Schwarzbeck EFS 9218 User Manual

SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK

Handbuch

Manual

EFS 9218 Rev. B

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Aktive E-Feld-Sonde für den Frequenzbereich 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Active Electric Field Probe for the frequency range 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

An der Klinge 29 D-69250 Schönau Tel.: [phone] Fax.: [phone]

EFS 9218

Aktive E-Feld-Sonde mit Bikonus-Elementen und

eingebautem Verstärker

Active Electric Field Probe with Biconical Elements

and built-in Amplifier

9 kHz ... 300 MHz

Handbuch

Manual

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Handbuch

Manual

EFS 9218 Rev. B

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Aktive E-Feld-Sonde für den Frequenzbereich 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Active Electric Field Probe for the frequency range 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Aktive E-Feld-Sonde mit Bikonus-Elementen EFS 9218 und eingebautem

Active Electric Field Probe with Biconical Elements EFS 9218 and built-in

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Verstärker

Amplifier

Technische Daten:

Hochsymmetrische, aktive E­Feld-Sonde mit Bikonus-

Specifications:

Very symmetrical, active E-Field-

probe with biconical elements

Elementen
Frequenzbereich: 9 kHz - 300 MHz Frequency range:
Anschluss: Buchse

50 Ω N

Connector: female

Befestigungsrohr: 22 mm Mounting tube:
Elementlänge gesamt: LE=140 mm Element length total:
Elementdurchmesser: D = 49 mm Element diameter:
Elementaufnahme: M4 Element fixture:
Antennenwandlungsmaß
Verstärker AUS
Antennenwandlungsmaß
Verstärker EIN
Aussteuerungsgrenze
Verstärker AUS
Aussteuerungsgrenze
Verstärker ON
Untere Nachweisgrenze typ.: 12 µV/m (F=30 MHz,

47 dB/m typ.

(40 kHz-250 MHz)

20 dB/m typ.

(40 kHz-250 MHz)

Antenna Factor:

Amplifier OFF

Antenna Factor

Amplifier ON:

65 V/m Maximum Field strength

Amplifier OFF

3 V/m Maximum Field strength

Mimimum Field strength typ.:

Amplifier on

∆F=9 kHz, Average)*

Inversionssymmetrie: typ. < 1 dB

Inversion Symmetry:

100 kHz - 250 MHz
Betriebsdauer >5 h Operation Time
Stromversorgung 7,2 V, 600 mAh NiMH Power Supply
Gewicht (incl. Akkus): >1000 g Weight (incl. batteries):

* Um die Empfindlichkeit der EFS 9218
ohne Verstärker voll auszuschöpfen, ist
ein Messempfänger mit hoher
Empfindlichkeit unbedingt erforderlich. Mit
eingeschaltetem Verstärker reicht die
Empfindlichkeit unempfindlicher
Empfänger und Spektrum-Analysatoren

* A very sensitive test receiver must be in
use to cover the full sensitivity of the
EFS 9218 without the internal amplifier.

With the internal amplifier switched ON the
sensitivity of standard receivers and
spectrum analysers is sufficient.

immer aus.

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Aktive E-Feld-Sonde für den Frequenzbereich 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Active Electric Field Probe for the frequency range 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Die EFS 9218 wurde entwickelt, weil es
eine zunehmende Nachfrage nach einer
kleinen, leichten Empfangsantenne gibt, die
den Frequenzbereich unterhalb 300 MHz
abdeckt.
Da die Dipolarme der Sonde sehr klein
gegenüber der Wellenlänge sind, stellt die
Symmetrie das Hauptproblem dar. Diesem
Punkt wurde bei der Entwicklung dieser
Sonde besondere Beachtung geschenkt.
Oberhalb 300 MHz stehen kleine
Logarithmisch Periodische Antennen zur
Verfügung, deren Gewinnverlauf und
Symmetrie keine Wünsche offen lassen.

