A estabilização da impedância de linha está em seu septuagésimo ano e continua forte

Nov 19, 2023

Setenta anos atrás, em maio, a rede de estabilização de impedância de linha de 5 microhenry (LISN) fez sua estreia em MIL‑I‑6181B.2 Além do próprio receptor EMI, o LISN é uma das peças mais antigas e bem-sucedidas do equipamento de teste EMI em existência. E embora os receptores EMI tenham mudado muito desde 1953 (veja as imagens no artigo de aniversário MIL‑I‑6181B do mês passado),3 o 5 uH LISN não apenas ainda está entre nós, mas quase inalterado e usado na aviação comercial e na indústria automotiva , bem como aplicações militares em todo o mundo.4 Outros LISNs surgiram e desapareceram, e outros ainda estão conosco. A forma como usamos LISNs mudou ao longo do tempo, nem sempre para melhor. Mas o LISN veio para ficar no mundo dos testes EMI.

Os receptores de rádio usados ​​nas aeronaves do Exército da Segunda Guerra Mundial eram bastante suscetíveis a níveis muito baixos de ruído em sua entrada de energia primária (28 Vdc). Além disso, as entradas de antena não blindadas (consulte a Referência 3) eram muito suscetíveis a diafonia capacitiva de alimentações de energia elétrica ruidosas de 28 Vcc.

Os primeiros padrões EMI tentaram controlar esses dois caminhos de acoplamento de interferências de radiofrequência (RFI). Antes de 1953, JAN-I-2255 usava um par de capacitores de desvio de 4 uF em shunt (capacidade total de 8 uF entre o alimentador de energia e o plano de aterramento) e um cabo de alimentação de 10' de comprimento suspenso a não mais de ¼" do plano de aterramento para o que eles chamaram de estabilização da fonte de alimentação (consulte a Figura 1). Como esses receptores sintonizados de 0,15 a 20 MHz, JAN-I-225 realizou e irradiou medições de emissão cobrindo o mesmo intervalo. A frequência ressonante da fiação de 10' e capacidade de 8 uF ocorreu abaixo da faixa de frequência de teste, de modo que a impedância olhando para trás nos capacitores através de 10' de fiação era de caráter indutivo.

Figura 1: Configuração do teste EMI JAN-I-225, mostrando detalhes de como a estabilização da impedância de linha foi obtida sem um "LISN in a box".

JAN-I-225 foi substituído em 1953 por MIL-I-6181B, que incluía a impedância necessária (Figura 2) e desenhos de construção (Figura 3) para o 5 uH LISN. Esses mesmos desenhos, com dois pequenos ajustes, apareceram no RTCA/DO‑160 para aviônicos de aeronaves comerciais, até 1989. DEF STAN 59-411. Os dois ajustes já apareceram no MIL‑I‑6181C7, que substituiu o MIL‑I‑6181B em 1957: um resistor de purga de 1 kΩ do condutor central da porta EMI para a caixa e a remoção do resistor de 1 Ω em série com o lado de entrada 1 uF capacitor de filtro.

Figura 2: Gráfico de impedância MIL‑I‑6181B 5 uH LISN

Figura 3: detalhes de construção LISN em MIL‑I‑6181B

A frequência superior da impedância controlada mudou um pouco ao longo dos anos. O MIL‑I‑6181B o tem em 25 MHz, assim como o MIL‑I‑6181D8 (1959), mas o "C" intermediário em 1957 o empurrou para 100 MHz. Ele havia se estabelecido em 30 MHz na maioria das especificações e padrões, pois esse era o limite superior para emissões conduzidas e emissões irradiadas com a antena de haste. Mas nas últimas décadas, várias especificações elevaram o limite superior até 400 MHz para suscetibilidade de RF conduzida, e o mundo automotivo (CISPR 259) elevou para 100 MHz para emissões conduzidas.

Certamente seria gratificante para o criador do 5 uH LISN saber que seu trabalho obteve tanto sucesso e aceitação em todo o mundo. Quem era essa pessoa e como o 5 uH LISN surgiu em primeiro lugar? Agradecemos a AT Parker (1915 – 2000) pelo seguinte trecho histórico. Em 1960, Parker fundou a Solar Electronics, uma designer e fornecedora de equipamentos de teste EMI. Anteriormente, ele havia trabalhado na Stoddart Aircraft Radio Company, que foi a empresa que produziu o primeiro 5 uH LISN comercial. Nas próprias palavras de Parker:

"No início da Segunda Guerra Mundial, um engenheiro de propulsão de aeronaves chamado Alan Watton, trabalhando para a Air Corp, estava preocupado com a RF, sendo conduzida ao longo da fiação em uma aeronave militar do tipo Douglas DC-3. Ele desenvolveu a primeira Rede de Estabilização de Impedância de Linha que simulava a impedância dos cabos de alimentação CC na aeronave. Ele usou uma bobina de cinco microhenry e um meio para acoplar tensões desenvolvidas através desta indutância para um receptor de 50 ohms na faixa de frequência de 150 KHz a 25 MHz."