1.2 电磁干扰接口控制的主要方法

航天器系统的电磁干扰接口控制需要重点关注接地、电缆、电源和屏蔽等方面。

(1)接地既可提供电流通路，又是电源和信号的参考，可在多种接口控制中发挥作用。早期航天器接地设计主要是为了保证过流熔断时的安全性问题，同时也是为了防止不同金属表面间电荷积累形成电弧。现在的接地设计还要注意防止模拟传感器受扰及控制剩磁特性。航天器通常由电源、模拟和数字等多种电子设备组成，工作频率从直流到毫米波频段，电流幅度从纳安级到百安级。接地方式 (单点与多点)需要针对不同需求采用多种方法。对于输入功率的电子设备，在航天器上常采用“单点接地”方式，这样以星体为参考点，可以将功率电流的“地环路”最小化。对于低频模拟电路，在电路两端和屏蔽电缆中采用单点接地可防止地环路。对于高频数字电路，在电路和屏蔽中采用多点接地有助于传输线效应的控制。在某些高、低频干扰都有的情况下，应采用混合接地方式 (电容和抑制器等)。

搭接是接地的重要组成部分。金属表面间的低阻抗连接有助于减小等离子充电效应、HIRF、EMP和互调等的影响，良好的搭接有助于提升电缆、机箱和舱板的高频屏蔽效能。接地和搭接应针对母线电源、二次电源、模拟设备、数字设备和射频 (发射机和接收机等)设备等不同情况进行分级评估。如果接地分析和设计没有很好的开展，在项目后期可能会出现一些EMC问题。例如，二次电源中的接地环路可能会干扰临近的敏感传感器，如果没有开展详细的接地分析，则这一问题很难通过常规试验发现，可能会到在轨飞行中才暴露出来。

(2)电缆是信号传输的接口，这些接口应提供具有充足带宽和干扰抑制能力的信号传输通道。在航天器上会使用大量电缆连接各设备和组件，这些信息通常在接口控制文件 (ICD)或接口控制图中说明。ICD的信息有助于系统EMC分析和设计工作的实施。常用的EMC方法是确定每个接口的“干扰裕度”，并基于这些裕度建立“干扰控制基线”。干扰控制基线中包含了交调、反射、地电位变化和外部感应干扰等扰动特性，一般是在所有干扰的基础上增加6 dB裕度作为干扰控制基准。电缆的接口干扰控制主要采用电缆和连接器的装配、电缆屏蔽和接地、电缆布局和隔离等方法。因为电缆屏蔽会增加重量，故应首先考虑接口信号的滤波，其次才是屏蔽处理措施。实践中这一方法非常有效，因为多数干扰信号已被窄带滤波器抑制在设备内部。

(3)电源是设备能量传输的接口通道，电源在提供电能使设备正常工作的同时，不应因其电压暂降、浪涌和纹波等干扰造成设备的性能降级。航天器是使用太阳电池阵为电子设备提供直流电，同时为蓄电池充电的系统。首先应关注通过供配电分系统传输干扰对设备的影响，有针对性地使用滤波器和瞬态防护器件，并提供足够的电压调整能力；其次应关注电源分系统的磁场发射，减少其对航天器剩磁控制的影响。因此，需要对电子设备的电源端口进行发射电平和敏感度阈值的分析或测试，以确保满足EMC设计裕度的要求。建议将电源分系统视为完整的验证对象，对与其相连的所有电子设备进行分析测试。另外，采用“低阻抗”电源母线设计也会获得较好的效果。在多数民用使用环境中 (工厂和车辆等)，几乎不对电源分系统的EMC特性进行控制，但在航天器系统中，需要重点控制和优化电源分系统的EMC特性，以确保系统兼容运行。太阳帆板及其配套的电源控制器 (PCU)负责航天器供电和电池充放电管理，故应有相应的系统级EMC技术要求。例如，为防止太阳帆板成为“天线”而具有辐射发射或敏感特性，应对电源线进行防护处理，并考虑在EMC测试期间如何模拟太阳帆板的工况等。

(4)屏蔽是对电磁场进行接口控制，包括航天器内部电磁场和需要防护的外部电磁场。前面曾要求控制低电平的发射以保护系统的通信接收机，而屏蔽则是要控制航天器和外部无线电发射机的高功率发射以保护航天器上的电子设备。航天器系统的电子设备需要通过电缆互连，屏蔽较差的设备和电缆可能会出现的EMC问题。光学设备或部件 (光学传感器、激光探头等)可能被布置在不易屏蔽且可能存在电磁干扰 (EMI)的区域，而这些设备或部件又可能对EMI敏感，因此，需要在项目研制中考虑相应的EMC防护方法，如单独屏蔽和航天器整体屏蔽等措施。所有的屏蔽方案和传统的EMC屏蔽类似，要处理好屏蔽接缝和穿舱线缆的问题。

航天器EMC设计工作需要从系统级出发，并注意将设计措施落实到具体的机箱、电路板和器件等设备方案中。在各级的设计评审中应关注EMC问题，有时在早期对电路或模块几个小时的检查，胜过项目后期几周甚至数月的干扰排查。EMC设计要特别注意关键设备和电路，如时钟、复位、控制器 (存储器读/写、中断等)、功率调节器、低电平模拟和I/O等电路。其中，时钟和功率调节器易产生辐射发射干扰，复位、控制器和中断等信号电路易受瞬态干扰的影响；低电平模拟电路和功率调节器易受射频能量的干扰；I/O电路是连通内、外部电磁环境的重要接口，要关注其相应的电磁辐射和传导特性。

所有的电磁干扰问题都是始于电路又止于电路，因此要在航天器研制的全过程通过详细的分析设计、持续的跟踪评估、广泛的测试验证确保系统电磁兼容性性能指标的实现。