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航天电磁兼容(EMC)测试与认证

09/30/19 航空航天

EMC (Electromagnetic Compatibility)测试和认证是为了确保电子设备不散发过多的电磁辐射，保证设备能够正常工作。

设计和认证用于太空的产品应该是很简单的，因为那里没有多少，然而，在现实中，太空比其他电磁环境有更多的挑战。航天系统需要在不降低性能的情况下运行，并且电磁兼容(EMC)环境会在其任务的各个阶段发生变化:发射前、发射和部署。

处理空间系统中的EMC可能是极具挑战性的，如果不能应对这些挑战，成本可能导致任务失败。成功需要强大的EMC工程——强调详细的理解、持续的评估、广泛的测试，并在项目的整个生命周期中始终保持警惕。EMC问题可以使用经过试验和测试的技术来解决，但是必须小心，因为空间项目涉及许多承包商，所以管理、集成和分区成为成功的关键。

空间工程具有独特的EMC现象，包括：

等离子体充电
磁清洁
无源互调
核的影响
HIRF(高强度的射频)
进行排放
进行了磁化率
辐射排放
辐射敏感性

航天器充电(等离子体充电)

航天器充电是指静电电荷在航天器表面或航天器内部积聚。它引起与周围等离子体环境有关的航天器表面静电势的变化，以及航天器各部分之间的电位差(差分充电)。航天器充电的主要设置包括:

热等离子体环境
高能电子
太阳辐射
磁场

航天器充电有很多影响，其中最危险的是差分充电，而不是绝对充电，因为它会导致表面电弧或表面间静电放电(ESD)，并引起各种操作异常。为了解决不平整的问题，设计方案包括不同表面之间的导电结合以及对非导电表面进行导电表面处理。

磁清洁

地球磁场是一个磁偶极子，距地心约436公里。地球的直流磁场用于高空导航。在有效载荷易受影响的情况下，对航天器内部的直流磁场进行控制和测量是至关重要的。(注:这些测量方法在任何军事标准中均未出现)。万博官网app体育Element的专家已经创建了独特的测试方法来实现这些基本目标。

无源互调

航天器使用多个机载无线电发射机和接收器用于指挥、控制、导航和通信。这些位于同一位置的发射机的频率混合效应会导致不必要的无源互调产品，产生新的辐射，并有可能干扰其他基于无线的通信系统。作为传统发射机/接收机测试领域的专家，Element非常适合建议和执行这些测量。万博官网app体育根据欧洲空间标准化合作组织(ECCS)和其他组织的要求，我们将这些影响量化为被动互调。

HIRF(高强度射频)

电磁HIRF的存在是由于雷达、无线电、电视和其他地基、舰载或机载射频发射机的电磁射频能量传输。HIRF可以破坏或损坏任何电气设备，特别是在发射或跟踪部署阶段的航天器。考虑到HIRF的产品和系统评估所涉及的极高的能量水平，只有有限数量的测试设施可以提供这些类型的服务，包括Element。万博官网app体育

核的影响

电磁脉冲(EMP)，有时被称为瞬变电磁干扰，是一种电磁能量的短爆发。它可能来自自然或人为的来源，并可能以辐射、电场或磁场，或传导电流的形式发生，这取决于来源。航天器的电子设备会受到这些电离效应的影响。虽然空间EMC测试要求通常不考虑元件材料技术，但它可以测试NEMP爆炸的二次效应，并在需要时帮助电子设计。万博官网app体育

闪电的环境

有一项要求保护空间系统免受闪电的直接和间接影响。系统级别的测试不是必需的，但应该通过分析进行验证。Ele万博官网app体育ment Materials Technology拥有测试直接和间接效果的专业知识，并提供设计建议。

EMC测试和认证的挑战

在测试方面，一些著名的EMC现象可能是一个挑战。例如，对于辐射发射、电场，30兆赫兹到18千兆赫兹，测试方法取自军用标准461。航天器在特定的缺口(通常在通信频段)的限制可能非常苛刻，由于噪音地板问题，如果不偏离标准，就不可能测量低于限制。该标准规定使用宽频喇叭天线，其物理尺寸给予较大的天线系数。使用指定的带宽，在大多数情况下，不可能低于限制线。

在El万博官网app体育ement Materials Technology，我们有许多喇叭天线可以用于测量。这些天线具有高增益，因此天线系数较低。将天线系数加到接收机读数上，从而进行整体测量。通过使用高增益喇叭天线，我们可以在保持标准带宽的同时降低噪声底。

另一个挑战是非常低的场强水平，有时需要低于1 V/m。产品需要测试，以确保它们按照预期工作，并在其性能限制内工作。需要注意的是，在适度水平的情况下，不要过度测试。测试可能是一个挑战，因为射频场传感器不具有测量低场强的灵敏度。