Hauptanwendung ist die frequenzselektive
E-Feldstärke-Messung sowohl im Freien als
auch in Räumen zusammen mit dem
Messempfänger oder Spektrum-Analysator.
Der große Frequenz- und Dynamikumfang
erschließt sowohl Grenzwerte zum
Personenschutz als auch die sehr viel
niedrigeren für medizinische Implantate (z.
B. Herzschrittmacher). Feldquellen sind
sowohl Rundfunksender im Lang-, Mittel-,
Kurz- und Ultrakurzwellenbereich als auch
Fernsehsender. Daneben kommen
Funkdienste des ÖBL, NÖBL und
Amateurfunks in Betracht.
Der über den gesamten Frequenzbereich
praktisch konstante Antennenfaktor ergibt
besonders bei Spektrum-Analsyatoren ein
natürliches Abbild der
Feldstärkeverhältnisse und erleichtert die
Messung.
Um Stromversorgungsprobleme und
Einstreuungen zu vermeiden, verfügt die
Antenne über NiMH-Akkus im Rohr, die
einen mehr als fünfstündigen Betrieb
erlauben und deren Ladezustand über eine
Mehrfarben-LED beurteilt werden kann. Das
geeignete Ladegerät ist das Ansmann ACS
410 bzw. ACS 110 traveller.
Die kleinen Bikonus-Elemente sind mit
einem M4-Gewinde versehen, das genau in
die Elementaufnahmen des aktiven Halters
passt. Beim Einschrauben der Elemente
sollte kein großes Anzugsdrehmoment
verwendet werden. Es genügt, die
Elemente mit zwei Fingern leicht anzulegen.

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Beschreibung

The EFS 9218 was designed because of

Description

the growing demand for a small, light
weight receiving antenna to cover the
frequency range below 300 MHz.

Because of the fact that dipole length is
very short compared to wavelength,
symmetry has to be extremely high.
So optimum symmetry was the main goal
of this development.

Above 300 MHz small Log.-Per.-Antennas
with high gain and symmetry are a good

Anwendung

choice.

Typical application is frequency selective

Application

E-Field-Measurement outside and inside
of buildings and rooms using test
receivers or spectrum analysers.
The wide frequency and dynamic range
cover the limits of human protection as
well as the very low limits for medical
implants (heart pace-maker).
Field sources are AM and FM radio- and
TV-stations.
Furthermore there is a variety of military
and civilian radio services, not to forget
CB- and amateur radio.
The antenna (conversion) factor is
constant over nearly the complete
frequency range giving a very natural field
strength image when spectrum-analysers
are in use.
In order to eliminate power supply
problems and stray coupling, NiMH
rechargeable batteries are built in the
mounting tube. The state of the battery is
monitored by a multicolour LED. After
more than five hours of continuous
operation, charging with the automatic
charger takes about 2-4 hours. The
suitable charger is the Ansmann ACS 410
or ACS 110 traveller.
The small biconical elements come with a
male M4 thread, which fits into the
element fixture nuts of the holder. When
mounting the biconical elements care
should be taken in order to avoid
overtightening the threads. It is absolutely
sufficient to tighten the elements with two
fingers.

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Eingebauter schaltbarer Verstärker

Anders als eine übliche passive Antenne
enthält die aktive Sonde EFS 9218 einen
Differenzverstärker mit Sperrschicht­Feldeffekt-Transistoren.
Während die passive Antenne praktisch
weder Eigenrauschen noch Sättigung
(Begrenzung) zeigt, ist dies bei der aktiven
Sonde sehr wohl der Fall.
Das Grundrauschen und die Sättigung
bestimmen den nutzbaren Dynamikumfang.
Zu schwache Signale werden durch das
Grundrauschen verdeckt und zu starke
Signale werden komprimiert.
Nimmt man die Größe der Bikonen und die
Eigenschaften des Differenzverstärkers als
gegeben an, so liegen Grundrauschen und
Sättigung praktisch fest.
Wenn der verwendete Messempfänger so
empfindlich ist, dass er das Sonden­Grundrauschen anzeigen kann, so handelt
es sich um ein ideal gepegeltes System,
das den gesamten Dynamikumfang der
Sonde ausnutzen kann.
Ist der Empfänger unempfindlich, wird die
Empfindlichkeit der Sonde nicht
ausgeschöpft und schwache Signale
können nicht gemessen werden.
Ein der Sonde nachgeschalteter Verstärker
verstärkt alle Signale unterhalb seiner
Sättigungsgrenze, auch das
Grundrauschen.
Schwache Signale sind damit auch mit
einem unempfindlichem Empfänger
messbar.
Dies geht jedoch auf Kosten starker
Signale. Hat ein Verstärker 20 dB
Verstärkung, so wird der Dynamikbereich
der Sonde um 20 dB verkleinert.
Konnte mit der Sonde ohne Verstärker z. B.
noch eine Feldstärke von 50 V/m
sättigungsfrei gemessen werden, so sind es
nach dem 20-dB-Verstärker nur noch
5 V/m.
Um den Dynamikbereich der Sonde in der
vollen Höhe zu erhalten und trotzdem mit
unempfindlichen Empfängern auch
schwache Signale messen zu können, wird
der Verstärker abschaltbar gemacht.
Im Falle der EFS 9218 verbessert sich das
Wandlungsmaß von typisch 47dB/m auf
20 dB/m.

