits zertifiziertes Funkmodul reduziert den Entwicklungsaufwand erheblich.

Es ersetzt jedoch nicht die regulatorische Bewertung des fertigen Endprodukts.

Das Gesamtsystem kann dennoch die Konformitätsprüfung nicht bestehen, beispielsweise aufgrund von:

• einer anderen Antenne,
• Veränderungen der Massefläche,
• einem geänderten Gehäuse,
• zusätzlichen Funkmodulen,
• EMV-Problemen,
• Anforderungen an die HF-Exposition,
• Störungen durch die Spannungsversorgung.

Die Modulzertifizierung sollte daher als hervorragender Ausgangspunkt verstanden werden – nicht als Ersatz für eine Bewertung des Endprodukts.

Typischer Fehler 4 – RF und EMV werden unabhängig voneinander betrachtet

In vielen Unternehmen werden RF-Entwicklung und EMV von unterschiedlichen Teams bearbeitet.

Organisatorisch ist dies durchaus nachvollziehbar.

Technisch existiert diese Trennung jedoch nicht.

Viele Designentscheidungen beeinflussen beide Bereiche gleichzeitig.

Beispiele:

• Eine schlechte Masseführung verschlechtert sowohl die RF-Performance als auch das EMV-Verhalten.
• Die Antennenanpassung beeinflusst Senderleistung und Emissionen gleichermaßen.
• Das Leiterplattenlayout wirkt sich auf Empfängerempfindlichkeit, EMV-Emissionen und Störfestigkeit aus.
• Abschirmmaßnahmen verändern sowohl die RF-Eigenschaften als auch die elektromagnetische Verträglichkeit.

Wer RF und EMV gemeinsam betrachtet, trifft in der Regel deutlich bessere technische Entscheidungen.

Typischer Fehler 5 – Firmware wird bei der Konformitätsbewertung unterschätzt

Konformität wird häufig ausschließlich mit Hardware in Verbindung gebracht.

Tatsächlich beeinflusst die Firmware zahlreiche regulatorische Prüfungen.

Beispiele sind:

• Steuerung der Sendeleistung,
• Duty Cycle,
• Kanalwahl,
• Energiesparmodi,
• RF-Kalibrierung,
• Fehlerbehandlung,
• gleichzeitiger Betrieb mehrerer Sender.

Viele scheinbare Hardwareprobleme lassen sich letztlich über Firmwareänderungen lösen.

Umgekehrt können kurzfristige Firmwareänderungen kurz vor der Zertifizierung neue regulatorische Probleme verursachen.

Firmware sollte deshalb frühzeitig in die Compliance-Strategie einbezogen werden.

Typischer Fehler 6 – Vor der Zertifizierung erfolgt keine technische Risikoanalyse

Viele Unternehmen buchen Laborzeit unmittelbar nach Abschluss der Entwicklung.

Dabei wurde häufig nie die grundlegende Frage gestellt:

Welcher Teil meines Produkts besitzt das größte Risiko, die Konformitätsprüfung nicht zu bestehen?

Ohne eine strukturierte technische Risikoanalyse wird wertvolle Laborzeit häufig dafür verwendet, offensichtliche Probleme zu identifizieren, die bereits während der Entwicklung hätten erkannt werden können.

Vor der offiziellen Konformitätsprüfung sollten deshalb unter anderem folgende Fragen beantwortet werden:

• Welche RF-Prüfungen bergen das größte Risiko?
• Welche EMV-Prüfungen sind besonders kritisch?
• Ist die Antennenintegration ausreichend bewertet?
• Bestehen Risiken hinsichtlich der HF-Exposition?
• Welche Änderungen wären besonders teuer, wenn sie erst nach der Zertifizierung erforderlich würden?

Bereits eine einfache technische Risikoanalyse kann den Verlauf eines gesamten Projekts erheblich verbessern.

Typischer Fehler 7 – Konformität wird als letzter Entwicklungsschritt betrachtet

Der vielleicht größte Denkfehler besteht darin, die Konformitätsbewertung erst nach Abschluss der Produktentwicklung zu beginnen.

