La stabilizzazione dell'impedenza di linea è giunta al suo settantesimo anno e continua ad andare forte

Apr 11, 2023

Settant'anni fa, a maggio, la rete di stabilizzazione dell'impedenza di linea (LISN) da 5 microhenry fece il suo debutto nel MIL‑I‑6181B.2 A parte il ricevitore EMI stesso, la LISN è uno degli apparecchi di test EMI più vecchi e di maggior successo in esistenza. E sebbene i ricevitori EMI siano cambiati moltissimo dal 1953 (vedi immagini nell'articolo sull'anniversario MIL‑I‑6181B del mese scorso),3 il LISN da 5 uH non solo è ancora con noi, ma è quasi invariato e utilizzato nell'aviazione commerciale e nell'industria automobilistica , così come applicazioni militari in tutto il mondo.4 Altri LISN sono venuti e se ne sono andati, e altri sono ancora con noi. Il modo in cui utilizziamo i LISN è cambiato nel tempo, non sempre in meglio. Ma la LISN è qui per restare nel mondo dei test EMI.

I ricevitori radio utilizzati sugli aerei dell'esercito della Seconda Guerra Mondiale erano piuttosto sensibili a livelli molto bassi di rumore sul loro ingresso di alimentazione primario (28 V CC). Inoltre, i connettori dell'antenna non schermati (vedere Riferimento 3) erano molto suscettibili alla diafonia capacitiva proveniente da alimentazioni elettriche rumorose a 28 V CC.

I primi standard EMI tentavano di controllare entrambi i percorsi di accoppiamento delle interferenze in radiofrequenza (RFI). Prima del 1953, JAN-I-2255 utilizzava una coppia di condensatori di bypass da 4 uF in shunt (capacità totale di 8 uF tra l'alimentatore e il piano di terra) e un cavo di alimentazione lungo 10 piedi sospeso a non più di ¼" dal piano di terra per ciò che chiamavano stabilizzazione dell'alimentazione (vedere Figura 1). Poiché questi ricevitori si sintonizzavano da 0,15 a 20 MHz, JAN-I-225 ha condotto e misurazioni delle emissioni irradiate copriva lo stesso intervallo. Si è verificata la frequenza di risonanza del cablaggio da 10' e una capacità di 8 uF al di sotto dell'intervallo di frequenza di prova, in modo che l'impedenza che si riflette nei condensatori attraverso 10' di cablaggio fosse di carattere induttivo.

Figura 1: Configurazione del test EMI JAN-I-225, che mostra i dettagli di come è stata ottenuta la stabilizzazione dell'impedenza di linea senza una "LISN in a box".

JAN-I-225 fu sostituito nel 1953 da MIL‑I‑6181B, che includeva sia l'impedenza richiesta (Figura 2) che i disegni costruttivi (Figura 3) per il LISN da 5 uH. Questi stessi disegni, con due piccole modifiche, apparvero in RTCA/DO‑160 per l'avionica di aerei commerciali, fino al 1989.6 Successivamente, richiedevano il controllo esteso dell'impedenza come nel DEF STAN 59-411, ma non includono i dettagli costruttivi di DEF STAN 59-411. Le due modifiche erano già apparse nel MIL‑I‑6181C7 che sostituì il MIL‑I‑6181B nel 1957: un resistore di dispersione da 1 kΩ dal conduttore centrale della porta EMI all'involucro e la rimozione del resistore da 1 Ω in serie con il lato di ingresso da 1 uF condensatore di filtro.

Figura 2: Grafico dell'impedenza LISN MIL‑I‑6181B 5 uH

Figura 3: dettagli costruttivi LISN in MIL‑I‑6181B

La frequenza superiore dell'impedenza controllata è rimbalzata nel corso degli anni. MIL‑I‑6181B lo ha a 25 MHz, così come MIL‑I‑6181D8 (1959), ma la "C" intermedia nel 1957 lo ha spinto a 100 MHz. Nella maggior parte delle specifiche e degli standard si era stabilizzato a 30 MHz, poiché quello era il limite superiore per le emissioni condotte e irradiate con l'antenna ad asta. Ma negli ultimi decenni, varie specifiche hanno spinto il limite superiore fino a 400 MHz per la suscettibilità condotta a RF, e il mondo automobilistico (CISPR 259) lo ha spinto a 100 MHz per le emissioni condotte.

Sarebbe sicuramente gratificante per l'ideatore della LISN da 5 uH sapere che il suo lavoro ha ottenuto così tanto successo e accettazione in tutto il mondo. Chi era questa persona e come è nata la LISN da 5 uH? Siamo debitori ad AT Parker (1915 – 2000), per il seguente frammento storico. Nel 1960, Parker fondò Solar Electronics, azienda progettuale e fornitrice di apparecchiature di test EMI. In precedenza aveva lavorato presso la Stoddart Aircraft Radio Company, la società che produsse il primo LISN commerciale da 5 uH. Nelle parole di Parker:

"All'inizio della Seconda Guerra Mondiale, un ingegnere di propulsione aeronautica di nome Alan Watton che lavorava per l'Air Corp era preoccupato per la radiofrequenza, condotta lungo i cavi di un aereo militare del tipo Douglas DC-3. Ha ideato la prima rete di stabilizzazione dell'impedenza di linea che simulava la impedenza dei cavi di alimentazione CC nell'aereo. Utilizzava un induttanza da cinque microhenry e un mezzo per accoppiare le tensioni sviluppate attraverso questa induttanza a un ricevitore da 50 ohm nell'intervallo di frequenza da 150 KHz a 25 MHz."10