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In contrast to common passive antennas a

Built-in switchable amplifier

differential amplifier with field effect
transistors is used.

A common passive antenna virtually does
not show internal noise or saturation, but
active probes do so.

Internal noise and saturation are the
limiting factors for the dynamic range.
Weak signals are covered by internal
noise and strong signals suffer from
saturation.
Internal noise and saturation depend on
the length of the biconical elements and
the quality of the differential amplifier, but
the margin for improvement is small.
When the measuring receiver is sensitive
enough to show the internal noise of the
probe, the system is ideally levelled and
uses the whole dynamic range of the
probe.

When the receiver is insensitive, the
sensitivity of the probe cannot be used
and weak signals cannot be measured.

An amplifier on the output of the probe will
amplify all signals below its saturation limit
including the probe's inherent noise.

Under these circumstances, even an
insensitive receiver will measure weak
signals.
But this is at the expense of strong
signals. A 20-dB-amplifier will reduce the
dynamic range of the probe by 20 dB.

For example: The probe without amplifier
could measure a field strength of 50 V/m
without saturation. Using the 20-dB­amplifier saturation occurs at 5 V/m.
A way out of this dilemma is to make the
amplifier switchable. So the dynamic
range is still present with sensitive
receivers and weak signals can be
measured even with insensitive receivers.
The conversion factor is improved from
47 dB/m without amplifier to 20 dB/m with
amplifier.
There are no semiconductor switches

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l operate even with low

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Da bei dem großen Frequenz- und
Amplitudenbereich Halbleiterschalter nicht
einsetzbar sind, kommen stromsparende
Koaxialrelais in Subminatiur-Bauweise zum
Einsatz.

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available to cover both frequency and
amplitude range.
Instead low power consumption coaxial
RF-relays are used.

Betrieb

Operation

Einschalten

Die Sonde am Schalter EIN einschalten.
Die LED muss nun grün leuchten.
Grün: Akku OK
Rot: Akku Unterspannung (laden!)
Die Sonde arbeitet zwar auch noch bei roter
LED, jedoch bei erheblich eingeschränktem
Betriebsverhalten.

Set the ON/OFF switch to the ON­position.
The LED should light up in green.
Green: Battery OK
Red: Low battery
The probe wil
battery, but measurement may be

Switching On

wrong.

Wahl des Wandlungsmaßes

Schalterstellung k=47 dB/m
Messung hoher Feldstärken
Messungen in Sendernähe

Schalterstellung k=20 dB/m
Messung niedriger Feldstärken
mit unempfindlichen Empfängern
und Spektrum-Analysatoren

Aufbau

Für genaue Messungen sollte die Sonde
auf einer Mastanlage montiert werden.
Durch Höhen- und Polarisationsänderung
ist eine aussagefähige Messung möglich,
wobei die bedienende Person durch den
Abstand die Messung wenig beeinflusst.

Handgeführte Messungen sind bei
eingeschränkter Genauigkeit möglich. Die

Choice of Conversion Factor

Position k=47 dB/m
Measurement of high field strengths
Measurement near radio stations

Position k=20 dB/m
Measurement of low field strengths with
insensitive receivers and spectrum
analysers

Set-up

For high precision measurement a mast
should be used.
Changing height and polarisation the
maximum can be found while the
operating person at a distance does not
influence the measurement.