Erfolgreiche Hersteller verfolgen einen anderen Ansatz.

Sie betrachten regulatorische Anforderungen als Bestandteil der gesamten Produktentwicklung.

Bei jeder Designentscheidung stellen sie sich Fragen wie:

• Beeinflusst diese Änderung die RF-Performance?
• Hat sie Auswirkungen auf das EMV-Verhalten?
• Verändert sie die Bewertung der HF-Exposition?
• Kann sie spätere Konformitätsprüfungen beeinflussen?

Dadurch wird die spätere Zertifizierung von einer Fehlersuche zu einer Bestätigung eines bereits technisch ausgereiften Produkts.

Wie hilft Pre-Compliance-Testing dabei, diese Fehler zu vermeiden?

Pre-Compliance-Testing kann nicht garantieren, dass ein Produkt die spätere Konformitätsprüfung in jedem Fall besteht.

Es erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Projekts erheblich.

Der entscheidende Unterschied liegt in der Fragestellung.

Anstatt zu fragen:

„Besteht mein Produkt die Zertifizierung?“

lautet die eigentliche Frage:

„Welche technischen Risiken könnten dazu führen, dass mein Produkt die Zertifizierung nicht besteht?“

Diese risikoorientierte Sichtweise ermöglicht es, Probleme zu erkennen und zu beheben, solange Änderungen noch vergleichsweise einfach umzusetzen sind.

Eine risikoorientierte Entwicklungsstrategie

Die erfolgreichsten Zertifizierungsprojekte verfügen nicht zwangsläufig über die größten Budgets.

Sie zeichnen sich vielmehr dadurch aus, dass technische Unsicherheiten frühzeitig erkannt werden.

Eine risikoorientierte Entwicklung stellt kontinuierlich Fragen wie:

• Welcher Teil des Produkts ist technisch noch nicht ausreichend verstanden?
• Welche Prüfung könnte umfangreiche Hardwareänderungen erforderlich machen?
• Welches Problem würde die Zertifizierung am stärksten verzögern?
• Welche Änderungen lassen sich heute mit geringem Aufwand umsetzen, wären aber in sechs Monaten sehr teuer?

Je früher diese Fragen beantwortet werden, desto geringer wird das Risiko unerwarteter Beanstandungen während der offiziellen Konformitätsprüfung.

Zusammenfassung

Die meisten Beanstandungen während der Konformitätsprüfung entstehen nicht durch überraschende regulatorische Anforderungen, sondern durch technische Entscheidungen, die bereits früh im Entwicklungsprozess getroffen wurden.

Zu den häufigsten Ursachen zählen eine unzureichende Antennenintegration, eine zu späte Berücksichtigung der EMV, falsche Annahmen über die Verwendung zertifizierter Funkmodule, die getrennte Betrachtung von RF und EMV, firmwarebedingte Einflüsse sowie das Fehlen einer strukturierten technischen Risikoanalyse.

Wer diese Risiken bereits während der Entwicklung systematisch bewertet und durch gezieltes Pre-Compliance-Testing überprüft, erhöht die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Zertifizierung erheblich und reduziert gleichzeitig Entwicklungszeit, Kosten und spätere Designänderungen.

Kapitel 12 – Vorbereitung auf die offizielle Konformitätsprüfung – Was sollte vor dem ersten Labortermin abgeschlossen sein?

Für viele Hersteller markiert die Buchung der offiziellen Konformitätsprüfung den letzten großen Meilenstein vor der Markteinführung. Gleichzeitig entstehen in dieser Phase jedoch häufig Verzögerungen, die sich mit einer besseren Vorbereitung hätten vermeiden lassen.

Nicht selten beginnt die Laborprüfung, obwohl:

• die Hardware noch Änderungen erfährt,
• die Firmware noch nicht freigegeben ist,
• technische Unterlagen unvollständig sind,
• die Antennenkonfiguration noch angepasst wird,
• oder der tatsächliche Prüfumfang noch nicht eindeutig feststeht.

