emc實驗室必備設備：線性阻抗穩定網絡（LISN）簡介

1 引言

        傳導干擾以電壓或電流的共模(不對稱)和差模(對稱)形式出現。共模干擾是指相線由地形成的回路干擾;差模干擾是指相線之間形成的回路干擾。

         LISN，Line Impedance Stabilization Network的縮寫，即線性阻抗穩定網絡，也會被稱作AMN，人工電源網絡(Artificial Mains Network)。它是傳導干擾測試中主要的測量儀器，目前電子電氣設備電源端口的傳導干擾測試主要是通過線性阻抗穩定網絡進行測量。

圖1 單線LISN

圖2 4線LISN

2 LISN的作用

         傳導發射測試(CE)的目的是測量存在于產品電源線上的噪聲電流。

         在不同的測試場地，電源網上存在的環境噪聲也不同。外部的環境電磁噪聲通過交流電源線進入被測樣品，影響測量結果的準確性。雖然電流探頭也可以進行傳導發射的測量，但不同電源系統的阻抗有很大區別。這種負載阻抗的變化影響到從電源線傳導出去的噪聲電流的大小。為了保證測試場地之間的一致性，各試驗場地從產品電源線看進去的阻抗必須是穩定的。

圖3 傳導干擾測試布置簡圖

于是便有了LISN。它用于被測樣品(EUT)和電源輸入之間，來實現如下功能和需求：

         1)隔離。LISN放在電網電源與被測樣品之間，濾去來自電網電源的電磁噪聲，給被測樣品提供純凈的電源，從而保證測量結果的準確性。同樣也會隔離來自被測樣品的騷擾信號，防止過多的電磁干擾流向電網電源影響同一線路的其它設備。

         2)供電。給測樣品提供電源，且不能影響電網電源對被測樣品正常供電。

         3)阻抗穩定。在測量頻率范圍內提供標準規定的穩定線路阻抗。人為的擬制一個穩定的線路阻抗，為傳導發射電壓的測量統一測試條件。一般在測量頻段范圍內提供50Ω網絡阻抗。

         4)信號拾取。利用LISN的高通濾波器使EUT產生的干擾信號耦合至EMI接收機上，并阻止電網電源電壓加至EMI接收機。

3 LISN的分類

        LISN有兩種基本類型：用于耦合不對稱電壓的V型和分別用于耦合對稱電壓和不對稱電壓的Δ型。在CISPR16標準中，分別規定了不同頻率范圍內的LISN使用原則和類型，見圖4。

圖4 LISN的分類

        LISN的阻抗為騷擾輸出端端接50Ω負載時，在EUT端測得的相對于參考地的阻抗。

現對常用LISN做簡單介紹：

1)50 Ω / 50 μH + 5Ω V型LISN，適用于9kHz-150kHz頻率范圍。

圖5

2)50 Ω / 50 μH V型LISN，適用于150kHz-30MHz頻率范圍。

圖6

3)50 Ω / 5 μH + 1Ω V型LISN，適用于150kHz-108MHz頻率范圍。

圖7

4)150 Ω V型LISN，適用于150kHz-30MHz頻率范圍。

圖8

5)150 Ω Δ型LISN，適用于150kHz-30MHz頻率范圍。

圖9

4 LISN的結構和原理

             目前國內EMC專業實驗室依據的檢測標準，使用多為50Ω/50μH V型LISN。下圖是一個滿足CISPR 25和ISO 7637-2規定的線路阻抗穩定網絡。需要在正和負電源線上分別串入一個LISN。

圖10

          電路圖中1μF和5μH，用于過濾電網來自電網電源的干擾，為被測樣品提供“純凈”的電源。一個供電系統會連接多臺電子電氣設備，這些設備在工作的時候會將自身的噪聲引入供電網絡。這些電磁噪聲如果沒有經過過濾(隔離)，會被EMI接收機測量到，從而影響測試結果的準確性和可重復性。

圖11

         電路圖中0.1μF電容用于隔直通交，電路中直流成分會傳輸至EMI接收機導致損壞，以及電容能吸收騷擾信號中的峰值電壓。 0.1μF電容在測試頻率范圍內具有較低阻抗，不影響測試結果，而對于50Hz供電頻率具有較大阻抗。

圖12

        1kΩ 用于給0.1μF的電容放電。在一次測試結束后，EMI接收機RF端口斷開，需要將電容接地來提供電荷釋放路徑，否則在高壓EMC測試中，0.1μF電容上會一直有高壓存在，短時間內無法完全放電，需要通過對地的1kΩ電阻進行泄放。

圖13

         LISN RF端口50Ω Termination(終端負載) 則是為了保持兩根線的對稱性。EMC測試過程中，L線(+)與N線(-)上均有干擾電流，未進行測量的線路干擾仍然存在，需要通過LISN的RF端口端接50歐電阻為其提供通路，否則會影響到測量線路上的測試結果。

圖14

5 使用注意事項

下圖是GB/T 9254.1中傳導干擾測試臺式設備EUT布置示例：

圖15 臺式EUT測試布置示例

         從圖中可以看出標準對試驗布置有許多細節要求，例如高度、距離、長度等。究其原因，是因為GB/T 9254.1標準要求的電源線測試限值要求為60dBμV，從dB轉換到電壓為1000μV也就是1mV，對應到電流就是20μA，μA級別的電流是很小的量，接地電阻、距離、高度等方面的布置細節都很有可能會影響到這個電流的大小。所以標準對EMC測試Setup各個要求進行細化，其目的是保證測試結果是可信、可重復，盡可能減少影響因素，而導致測試結果不準確，或者更換場地導致測試結果無法重復。所以按照標準進行測試布置非常重要，否則試驗數據可能無效。

        傳導干擾試驗的共模電流/電壓是經過LISN的外殼到金屬接地參考平面(GRP)，然后回到受試設備(EUT)，因此，LISN與接地參考平面之間的連接方式對測量結果有非常大的影響。FCC標準要求LISN的接地阻抗不得高于2.5mΩ。

         無論是單線LISN還是可以測試多線的LISN，其外殼與接地參考平面應使用短粗的導體，*好是L型銅板進行連接，從而保證足夠低的接地阻抗。

          另外需要注意LISN的GND必須連接**地，這里說的**地和與金屬接地參考平面板之間的連接不是一回事。前者是為了**，后者是為了測量準確性。