Hand held measurement is also
possible with restricted precision. Keep

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Sonde sollte dabei möglichst am
steckerseitigen Rohrende gehalten und das
Kabel von der Sonde weggeführt werden.
E-Feld-Messungen werden von der
Umgebung stärker beeinflusst als H-Feld­Messungen. Daher sollte auch das Kabel
nicht unnötig lang sein.

Durch den eingebauten, schaltbaren
Verstärker kann die Sonde an die
Empfindlichkeit des Messempfängers oder
Spektrum-Analysators angepasst werden.

Breitbandige Messungen hoher Feldstärken
können auch mit anderen Anzeigegeräten
durchgeführt werden.
Diese müssen im Einzelfall daraufhin
überprüft werden, ob sie einen 50-Ω­Eingang besitzen.
Eine BNC- oder andere koaxiale Buchse ist
noch lange keine Garantie für einen 50-Ω­Eingang.
Oszillographen mit BNC–Buchse haben
normalerweise einen extrem hochohmigen
Eingang mit einem Eingangswiderstand von
mehreren MΩ parallel zu einigen pF
Kapazität.
Bei einigen Modellen sind 50 Ω mit einem
Schalter zuschaltbar.
Ähnlich verhält es sich mit HF­Spannungsmessern.
Kommt es nur auf qualitative Betrachtungen
an, so kann die Fehlanpassung eventuell
toleriert werden.
Für Messzwecke muss jedoch ein
geeigneter 50-Ω-Abschluß vorhanden sein.

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the hands to the N-connector side of
the mounting tube and the cable
straight off the probe.
E-field-measurement is more sensitive
to environmental influences than H­field. For this reason the cable should
be as short as possible.

Anzeigegeräte

Using the built-in switcheable amplifier

Indication equipment

the probe can be adapted to the
sensitivity of the measuring receiver or
spectrum-analyser.

Broadband measurement of high field
strength can also be made with other
equipment.
Care has to be taken to ensure that the
meter has a 50 Ω input.

A BNC- or other coaxial input connector
is no guaranty for that.

Oscilloscopes with a BNC-input­connector usually have an extremely
high input impedance consisting of
some MΩ in parallel with some pF.

Some models have a switch to put a
50-Ω−termination in parallel.
The situation is more or less the same
considering RF-millivolt-meters.
Mismatch may be tolerated if only
signal characteristics are monitored.

For correct measuring a
50-Ω−termination is a necessity.

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Die Sonde wandelt das elektrische Feld in
eine Spannung (an 50 Ω) um, die vom
Messempfänger, Spektrumanalysator oder
Spannungsmesser angezeigt wird. Um die
elektrische Feldstärke berechnen zu
können, muss das Wandlungsmaß der
Sonde bekannt sein. Der Antennenfaktor
der Sonde ist über einen weiten Bereich
konstant. An den Frequenzgrenzen weicht
er jedoch ab.
Der Grundwert des Antennenfaktors beträgt
47 dB/m (typ.) ohne Verstärker und
20 dB/m (typ.) mit zugeschaltetem
Verstärker.

Beispiel 1 für Vorverstärker AUS Anzeige
in dBµV:

Als Messgerät dient ein Messempfänger
oder Spektrum–Analysator mit 50-Ω­Eingang, der den Spannungspegel in dBµV
anzeigt. Dieses Maß (Bezugspunkt ist
0 dBµV entsprechend 1 µV) ist vor allem in
der Störmesstechnik üblich und kann an
den meisten Empfangsgeräten eingestellt
werden. Es wird nun der Spannungspegel
bei einer bestimmten Frequenz (z. B.
Rundfunksender, Sendefrequenz 1 MHz)
abgelesen und dazu werden 47 dB (typ.) für
ausgeschalteten und 20 dB/m (typ.) für
eingeschalteten Verstärker addiert.
Das Ergebnis ist der Pegel der elektrischen
Feldstärke in dBµV/m.

