JR1ATA/JA3LKE's BLOG: 電磁適合性治具ＬＩＳＮ

人工衛星搭載機器の電磁適合性（ＥＭＣ）試験に使用するＬＩＳＮを設計・製作したのでその内容についてまとめてみました。
I have summarized the details of design and production about a LISN unit for space craft EMC.
LISN=Line Impedance Stabilization Network
EMC=Electromagnetic Compatibility

（参考）
ＬＩＳＮとはＭＩＬ規格でＥＭＣ試験の時に使用するよう規定されているネットワーク回路で、衛星や航空機、潜水艦、野戦基地局等のバス電源システムの出力インピーダンスを等価的に表した回路網のことです。

【仕様】
定常電圧：３２Ｖnom
最大印加可能電圧：４０Ｖmax
最大電流：５Ａmax

【回路図】
今回製作したＬＩＳＮの回路を次に示します。

これは、ある衛星のバス電源の出力を等価的に表したものです。

【設計の詳細】

軍用機器、特に人工衛星搭載機器のバス電源ライン上の電磁適合性（ＥＭＣ）を測定する場合に、その測定結果が衛星バス電源側のソースインピーダンスによって大きく影響されるため、これを管理する必要があります。このため、ＭＩＬやＪＡＸＡ殿の規格ではバス電源ラインにＬＩＳＮ（Line Impedance Stabilization Network）を用いるよう規定しています。多くの場合、衛星バスシステムは標準化されたものが使用されるので、ＬＩＳＮに使用される素子の値はある程度標準化されているのですが、個々の衛星バスシステムの固有の値が分かっていればその値を用いることにより測定結果の再現性を高いものとすることができます。

近年、インダクタ（コイル）は購入するものであって設計するものではないという風潮が強いのですが、この例にぴったし合ったインダクタなど、普通売っていないので、これを設計して作る必要があります。
設計値
インダクタンス：０．５ｕＨ
直流重畳電流：５Ａ
のインダクターの設計を行ってみました。
直流電流５Ａを充分流せる巻線が可能で小型化を考えて、容易に入手できるコア材としてMicrometal製のカーボニル鉄トロイダルコアＴ６８－２を選定しました。
Ｔ６８－２の特性（Ｂ－Ｈカーブ）を次に示します（－２Ｍａｔｅｒｉａｌ黒の線）。なお、－２材は磁化力の大きさに対して透磁率の変化が少なく周波数特性も１００ＭＨｚは伸びているので、この用途には最適と考えられます。

次に、Ｔ６８－２のＡＬ値から巻き数とそのインダクタンスを計算すると。
ＡＬ＝５．７±５％
ｕＨ＝（ＡＬ＊巻き数の２乗）／１０００
巻き数＝√（０．５ｘ１０００）／５．７＝９．４ターン
巻き数９または１０ターンで約０．５ｕＨが得られることが分かります。Ｔ６８－２の磁路長は４２．２ｍｍなので、このコアに５Ａの電流を１０ターンで流した時の磁化力は、Ｈ＝５ｘ１０／０．０４２＝１１８５ＡＴ／ｍであるのでエルステッドに直すと１４．９Ｏｅとなります。磁気飽和のＨが５００Ｏｅなので、全く問題のないことが分かります・・・余裕ありすぎですね。

【製作したインダクタの実測値】
Ｔ６８－２に１Φのウレメット線を９ターン巻いてインダクタンス値を実測しました。