Breitbandige Abstrahlungs- und Transferuntersuchungen an Passagierflugzeugen

Ausgangspunkt dieser Arbeit ist der Trend, dass die Flugzeugindustrie und ihre Zulieferer es in naher Zukunft ermöglichen wollen, drahtlose Kommunikations-technologien, wie die Verwendung eines Mobiltelefons sowie das „Surfen“ im weltweiten Internet, auch während des Fluges dem Passagier als Dienst anbieten zu können. Diese neu gewonnene Freiheit für den Passagier resultiert in einer Neubewertung des komplexen Systems Flugzeug im Hinblick auf den Aspekt der elektromagnetischen Verträglichkeit. Im Vordergrund der Arbeit steht die Bestimmung der Dämpfungseigenschaften von Flugzeughüllen und deren Einfluss auf hochfrequente Signale. Des Weiteren wird untersucht, wie Signale nach außen hin durch die Flugzeugrumpfstruktur in ihrem Abstrahlverhalten beeinflusst werden und ob es Bereiche konstruktiver Interferenz außerhalb sowie innerhalb des Flugzeugs gibt (Array-Effekt). Hierzu wurden verschiedene Messreihen durchgeführt und die daraus resultierenden Ergebnisse analysiert, diskutiert und miteinander verglichen. Das Ziel ist eine kompakte Übersicht über das Dämpfungs- und Abstrahlverhalten eines Flugzeugrumpfes über einen breitbandigen Frequenzbereich zu gewinnen. Im Zuge der vorliegenden Arbeit werden zwei unterschiedliche Messansätze zur Bestimmung der Dämpfungseigenschaften vorgestellt. Zum einen kommt in einem Frequenzbereich von 0,1 bis 4 GHz eine Netzwerkanalysator-Methode zu Einsatz und zum anderen wird für den Frequenzbereich von 2 bis 8 GHz eine erweiterte Bestimmungsmethode für Transferfunktionen bzw. der Dämpfung einer Flugzeughülle vorgestellt, die auf getrennten Sende- und Empfangseinheiten basiert. Resultierend aus den gewonnen Messergebnisse ergibt sich eine Gesamtübersicht des Dämpfungsverhaltens einer Flugzeughülle über einen Frequenzbereich von 0,1 bis 8 GHz. Neben der Bestimmung der Dämpfungscharakteristik wird zusätzlich das Abstrahlverhalten einer Flugzeughülle analysiert. Die Bestimmung der Abstrahlungscharakteristik untergliedert sich in zwei Teilbereiche, einer Boden- sowie einer Flugmessung. Anhand von vier ausgewählten Frequenzen wird untersucht, ob erkennbare Interferenzmuster bedingt durch die periodische Anordnung der Fenster im Flugzeugrumpf messtechnisch erfasst werden können. Es wird weiterhin ein neuartiger Messansatz auf Basis einer Phasenbestimmung über einen breitbandigen Frequenzbereich zur Bestimmung von möglichen Überlagerungsphänomenen durch die Fensteranordnung im Flugzeugrumpf vorgestellt und die Ergebnisse aus der Messung im Anschluss mit durchgeführten Simulationen verglichen und ausgewertet.