Am Empfänger abgelesener
Spannungspegel 60 dBµV
Zuzüglich Antennenfaktor (typ.) 47 dB
Elektrischer Feldstärkepegel 107 dBµV/m

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Messung

The probe converts electrical field-

Measurement

strength into a voltage (across 50 Ω),
which is indicated by a measuring
receiver, spectrum analyser or RF.­millivolt meter. The field strength can be
calculated using the antenna factor
(conversion factor, transducer factor) of
the probe. This factor is constant over
the wide centre frequency range with
some changes at the edges.
The main antenna factor is 47 dB/m
(typ.) without amplifier and 20 dB/m (typ.)
with amplifier

Example 1 for preamplifier OFF, set to
display dBµV::

A measuring receiver or spectrum
analyser with a 50-Ω-input and dBµV­reading is used for measuring.
Reading in dBµV is very common in the
EMC-field and available on almost every
receiver, using 0 dBµV acc. to 1 µV.

The voltage level on a certain frequency
(i.e. an AM transmitter at 1 MHz) is
measured.

The antenna factor of 47 dB (typ.) is
added to the voltage level reading.
The result is the electric field strength
level in dBµV/m.

Voltage level reading

on the receiver 60 dBµV
plus antenna factor (typ.) 47 dB
Electric field strength level 107 dBµV/m

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al Antennenfaktor (typ.)

Receiver reading (voltage)

antenna factor (typ.)

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Beispiel 2 für Vorverstärker AUS,
Anzeige in dBm:

Das Messgerät gibt den Pegel in
dBm an (0 dBm entspricht dabei 1 mW an
einem 50 Ohm Eingang). Dass in einen 50
Ohm Eingang eine Leistung von 1 mW
fließt, erfordert eine Spannung von 0,2236
V. Dies entspricht 107 dBµV. Das bedeutet:
107 dBµV = 0 dBm
Es wird nun der Leistungspegel abgelesen,
durch Addition von 107 dB wird dieser in
einen Spannungspegel umgewandelt und
der Antennenfaktor von 47 dB/m wird
hinzuaddiert. Man erhält die Feldstärke in
dBµV/m.J

Am Empfänger abgelesener
Leistungspegel -50 dBm
Zuzüglich Umrechnung in Spannungspegel 107 dB
Zuzüglich Antennenfaktor 47 dB/m
Ergibt elektr. Feldstärke von……………. 104 dBµV/m

.

Beispiel 3 für Vorverstärker aus, Anzeige
in V:

Das Messgerät gibt die Spannung direkt in
V aus. 47 dB/m ist eine logarithmische
Darstellung des Antennenfaktors wobei gilt:
20log(223,9)=47
Die Spannung muss also mit 223,9
multipliziert werden, um die elektrische
Feldstärke in V/m zu erhalten.
Am Empfänger abgelesene Spannung:
0,1 V m
223,9 ergibt eine elektrische Feldstärke von
23,9 V/m

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Example 2 for preamplifier OFF,
displayed in dBm:

Receiver reading in dBm (0 dBm relates
to 1 mW power into a 50 Ohm input). It
takes 0.2236 V to let a power of 1 mW
flow into a 50 Ohm input. 0.2236 V
equals 107 dBµV.
That means: 107 dBµV = 0 dBm

The power level is measured and 107 dB
must be added to obtain the voltage
level. Another 47 dB/m are added as
antenna factor. The result is the electric
field strength in dBµV/m.

Power level reading

on the receiver -50 dBm
plus conversion from power to voltage 107 dB
Plus antenna factor 47 dB/m
Is Electric field strength level 104 dBµV/m

Example 3 for preamplifier OFF
display in V:

Receiver voltage reading directly in V.
47 dB/m is a logarithmic expression of
the antenna factor with:
20log(223,9)=47
Thus the voltage has to be multiplied by
223,9 to get the electric field strength in
V/m.