Dadurch wird wertvolle Laborzeit dafür verwendet, Probleme zu identifizieren, die bereits während der Entwicklung hätten erkannt und behoben werden können.

Eine erfolgreiche Konformitätsprüfung beginnt deshalb nicht mit dem ersten Labortermin, sondern bereits lange vorher.

Das Ziel besteht darin, dem Prüflabor ein technisch ausgereiftes Produkt bereitzustellen, dessen Eigenschaften bekannt sind und das die spätere Serienversion repräsentiert.

Die Konformitätsprüfung dient der Bestätigung – nicht der Produktentwicklung

Ein weit verbreitetes Missverständnis besteht darin, dass während der offiziellen Laborprüfung noch umfangreiche technische Optimierungen vorgenommen werden können.

Natürlich unterstützen viele Prüflabore ihre Kunden bei der Fehlersuche und geben wertvolle technische Hinweise.

Die eigentliche Aufgabe einer Konformitätsprüfung besteht jedoch darin festzustellen, ob ein Produkt die regulatorischen Anforderungen erfüllt.

Sie ist nicht dafür vorgesehen, grundlegende Designprobleme erstmals zu identifizieren.

Idealerweise befindet sich das Produkt zum Zeitpunkt der Prüfung bereits in einem technisch stabilen Entwicklungsstand.

Die Konformitätsprüfung sollte bestätigen, dass das Produkt die Anforderungen erfüllt – nicht erst zeigen, welche grundlegenden Änderungen noch erforderlich sind.

Ist die Hardware wirklich final?

Vor der Buchung eines Labortermins sollte kritisch überprüft werden, ob die Hardware tatsächlich abgeschlossen ist.

Wichtige Fragen sind beispielsweise:

• Ist das Leiterplattenlayout freigegeben?
• Wurde die Antenne endgültig festgelegt?
• Entsprechen sämtliche HF-Komponenten der vorgesehenen Serienversion?
• Ist das Gehäuse final konstruiert?
• Sind alle Abschirmungen eingebaut?
• Wurden thermische Optimierungen abgeschlossen?
• Entsprechen Material und Bauteile der späteren Serienfertigung?

Bereits kleine Hardwareänderungen können Auswirkungen haben auf:

• RF-Performance,
• EMV-Emissionen,
• EMV-Störfestigkeit,
• HF-Exposition,
• Produktsicherheit.

Sind größere Hardwareänderungen noch geplant, sollte die offizielle Konformitätsprüfung in der Regel verschoben werden.

Ist die Firmware freigegeben?

Auch die Firmware sollte sich zum Zeitpunkt der Zertifizierung in einem stabilen Zustand befinden.

Firmware beeinflusst zahlreiche regulatorische Prüfungen unmittelbar.

Vor dem Labortermin sollte daher überprüft werden:

• Sind alle Sendeleistungsparameter final?
• Sind sämtliche Funkkanäle korrekt konfiguriert?
• Funktionieren Sleep-Modi wie vorgesehen?
• Wurde das Duty-Cycle-Verhalten überprüft?
• Sind länderspezifische Einstellungen implementiert?
• Ist das Verhalten bei gleichzeitig aktiven Sendern abgeschlossen?
• Wurde das Verhalten nach EMV-Störungen getestet?

Firmwareänderungen nach einer erfolgreichen Konformitätsprüfung können unter Umständen Auswirkungen auf bereits durchgeführte Prüfungen haben und müssen daher sorgfältig bewertet werden.

Ist die Antennenkonfiguration endgültig festgelegt?

Änderungen an der Antenne gehören zu den häufigsten Ursachen für zusätzliche Prüfungen.

Vor Beginn der Zertifizierung sollten daher folgende Punkte feststehen:

• Antennentyp,
• Antennengewinn,
• Antennenposition,
• Matching-Netzwerk,
• Kabelführung,
• mechanische Einbausituation.

Bereits geringe Änderungen an einem dieser Punkte können RF-, EMV- oder HF-Expositionsprüfungen beeinflussen.

Sind alle relevanten Betriebsarten bekannt?

