About TEM Cell	What is a LISN?

My home made TEM cell

Here a description of my first open TEM cell capable up to 250 V/m with a low cost 25 W amplifier.

Dimension are: 730 x 250 x 250 l*p*h. DUT max dimensions: 80*80*80 all quote are mm

As you can see, the picture doesn't show a table of an EMC laboratory but my dining-table!

What is a LISN?

LISN monofase per misure di emissione condotta su linee di alimentazione

Lo scopo della misura delle emissioni condotte è quello di misurare le correnti di disturbo che escono attraverso il cablaggio di alimentazione di una apparecchiatura.
E' anche possibile, invertendo la metodologia di misura verificare la suscettività alle emissioni condotte di una apparecchiatura cablata ad una sorgente di alimentazione.
Dopo questa premessa è facile intuire che per effettuare la misura di corrente uscente dalla apparecchiatura ( di seguito EUT ) è sufficiente utilizzare una sonda di corrente che abbia le caratteristiche di sensibilità e banda passante adeguate, ed il gioco è fatto.
Tuttavia, poiché è necessario poter confrontare e riprodurre le prove effettuate in luoghi diversi la prova con una semplice sonda di corrente non è sufficiente. Infatti, le condizioni di attenuazione e di impedenza di carico al variare della frequenza possono essere molto diverse al variare della sorgente di alimentazione.
E' quindi necessario poter normalizzare le condizioni di attenuazione e di impedenza di carico per permettere la confrontabilità delle misure.
Una rete di stabilizzazione ( LISN line impedance stabilization network ) svolge esattamente questo compito: rappresenta una impedenza costante alla presa di alimentazione del EUT per tutte le frequenze dell' intervallo di misura preso in considerazione.
L' intervallo di misura nel caso della applicabilità delle normative CISPR-22 è compreso tra 150 kHz e 30 MHz. L' impedenza caratteristica è fissata a 50 ohm ( tipico delle app. di misura per r.f. )

Lo schema di Fig. 1 rappresenta una possibile soluzione alle caratteristiche sopraindicate

Fig. 1 Schema elettrico LISN monofase

Il gruppo composto dalla induttanza da 50uH ed il condensatore da 1uF posto tra in fase e terra e tra in neutro e terra impediscono a disturbi provenienti dalla linea di alimentazione di propagarsi verso il EUT e di falsare il risultato delle prove. Contemporaneamente la reattanza induttiva ( xL ) delle induttanze in serie eleva l' impedenza vista dal lato EUT:
F= 150 kHz xL = 47.1 ohm F = 30 MHz xL = 9.42 kOhm

I condensatori da 100 nF in serie alle uscite per l' apparecchiatura di misura servono semplicemente a disaccoppiare in a.c. La reattanza dei condensatori è:

F= 150 kHz xC = 10.6 ohm F= 30 MHz xC = 0.05 ohm

L' impedenza vista dai terminali "lato EUT" è in prima approssimazione l' impedenza dello strumento di misura posto sui terminali Vp e Vn.
Ecco raggiunto il requisito primario della LISN, la stabilizzazione della impedenza ad un valore noto e ripetitivo ( 50 ohm ).

Lo schema di Fig. 2 riporta la simulazione effettuata sul modello approssimato della LISN realizzata.
Il valore delle induttanze è 65uH per esigenze costruttive, i componenti in più rispetto allo schema di principio di Fig. 1 sono stati introdotti per simulare un modello fisico del cablaggio.

Fig. 2 schema elettrico utilizzato per simulare la LISN monofase con APLAC

In queste condizioni la perdita di inserzione ottenuta tra le due porte di uscita e quella di misura Vp, con la porta Vn in cortocircuito è visibile in Fig. 3
Fig. 3 perdita di inserzione LISN

Con una misura riflettometrica è possibile ottenere il valore della impedenza che la LISN presenta ai morsetti di uscita.
In teoria il circuito equivalente per l' impedenza di ingresso si può ricondurre a:

La Zin è facilmente calcolabile,

Zin= 1/Y dove Y= 1/(xL+xC1) + 1/(xC2 + 50)

risolvendo a 150 kHz ottengo Zin= 26.83 ohm

risolvendo a 30 MHz ottengo Zin= 49.78 ohm

La figura 4 riporta il diagramma dell' impedenza di uscita ottenuto mediante la simulazione con APLAC. Il diagramma riporta l' andamento del coefficiente di riflessione per una impedenza normalizzata di 50 ohm.
La curva è praticamente inscritta nel primo cerchio a 'gamma' costante di 0.33 che corrisponde ad una impedenza compresa tra 25.18 ohm e 99.25 ohm.

Fig. 4 Impedenza ai morsetti di uscita della LISN simulata con APLAC

Le caratteristiche ottenute con la simulazione sono confermate dalle prove pratiche effettuate sulla LISN montata in laboratorio. La elevata perdita di inserzione alle alte frequenze è da ricercarsi in un 'pessimo' ritorno di massa dovuto ad una costruzione non 'ingegnerizzata' del prototipo.

Prossimamente saranno disponibili i grafici ottenuti con misure al NETWORK ANALYZER della perdita di inserzione e dell' impedenza di uscita effettuate sul prototipo realizzato.

Sono graditi commenti, suggerimenti etc.