罗德与施瓦茨：2026卫星EMC测试概览白皮书（18页）.pdf

1、Make ideas real白皮书|Version 01.00 卫星EMC测试概览2 罗德与施瓦茨 白皮书|卫星EMC测试概目录 03 引言04 卫星子系统与电子设备04 何时应考虑进行EMC测试？06 航天EMC标准概览07 航天EMC测试指南基础-MIL-461(GJB-151B/C)标准09 创新的70 GHz频段卫星EMC测试以及洁净度测试10 其他关键航天标准12 电磁环境效应(E3)14 快速傅里叶变换的优势15 通过软件简化的EMC标准测试16 结论17 参考文献引言航天工业正经历一场重大变革。随着新航天(NewSpace)的兴起，向私营开发、低成本、可快速部署卫星的商业化转型

2、正在加速，这推动了制造业及其支撑领域的更大需求。为确保这些卫星在发射、在轨运行及主动离轨期间的坚韧性、可靠性与安全操作，全面严格的EMC测试至关重要。卫星在多样化的条件下运行，包括任务时长、极端温度、辐射暴露以及电磁环境，这些因素均受其运行轨道(如低地球轨道、中地球轨道或地球静止轨道，见图1)的影响。地球静止轨道高度：35,800公里旋转周期：24小时卫星*LOS时间：24小时*LOS：视线(可视)时间*视线范艾伦辐射带中地球轨道高度：8,000公里至12,000公里旋转周期：5小时至12小时卫星*LOS时间：2小时至4小时*LOS：视线(可视)时间低地球轨道(LEO)高度：500千米至200

3、0千米 自转周期：90分钟卫星在LOS内的时间：15分钟MEOLEOGEO图 1：卫星轨道概览(来源：罗德与施瓦茨卫星技术概要)卫星是由多个子系统组成的整体，包括电源、推进、通信和有效载荷等。其中，复杂的电子元器件如敏感的星载仪器、高速开关电路、传感器和天线对整体运行性能起着至关重要的作用。尽管在航天系统中，人们非常关注航天级元器件的选择及其在全寿命周期内对辐射的耐受性，但确保EMC同样至关重要。未经合理设计和测试以应对复杂电磁环境的系统，可能易受电磁干扰。这可能导致任务期间性能下降或发生意外故障，从而可能危及卫星维持通信、控制或可靠执行指令的能力。本质上，卫星在其运行寿命期内，既不能产生EM

4、I，也不能受其影响。1994年加拿大Telsat通信卫星(Anik-E1和E2)的事件，时刻提醒着我们EMC测试的重要性。该事件曾导致大范围的通信中断和昂贵的恢复工作。这个案例在今天仍然极具现实意义，因为新一代卫星，包括小型和纳卫星，通常集成了高密度电子设备、高速数字电路以及先进的子系统和组件。航天系统的EMC标准不同于商业和汽车行业。航天EMC测试的一个关键差异在于对电磁环境效应(E3)的考量。此外，各航天标准中的EMC要求还包括了测试设置和程序的调整。在构建测试系统以分析和验证卫星系统时，清晰理解这些特定的运行前需求至关重要。本白皮书概述了卫星EMC测试及适用标准，重点围绕EMI和EMS，

5、强调了关键的技术挑战和重要的考量因素。罗德与施瓦茨 白皮书|卫星EMC测试概 34 罗德与施瓦茨 白皮书|卫星EMC测试概卫星子系统与电子设备何时应考虑进行EMC测试？卫星由多个复杂且相互关联的子系统构成，包括综合有效载荷系统和支持子系统。如图2所示，它包含决定任务性质的有效载荷，以及保障卫星运行与稳定的平台。综合有效载荷系统根据其任务目标，决定需要设计哪些组件和子系统。该系统使卫星能够执行特定的任务操作，包括对地观测、导航、电信、科学研究和太空探索。有效载荷包括任务专用仪器，如通信设备(转发器、接收机和发射机)、合成孔径雷达、天线、相机等。图2：卫星子系统概述卫星平台，亦称支持子系统，负责处

6、理核心的发射及在轨功能。它们是不同敏感模块和电子元器件的组合，支持诸如电源、推进、通信、姿态控制、指令、星载数据处理(见图2)等功能。它们需要为有效载荷提供一个稳定的平台，以确保其在任务期间有效运行。简而言之，卫星由任务专用的有效载荷和其他复杂的子系统层级构建而成，每一层级都承担着关键功能。这个层级结构始于元器件层面，包括单个部件和模块，如电源、传感器、天线、发射机、接收机、通信阵列、科学仪器等；进而上升到子系统层面，即将功能组件进行集成；最终，这些部分在系统层面集成为一颗完整的卫星。在设计开发过程的早期阶段就纳入对EMI的考量至关重要。图3展示了EMC问题发现时机与整体项目成本的关系，其明确