Viele Produkte unterstützen verschiedene Betriebsmodi.

Beispiele sind:

• unterschiedliche Frequenzbänder,
• verschiedene Kanalbandbreiten,
• mehrere Antennen,
• optionale Zubehörteile,
• Netz- oder Batteriebetrieb,
• verschiedene Kommunikationsschnittstellen.

Vor der Konformitätsprüfung sollte eindeutig festgelegt werden:

• welche Betriebsart die höchste Sendeleistung erzeugt,
• welche Konfiguration die höchsten EMV-Emissionen verursacht,
• welche Betriebsart die größte HF-Exposition bewirkt,
• welche Konfiguration hinsichtlich der Störfestigkeit am kritischsten ist.

Nur wenn diese sogenannten Worst-Case-Konfigurationen bekannt sind, kann die Laborprüfung effizient geplant werden.

Sind alle technischen Unterlagen vollständig?

Eine erfolgreiche Konformitätsprüfung setzt vollständige technische Unterlagen voraus.

Typischerweise gehören dazu:

• Produktbeschreibung,
• Blockschaltbild,
• Schaltpläne,
• Leiterplattenlayout,
• Stückliste (falls erforderlich),
• Funktionsbeschreibung,
• Antennenspezifikationen,
• Benutzerhandbuch,
• Installationsanleitung.

Fehlende oder unvollständige Dokumente führen häufig zu Verzögerungen – selbst dann, wenn das Produkt technisch bereits alle Anforderungen erfüllt.

Wurden alle anwendbaren Normen identifiziert?

Eine der häufigsten Ursachen für Projektverzögerungen besteht darin, dass erst kurz vor der Prüfung festgestellt wird, dass eine weitere Norm berücksichtigt werden muss.

Vor der Buchung eines Labortermins sollte deshalb überprüft werden:

• Welche RF-Normen gelten?
• Welche EMV-Normen sind anwendbar?
• Welche Sicherheitsnormen müssen berücksichtigt werden?
• Ist eine Bewertung der HF-Exposition erforderlich?
• Gelten Cybersecurity-Anforderungen (z. B. RED Delegated Regulation)?
• Gibt es nationale Besonderheiten für die Zielmärkte?

Eine vollständige Festlegung des Prüfumfangs verhindert spätere Erweiterungen des Projekts und unnötige Zusatzkosten.

Entsprechen die Prüfmuster der späteren Serienversion?

Die an das Prüflabor gesendeten Geräte sollten die spätere Serienfertigung möglichst exakt repräsentieren.

Nicht geeignet sind beispielsweise:

• handgefertigte Prototypen,
• Leiterplatten mit provisorischen Änderungen,
• Entwicklungsfirmware,
• provisorische Antennen,
• nicht freigegebene Bauteile.

Je näher das Prüfmuster an der späteren Serienversion liegt, desto aussagekräftiger sind die Prüfergebnisse.

Praktische Checkliste vor dem ersten Labortermin

Vor Beginn der offiziellen Konformitätsprüfung sollten idealerweise folgende Punkte abgeschlossen sein.

Produktentwicklung

✔ Hardware freigegeben

✔ Firmware freigegeben

✔ Antenne final abgestimmt

✔ Gehäuse abgeschlossen

✔ Serienmaterialien festgelegt

Technische Bewertung

✔ RF-Pre-Compliance abgeschlossen

✔ EMV-Pre-Compliance abgeschlossen

✔ Bewertung der HF-Exposition durchgeführt

✔ Anwendbare Normen bestätigt

✔ Kritische technische Risiken bewertet

Dokumentation

✔ Produktbeschreibung erstellt

✔ Blockschaltbild vorhanden

✔ Schaltpläne vollständig

✔ Benutzerhandbuch erstellt

✔ Antennendokumentation vorhanden

✔ Installationshinweise abgeschlossen

Prüfplanung

✔ Worst-Case-Konfigurationen definiert

✔ Zubehör festgelegt

✔ Prüfmuster vorbereitet

✔ Offene Fragen mit dem Prüflabor geklärt

Eine strukturierte Vorbereitung reduziert den Aufwand während der Laborprüfung erheblich und erhöht die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Projektabschlusses.

