Elektromagnetische Effekte und Bedrohungen

Elektromagnetische Störeffekte können elektronische Systeme beeinträchtigen oder beschädigen. Dies ist besonders kritisch in sicherheitssensiblen Bereichen. Daher untersucht die Forschungsgruppe derartige Effekte mit besonderem Fokus auf Intentional Electromagnetic Interference (IEMI). Im Zentrum stehen die Analyse möglicher Bedrohungsszenarien sowie deren Auswirkungen auf Systeme, die für den Betrieb zentraler Infrastrukturen essenziell sind.

Die Arbeiten erweitern klassische Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) um Szenarien außerhalb regulierter Grenzwerte, in denen leistungsstarke Sendequellen gezielt auf empfindliche Technik wirken. Untersucht werden unter anderem Rechenzentren, industrielle Steueranlagen und weitere sicherheitskritische Einrichtungen. Die Forscherinnen und Forscher bewerten Funktionsausfälle hinsichtlich Wahrscheinlichkeit, Symptombild und Konsequenzen systematisch.

Für die Experimente stehen kontrollierte Laborumgebungen mit Hochleistungssignalquellen, spezialisierter Testinfrastruktur und moderner Messtechnik zur Verfügung. Ergänzend kommen numerische Verfahren zur Feldberechnung zum Einsatz, um die zugrunde liegenden physikalischen Effekte präzise abzubilden.
Internationale Kooperationen mit Forschungseinrichtungen, Universitäten und Industriepartnern gewährleisten eine wissenschaftlich fundierte Analyse der Störmechanismen und eine belastbare Bewertung potenzieller Risiken für kritische Infrastrukturen.

Absorberhalle

Umbaubar in Semi-Anechoic Chamber (SAC), Fully Anechoic Chamber (FAC) und Antennenmesskabine

• Frequenzbereich: 10 kHz – 40 GHz
• Innenabmessungen (l x b x h): 7,5 x 3,0 x 3,0 m³
• Testvolumen: 1,5 x 1,5 x 1,5 m³
• FAC-3, Full Compliant mit einem Messabstand von 3,0 m
• SAC, Pre Compliant mit reduziertem Höhenscan, Messabstand von 3,0 m
• Antennenmesskabine, Messabstand von min. 1,0 m, max. 3,0 m

Einsatzbereich:

• Messung linearer Übertragungsfunktionen
• EMV-Störfestigkeitsmessungen 80 MHz bis 18 GHz bis über 100 V/m
• HPM- und HIRF-Störfestigkeitsmessungen zwischen 150 MHz – 18 GHz bis über 2 kV/m
• HPM- und HIRF-Störfestigkeitsmessungen zwischen 18 MHz – 40 GHz bis über 1 kV/m
• EMV-Emissionsmessungen bis 18 GHz

Offener Drei-Streifen-TEM-Wellenleiter

• Testvolumen: bei ca. 9 m Länge ansteigende Querschnittsfläche (b x h) auf 3 x 3 m2
• Frequenzbereich: 0.01 – 8000 MHz

Einsatzbereich:

• Messung linearer Übertragungsfunktionen
• EMV-Störfestigkeitsmessungen bis über 100 V/m
• HPM-Störfestigkeitsmessungen zwischen 150 – 6000 MHz bis über 2 kV/m
• HPM-Störfestigkeitsmessungen zwischen 6 – 8 GHz bis über 1 kV/m
• UWB-Störfestigkeitsmessungen (120ps/2ns) bis über 12 kV/m
• EMV-Emissionsmessungen

GTEM-Zelle (Gigahertz-Transversal-Elektromagnetisch)

• Testvolumen: 0,6 x 0.6 x 0,375 m³
• Frequenzbereich: DC – 18 GHz

Einsatzbereich:

• Messung linearer Übertragungsfunktionen
• EMV-Störfestigkeitsmessungen bis über 100 V/m
• EMV-Emissionsmessungen

Modenverwirbelungskammer

• Testvolumen: 2 x 1 x 1.25 m³
• Frequenzbereich: 0.4 – 40 GHz

Einsatzbereich:

• EMV-Störfestigkeitsmessungen bis 40 GHz bis max. 2 kV/m
• HPM-Störfestigkeitsmessungen zwischen 0,4 – 6 GHz bis über 20 kV/m
• HPM-Störfestigkeitsmessungen zwischen 6 – 18 GHz bis max. 10 kV/m
• HPM-Störfestigkeitsmessungen zwischen 18 – 40 GHz bis max. 1 kV/m