0,1 V multiplied by
223,9 equals electric field strength
23,9 V/m

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Messung sehr hoher Feldstärken

Die Aussteuerungsgrenze der Sonde
beginnt bei 156 dBµV/m entsprechend
60 V/m bei ausgeschaltetem Vorverstärker.
Zur Messung hoher Feldstärken wird der
Vorverstärker grundsätzlich ausgeschaltet!
Der Begrenzungseinsatz erfolgt
verhältnismäßig "weich" und hängt auch
von der Frequenz ab. Noch höhere
Feldstärken führen dann zu
Signalverzerrungen, die im
Frequenzbereich zu
Intermodulationsprodukten
(Phantomsignalen) führen. Auch eine
Vielzahl von schwächeren Signalen kann
die Sonde überfordern. Sollten unter den
geschilderten Bedingungen unerklärliche
Spektrallinien auftauchen, so sollte
zunächst der Abstand von der Feldquelle
vergrößert werden. Die
Intermodulationsprodukte (Phantomsignale)
verschwinden dabei deutlich schneller als
die "echten" Spektrallinien. Vor allem
Empfänger mit wenig oder gar keiner
Eingangsselektion und
Spektrumanalysatoren können schon
Intermodulation zeigen, obwohl die Sonde
sich noch in ihrem linearen Bereich
befindet. In diesem Falle sollte die
Eingangsdämpfung (RF-attenuation,
Eichteiler) am Messgerät erhöht und die
ZF–Dämpfung (IF-attenuation) verkleinert
werden, auch wenn dies zu erhöhter
Rauschanzeige führt.

Messung sehr kleiner Feldstärken

Unter der Voraussetzung, dass ein sehr
empfindlicher Messempfänger oder
Spektrumanalysator zur Verfügung steht,
dominiert das Eigenrauschen der Sonde
und es kann mit ausgeschaltetem
Vorverstärker gearbeitet werden.
Sind nur kleine Feldstärken im ganzen
Frequenzbereich der Sonde vorhanden, so
kann mit eingeschaltetem Vorverstärker
gearbeitet werden.
Bei Messung eines schwachen Nutzsignals
bei gleichzeitiger Anwesenheit eines
starken Störsignals besteht die Gefahr der
Intermodulation.
Je schmaler der Empfangskanal, desto
kleiner ist dort die von der Sonde
herrührende Rauschanzeige.

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Measuring high field strengths

The linear range of the probe ends at
156 dBµV/m acc. to 60 V/m with the
amplifier switched OFF. Switch amplifier
OFF when measuring high field strength!
Saturation begins "soft" and depends on
the frequency.
Higher field strength levels lead to signal
distortion and intermodulation products
occur in the spectrum.
The same situation occurs with many
weak signals. Whenever strange signals
are recognised under high level
conditions, increase the distance
between probe and field source.

Intermodulation products then decrease
faster than "real" signals.

Simple receivers and spectrum analysers
with no or insufficient front-end-filtering
may cause intermodulation while the
probe is still linear.

In this case increase RF-attenuation and
decrease IF-attenuation to reduce input
saturation at the expense of noise.

Measuring very low field strength

When a very sensitive receiver or
spectrum analyser is used, the noise of
the probe is the limit for low field strength
measurement.

Whenever only signals with small field
strength are present in the whole
frequency range of the probe, the
amplifier may be switched ON.

There is potential danger of saturation,
when a strong signal is present while a
weak signal is measured.
Making the receiver bandwidth smaller
will reduce noise indication.

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Unter der Bedingung, dass das zu
messende Signal "schmalbandig" ist, kann
durch kleinere ZF–Bandbreiten (IF­bandwidth) die Nachweisgrenze verbessert
werden. Zusätzlich kann durch Wahl des
Mittelwert–Detektors (Average) die
Rauschanzeige vermindert werden.
Sinussignale (CW) ohne Modulation, wie sie
z.B. von Quarzoszillatoren abgegeben
werden, profitieren davon ohne
Einschränkung. Breitbandige, pulsförmige
Spektren jedoch nicht.
Nachstehende Tabelle gibt das
Grundrauschen der Sonde an. Die Messung
erfolgte mit den Messempfängern FCKL
1528 und FCVU 1534. Die angegebenen
Bandbreiten entsprechen den
Störmessbandbreiten. Kleinere Bandbreiten
ergeben weniger Rauschanzeige.