Gute Vorbereitung spart weit mehr als nur Laborzeit

Viele Hersteller betrachten eine sorgfältige Vorbereitung lediglich als Möglichkeit, Laborstunden einzusparen.

Die tatsächlichen Auswirkungen gehen jedoch deutlich weiter.

Nicht bestandene Konformitätsprüfungen können unter anderem führen zu:

• Verzögerungen der Markteinführung,
• zusätzlichen Leiterplattenrevisionen,
• Änderungen an Werkzeugen und Gehäusen,
• Verschiebungen der Serienfertigung,
• zusätzlichem Entwicklungsaufwand,
• Lieferverzögerungen,
• höheren Zertifizierungskosten.

Demgegenüber ist der Aufwand für eine sorgfältige Vorbereitung vergleichsweise gering.

Das Ziel sollte eine planbare Konformitätsprüfung sein

Das Ziel des Pre-Compliance-Testings besteht nicht darin, jedes denkbare technische Problem vollständig auszuschließen.

Vielmehr soll die Unsicherheit möglichst weit reduziert werden.

Ein gut vorbereitetes Projekt kennt bereits vor der offiziellen Prüfung:

• die anwendbaren regulatorischen Anforderungen,
• die erwartete technische Performance,
• die verbleibenden technischen Risiken,
• die relevanten Produktkonfigurationen,
• die erforderlichen technischen Unterlagen.

Unter diesen Voraussetzungen wird die Konformitätsprüfung zu einem strukturierten Nachweis der Produktkonformität und nicht zu einer kostenintensiven Fehlersuche.

Zusammenfassung

Eine erfolgreiche Konformitätsprüfung beginnt lange bevor das Produkt das Prüflabor erreicht.

Hersteller sollten sicherstellen, dass Hardware, Firmware, Antennenkonfiguration, Mechanik und technische Dokumentation abgeschlossen sind und dass sämtliche anwendbaren Normen sowie die relevanten Worst-Case-Konfigurationen eindeutig festgelegt wurden.

Ebenso wichtig ist es, RF-, EMV- und gegebenenfalls HF-Expositionsbewertungen bereits vor dem ersten Labortermin durchzuführen. Eine gründliche technische Vorbereitung reduziert Unsicherheiten, vermeidet unnötige Wiederholungsprüfungen und ermöglicht es dem Prüflabor, sich auf die eigentliche Aufgabe zu konzentrieren: den Nachweis der Konformität eines technisch ausgereiften Produkts.

Kapitel 13 – Fazit – Eine erfolgreiche RF- und EMV-Compliance-Strategie entwickeln

Die Entwicklung moderner Funkprodukte ist heute deutlich anspruchsvoller als noch vor wenigen Jahren.

Aktuelle Produkte kombinieren häufig mehrere Funktechnologien, leistungsfähige Prozessoren, Schaltnetzteile, Batteriesysteme und komplexe Software in immer kompakteren Gehäusen. Gleichzeitig wachsen die regulatorischen Anforderungen kontinuierlich. Neben klassischen Themen wie RF, EMV und Produktsicherheit spielen heute auch Bereiche wie HF-Exposition, Cybersecurity und internationale Marktzulassungen eine immer größere Rolle.

Vor diesem Hintergrund besteht eine erfolgreiche Konformitätsstrategie längst nicht mehr darin, lediglich ein Prüflabor auszuwählen und auf die Ergebnisse der offiziellen Prüfung zu warten.

Sie beginnt deutlich früher.

Die erfolgreichsten Projekte berücksichtigen regulatorische Anforderungen bereits während der Produktentwicklung und integrieren sie in den gesamten Entwicklungsprozess.

Konformität ist Teil der Produktentwicklung

Ein Gedanke hat sich durch den gesamten Leitfaden gezogen:

Die Konformitätsprüfung schafft keine Konformität – sie bestätigt sie lediglich.

Das Prüflabor bewertet ausschließlich das Produkt, das ihm zur Prüfung vorgelegt wird.

