Стабилизация импеданса линии существует уже семидесятый год и все еще набирает силу

Nov 19, 2023

Семьдесят лет назад, в мае, сеть стабилизации импеданса линии (LISN) с сопротивлением 5 микрогенри дебютировала в стандарте MIL-I-6181B.2 Помимо самого приемника электромагнитных помех, LISN является одним из старейших и наиболее успешных образцов испытательного оборудования для измерения электромагнитных помех в мире. существование. И хотя приемники EMI сильно изменились с 1953 года (см. изображения в юбилейной статье MIL-I-6181B за прошлый месяц),3 LISN 5 мкГн не только все еще с нами, но и почти без изменений и используется в коммерческой авиации и автомобильной промышленности. , а также для военного применения по всему миру.4 Другие LISN приходили и уходили, а другие все еще с нами. То, как мы используем LISN, со временем изменилось, и не всегда в лучшую сторону. Но LISN останется в мире испытаний на электромагнитные помехи.

Радиоприемники, использовавшиеся на армейских самолетах времен Второй мировой войны, были весьма восприимчивы к очень низким уровням шума на их первичном входном питании (28 В постоянного тока). Кроме того, неэкранированные антенные вводы (см. ссылку 3) были очень чувствительны к емкостным перекрестным помехам от шумных источников питания 28 В постоянного тока.

Первые стандарты EMI пытались контролировать оба пути связи радиочастотных помех (RFI). До 1953 года в JAN-I-2255 использовалась пара развязывающих конденсаторов емкостью 4 мкФ в качестве шунта (общая емкость 8 мкФ между фидером питания и заземляющим слоем) и силовой провод длиной 10 футов, подвешенный не более чем на ¼ дюйма от заземляющего слоя для то, что они назвали стабилизацией источника питания (см. рисунок 1). Поскольку эти приемники настраивались в диапазоне от 0,15 до 20 МГц, JAN-I-225 измерял проводимые и излучаемые излучения в том же диапазоне. Резонансная частота 10-футовой проводки и емкость 8 мкФ имели место ниже испытательного диапазона частот, так что импеданс, обращенный к конденсаторам через 10-футовый провод, имел индуктивный характер.

Рисунок 1: Испытательная установка EMI JAN-I-225, показывающая подробности того, как стабилизация импеданса линии была достигнута без «LISN в коробке».

JAN-I-225 был заменен в 1953 году MIL-I-6181B, который включал как требуемый импеданс (рис. 2), так и строительные чертежи (рис. 3) для LISN 5 мкГн. Эти же чертежи с двумя небольшими изменениями появлялись в RTCA/DO-160 для авионики коммерческих самолетов вплоть до 1989 года.6 После этого они требовали расширенного контроля импеданса, как в DEF STAN 59-411, но не включали детали конструкции ДЕФ СТАН 59-411. Две настройки уже появились в MIL-I-6181C7, который заменил MIL-I-6181B в 1957 году: резистор 1 кОм для отвода воздуха от центрального проводника порта EMI к корпусу и удаление резистора 1 Ом последовательно с входной стороной на 1 мкФ. конденсатор фильтра.

Рис. 2. График импеданса MIL‑I‑6181B 5 мкГн LISN

Рисунок 3. Детали конструкции LISN в соответствии с MIL-I-6181B.

Верхняя частота контролируемого импеданса с течением времени несколько колебалась. MIL-I-6181B имеет частоту 25 МГц, как и MIL-I-6181D8 (1959 г.), но промежуточная буква «C» в 1957 г. увеличила ее до 100 МГц. В большинстве спецификаций и стандартов она была установлена ​​на уровне 30 МГц, поскольку это был верхний предел кондуктивных излучений и излучаемых излучений со стержневой антенной. Но за последние несколько десятилетий различные спецификации подняли верхний предел до 400 МГц для восприимчивости к радиочастотным помехам, а автомобильный мир (CISPR 259) поднял его до 100 МГц для кондуктивных излучений.

Создателю 5 uH LISN, несомненно, было бы приятно узнать, что его работа получила такой большой успех и признание во всем мире. Кто был этот человек и как вообще появился 5 uH LISN? Мы обязаны А.Т. Паркеру (1915–2000) за следующий исторический отрывок. В 1960 году Паркер основал компанию Solar Electronics, разработчика и поставщика оборудования для испытаний на электромагнитные помехи. Ранее он работал в Stoddart Aircraft Radio Company, которая выпустила первый коммерческий 5-мкм LISN. По словам самого Паркера:

«В начале Второй мировой войны инженер по авиационным двигателям по имени Алан Уоттон, работавший в авиакорпорации, был обеспокоен радиочастотным излучением, проводимым по проводке в военном самолете типа Douglas DC-3. Он разработал первую сеть стабилизации линейного импеданса, которая имитировала Импеданс силовых проводов постоянного тока в самолете. В нем использовался дроссель в пять микрогенри и средство для передачи напряжений, вырабатываемых на этой индуктивности, к приемнику сопротивлением 50 Ом в диапазоне частот от 150 кГц до 25 МГц».