Mobile HPM-Bestrahlungsanlage inkl. mobilem elektromagnetischem Schirmzelt

• Bestrahlungsfläche: 0.9 x 1.2 m2
• Frequenzbereich: 450 – 3400 MHz
• Abmessungen Schirmzelt: 6 x 4 x 2,5 m³

Einsatzbereich:

• HPM-Störfestigkeitsmessungen bis zu 5 kV/m (in 1 m Abstand)

BCI-Messplatz (Bulk Current Injection)

• BCI-Testplatz für leitungsgebundene Störsignaleinspeisung zwischen 10 kHz – 1 GHz bis über 3 A
• BCI-Messplatz für leitungsgebundene Emissionsmessungen zwischen 10 MHz – 3 GHz

NEMP-Generator nach MIL-STD 461 E,F,G RS105

• Testvolumen: 0,7 * 1 * 1 m³
• NEMP E1 Puls
• Pulsanstiegszeit: ~2,3 ns
• Pulsdauer: ~23 ns
• Polarität: Positiv und Negativ
• 1,5 m Drehscheibe mit 500 kg
• Max. Testfeldstärke (stufenlos einstellbar): 2,5 kV/m – 125 kV/m

PCI-Generator nach MIL-STD-188-125

• PCI-Prüfströme E1: 1,5 kA – 5 kA
• Einkopplung der PCI-Ströme mittels kapazitiver und induktiver Koppler

Einsatzbereich:

• Untersuchung von Prüflingen und Schutzelementen gegenüber direkt eingekoppelte NEMP-Störsignale der E1-Komponente auf Leitungen

Fachwissen zu elektromagnetischen Effekten und Bedrohungen wird insbesondere für den militärischen und zivilen Sicherheitsbereich bereitgestellt, darunter Behörden, Industrieanlagen, Versorgungsinfrastruktur und Kommunikationssysteme.

Die Leistungen umfassen unter anderem:

• Störfestigkeitstests gegen Hochleistungsmikrowellen
• Spezial-EMV-Untersuchungen bei hohen gepulsten Feldern (>1 kV/m, bis 18 GHz)
• Analyse von Verwundbarkeit und Schutz handelsüblicher Elektronik, z. B. in Leitstellen, Flugzeugen oder Satelliten
• Bewertungen und Untersuchungen zum Schutz kritischer Infrastruktur
• EMV- und HPEM-Untersuchungen, auch vor Ort möglich
• Prüfung von Testobjekten bis 1 m³ bei hohen Feldstärken (>10 kV/m, bis 18 GHz), wie sie etwa in der Luftfahrtindustrie gefordert werden
• Feldberechnungen mittels numerischer Verfahren, z. B. Finite-Differenzen- oder Finite-Elemente-Methode
• Studien zum Gefährdungspotenzial elektromagnetischer Störgrößen
• Forschung im Bereich HPEM-Detektion und Entwicklung von HPEM-Detektionsverfahren
• Zusammenarbeit und Forschung im Bereich HPEM-Bedrohungen      

MSCA Doctoral Network »iSense – In-Situ Monitoring of Electromagnetic Interference«

Auftraggeber: European Research Executive Agency (REA)

M. Suhrke, M. Lanzrath, B. Jörres and C. Adami, (2025). Exploring Short Pulses in Reverberation Chambers. In: 2025 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC Europe, Paris, France, 2025, pp. 1259-1264, doi: 10.1109/EMCEurope61644.2025.11176341.

L. C. Lavau, M. Suhrke and P. Knott, (2024). Assessing IEMI Vulnerabilities in MEMS Barometers: A Comparative Approach. In: 2024 14th International Workshop on the Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC Compo), Torino, Italy, 2024, pp. 119-123, doi: 10.1109/EMCCompo61192.2024.10742028.

T. Pusch, C. Adami, S. Ruge and M. Suhrke, (2023). A forensic detection system for intentional electromagnetic interference (IEMI) attempts. In: 2023 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC Europe, Krakow, Poland, 2023, pp. 1-6, doi: 10.1109/EMCEurope57790.2023.10274318.

L. C. Lavau, M. Suhrke and P. Knott, (2023). Securing Temperature Measurements: An Assessment of Sensors' Vulnerability to IEMI. In: 2023 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC Europe, Krakow, Poland, 2023, pp. 1-6, doi: 10.1109/EMCEurope57790.2023.10274337.

L. C. Lavau, M. Suhrke and P. Knott, (2022). Impact of IEMI pulses on a barometric sensor. In: 2022 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC Europe, Gothenburg, Sweden, 2022, pp. 290-294, doi: 10.1109/EMCEurope51680.2022.9900930.

