卫星测试科普(十三):穿越电磁迷雾:解读1米、3米、10米法EMC测试

B站影视 2024-12-27 15:30 2

摘要:卫星整星是一个电子器件密集、内部构造复杂、功能性多样化的集成系统,工作频率覆盖范围广,且集成了多类大功率、高灵敏度设备,其电磁环境相当复杂。为确保卫星能在制造至发射、运行的全生命周期中承受住所有潜在的电磁环境影响,必须从卫星的设计、研发、制造等多个阶段实施EM

卫星整星是一个电子器件密集、内部构造复杂、功能性多样化的集成系统,工作频率覆盖范围广,且集成了多类大功率、高灵敏度设备,其电磁环境相当复杂。为确保卫星能在制造至发射、运行的全生命周期中承受住所有潜在的电磁环境影响,必须从卫星的设计、研发、制造等多个阶段实施EMC测试,即电磁兼容性测试。从本期开始,让我们从整星这一宏观而全面的视角来剖析卫星测试吧。

什么是EMC

EMC(电磁兼容)测试:在一定的电磁环境下,利用模拟设备、专用仪器仪表或其他监测装置,对电子电气设备(例如卫星、汽车、手机等)进行电磁兼容性和故障信号参数测试,评估其是否能在各类电磁环境中正常工作,确保符合设计功能和性能要求的实验。

E:Electro电、电镀;

M:Magnetic有磁性的;磁的;

C:Compatibility兼容性,相容性。

EMC测试是研究在有限的空间、时间、频谱资源条件下,各种用电设备可以共存并不引起降级的一门学科。

EMC测试指对电子产品在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,是产品质量最重要的指标之一。

1. 电磁干扰(EMI):设备在工作过程中产生的电磁辐射或通过电源线等途径传播的电磁干扰。测试项包括: RE (辐射,发射)、CE(传导干扰)、Harmonic (谐波)、Flicker (闪烁) 等。

2. 电磁抗扰度(EMS):设备对外部电磁干扰的抵抗能力,在干扰环境中仍能正常工作。测试项包括: ESD (静电)、 EFT (瞬态脉冲干扰)、 DIP(电压跌落)、 CS (传导抗干扰) 、RS (辐射抗干扰) 、Surge (浪涌,雷击) 等。

EMC测试应用领域

除了卫星测试外,EMC测试的适用范围几乎涵盖了所有涉及电子设备的领域,包括汽车电子、工业自动化、消费电子、医疗健康等。可以讲现在无论你是在用手机、平板或电脑观看本视频,这些设备也必须要过EMC测试才可合法上市售卖。对航天卫星、汽车电子等行业而言,EMC测试更是在保障其安全性和可靠性方面发挥着至关重要的作用。

EMC测试方式

首先,我们聊聊,什么是暗室?

暗室是一种专门被设计成用来做电磁相关测试的特殊试验场所。因微波也有光的某些特性,借用光学暗室的含义,故取名为微波/电波暗室。

暗室就是用吸波材料来制造一个封闭空间,这样就可在暗室内制造出一个纯净的电磁环境。微波暗室材料可以是一切吸波材料,主要材料是聚氨酯吸波海绵SA(高频使用),另外测试电子产品电磁兼容性时,由于频率过低也会采用铁氧体吸波材料。

暗室的主要工作原理是根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率吸波材料引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

电波暗室主要用于模拟开阔场,同时用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量的密闭屏蔽室。电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备(EUT)的外行尺寸和测试要求确定,测试方法分为1m法、3m法或10m法。

电波暗室通常对于辐射试验来说,测试场地分为三种,分别是全电波暗室、半电波暗室和开阔场。

全电波暗室简称FAC,主要模拟宇宙自由空间环境,在暗室屏蔽结构内侧的六个面均铺设有吸波材料,降低所有反射波(包括绕射、散射波)。主要用于微波天线系统(包括基站天线)的参数测量、雷达截面测试(RCS)、辐射杂散等测试。

半电波暗室也称作EMC暗室,除地面为金属反射面外,其余五面均贴有吸波材料,主要模拟开阔场的测试条件。主要用于辐射骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量。

1米法EMC

1米法EMC就是按照1米测试距离设计的半电波暗室,测试频率覆盖25Hz~40GHz,主要针对电子零部件的EMC检测,例如汽车电子零部件和J用设备和分系统的辐射抗扰度测试和辐射发射的符合性测试。

3米法EMC

3米法电波暗室是按照3米测试距离设计的半电波暗室,尺寸约为9m×6m×6m。用于辐射抗扰度测试和辐射发射的符合性测试,完整的暗室系统可以覆盖多种标准,具备升级到全波暗室的能力。是国际上普遍采用的代替开阔场的实验场地。广泛适用于小型IT产品、家用电器、工业电子用品等电磁兼容测试。

10m法EMC

10米法、3米法和1米法其实就是指不同的测试距离,意指辐射测试天线中心到测试样品的距离是1m、3m、还是10m。

相比前两种方法,10米法因其高度的准确性和可靠性在无线电通信领域得到了广泛的应用,例如卫星、汽车整车、家用电器、医疗器械等体积较大、结构复杂且要求较高的领域及设备。

卫星EMC

针对卫星测试场景,卫星EMC测试内容如下:

(1)传导发射测试主要进行母线纹波电压测试、负载开机浪涌电流测试、地电位噪声测试、地线回流测试、电源线传导发射和传导敏感度测试。

(2)辐射敏感度测试和辐射发射测试,整星射频通道工作相容性测试、整星射频频谱测试、火工品安装位置场强测试。

(3)卫星与测试系统、试验设备、发射场系统、运载系统的电磁环境模拟实验。

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来源:新一线电子技术说

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