線路阻抗穩定網絡在電磁兼容測試中應用

周 捷，芮大勇

（中國船舶重工集團公司第七二三研究所，揚州 225001）

線路阻抗穩定網絡在電磁兼容測試中應用

周 捷，芮大勇

（中國船舶重工集團公司第七二三研究所，揚州 225001）

本文介紹了線路阻抗穩定網絡的工作原理和作用，對使用注意事項進行了分析，對常用的V型LISN及標準應用進行了詳細描述。

電磁兼容測試；線路阻抗穩定網絡；工作原理；應用

引言

隨著電子技術的不斷進步，電子設備小型化和密集化程度的不斷提高，電子設備的應用也隨之越來越廣泛，而電子設備的大量使用，導致了更加復雜惡劣的電磁環境，諸如電源諧波、電壓波動、脈沖噪聲、電磁場輻射、靜電干擾等。這種有意或無意產生的信號，往往可能導致一些電子設備或系統不能正常工作，或引起性能降低，甚至受到損壞。經過管理機構的電磁兼容研究和分析，發現各類電子設備或系統使用或安裝時，都要與安裝地點的共用電網相連，而共用電網是一個龐大的網絡，通過電源線連接著不同的功率輸出裝置，這形成了一個巨大的“天線”系統，能使傳導發射十分有效地輻射出去，造成更加復雜惡劣的電磁環境。為此，管理機構規定了強制性的傳導發射限值。

1 線路阻抗穩定網絡的由來

傳導發射測試的目的是測量存在于產品電源線上的噪聲電流，這種發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，在整個頻率范圍內，不同測試場地的交流電源系統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出的噪聲電流的大小，從而使這種測試方法變的很不現實。

傳導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，從電網端口測出來的傳導干擾電壓UN不僅與傳導干擾源（Ug，Zg）有關，還跟電網的本身的阻抗（Zm）有關。而我們可以很容易的發現，電網的阻抗（Zm）不是常數，其受測量時間、測量地點和測量頻率等各種因素的影響，電網的線路阻抗是不穩定的。可是，在傳導干擾電壓測量中，電網的線路阻抗是非常重要的，為了使電壓法在進行傳導干擾電壓測量時能有一個統一的測試條件，使測量結果有重復性與可比性，國際無線電干擾特別委員會設計了多種類型的線路阻抗穩定網絡，規定了用于不同類型傳導干擾電壓測量的標準線路阻抗。

線路阻抗穩定網絡是目前電磁兼容測試中重要的輔助設備之一，同時也是進行傳導干擾測量的關鍵設備。

2 線路阻抗穩定網絡的工作原理及作用

串入線路阻抗穩定網絡的傳導干擾電壓測量電路，如圖2所示。

從電路圖我們可以看出，電網中串入了線路阻抗穩定網絡的阻抗（ZS），該阻抗要遠大于電網的本身阻抗（Zm）。因此，測量電網中的總等效阻抗受到電網本身阻抗（Zm）的影響大大減小了；同時，對于EMI源而言，線路阻抗穩定網絡為其提供了一個純阻抗負載R，進一步穩定了電網線路中的阻抗。線路阻抗穩定網絡中的阻抗（ZS）和阻抗（ZP）同時還組成了一個高頻抑制電路，從一定程度上抑制了來自電網的高頻噪聲信號，進一步減小了測量誤差。

以GJB 151B-2013《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求與測量》中使用的50Ω//50μH+5Ω V型線路阻抗穩定網絡為例，該網絡實際電路圖如圖3所示。

從圖3可見，線路阻抗穩定網絡有以下幾個主要作用：

1）被測設備通過線路阻抗穩定網絡供電，線路阻抗穩定網絡為其提供了標準的線路阻抗。同時有效抑制了來自電網的高頻噪聲信號，減小了來自電網的其它設備引起的線路阻抗變化；