Bestehen Schwächen im Antennendesign, im Leiterplattenlayout, bei der EMV, in der Firmware oder der Systemarchitektur, werden diese während der Prüfung sichtbar.

Aus diesem Grund sollte Compliance nicht als letzter administrativer Schritt vor der Markteinführung betrachtet werden.

Sie sollte vielmehr ein fester Bestandteil der technischen Entwicklung sein.

Nahezu jede wichtige Konstruktionsentscheidung kann Auswirkungen haben auf:

• die RF-Performance,
• EMV-Emissionen,
• EMV-Störfestigkeit,
• die Bewertung der HF-Exposition,
• die Produktsicherheit,
• den Umfang der Konformitätsprüfung,
• Projektkosten,
• Entwicklungszeit.

Je früher diese Zusammenhänge berücksichtigt werden, desto geringer wird das technische und wirtschaftliche Risiko.

Es gibt keinen universellen Prüfplan

Eine der wichtigsten Erkenntnisse dieses Leitfadens lautet:

Es existiert kein allgemeingültiger Pre-Compliance-Testplan, der für jedes Produkt gleichermaßen geeignet ist.

Ein Bluetooth-Sensor stellt andere Anforderungen als ein WLAN-Router.

Ein industrielles LTE-Gateway unterscheidet sich grundlegend von einem tragbaren Medizingerät.

Folglich unterscheiden sich auch die technischen Risiken.

Anstatt sämtliche verfügbaren Prüfungen durchführen zu wollen, sollten Hersteller vielmehr fragen:

Welche Prüfungen liefern für mein Produkt den größten technischen Erkenntnisgewinn?

Diese Fragestellung ermöglicht es, Laborzeit effizient einzusetzen und gleichzeitig die wichtigsten technischen Risiken frühzeitig zu erkennen.

Technisches Risiko sollte die Prioritäten bestimmen

Ein zentrales Prinzip dieses Leitfadens war die risikobasierte Priorisierung von Prüfungen.

Das Ziel besteht nicht darin, möglichst viele Tests durchzuführen.

Das Ziel besteht darin, diejenigen Probleme möglichst früh zu erkennen, deren spätere Behebung den größten Aufwand verursachen würde.

Bei vielen Produkten gehören hierzu insbesondere:

• Antennenintegration,
• RF-Senderperformance,
• EMV-Emissionen,
• ESD-Festigkeit,
• Empfängerempfindlichkeit,
• Bewertung der HF-Exposition,
• Leiterplattenlayout.

Wer diese Bereiche frühzeitig untersucht, reduziert das Risiko kostspieliger Hardwareänderungen erheblich.

Pre-Compliance bedeutet vor allem, Unsicherheit zu reduzieren

Häufig wird angenommen, dass Pre-Compliance-Testing in erster Linie dazu dient, Entwicklungskosten zu senken.

Das ist zwar häufig ein positiver Nebeneffekt.

Der eigentliche Nutzen besteht jedoch darin, Unsicherheit zu reduzieren.

Vor Beginn der offiziellen Konformitätsprüfung sollten Hersteller bereits wissen:

• welche regulatorischen Anforderungen gelten,
• welche Normen anwendbar sind,
• welche Prüfungen erforderlich werden,
• welche Produktkonfigurationen den Worst Case darstellen,
• welche technischen Risiken noch bestehen,
• welche Prüfungen besondere Aufmerksamkeit erfordern.

Je weniger offene Fragen zu diesem Zeitpunkt bestehen, desto planbarer verläuft das gesamte Zertifizierungsprojekt.

Gute Entwicklung führt zu guter Konformität

Erfolgreiche Konformitätsprojekte beruhen nur selten auf Zufall.

Produkte, die die offizielle Prüfung ohne größere Schwierigkeiten bestehen, weisen häufig dieselben Eigenschaften auf.

Dazu gehören:

• ein durchdachtes RF-Design,
• ein sauberes Leiterplattenlayout,
• eine sorgfältige Antennenintegration,
• stabile Firmware,
• ein robustes EMV-Design,
• strukturierte technische Reviews,
• gezieltes Pre-Compliance-Testing.

