周 捷，芮大勇

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，揚(yáng)州 225001）

線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)在電磁兼容測試中應(yīng)用

周 捷，芮大勇

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，揚(yáng)州 225001）

本文介紹了線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的工作原理和作用，對使用注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析，對常用的V型LISN及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)描述。

電磁兼容測試；線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)；工作原理；應(yīng)用

引言

隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子設(shè)備小型化和密集化程度的不斷提高，電子設(shè)備的應(yīng)用也隨之越來越廣泛，而電子設(shè)備的大量使用，導(dǎo)致了更加復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境，諸如電源諧波、電壓波動(dòng)、脈沖噪聲、電磁場輻射、靜電干擾等。這種有意或無意產(chǎn)生的信號，往往可能導(dǎo)致一些電子設(shè)備或系統(tǒng)不能正常工作，或引起性能降低，甚至受到損壞。經(jīng)過管理機(jī)構(gòu)的電磁兼容研究和分析，發(fā)現(xiàn)各類電子設(shè)備或系統(tǒng)使用或安裝時(shí)，都要與安裝地點(diǎn)的共用電網(wǎng)相連，而共用電網(wǎng)是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，通過電源線連接著不同的功率輸出裝置，這形成了一個(gè)巨大的“天線”系統(tǒng)，能使傳導(dǎo)發(fā)射十分有效地輻射出去，造成更加復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境。為此，管理機(jī)構(gòu)規(guī)定了強(qiáng)制性的傳導(dǎo)發(fā)射限值。

1 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的由來

傳導(dǎo)發(fā)射測試的目的是測量存在于產(chǎn)品電源線上的噪聲電流，這種發(fā)射可以簡單的用電流探頭來測量。然而不同測試場地的背景噪聲并不一致，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，不同測試場地的交流電源系統(tǒng)的阻抗有很大的變化，這種阻抗的變化直接影響到從電源線傳導(dǎo)出的噪聲電流的大小，從而使這種測試方法變的很不現(xiàn)實(shí)。

傳導(dǎo)干擾電壓測量簡化后的等效電路，如下圖1所示。

圖1 接到電網(wǎng)上的EMI源的等效電路

從簡化電路圖中我們可以看出，從電網(wǎng)端口測出來的傳導(dǎo)干擾電壓UN不僅與傳導(dǎo)干擾源（Ug，Zg）有關(guān)，還跟電網(wǎng)的本身的阻抗（Zm）有關(guān)。而我們可以很容易的發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)的阻抗（Zm）不是常數(shù)，其受測量時(shí)間、測量地點(diǎn)和測量頻率等各種因素的影響，電網(wǎng)的線路阻抗是不穩(wěn)定的。可是，在傳導(dǎo)干擾電壓測量中，電網(wǎng)的線路阻抗是非常重要的，為了使電壓法在進(jìn)行傳導(dǎo)干擾電壓測量時(shí)能有一個(gè)統(tǒng)一的測試條件，使測量結(jié)果有重復(fù)性與可比性，國際無線電干擾特別委員會(huì)設(shè)計(jì)了多種類型的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，規(guī)定了用于不同類型傳導(dǎo)干擾電壓測量的標(biāo)準(zhǔn)線路阻抗。

線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)是目前電磁兼容測試中重要的輔助設(shè)備之一，同時(shí)也是進(jìn)行傳導(dǎo)干擾測量的關(guān)鍵設(shè)備。

2 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的工作原理及作用

串入線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的傳導(dǎo)干擾電壓測量電路，如圖2所示。

從電路圖我們可以看出，電網(wǎng)中串入了線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的阻抗（ZS），該阻抗要遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的本身阻抗（Zm）。因此，測量電網(wǎng)中的總等效阻抗受到電網(wǎng)本身阻抗（Zm）的影響大大減小了；同時(shí)，對于EMI源而言，線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)為其提供了一個(gè)純阻抗負(fù)載R，進(jìn)一步穩(wěn)定了電網(wǎng)線路中的阻抗。線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)中的阻抗（ZS）和阻抗（ZP）同時(shí)還組成了一個(gè)高頻抑制電路，從一定程度上抑制了來自電網(wǎng)的高頻噪聲信號，進(jìn)一步減小了測量誤差。

