3.6 航天器主要研制阶段的EMC管理工作
航天器研制一般分为可行性论证阶段、方案阶段、初样研制阶段和正样研制阶段,各阶段的电磁兼容性管理内容和深度有所不同,但从电磁干扰控制的角度而言,应早发现早解决。
3.6.1 可行性论证阶段
可行性论证阶段EMC管理的主要工作如下:
(1)根据航天器性能、电磁兼容性要求和频率管理的有关规定,统计射频设备 (含天线)的频谱参数,进行初步的分析,并根据任务要求提出航天器无线电工作频段建议和电磁频谱特性管控要求。
(2)明确系统在全寿命期要考虑的电磁环境效应问题,主要包括电磁兼容性、电磁干扰和电磁辐射危害等,分析航天器工作预期的电磁环境,比较航天器可供选用的不同方案的电磁环境效应的影响。
3.6.2 方案阶段
方案阶段管理的主要工作如下:
(1)按研制需求组建电磁兼容性工作组,在产品设计评审的同时开展EMC评审,对电磁干扰的疑难问题和改进措施进行交流把关。
(2)制定初步的电磁兼容性技术要求。
①选用和剪裁适用的电磁兼容性标准;
②提出航天器分系统、设备,特别是天线及电缆的最佳安装布局准则;
③提出航天器与运载火箭、发射场、地面测控站等大系统间有关电磁兼容性的接口要求。
(3)进行频率资源可行性研究,并给出风险评估。
(4)根据整星EMC参数开展航天器系统级电磁环境效应分析,并形成分析报告,分析内容包括频率分析、天线间耦合分析、射频设备行为级仿真分析、天线与设备壳体和电缆间耦合分析、舱板屏蔽性能分析和系统关键设备EMC特性分析等方面。
(5)针对最新研究和有较大技术状态变化的分系统 (电子设备),进行电磁环境效应分析,并提出基本的电磁兼容性设计预案,同时对工程样机进行模拟试验,并将测试报告提交至工作组,纳入数据库。
(6)针对完全继承和技术状态变化不大的电子设备,进行电磁环境效应分析,并将潜在的超差项上报至电磁兼容性工作组。
(7)细化所有在轨工况要求和相关设计,如系统 (平台)天线设计,开展航天器初步方案技术审查。
(8)制订初步的电磁兼容性控制计划。
(9)确定试验内容和验证要求,制订电磁兼容性试验计划。
(10)开展必要的电磁兼容性技术培训。
3.6.3 初祥研制阶段
初样阶段重点实施EMC控制大纲和技术要求,开展EMC设计,对设备、分系统进行模拟试验,并针对模拟试验后暴露的问题完善设计,开展设备、分系统和系统级产品EMC试验验证,评审EMC试验超差申请,组织实施EMC系统级试验、星箭对接试验和发射场的试验验证。
初样研制阶段电磁兼容性管理要求如下:
(1)制定电磁兼容性技术要求:确定初样阶段电磁兼容性设计要点,根据电子设备继承性的差异,明确CE、CS、RE和RS等限值要求和验证项目;确定接地和搭接要求;初步确定供配电分系统组成和需要实施瞬态干扰抑制的设备,规划接地/隔离线路图的结构和负载单点接地点的位置;确定电源线与信号线走向规划、设备电连接器布局及相关屏蔽防护处理措施;确定航天器系统电磁兼容性试验要求和裕度验证方法。
(2)给出频率工作周期性进展及风险控制报告。
(3)要求各分系统提供设备内部和接口所使用的频率作为航天器系统电磁兼容性分析的输入。
(4)确定生产工艺和安装要求时,应考虑接地、搭接等电磁兼容性要求。
(5)设置电磁兼容性风险控制关键环节,参加并审查关键设备设计评审的EMC部分内容。
(6)按照系统电磁兼容性技术要求开展新研电子设备电性件和鉴定件的电磁兼容性设计。
(7)跟踪设备和分系统级电磁兼容性试验,并对其试验状态与工况进行控制和把关。
(8)若继承单机不满足电磁兼容性要求,或者新研单机试验超差,应针对电磁环境分析设计余量,并根据分析结果给出完善电磁兼容性设计的建议。
(9)对调试和试验中发现的电磁干扰问题进行分析汇总,编制试验大纲和细则进行电磁自兼容性试验,验证是否符合任务书的要求并改进和完善设计方案。若系统超差,则应分析超差的影响并给出改进和完善系统设计的参考意见。
(10)综合分析航天器系统的电磁兼容性性能,对本阶段电磁兼容性工作进行总结。
3.6.4 正样研制阶段
正样研制阶段电磁兼容性管理要求如下:
(1)根据本阶段系统级电磁兼容性设计和试验要点制定电磁兼容性技术要求。
(2)应对产品化和完全继承类设备与系统电磁环境的兼容性进行分析,安排必要的补充测试。
(3)关注新增和设计状态变更设备对系统电磁环境的影响,落实相应的验证措施。
(4)提出电磁兼容性分析和试验的要求,原则上不应对正样产品实施超过电磁环境电平的敏感度类测试和试验。
(5)持续跟踪产品研制中的EMC问题,及时进行风险评估和干扰控制。
(6)复核航天器正样各分系统的设计对系统电磁兼容性的影响,重点针对初样研制阶段发现的与电磁兼容性有关的问题,对相应的改进措施与方案进行过程监督和控制。
(7)落实系统级并督促分系统和设备正样件的结构设计、生产工艺及安装布局等工作中有关电磁兼容性的具体要求。
(8)实施航天器系统级电磁兼容性试验 (如系统间、系统内、射频泄漏和无源互调等试验)并提交报告。
(9)若航天器不满足运载要求,则总体应与运载方协商,由运载方给出超差是否影响兼容性的书面证明。
(10)在发射场参加航天器与运载火箭、发射场和地面测控站等大系统联试,并提交试验报告;所有试验数据以数据库的形式存储,并与各个型号分享。
(11)针对航天器电子设备初样研制阶段发现的与电磁兼容性有关的问题,确认相应的改进措施和方案在正样研制阶段的落实情况。
(12)对于设计变更的设备,应进行必要的电磁兼容性试验验证或分析。
(13)按照电磁兼容性技术要求中规定的试验项目,完成设备级EMC试验。
(14)若设备在完成电磁兼容性试验验证后状态发生变化 (如软件落焊后),则应通过试验或分析确定该变化对设备以及系统电磁环境的影响。
3.6.5 各研制阶段的主要EMC工作汇总
航天器的电磁兼容性工作需要对干扰源进行频率控制,对耦合通路采取隔离措施,为敏感受扰设备提供滤波和屏蔽防护措施。这些工作既需要参照表3-2尽早实施,又需要按照表3-3逐级深化。
表3-2 各研制阶段电磁干扰控制措施实施的可行性
表3-3 航天器研制各阶段电磁兼容性管理的主要工作