航天飞行器电磁兼容性概述

简要说明了形成电磁干扰的三要素和航天飞行器存在的电磁干扰问题。举例说明了电磁兼容分析方法和步骤,应用计算机作系统兼容性预测分析的原理和模型.介绍了航天飞行器的电磁环境要求,系统间和系统内电磁兼容设计技术。阐述了在单机经过 EMC 验收后为什么还要进行系统级试验的理由.提供了一个航天飞行器系统级 EMC 试验的试验配置,对测量系统各部分的功能和试验程序作了说明.     

载人航天器与伴随卫星间射频系统电磁兼容性分析方法

对载人航天器与伴随卫星间射频设备的电磁干扰问题进行了研究,根据射频系统的收发参数建立了电磁干扰安全裕度模型,分析了伴随卫星发射天线对载人航天器接收天线的等效干扰。从保证载人航天器与伴随卫星在轨电磁兼容的角度,得到了航天器间能够兼容工作的最小相对距离计算方法。研究结果表明,所提出的分析方法能够对伴飞任务航天器间的电磁干扰风险进行预测,可为飞行任务的顺利完成提供技术支持。     

系统电磁兼容技术综述与展望

系统电磁兼容问题已成为飞行器等大型复杂系统全寿命周期中必须面对的客观问题。如果解决不当,不仅带来大量研制经费的浪费,同时还将导致系统从根本上丧失使用能力。系统电磁兼容问题不同于设备分系统电磁兼容问题,无论是在分析方法、设计方法、试验方法方面,均为系统工程问题。重点围绕航空飞行器研制中的电磁兼容问题,介绍一种全新的系统电磁兼容设计方法:飞机整机电磁兼容精确化协同优化设计方法。该方法有效实现了从飞机总体角度进行全机电磁兼容性设计和从飞机顶层高度提出全机电磁兼容量化指标要求。该技术不但可以实现全机电磁兼容问题在过程中得到管理和控制,并且实现了飞机全机电磁兼容设计的一次性成功,从电磁兼容角度保证了飞机的安全性。     

惯性姿态敏感器典型电磁干扰现象研究

惯性姿态敏感器是卫星姿态测量的重要部件,需要检测和处理微弱的电信号,同时还需要输出加温、电机驱动和激磁等大功率信号,因此整机电磁兼容性设计是实现产品高精度测量的关键技术.提高产品的电磁兼容性能主要在于控制电磁干扰,在总结产品研制经验的基础上对控制产品内部互扰问题进行了探讨,结合典型案例对惯性姿态敏感器内部的"拍频干扰"进行重点分析,并提出了具体的解决措施.     

电子战特种飞机电磁兼容预设计技术

为解决飞机电磁兼容传统设计方法的不足,提出并采用自顶向下、全机系统量化的电磁兼容预设计方法,在特种飞机系统方案论证阶段构建能量传输模型和系统受扰的关联矩阵,通过数值仿真、行为级仿真、等效推算、模拟测试、数据统计等手段,分析机载设备、火工品、燃油和人员的安全性,对全机的电磁兼容进行评估、指标量化分配和优化设计,实现全机系统良好的电磁兼容设计状态;能针对分系统指标的变动随时分析全机电磁兼容性的变化,也可为实现全机电磁兼容而调整分系统指标.该方法在全机系统定型前充分暴露可能出现的电磁兼容问题,并最大程度将其解决在系统设计阶段.该方法已应用于多个特种飞机型号的电磁兼容研制中,预设计成功率高,为解决型号研制中的电磁兼容问题提供了重要的技术支撑.      

FAST电波环境保护措施

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)位于贵州省黔南州偏远山区,利用喀斯特洼坑作为望远镜台址,建造世界第一大单口径射电望远镜。FAST观测来自宇宙中遥远天体的微弱电磁信号,具有极高的灵敏度,易接收到来自望远镜自身设备及台址周边的电磁干扰。为此,要求台址电磁干扰水平极低。为实现科学观测目标,如何保持宁静的电磁环境是FAST科学产出的重要基础条件。开展研究的主要保护措施包括:为切实保护FAST良好的电磁环境,设立以FAST台址为中心、半径30 km范围的电磁波宁静区是减弱干扰的首要步骤;其次,对望远镜自身及其周边的电子电气设备具有严格的电磁兼容要求,防止对望远镜产生干扰。通过有效的电磁兼容设计和电波环境保护措施,FAST台址电波环境目前良好稳定。随着贵州省特别是黔南州经济发展,FAST周边建设项目不断增加,针对与众多无线电通信业务和当地经济发展项目的协调问题,如何在科学需求和当地发展中实现平衡,是电磁波宁静区运行的核心课题。     

雷达对扩频通信系统干扰分析方法

针对雷达与扩频通信系统的电磁兼容问题,提出一种基于时域符号级的雷达干扰分析方法.首先详细分析了雷达对扩频通信系统电磁辐射干扰的机理,推导得出扩频通信系统在脉冲雷达干扰下的误码率公式和曲线;然后利用建立的雷达电磁干扰仿真模型,对扩频通信系统采用不同扩频因子以及不同频率隔离度时的受扰性能进行了仿真分析,验证了理论分析结果的合理性;最后利用所提方法计算给出了微波频段5种典型雷达与扩频通信系统的频率-距离隔离关系.研究结果表明:该方法对于在更深层次上揭示雷达辐射干扰的本质,提高频谱利用效率具有重要意义.     

