Forum: HF, Funk und Felder Netznachbildung / LISN Prüfen mit Spektrum Analyser


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von Jannik (jannik_s)


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Hi,

ich habe eine ältere LISN (R&S ESH2-Z5) erworben und wollte die gern 
routinemäßig prüfen.
Mir steht mir ein Spektrumanalyzer mit Trackinggenerator (Ab 100kHz)zur 
Verfügung (Siglent ssa3021x plus).

Direkt bemerkt habe ich, dass der LISN-Wahlschalter nicht mehr der beste 
ist, je nach Druck auf den Schalter wandert das Signal etwas - ist dann 
aber stabil.

Für die Kalibrierprozedur habe ich mich an der Anleitung einer Tekbox 
LISN / CISPR 16-1-2 Annex A8 gehalten. Diese LISN habe ich ebenfalls 
vermessen - aber meine Ergebnisse sind abseits der, der im Handbuch 
geschriebenen.
Ich habe starke Einbrüche im unteren Frequenzbereich und bin etwa auf 
-6dB unterwegs, während im Handbuch auf etwa -1dB gedämpft wird.

Schön ist, dass immerhin die alte R&S LISN und auch die neuere Tekbox 
ähnliche Ergebnisse liefern, aber ich würde schon gern wissen, was ich 
hier falsch mache?!

Das "Reference measurement setup" habe ich lt Abbildung ausgeführt und 
dann im Spektrumanalyser normalisiert (also als 0 dB angenommen). Dann 
nach Abbildung  "Transmission measurement" verkabelt und gemessen...

Weiter habe ich ein 20 dB Dämpfungsglied zu vermessen. Auch vorab die 
Verkabelung normalsiert, dann das Dämpfungsglied zwischen und gemessen. 
Hier habe ich anstelle der 20 dB Dämpfung etwas um 15 dB Dämpfung.

Für mich ein weiterer Indikator, dass ich hier was falsch mache.. Nur 
was?!

Schönen Feiertag

von Uwe M. (uwe_mettmann)


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Hallo Jannik,

das Messverfahren allein nach A8 der CISPR 16-1-2 ist nicht geeignet 
eine LISN zu überprüfen. Der Grund ist, dass auch bei der Normierung der 
EUT-Anschluss die LISN angeschlossen bleibt. Ist also die Impedanz der 
LISN nicht in Ordnung, so wird dies mit rausnormiert.

Aus dem Grund ist zusätzlich die Messung der Netzimpedanz der LISN nach 
4.3 und 4.4 der CISPR 16-1-2 notwendig.

Wenn du keine Messmöglichkeit hast, um die Impedanz zu messen, dann 
kannst du einfach in den EUT-Anschluss zwischen L und Masse bzw. N und 
Massen mit einem 50 Ohm Generator ein Signal einspeisen und am 
Messausgang mit dem Spektrumanalysator den Pegel messen. So kannst du 
die R&S LISN und deine Tekbox-LISN miteinander vergleichen oder du 
rechnest den Verlauf theoretisch aus. So hast du die LISN mit einer 
Messung überprüft, weil diese Messung sowohl eine nicht passende 
Impedanz und auch einen nicht passenden Übertragungsfaktor aufdeckt.

Wenn du jeweils zwischen Generator und EUT-Anschluss und zwischen dem 
Messausgang und dem Spektrumanalysator-Eingang ein 10 dB Dämpfungsglied 
schaltest, wird die Messung etwas genauer.

Warum deine Messungen so komisch aussehen, kann ich dir auch nicht 
sagen. Aufgefallen ist mir allerdings, dass du eine zu große Bandbreite 
(RBW) gewählt hast. Die muss kleiner sein als die Startfrequenz. Wähle 
z.B. 10 kHz. Wichtig ist noch, dass der Spektrumanalysator-Eingang 
DC-gekoppelt ist. Oft haben Spektrumanalysatoren defaultmäßig eine 
AC-Kopplung, um den Eingang vor Gleichspannung zu schützen. Beginnt die 
Messung bei niedrigen Frequenzen, so muss man die DC-Kopplung 
einschalten.