F. Arduini, M. Suhrke, T. Pusch and H. Garbe, (2022). Vulnerability of Smart Grid-based Protection Systems to Ultra-Wide Band IEMI Sources. In: 2022 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC Europe, Gothenburg, Sweden, 2022, pp. 805-810, doi: 10.1109/EMCEurope51680.2022.9901132.

F. R. Arduini, M. Lanzrath, T. Pusch, M. Suhrke and H. Garbe, (2021). A Methodology for Estimating the Criticality of Energy Infrastructures in the Context of IEMI. In: 2021 IEEE International Joint EMC/SI/PI and EMC Europe Symposium, Raleigh, NC, USA, 2021, pp. 743-748, doi: 10.1109/EMC/SI/PI/EMCEurope52599.2021.9559348.

L. C. Lavau, M. Suhrke and P. Knott, (2021). Susceptibility of Sensors to IEMI Attacks. In: 2021 IEEE International Joint EMC/SI/PI and EMC Europe Symposium, Raleigh, NC, USA, 2021, pp. 533-537, doi: 10.1109/EMC/SI/PI/EMCEurope52599.2021.9559197.

T. R. Pusch, M. Suhrke and B. Jörres, (2021). Characterization of a Reference Test Setup for the Development of HPEM Standards. In: IEEE Letters on Electromagnetic Compatibility Practice and Applications, vol. 3, no. 1, pp. 3-6, March 2021, doi: 10.1109/LEMCPA.2020.3035893.

T. Hurtig, T. Pusch, M. Schaarschmidt, M. Elfsberg, N. Wellander and M. Suhrke, (2020). A reference test setup and comparison between different HPEM testing schemes. In: 2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Rome, Italy, 2020, pp. 1-5, doi: 10.1109/EMCEUROPE48519.2020.9245826.

G. Lubkowski, M. Lanzrath, L. C. Lavau and M. Suhrke, (2020). Response of the UAV Sensor System to HPEM Attacks. In: 2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Rome, Italy, 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/EMCEUROPE48519.2020.9245834.

M. Lanzrath, M. Suhrke and H. Hirsch, (2019). HPEM-Based Risk Assessment of Substations Enabled for the Smart Grid. In: IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 62, no. 1, pp. 173-185, Feb. 2020, doi: 10.1109/TEMC.2019.2893937.

T. Pusch, M. Lanzrath and M. Suhrke (2019). IEMI Resilience Assessment of Critical Infrastructures. In: 2019 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Barcelona, Spain, 2019, pp. 1132-1137, doi: 10.1109/EMCEurope.2019.8872057.

T. Pusch et al. (2019). A reference test setup to support research and development of HPEM testing schemes. In: 2019 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Barcelona, Spain, 2019, pp. 686-690, doi: 10.1109/EMCEurope.2019.8872105.

G. Lubkowski and M. Suhrke (2018). Electromagnetic Immunity of Mobile Devices - Statistical Analysis. In: 2018 International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC EUROPE), Amsterdam, Netherlands, 2018, pp. 404-9, doi: 10.1109/EMCEurope.2018.8484978.

M. Lanzrath, M. Suhrke and H. Hirsch (2018). HPEM Vulnerability of Smart Grid Substation Secondary Systems. In: 2018 International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC EUROPE), Amsterdam, Netherlands, 2018, pp. 799-804, doi: 10.1109/EMCEurope.2018.8485138.

M. Lanzrath et al. (2017). HPEM vulnerability of smart grid substations coupling paths into typical SCADA devices. In: 2017 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE, Angers, France, 2017, pp. 1-6, doi: 10.1109/EMCEurope.2017.8094632.

C. Adami, W. Berky, M. Jöster, T. Pusch and M. Suhrke (2015). HPEM vulnerability of radiation meters used in security relevant scenarios. In: 2015 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC), Dresden, Germany, 2015, pp. 1068-1072, doi: 10.1109/ISEMC.2015.7256316.

D. Hamann, H. Garbe, T. Pusch and M. Suhrke (2015). A detailed study on TEM waveguides' field distribution and efficiency. In: 2015 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC), Dresden, Germany, 2015, pp. 881-886, doi: 10.1109/ISEMC.2015.7256281.

C. Adami et al., (2014). HPM detector system with frequency identification. In: 2014 International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Gothenburg, Sweden, 2014, pp. 140-145, doi: 10.1109/EMCEurope.2014.6930892.