F
Receiver
Fequency

9 kHz 200 Hz
100 kHz 200 Hz
150 kHz 9 kHz
500 kHz 9 kHz
1 MHz 9 kHz
10 MHz 9 kHz
30 MHz 9 kHz
100 MHz 120 kHz
200 MHz 120 kHz
300 MHz 120 kHz

* Bei F=9 kHz abweichender
Antennenfaktor

Der eingebaute Verstärker beeinflusst das
Feldstärke-Eigenrauschen der Sonde an
einem sehr empfindlichen Empfänger
kaum, gleichgültig ob er ein- oder
ausgeschaltet ist (Wandlungsmaß
berücksichtigen!).

Erste Versuche mit der Sonde

Nach dem Anschluss der Sonde an den
Empfänger oder Spektrum–Analysator
werden erste Signale hörbar bzw. sichtbar.

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Under the condition that the signal to
measure is a narrow-band-signal, smaller
receiver bandwidth will give better signal
to noise ratio.
Choosing the average detector may
reduce noise even more.

There will be improvements for narrow
band signals (CW) without modulation,
but not for broadband signals and pulse
spectrum.

The following table shows the noise of
the probe.
The Measurement was made with the
EMI-receivers FCKL 1528 and FCVU

1534.
The bandwidths are standard EMI­bandwidths. Smaller bandwidths give
lower noise indication.

Eigenrauschen der Sonde

∆F
Receiver
Bandwidth

Noise Level

Voltage

CISPR QP Det.

-12 dBµV -17 dBµV +20 dBµV/m* +15 dBµV/m*

-5 dBµV -10 dBµV +20 dBµV/m +15 dBµV/m
+10 dBµV +5 dBµV +35 dBµV/m +30 dBµV/m
+6 dBµV +1 dBµV +31 dBµV/m +26 dBµV/m
+6 dBµV +1 dBµV +31 dBµV/m +26 dBµV/m
+4 dBµV -1 dBµV +29 dBµV/m +24 dBµV/m
+2 dBµV -3 dBµV +27 dBµV/m +22 dBµV/m
+12 dBµV +7 dBµV +37 dBµV/m +32 dBµV/m
+12 dBµV +7 dBµV +37 dBµV/m +32 dBµV/m
+12 dBµV +7 dBµV +37 dBµV/m +32 dBµV/m

Average Det.

Noise Level

Voltage

* For F=9 kHz different antenna factor

Internal noise of the probe

"Noise Level"

Field strength CISPR

QP Det.

The built in amplifier has only little effect
on the reading of the inherent field
strength-noise of the probe, may it be
switched ON or OFF (Consider
conversion factor!).

After connecting the probe to the

First steps with the probe

receiver or spectrum analyser some
signals can be seen.

"Noise Level"
Field strength
Average Det.

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SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK

Aktive E-Feld-Sonde für den Frequenzbereich 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Active Electric Field Probe for the frequency range 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Vor allem bei Spektrum-Analysatoren, die
sich nach dem Einschalten in einer eher
unempfindlichen default-Einstellung
befinden, empfiehlt es sich, den Verstärker
einzuschalten.
Im Unterschied zu Magnetfeldsonden
zeigen E–Feldsonden in Wohn–, Labor–
oder Büroräumen oft sehr viele diffuse
Störungen und nur wenige Mittelwellen–
Rundfunksender. Schuld daran sind meist
industrielle Störquellen die meist besonders
stark im E-Feld stören, weniger jedoch im
H-Feld. Selbst Rundfunksender, die
problemlos mit der Magnetfeldsonde
FMZB 1538 gehört werden können, gehen
im Störgeprassel völlig unter. Etwas besser
ist die Situation im UKW–FM–Bereich
88 MHz – 108 MHz, weil dort manche
Störspektren schon abgeklungen sind.
In Büroräumen dominieren PCs, Monitore
und Datennetze. In industrieller Umgebung
werden oft starke Hochfrequenz­generatoren auf den I.S.M.–Frequenzen
betrieben.
Auch manche Empfänger und Spektrum–
Analysatoren strahlen Störfelder ab, die mit
der Sonde nachweisbar sind.