Gruß

Uwe

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Uwe M. schrieb:
> So kannst du
> die R&S LISN und deine Tekbox-LISN miteinander vergleichen oder du
> rechnest den Verlauf theoretisch aus.

https://www.diyemc.com/Projects/Probes/cispr-16-lisn

Da habe ich damals ein paar Infos zusammengetragen...
Bitte das "Gesamtkunstwerk" nicht zu negativ kommentieren... das ist so 
ein ultra-low-priority Nebenbeiprojekt, das ich gelegentlich Pflege.

Jannik schrieb:
> ich habe eine ältere LISN (R&S ESH2-Z5) erworben und wollte die gern
> routinemäßig prüfen.

Ich hatte heute spannenderweise eine ähnliche Diskussion bei mir im 
Büro.

Du hast bei der LISN 2 Dinge, die du überprüfen musst.
1. Die Impedanz L/N gegen PE
2. Der VDF (Voltage Devision Factor) zwischen L/N und Messausgang.

Dabei muss die Impedanz passen - den VDF musst du nur wissen, damit du 
ihn berücksichtigen kannst.

Dein ssa3021x plus kann doch auch als VNA arbeiten, oder?
Zumindest habe ich da was im Kopf...

Damit solltest du über die S11 bzw. Z11 Messung die Impedanzen L/PE und 
N/PE messen können.

Ich hoffe das hilft...

73

von Uwe M. (uwe_mettmann)


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Hans W. schrieb:
> Da habe ich damals ein paar Infos zusammengetragen...
> Bitte das "Gesamtkunstwerk" nicht zu negativ kommentieren... das ist so
> ein ultra-low-priority Nebenbeiprojekt, das ich gelegentlich Pflege.

Ne, ne, das ist schon ganz gut und informativ. :-)

Du hast geschrieben, dass die MP-4 eines der ersten Normen ist, in der 
die LISN definiert ist. Stimmt das oder war es nicht die MP-5:

https://transition.fcc.gov/Bureaus/Engineering_Technology/Documents/measurement/mp5/mp5-1986.pdf

Bild 2B auf PDF-Seite 23 zeigt den Impedanzverlauf einer 50 Ohm // 50 µH 
LISN.

Die von mir verlinkte MP-5 ist nicht etwa ein von mir ausgegrabener 
schlechter Ausdruck der MP-5, den ich eingescannt habe, nein, das ist 
das Originaldokument, wie die FCC es zur Verfügung stellt.


Gruß

Uwe

: Bearbeitet durch User
von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Stimmt... Tippfehler :)

Es gibt noch MIL-STDs die älter sind und ähnlich Qualität haben... also 
ich meine irgendwie aus 3m Entfernung auf den Kopierer geknallt.

MIL-STD-461A ( 
http://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-0300-0499/MIL-STD-461A_8679/ ) ist 
so ein Fall... da ist z.B. auch die typische EMV-Bicon drinnen... mit 
Zeichnung und Einkaufsliste für den Balun :)

Im EEVBlog Forum hat die jemand nachgebaut.

Aber im Zivilen ist aber sicher die MP5 am Lesenswerten... vor allem 
interessant wie ähnlich die CISPR11 immer noch ist...

73

: Bearbeitet durch User
von Jannik (jannik_s)



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Danke euch beiden für die Infos! Wie es aussieht hab ich gerade den 
ersten dicken Bock gefunden! Ich habe auf der EUT-Seite das Signal 
zwischen L UND N eingespeist! NICHT L/N gegen Masse. Der BNC Adapter mit 
den zwei Steckern war wohl zu verlockend, sodass ich ihn einfach blind 
in die Steckdose gesteckt habe :)

Weiter hab ich derweil ein ADALM2000 (von Analog Devices mit Scopy SW) 
ausgegraben. Das hat einen Netzwerkanalysator mit eingebaut von 1Hz bis 
25 MHz. Also gar nicht so übel.  Habe es hier einmal wild verkabelt.
Der Generator hat 50R. Für den Eingang hab ich einen 50R Widerstand 
geschaltet.