Diese Eigenschaften entstehen nicht im Prüflabor.

Sie entstehen während der Produktentwicklung.

Die Konformitätsprüfung bestätigt anschließend lediglich das Ergebnis einer guten technischen Entwicklung.

Über die Zertifizierung hinaus denken

Die erfolgreiche Konformitätsprüfung sollte nicht das eigentliche Ziel sein.

Das Ziel sollte vielmehr darin bestehen, Produkte zu entwickeln, die:

• auch unter realen Einsatzbedingungen zuverlässig funktionieren,
• dauerhaft regulatorische Anforderungen erfüllen,
• sich problemlos aktualisieren lassen,
• sich einfacher für weitere Zielmärkte anpassen lassen,
• bei zukünftigen Produktgenerationen möglichst wenig konstruktive Änderungen erfordern.

Wer bereits während der Entwicklung über die erste Zertifizierung hinausdenkt, profitiert langfristig von geringeren Entwicklungskosten und kürzeren Markteinführungszeiten.

Wie ScopeRight Hersteller unterstützt

Die Planung von RF-, EMV- und internationalen Zulassungsprojekten wird zunehmend komplexer. Bereits vor dem ersten Labortermin müssen Hersteller klären, welche regulatorischen Anforderungen gelten, welche Normen anzuwenden sind und welcher Prüfumfang tatsächlich erforderlich ist.

ScopeRight wurde entwickelt, um genau diese frühen Projektphasen zu strukturieren und Hersteller bereits vor Beginn der eigentlichen Konformitätsprüfung zu unterstützen.

Die Plattform unterstützt Entwicklungsteams unter anderem dabei,

• anwendbare Anforderungen aus den Bereichen RF, EMV, Produktsicherheit und Cybersecurity zu bestimmen,
• die relevanten Normen für Europa, die USA, Kanada und weitere Zielmärkte zu identifizieren,
• produktspezifische Prüfumfänge (Compliance Scopes) automatisch zu erstellen,
• erforderliche RF-, EMV- und HF-Expositionsbewertungen frühzeitig zu erkennen,
• strukturierte Prüfpläne für Laborprojekte vorzubereiten,
• technische Compliance-Dokumentationen zu erstellen,
• Anforderungen für internationale Marktzulassungen zu bewerten und
• Zertifizierungsprojekte transparent und nachvollziehbar zu verwalten.

ScopeRight ersetzt dabei weder die technische Expertise der Entwickler noch die Arbeit akkreditierter Prüflabore.

Die Plattform unterstützt Hersteller vielmehr dabei, regulatorische Anforderungen frühzeitig zu verstehen, fundierte technische Entscheidungen zu treffen und Konformitätsprojekte strukturiert zu planen – lange bevor das Produkt die offizielle Prüfung erreicht.

Schlusswort

Der Erfolg einer Konformitätsprüfung entscheidet sich nicht während der letzten Woche im Prüflabor.

Er entscheidet sich durch die zahlreichen technischen Entscheidungen, die während der gesamten Produktentwicklung getroffen werden.

Jede Entscheidung hinsichtlich Antenne, Leiterplattenlayout, Firmware, Spannungsversorgung, Gehäuse oder Systemarchitektur beeinflusst letztlich auch das Ergebnis der späteren Konformitätsbewertung.

Hersteller, die regulatorische Anforderungen frühzeitig in ihre Entwicklungsprozesse integrieren, reduzieren technische Risiken, verkürzen Entwicklungs- und Zertifizierungszeiten und bringen ihre Produkte mit deutlich größerer Planungssicherheit auf den Markt.

Pre-Compliance-Testing ist daher weit mehr als ein zusätzlicher Projektschritt.

Es ist eine strukturierte Entwicklungsmethodik, die dabei hilft, bessere Produkte zu entwickeln, technische Risiken frühzeitig zu erkennen und den Weg zur erfolgreichen Konformitätsbewertung planbar und effizient zu gestalten.