以GJB 151B-2013《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測量》中使用的50Ω//50μH+5Ω V型線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)為例，該網(wǎng)絡(luò)實(shí)際電路圖如圖3所示。

從圖3可見，線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)有以下幾個(gè)主要作用：

1）被測設(shè)備通過線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)供電，線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)為其提供了標(biāo)準(zhǔn)的線路阻抗。同時(shí)有效抑制了來自電網(wǎng)的高頻噪聲信號，減小了來自電網(wǎng)的其它設(shè)備引起的線路阻抗變化；

2）線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)中的50μH電感和8μF電容，一方面可以阻隔和旁路來自電網(wǎng)的外部噪聲，因?yàn)殡娋W(wǎng)中的任何諧波都會(huì)通過線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合到測量接收機(jī)中，而被當(dāng)做是被測設(shè)備產(chǎn)生的，只有將其隔離，測量結(jié)果才真實(shí)有效；另一方面可以有效隔離被測設(shè)備產(chǎn)品的諧波進(jìn)入電網(wǎng)中；

3）線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)中的0.25μF隔直電容，可防止測量接收機(jī)輸入端過載；1 kΩ電阻為0.25μF電容提供靜電放電通路，同時(shí)，通過1 kΩ電阻作為線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的測量信號輸出端口，與測量接收機(jī)信號輸入端相連，將產(chǎn)品被測設(shè)備的信號耦合到測量接收機(jī)中，用于傳導(dǎo)干擾測量。

3 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的主要類型及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6113.102-2008 《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備輔助設(shè)備傳導(dǎo)騷擾》，LISN有兩種基本類型：用于耦合非對稱電壓的V型和分別用于耦合共模電壓和差模電壓的Δ型。傳導(dǎo)發(fā)射測量一般選用V型較多，現(xiàn)對常用的V型LISN類型及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用進(jìn)行簡要介紹。

3．1 50 Ω//50μH+5 Ω V型線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

圖2 串入LISN的傳導(dǎo)EMI電壓測量的電路

圖3 50Ω//50μH+5Ω V型LISN

50 Ω//50μH+5 Ω V型LISN主要適用于9～150 kHz的頻率范圍，但如果此類LISN能滿足50Ω//50μH V型LISN的阻抗（模和相角），那么也可用于150kHz～30MHz的頻率范圍。這類線LISN電流最大容量可達(dá)100A。電路原理圖如圖4所示。

目前市場上50 Ω//50μH+5 Ω V型V型LISN主要有：羅德與施瓦茨ENV216型和ESH2-Z5型、施瓦茨貝科NSLK812x和NNLK81xx系列、AFJ公司的LS-16C和LT-32C等。

50 Ω//50μH+5 Ω V型LISN主要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：

1）GJB 151B-2013 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和測量

2）GB 4343.1-2009 家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的電磁兼容要求第1部分：發(fā)射

3）GB 9254-2008 信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法

3．2 50Ω//50μH V型線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

50 Ω//50μH V型LISN主要適用于150～30 MHz的頻率范圍，電流最大容量可達(dá)100 A。電路原理圖如圖5所示。

50 Ω//50μH V型LISN主要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：

1）GB 4343.1-2009 家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的電磁兼容要求第1部分：發(fā)射

2）GB 4824-2013 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）射頻設(shè)備騷擾特性限值和測量方法

3）GB 9254-2008 信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法

4）GB/T 18387-2008 電動(dòng)車輛的電磁場發(fā)射強(qiáng)度的限值和測量方法，帶寬，9kHz～30MHz

3．3 50 Ω//5μH+1 Ω V型線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

50 Ω//5μH+1 Ω V型LISN主要適用于150～100 MHz的頻率范圍，電流最大容量可達(dá)400 A。如果此類LISN能滿足GJB 151B-2013《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和測量》附錄B中阻抗的要求，那么也可用于GJB 151B-2013中電源端口傳導(dǎo)發(fā)射替代法的測試。電路原理圖如圖6所示。