Die ersten beiden Verläufe sind im Anhang. Da passt zumindest schonmal 
der mittlere Bereich nahezu perfekt zum Datenblatt (in den Bildern der 
rote Wert). Im unteren Frequenzbereich ist das Signal zu schwach, daher 
das "rauschen". Im oberen Bereich liegt es vermutlich an meiner 
Verkabelung?!

Ich bin noch nicht durch mit dem Thema, aber das als Zwischenstand.

von Jannik (jannik_s)


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Konnte mir einen Bode 100 ausleihen und damit die Messungen nochmal 
durchführen.

Habe alle Messungen ähnlich der Application Note durchgeführt: 
https://coretechgroup.com/wp-content/uploads/2017/01/AN-7_Measuring_a_Line_Impedance_Stabilization_NetworkLISN.pdf

Impedanzmessung, Transferfunktion und Isolation.

An sich schaut alles bis 10 MHz okay aus. Alles ab 10 MHz schiebe ich 
auf meine Verkabelung. Ich denke, dass bei ext. Kalibrierungen oberhalb 
10M ggf. auch direkt auf den Platinen adaptiert werden und nicht an den 
"Steckdosen" gemessen wird?!

Bei der Isolationsmessung habe ich bei ~ 150 kHz Resonanzstellen. Warum 
auch immer?! Muss bei der Messung die DUT-Seite noch abgeschlossen 
werden?! Ich hatte die "offen".

Alles in allem werde ich die LISN mal öffnen und gucken was das für ein 
Wahlschalter ist. Der ist auf jeden Fall nicht mehr ganz "sicher"...

Anbei die Plots. Bei der Impedanz ist noch eine Kurve von der Tekbox 
LISN als Referenz.

Danke euch nochmal. Falls euch noch was komisch vorkommt, sagt es 
bitte...

Grüße

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Jannik schrieb:
> Ich denke, dass bei ext. Kalibrierungen oberhalb 10M ggf. auch direkt
> auf den Platinen adaptiert werden und nicht an den "Steckdosen" gemessen
> wird?!

Nein, das wird schon an der Steckdose gemessen. Du musst aber eine 
vernünftige Verbindung zur masseplatte haben.

30MHz ist eigentlich harmlos. Die 80MHz bei CDNs sind schon 
anspruchsvoller und bei den 230MHz, die auch nicht unüblich ist, musst 
du schön sauber den cal-adapter beim kalibrieren vom VNA 
mitberücksichtigen.

Es könnte bei dir auch was bei den Kondensatoren ein Problem sein...

Sooo viele Komponenten sind da ja nicht drinnen.

73

von Uwe M. (uwe_mettmann)


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Hallo Jannik,

die Impedanzmessung ist auf den ersten Blick realistisch aus, allerdings 
ist bei hohen Frequenzen doch etwas hoch. Die Sollwerte kann man in der 
CISPR 16-1-2 oder ANSI C63.4 nachlesen. Leider kosten diese Normen 
einiges.

Komischerweise habe ich einen Link gefunden, über den man die ANSI 
C63.4:2014 kostenlos runterladen kann. Ich kann mir zwar kaum 
vorstellen, dass das grundsätzlich so ist. Wenn die Norm im Browser 
angezeigt wird, empfehle ich dir daher, die Norm abzuspeichern. Hier ist 
der Link:
https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=6840852

In der ANSI sind allerdings nur die absoluten Impedanzwerte ohne Phase 
angegeben. Das ist aber besser als gar nichts.

In der ANSI ist auch beschrieben, wie die Messungen durchzuführen sind.

Die Transferwerte sollten idealerweise 0 dB sein. Hier ist die 
Abweichung bei hohen Frequenzen ungewöhnlich hoch. Ich kann übrigens 
nicht eindeutig erkennen, welche Kurve den Betrag und welche die Phase 
darstellt.