Die Sonde verfügt über 6 Stück NiMH­Akkuzellen a 1,2 V/600 mAh und arbeitet
mit einer nominellen Betriebsspannung von
7,2 V.
Die Akkus sind im Antennenrohr
untergebracht und somit voll abgeschirmt.
Irgendwelche Einstreuungen oder
Beeinflussungen von außen sind daher
unmöglich.
Die Stromaufnahme ist bei Betrieb mit
eingeschaltetem Verstärker etwas höher als
ohne. Die Mindestbetriebsdauer pro Ladung
ist mit > 5 Stunden sehr vorsichtig
angegeben.
Wenn der Farbton der Akku LED zu rot
wechselt, sollte die Messung abgebrochen
werden und die Antenne geladen werden.
Die angegebene Betriebsdauer steht auch
bei Kapazitätsabnahme durch Alterung
noch zur Verfügung.
Akkus dieser Bauart haben einen so kleinen
Innenwiderstand, dass sie sich bei einem

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Spectrum Analysers usually "wake up" in
a somewhat insensitive default set-up.
It is therefore recommended to switch
the amplifier ON.

In contrast to magnetic probes there will
be a multitude of signals generated by
electric and electronic equipment, but
only a few broadcast transmitters.
Radio AM-transmitters which can be
monitored with the magnetic probe
FMZB 1538 are covered by interference.
This interference is produced by
industrial disturbance sources which
mostly emit electric field rather than
magnetic field.
FM-radio shows better results because
some of the interference decreases with
increasing frequency.

In office rooms emission is dominated by
PCs, monitors and data networks.
Industrial environment shows high field­strength on ISM-frequencies (Industrial,
Scientific, Medical).
Even some receivers or spectrum
analysers radiate electric field strength,
which can be monitored with the probe.

Akku

Battery

The probe contains 6 NiMH-cells with
1,2 V/600 mAh each resulting in a
voltage of 7,2 V (nom.).

The batteries are built in the antenna
tube and completely shielded. Any stray
coupling or other effects from outside are
impossible.

Power consumption is slightly higher with
the amplifier switched ON. The > 5 hours
of operation time is very conservative.

If the colour of the battery LED changes
to RED the measurement should be
stopped and the antenna should be
recharged.
The operation time will still be available
after a certain ageing of the batteries.

Batteries of this kind have a very low
resistance. After a short current they will

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Aktive E-Feld-Sonde für den Frequenzbereich 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Active Electric Field Probe for the frequency range 9 kHz - 300 MHz EFS 9218

Kurzschluss innerhalb kürzester Zeit so
stark erhitzen, dass durch Abschmelzen der
Isolation zwischen den Zellen dauerhafte
Kurzschlüsse entstehen, was zu noch
grösserer Wärmeentwicklung führt.
Der Akkusatz ist durch eine
Schmelzsicherung geschützt. Sind jedoch
erst einmal Kurzschlüsse zwischen den
Zellen entstanden, so nützt dies nichts mehr
und eine Zerstörung der Sonde ist die
Folge.
Die Sonde darf daher keinesfalls geöffnet
oder mit ungeeigneten Mitteln geladen
werden.
Ein Kurzschluss des Ladeanschlusses
muss unbedingt vermieden werden.
Als Ladebuchse wurde bis zur S/N 212 eine
SMA-Buchse mit einem Adapterkabel auf
Hohlbuchse verwendet. Heute, ab S/N 213
ist hier eine Hohlstecker-Buchse verbaut.
Eine leichte Erwärmung des Rohres
während des Ladevorganges ist normal.

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heat up in seconds. Burning out of the
insulating material between the cells
leads to permanent inner short circuit
with even more heat.

The battery is protected by a fuse. But
once a short circuit between cells is
established, the fuse cannot prevent
severe damage to the probe.

For this reason never open the probe or
charge it with inappropriate charging
equipment.
Avoid short circuits to the charging
connector.
An SMA-connector was used for
charging in combination with a short
adapter cable to DC-jack until S/N 212.
Nowadays starting from S/N 213 a DC
jack is directly assembled to the EFS

9218. A slight warming of the antenna
tube is normal during charging.

Ladebuchse:

DC-jack for charging:

Innenleiter: PLUS
Außenleiter: MINUS (MASSE)
Durchmesser des Mittelpins: 2,5 mm

Inner conductor: PLUS

Outer conductor: MINUS (GROUND)
Diameter of the center pin: 2,5 mm

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