3.4 EMC控制大纲和技术要求

3.4.1 制定EMC控制大纲的目的

EMC控制大纲是型号研制中EMC管理的顶层文件，也是所有电磁兼容性工作和计划的基础。

制定EMC控制大纲的目的是在研制初期预见系统的电磁干扰问题，使管理和工程技术人员能按照相应的要求在问题初期采取对策和措施，尽早识别和控制电磁干扰风险，使EMC工作成为航天器研制的有机组成部分，在确保航天器系统电磁兼容性的同时，实现更好的费效比。

3.4.2 EMC控制大纲和技术要求的内容

大型航天器 (如载人航天)项目组成复杂、在轨周期长、研制成本高，需要通过有效的方法帮助识别和控制EMI风险。EMC控制大纲可指导研制人员开展电磁风险分析、暴露通用标准和规范的不足、评估需要的资源并明确责任。同样在签署研制合同前，用户采购方也需要通过有效的EMC控制大纲来保障项目的实施。因此，EMC控制大纲已成为用户和研制部门联合管理的工具，并应随着研制的深入持续细化和完善。

EMC控制大纲一般包括以下内容：

(1)技术说明：定义平台、系统和设备的用途、接口、信号/数据、时钟框图，可以参考相关技术文件。

(2)适用性：定义适用的状态，如EMI、ESD、RADHAZ、PIM等是否适用于整个系统和频段，如有不包括的项目，需要予以说明。

(3)要求：电磁要求和环境应包含在文件中，既要有系统级的要求，也要有分系统和设备级的要求。

(4)管理和组织：应明确项目管理和组织的必要性，以落实EMI控制。

(5)文件：确保标准和相关文件都与EM要求的一致。

(6)设计策略：包括EMC风险的评估和初步的EM风险解决方案。

(7)电磁验证：确定证明和保证电磁性能的相关程序。

(8)质量保证程序。

(9)电磁控制大纲的定义和缩略语。

控制大纲需要通过相应的EMC技术要求在设计和验证两方面予以落实。而EMC技术要求源于风险分析，是基于对系统EMI风险的认知，在技术要求中落实针对性的控制措施。

EMC风险分析包括以下基本内容：

(1)在辐射干扰方面重点分析航天器内部与外部的有意发射和接收设备、无意的本振和射频敏感设备所构成的射频电磁环境。

(2)在传导干扰方面重点分析电源品质和接口信号特性。其中，电源品质包括时域的稳态和瞬态特性、频域的音频和射频干扰以及特殊中断等特性；接口信号特性包括上升时间、过冲和定时抖动等特性的参数。

(3)评估继承性和产品化的设备能否适应新型号的电磁环境。

(4)确定电磁干扰裕度，评估电源控制器、姿态控制计算机和电起爆装置等安全性和任务关键设备的电磁风险。

(5)列出潜在的电磁干扰源和敏感设备 (严重等级)。

(6)分析电磁干扰源和敏感设备间可能的耦合方式和传播路径。

(7)评估各分系统和设备的EMC工作 (研制、生产、测试、维护和培训等)。

电磁环境包括自然和人为的发射，频段从直流磁场、静电场到无线电、雷达、红外和激光频段，一般不超过40 GHz；同时电磁环境还包括正常工作、储存、运输等阶段。电子设备研制中需要考虑可能遇到的最恶劣电磁环境包络，常规的EMC性能在常见的电磁环境下具有正常工作的能力，如果再加上静电放电、HIRF等复合干扰环境，则要获得EMC性能就更难了。

电磁环境分析将成为EMC技术要求编制的依据，包括设备的布局 (如干扰和敏感设备的最小距离等)、有意电磁发射或接收设备相关频域的场强和时域的干扰应在设备和系统设计中考虑。另外要特别考虑设备自身产生的环境，如发射机的调制特性应有准确记录，以便于在任务和安全关键设备的敏感度测试中模拟相关信号。

一些继承性和产品化的设备可能因为电磁环境的要求不同或一些特殊指标的变化，而增加不兼容的风险，需要重点针对用于安全和任务关键功能的产品化设备进行评估，复核相关设计数据的符合性，以控制风险。在EMC风险分析的基础上，提出设计和验证方面的技术要求。

EMC技术要求中的基本设计要求如下：

(1)依据航天器EMC风险分析和标准规范的要求，确定对发射和敏感度限值的裁剪要求。

(2)在设备布局中注意采取物理隔离措施。

(3)明确屏蔽、接地和搭接的方法。

(4)设备互连的方法如无线、电缆或光纤等，包括电缆和波导的隔离原则。

(5)频率规划中兼顾有意和无意的电磁发射信号。

(6)对待解决的电磁干扰问题，采用必要的设计工具和方法定量分析其对航天器性能的影响。

(7)EMC技术要求要识别特殊的活动 (如交会对接、航天员出舱和地外天体巡视器探测等)，以保证寿命期内系统的EMC性能。

良好的EMC安装工艺、电缆屏蔽效能的提升、可行的隔离方案、在线滤波和为新设备认真地选择工作频率都有助于系统EMC性能的提升。

EMC技术要求应通过测试和试验验证其符合性，基本的测试要求如下：

(1)说明测试和试验的管理关系。

(2)列出采用的测试标准。

(3)说明测试项目和限值剪裁的理由。

(4)列出设备级、分系统级和系统级EMC测试的要求。

(5)对所有测试程序进行说明，并对从产品研发到测试各阶段的符合性进行管控。

(6)说明对资源的要求，如模型、功能测试设备、测试设施、电缆、模拟器、负载和软件等。

(7)说明功能性能的要求。

(8)确定如果测试中出现故障的处置程序。

(9)说明测试期间和之后的报告程序。

因为电磁干扰传输和耦合的特殊性，很难将设备和分系统级的EMC测试结果与系统性能相对应。所以，通过了设备级EMC测试的产品只是显著降低了系统EMI的风险，但不能确保安装到系统中能兼容工作。为此，EMC技术中的测试要求需要包含一系列的试验和验证程序，以证明EMC的符合性，包括设备级和系统级的验证。

所有设备的EMC测试应在认证的实验室进行。测试前应确保功能性能满足测试要求，如果在EMC测试后不能满足功能性能要求，则需要调查与报告有关的失效情况，以评估设计和布局的影响。因为有些设备的EMC测试是采样方式，考虑产品的工艺和器件差异，测试要求应有一定的裕度。

另外，型号研制中注意控制大纲和技术要求的质量保证，包括：

(1)确定产品的每项测试都按照标准实施。

(2)认证实测前应对性能进行测试确认。

(3)明确功能允许的偏差范围。

(4)确定需要的偏离让步程序。

(5)注意测试结果与配置有关，应反映最终工艺图纸和更改控制的结果。

设计要求的让步一般是基于已知的电磁环境参数，但随着新技术和新系统的使用，电磁环境会在任务周期中变化。因此，需要对寿命期的电磁环境变化进行跟踪分析，以评估可能的风险。