另一個(gè)問題是排放測試是否應(yīng)該在集成儀器或航天器級別進(jìn)行，而不是在單元級別進(jìn)行測試。集成儀器或航天器級別的測試需要更多的人。McCloskey 估計(jì)每日測試成本至少比單元級別高 10 倍，其中每個(gè)“盒子”都是單獨(dú)測試的。單元級別的測試使工程師能夠診斷和修復(fù)任何潛在問題，因?yàn)樗鼈兊慕鉀Q成本比更高級別的集成要低得多。

McCloskey 更喜歡執(zhí)行單元測試，其中每個(gè)單元都在產(chǎn)生最高排放的配置中運(yùn)行。“我們想讓每個(gè)單位成為排放的罪魁禍?zhǔn)?，”他說?！斑@可能需要對不同頻率的最高發(fā)射進(jìn)行兩到三個(gè)測試?！?EMC 工程師咨詢設(shè)計(jì)人員以找出這些條件。例如，當(dāng)主計(jì)算機(jī)向電機(jī)發(fā)送命令或發(fā)送大量數(shù)據(jù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。“可以使用僅測試模式，例如用于移動(dòng)電機(jī)或高數(shù)據(jù)強(qiáng)度狀態(tài)的模式，以獲得最壞的情況?！?/p>

JWST 輻射發(fā)射的單元級測試覆蓋了 S 波段接收機(jī)的頻率范圍：2.0898521 GHz 至 2.0916521 GHz。此外，需要進(jìn)行測試以確保在發(fā)射序列期間必須運(yùn)行的 JWST 電子設(shè)備不會(huì)干擾從任務(wù)控制到運(yùn)載火箭指令破壞接收器的 UHF 上行鏈路——420 MHz 至 480 MHz，35 dBμV/m。在該頻段之外，仍會(huì)進(jìn)行測試以確保單元不會(huì)相互干擾，并且電纜和外殼構(gòu)造正確。

使用覆蓋不同頻率范圍的多個(gè) EMI 天線執(zhí)行單元級發(fā)射測試，所有這些天線都在距離 EUT 1 m 處。表 1 列出了這些天線。

與任何其他電子設(shè)備一樣，JWST 中的單元必須通過輻射敏感性測試，這比輻射測試更耗時(shí)。因?yàn)樗?JWST 設(shè)備都在單元級測試到 18 GHz，所以一旦集成到儀器級，只需將 ISIM 測試到 8 GHz 就足夠了。

JWST 也沒有有意在 1 GHz 以下工作的發(fā)射機(jī)。盡管如此，工程師還是選擇測試低至 30 MHz 的頻率，以便他們能夠表征科學(xué)儀器中探測器系統(tǒng)在這些頻率下的靈敏度。¹

太空中的 EMC 不僅僅與干擾無線電的輻射有關(guān)。計(jì)算機(jī)和科學(xué)儀器等非射頻設(shè)備必須與航天器一起正常運(yùn)行。傳導(dǎo)發(fā)射和敏感性測試讓工程師可以測試單元和系統(tǒng)如何相互干擾。電纜之間的串?dāng)_會(huì)導(dǎo)致信號(hào)耦合到非預(yù)期的系統(tǒng)中。這里的問題是共模電流，McCloskey 用電流探頭測量。對于敏感性測試，工程師注入共模電流并尋找它可能導(dǎo)致的錯(cuò)誤。²

工程師還尋找違規(guī)者和敏感電纜之間的最壞情況。在這種情況下，距離很重要。為了確定是否存在潛在問題，工程師計(jì)算敏感電纜位置的任何違規(guī)者的場強(qiáng)。排放水平不僅要符合標(biāo)準(zhǔn)，而且要足夠低，以免破壞航天器的功能。

除了測試輻射/傳導(dǎo)發(fā)射和敏感性之外，工程師還必須確保系統(tǒng)級的電能質(zhì)量不會(huì)破壞 JWST 功能。定制的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (LISN) 有助于控制從電池到電子設(shè)備的電源總線上的線路阻抗。^{2, 3}當(dāng)電機(jī)等設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，電流浪涌與線路阻抗結(jié)合產(chǎn)生電壓驟降。將示波器連接到電源網(wǎng)絡(luò)可以讓工程師在時(shí)域和頻域中查看電源總線。

從 EMC 的角度來看，太空為電子設(shè)備提供了獨(dú)特的條件，其中一些條件比基于地球的設(shè)備更容易應(yīng)對。在太空中，周圍的電磁環(huán)境以機(jī)載設(shè)備為主。

參考：

1. McCloskey, John，“集成科學(xué)儀器模塊 (ISIM) 的 EMC 測試”，2016 年 IEEE 國際電磁兼容性研討會(huì)論文集。
2. McCloskey, John，“美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的 EMC 測試挑戰(zhàn)”，2017 年 IEEE 國際電磁兼容性研討會(huì)論文集。
3. McCloskey、John 和 Ken Javor，“美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的最新 EMC 標(biāo)準(zhǔn)”，2012 年 IEEE 電磁兼容性國際研討會(huì)論文集。

審核編輯 黃昊宇