自制直流LISN

自制直流LISN

背景

​ LISN（Line Impedance Stabilization Network，线路阻抗稳定网络）是电磁兼容（EMC）测试中的关键设备，主要用于测量被测设备（DUT）通过电源线产生的传导干扰（Conducted Emissions）。它有4个端口：输入、输出、射频输出和外壳，其中外壳与大地接在一起。输入端和输出端在LISN内部通过电感连接，保证在直流上两者之间为低阻抗，保证电源通流，在高频上两者之间为高阻抗，隔离输入端和输出端的噪声。射频输出端与输出端通过一个耦合电容连接，使得被测设备（DUT)传导到电源线的干扰能够提取至测试仪器（如频谱分析仪或EMI接收机）。

功能性能需求

​ 为了在非标准实验室环境下进行电磁兼容传导类项目预测试或整改，可以使用自制简单LISN用来测试产品电源线或线缆的传导噪声。根据根据实际需求，需要测试的产品主要是小功率直流供电设备，因此考虑简化结构，自制LISN只考虑用于直流小功率型电源测试，自制LISN定义的性能指标如下。

功能性能	描述
输入电压范围	±100V
输入电流范围	±10A
工作频率	> 10kHz~200MHz

方案设计

​ 考虑到方便携带，将两路LISN设计到1张PCB上。输入端为2路电源输入和1路机壳地接地端，输出端为2路电源输出和2路射频输出。输入输出端之间电感为5uH，为了降低输入输出端的耦合，采用5个1uH的电感串联得到，输入端增加1颗1uH电源用于加强输入端的滤波，电感尽量选取谐振频率高的型号。输出端到射频输出端使用电容耦合，增加了电阻组成的10dB衰减器和二极管保护电路，防止到频谱仪的信号过大烧毁频谱仪前端。

为了屏蔽外部噪声干扰，设计将PCB安装到铝合金盒子中，在盖板上开孔引出电源接线柱和射频输出端SMA插头，最终成品如下：

性能测试

​ 使用网络分析仪测试LISN输出端到LISN射频输出端的传输曲线，从输出端1注入信号，测试射频输出端1的传输功率和输出端1的反射损耗，测试曲线如下：

可以看到随频率增大射频输出端的输出功率是在下降的，在500MHz处输出功率为-12.3dB，除去LISN内部的10dB固定衰减，LISN的插入损耗为2.3dB。同时在低于500MHz的频段下测试输出端的反射损耗均小于-10dB，说明LISN输出端阻抗与测试系统50Ω匹配较为良好。

​ 为了测试LISN中两个通道的隔离度，使用网络分析仪从通道1注入信号，测量通道2的射频输出端功率，得到测试曲线如下。

可以看到在500MHz以下通道间隔离基本达到-35dB以上，在1GHz范围内隔离度最低为-22dB@600MHz左右，基本可以保证两个通道的噪声不会相互串扰影响测试判断。

结论

​ 直流LISN结构较为简单，使用几个常用的普通器件即可组成一个频率范围覆盖几百MHz的低成本LISN。虽然无法达到标准电磁兼容试验室设备的精度，但用于正式测试前的摸底测试或在非试验室条件下整改测试产品的传导干扰还是可行的。