Wenn man bei der Tekbox die Vordämpfung einschaltet, sind die 
Transferwerte natürlich nicht mehr 0 dB. Offensichtlich werden dann 
nicht nur 10 dB zugeschaltet, sondern auch ein Hochpass. Vermutlich kann 
man dann erst 150 kHz messen. Der Hochpass hat den Vorteil, dass die 
Grundfrequenz z.B. eines Wechselrichters, stark bedämpft wird, so dass 
die die Gefahr einer Übersteuerung des Messempfängers reduziert wird. 
Bei einem Messempfänger ist die Gefahr allerdings sowieso gering. Anders 
sieht es bei einem Spektumanalysator aus, der keine Vorselektion hat.

Bei der Messung der Transferwerte ist wichtig, wie der Adapter an der 
Steckdose angeschlossen ist. Alle Verbindung müssen kurz ausgeführt 
sein. Ein anderer Punkt ist auch noch wichtig, das T-Stück. Dadurch gibt 
es eine Fehlanpassung. Daher sollte das T-Stück möglichst dicht an der 
Steckdose angeordnet sein.

Zu der Isolationskurve kann ich nicht auch nichts sagen, wo die Resonanz 
bei ca. 150 kHz herkommt.


Gruß

Uwe

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Uwe M. schrieb:
> Vermutlich kann man dann erst 150 kHz messen. Der Hochpass hat den
> Vorteil, dass die Grundfrequenz z.B. eines Wechselrichters, stark
> bedämpft wird, so dass die die Gefahr einer Übersteuerung des
> Messempfängers reduziert wird.

Naja, nachdem wir demnächst ab 9kHz Grenzwerte haben sind diese 
Hochpässe suboptimal. Ich bau meine LISN übrigens mit -20dB, weil dann 
die LISN offen (also ohne Abschluss am Messausgang) auch passt.

Aber ja, solche Hochpässe sind meist mit einem Limiter kombiniert sind 
recht gängig.

Uwe M. schrieb:
> Die Sollwerte kann man in der CISPR 16-1-2

Ja, dort steht das drinnen... ANSI ist eigentlich auf FCC (also nur USA) 
begrenzt.

Schwarzbeck hat aber da was geschrieben:

https://www.schwarzbeck.de/appnotes/LISN_Spec_Update.pdf

Ich muss dazu mal bei Zeiten auch was hochstellen...

73

von Uwe M. (uwe_mettmann)


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Hans W. schrieb:
> Naja, nachdem wir demnächst ab 9kHz Grenzwerte haben sind diese
> Hochpässe suboptimal.

Nun ja, dann kann man die Vordämpfung abschalten und bei Bedarf ein 
externes Dämpfungsglied vorschalten.


Hans W. schrieb:
> Aber ja, solche Hochpässe sind meist mit einem Limiter kombiniert sind
> recht gängig.

In eine LISN eingebaute Limiter mag ich nicht. Man kann schlecht 
überprüfen, ob sie übersteuert sind und auch nicht den Eingangspegel am 
Limiter durch vorgeschaltet Dämpfungsglieder abstimmen.


Hans W. schrieb:
> Uwe M. schrieb:
>> Die Sollwerte kann man in der CISPR 16-1-2
>
> Ja, dort steht das drinnen... ANSI ist eigentlich auf FCC (also nur USA)
> begrenzt.

Du hast Zugang zur CISPR 16-1-2? Ich dachte, dass dies nicht der Fall 
ist und habe daher dir ANSI verlinkt. Dort sind ja die selben 
Betragswerte der Impedanz angegeben wie in der CISPR.

Bezüglich der Funkstörspannung ist die ANSI auch recht ähnlich zur 
CISPR.

Konntest du die ANSI runterladen?

In dem Diagramm der Transferfunktion, welche Kurven zeigen den Betrag 
und welche die Phase?

Gruß

Uwe

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Uwe M. schrieb:
> Du hast Zugang zur CISPR 16-1-2? Ich dachte, dass dies nicht der Fall
> ist und habe daher dir ANSI verlinkt.

Ich glaube, du verwechselst mich mit dem TO... Ich hab Zugriff unter 
anderem ein Normenabo.

73

von Uwe M. (uwe_mettmann)


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Hallo Hans,

oh ja. Sorry, nicht richtig hingeschaut, ich dachte, dass der TO den 
Beitrag geschrieben hat.


Gruß

Uwe

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