2）線路阻抗穩定網絡中的50μH電感和8μF電容，一方面可以阻隔和旁路來自電網的外部噪聲，因為電網中的任何諧波都會通過線路阻抗穩定網絡耦合到測量接收機中，而被當做是被測設備產生的，只有將其隔離，測量結果才真實有效；另一方面可以有效隔離被測設備產品的諧波進入電網中；

3）線路阻抗穩定網絡中的0.25μF隔直電容，可防止測量接收機輸入端過載；1 kΩ電阻為0.25μF電容提供靜電放電通路，同時，通過1 kΩ電阻作為線路阻抗穩定網絡的測量信號輸出端口，與測量接收機信號輸入端相連，將產品被測設備的信號耦合到測量接收機中，用于傳導干擾測量。

3 線路阻抗穩定網絡的主要類型及標準應用

根據標準GB/T 6113.102-2008 《無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設備輔助設備傳導騷擾》，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。傳導發射測量一般選用V型較多，現對常用的V型LISN類型及標準應用進行簡要介紹。

3．1 50 Ω//50μH+5 Ω V型線路阻抗穩定網絡

圖2 串入LISN的傳導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主要應用標準：

1）GJB 151B-2013 軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求和測量

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

3）GB 9254-2008 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法

3．2 50Ω//50μH V型線路阻抗穩定網絡

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100 A。電路原理圖如圖5所示。

50 Ω//50μH V型LISN主要應用標準：

1）GB 4343.1-2009 家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求第1部分：發射

2）GB 4824-2013 工業、科學和醫療（ISM）射頻設備騷擾特性限值和測量方法

3）GB 9254-2008 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法

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

3．3 50 Ω//5μH+1 Ω V型線路阻抗穩定網絡

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400 A。如果此類LISN能滿足GJB 151B-2013《軍用設備和分系統電磁發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中電源端口傳導發射替代法的測試。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主要應用標準：

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

2）GJB151B-2013 軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求和測量

3．4 50 Ω//5μH V型線路阻抗穩定網絡

GJB 151B-2013《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求和測量》附錄B中電源端口傳導發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 線路阻抗穩定網絡的使用

在利用LISN進行傳導發射測試時，為了保證安全和測試結果的真實性，主要有以下幾點注意事項：

1）LISN接地要可靠，最好與接地平板搭接；

2）在利用LISN進行傳導發射測試時，需要在測量接收機輸入端加衰減器（一般為20 dB）或脈沖限幅器。一是因為某些產品在開關或瞬時斷電時會引起瞬態尖峰，其幅度遠遠超過測量接收機的測量范圍，很容易損壞測量接收機；二是因為某些電源（如：400 Hz電源）會在LISN的50 Ω信號端口產生較高的電壓（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信號端口產生約0.54 V的電壓，而對于115 V/400 Hz電源則會在50 Ω信號端口產生約3.6 V的電壓）。

3）不同的LISN對電網的干擾隔離能力不盡相同。為了確定所測傳導發射的可信性，試驗前應檢查經LISN竄入的剩余傳導干擾。其方法是從LISN上撤去產品的電源線，保留LISN的電源進線和網絡與測量接收機之間的連接電纜，在測量接收機測出的干擾值相當于背景噪聲。只有當這些剩余干擾電壓小于EUT的干擾限值6 dB以上，試驗才是有效的。

4）LISN在低頻段和高頻段的阻抗都會偏離標稱值，在傳導發射測試時應加以修正。

圖7 50Ω//50μH V型LISN

5 結束語

本文通過對LISN的工作原理、作用及使用注意事項進行詳細分析，對常用的V型LISN及標準應用進行簡單介紹，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備和測量方法規范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設備輔助設備傳導騷擾[S].

[2] GJB 151B-2013 軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求和測量[S].

[3] GB 4343.1-2009 家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求第1部分：發射[S].

[4] GB 4824-2013 工業、科學和醫療（ISM）射頻設備騷擾特性限值和測量方法[S].

[5] GB 9254-2008 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法[S].

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

[7] GB/T 18655-2010 車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法[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，中國船舶重工集團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，本科學歷，衛星通信專業，多年從事環境與可靠性試驗、電磁兼容測試與管理工作。