目前市場上50 Ω//5μH+1 Ω V型LISN主要有：羅德與施瓦茨ESH3-Z6型、施瓦茨貝科NNBM8124系列等。

50 Ω//5μH+1 Ω V型LISN主要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：

1）GB/T 18655-2010 車輛、船和內(nèi)燃機(jī)無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法

2）GJB151B-2013 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和測量

3．4 50 Ω//5μH V型線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

GJB 151B-2013《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和測量》附錄B中電源端口傳導(dǎo)發(fā)射替代法中給出了另一種50Ω//5μH V型LISN，電路圖如圖7所示。

圖4 50Ω//50μH+5Ω V型LISN

圖5 50Ω//50μH V型LISN

圖6 50Ω//50μH+1Ω V型LISN

4 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的使用

在利用LISN進(jìn)行傳導(dǎo)發(fā)射測試時(shí)，為了保證安全和測試結(jié)果的真實(shí)性，主要有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

1）LISN接地要可靠，最好與接地平板搭接；

2）在利用LISN進(jìn)行傳導(dǎo)發(fā)射測試時(shí)，需要在測量接收機(jī)輸入端加衰減器（一般為20 dB）或脈沖限幅器。一是因?yàn)槟承┊a(chǎn)品在開關(guān)或瞬時(shí)斷電時(shí)會(huì)引起瞬態(tài)尖峰，其幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過測量接收機(jī)的測量范圍，很容易損壞測量接收機(jī)；二是因?yàn)槟承╇娫矗ㄈ纾?00 Hz電源）會(huì)在LISN的50 Ω信號端口產(chǎn)生較高的電壓（以50 Ω//50 μH+5 Ω V型LISN為例，0.25 μF耦合電容對220 V/50 Hz電源在50 Ω信號端口產(chǎn)生約0.54 V的電壓，而對于115 V/400 Hz電源則會(huì)在50 Ω信號端口產(chǎn)生約3.6 V的電壓）。

3）不同的LISN對電網(wǎng)的干擾隔離能力不盡相同。為了確定所測傳導(dǎo)發(fā)射的可信性，試驗(yàn)前應(yīng)檢查經(jīng)LISN竄入的剩余傳導(dǎo)干擾。其方法是從LISN上撤去產(chǎn)品的電源線，保留LISN的電源進(jìn)線和網(wǎng)絡(luò)與測量接收機(jī)之間的連接電纜，在測量接收機(jī)測出的干擾值相當(dāng)于背景噪聲。只有當(dāng)這些剩余干擾電壓小于EUT的干擾限值6 dB以上，試驗(yàn)才是有效的。

4）LISN在低頻段和高頻段的阻抗都會(huì)偏離標(biāo)稱值，在傳導(dǎo)發(fā)射測試時(shí)應(yīng)加以修正。

圖7 50Ω//50μH V型LISN

5 結(jié)束語

本文通過對LISN的工作原理、作用及使用注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)分析，對常用的V型LISN及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹，希望對廣大電磁兼容測試工程師有所幫助。

[1] GB/T 6113.102-2008 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備輔助設(shè)備傳導(dǎo)騷擾[S].

[2] GJB 151B-2013 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和測量[S].

[3] GB 4343.1-2009 家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的電磁兼容要求第1部分：發(fā)射[S].

[4] GB 4824-2013 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）射頻設(shè)備騷擾特性限值和測量方法[S].

[5] GB 9254-2008 信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法[S].

[6] GB/T 18387-2008 電動(dòng)車輛的電磁場發(fā)射強(qiáng)度的限值和測量方法，帶寬，9kHz～30MHz [S].

[7] GB/T 18655-2010 車輛、船和內(nèi)燃機(jī)無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法[S].

The Application of LISN in EMC Test

ZHOU Jie, RUI Da-yong
(The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001)

This paper introduces the working principle and function of LISN，analyzes the matters needing attention，and describes the commonly used V type LISN and standard applications in detail.

EMC test；LISN；working principle；application

OX

A

1004-7204(2017)04-0104-04

周捷，本科，通信工程專業(yè)，中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，工程師，從事電磁兼容測試與研究工作多年。

芮大勇，本科學(xué)歷，衛(wèi)星通信專業(yè)，多年從事環(huán)境與可靠性試驗(yàn)、電磁兼容測試與管理工作。