混响室设计技术研究

介绍了混响室发展的历史及工作原理及设计方案,阐述了其在电磁兼容测试中的应用,并讨论了其优缺点。通过查阅、分析和研究大量国外资料,给出了混响室设计的一些基本原则。     

被动型星载氢钟H型气体电离模型及参数优化

针对被动型星载氢钟气体电离装置低功耗、低电磁干扰的设计要求,设计了一种基于平面盘绕馈能天线的H型电离系统,并建立该电离方法的数学模型。首先,由Maxwell方程出发,推导出了电离泡中的电场和磁场的分布模型,得到气体电离机制;再由电磁场的分布方程推导出氢气击穿判据表达式,建立了气体电离条件的数学模型;最后,利用电离击穿条件判据方程优化了电离装置的设计参数。数值仿真与测试表明该模型是有效的,采用优化的设计参数可以使电离功耗和电磁干扰特性得到改善,且电离直流电源总功率可小于2W。     

近地轨道集群航天器电磁编队飞行非线性反馈控制方法

针对近地轨道集群航天器电磁编队飞行的动力学和控制问题, 提出了一种非线性反馈控制方法. 基于电磁力模型和地磁场模型, 分析了地磁场对近地轨道电磁编队的影响; 建立了集群航天器电磁编队高精度相对轨道动力学模型; 基于Lyapunov稳定性理论设计了一种非线性反馈控制律, 利用该方法对两星电磁编队维持控制进行了仿真验证. 仿真结果表明, 地磁场引起的电磁干扰力可以忽略, 但是电磁干扰力矩的影响必须考虑; 近地轨道集群航天器电磁编队是可控的, 所设计的控制方法是可行的.      

遥感卫星多路数据传输系统同频共用方法

为节省频率资源，遥感卫星通常采用扩频体制实现多路数据的同频共用传输，针对通道间容易引起相互干扰的问题进行了研究，通过改进码分多址干扰估算模型，对采用平衡Gold码序列扩频系统抗干扰容限上界进行预测。在满足国际电信联盟（ITU）对卫星辐射功率通量密度约束条件下，提出了一种基于直接序列扩频体制的两路业务数据同频共用传输方法。仿真结果表明：当载波频率2GHz左右，两路辐射源的EIRP之差不大于8～15dBw时可以实现同频共用传输；如对信号扩频带宽进行差异化处理，则其相互兼容性还可进一步提高。     

地面模拟微重力条件下Cu-Pb合金的制备及微观结构与摩擦性能研究

利用地面上建立的微重力电磁模拟设备成功制备出了Cu-Pb二元难混合金,并对其微观组织结构与摩擦性能进行了分析与测试。样品SEM分析结果表明,模拟微重力状态下制备的合金样品较好地克服了地面上因重力影响而产生的严重成分偏析,少数弥散相较均匀地分布于基体中,少数相含量越低,弥散体尺寸越小,分布越均匀;摩擦性能测试结果显示合金模拟样品的摩擦性能明显好于基体金属,且摩擦系数随少数相Pb的含量的增大而减小,体积磨损率随少数相含量的增大先快速减小而后又缓慢增大。同时对实验结果进行了简单的分析与讨论。      

飞机系统可靠性的电磁兼容预测研究

对飞机可靠性工程中的有关系统内电磁瘘容性分析和预测程序进行了研究开发，详细论述了天线对天线干扰的传播模型、导线与导线间的耦合模型、电磁场对导线的感应模型、设备对设备的耦合模型以及其编程语言、输入数据处理方法等开发技术。给出其计算结果，并与实验数据作了比较，结果表明，可提高系统的可靠性。     

用于GPS接收机的自适应算法抗干扰性能比较

为了比较功率反演、多信号归类和最小范数自适应算法的抗干扰性能,研究了各算法的基本原理,并在均匀线阵中采用各算法进行仿真,比较各算法在有用信号和干扰来向上得到的天线增益.仿真中有用信号为-160 dBW的GPS卫星信号,两个同频干扰来自不同方向,并在仿真中改变干扰功率.仿真结果表明这三种算法都可以用于GPS接收机抗干扰.其中,功率反演算法抑制弱干扰的性能较差;多信号归类算法抑制弱干扰的性能较好,但会引入错误零陷;最小范数算法既可以抑制弱干扰,也不会引入错误零陷.      

一种对磁电式速度传感器进行动态补偿的新方法

在已知磁电式速度传感器传递函数的情况下,采用优化技术设计了动态数字滤波器。在不改变传感器高频特性的情况下,扩展了传感器的低频工作范围。该设计方法基于系统辨识,一切算法都在时间域内完成,可全部借助于计算机进行处理。实践证明,采用该方法可以有效地改善传感器及其它测量系统的动念特性。文中的模型定阶准则是在设计磁电式速度传感器的动态补偿数字滤波器时,采用其它准则都不易实现的情况下提出来的,具有一定的通用性。最后,计算了一个设计实例。     

多电飞机电气负载引起的电磁干扰

多电飞机(MEA)电气系统越来越大量地采用电子变换器,使得电气系统内和系统间的电磁干扰(EMI)问题变得非常严重.基于MEA电气负载特性,将电气负载分为整流类、斩波类和逆变类,建模和仿真这3类主要电气负载在稳态和突加工作情况下的传导EMI电流,并对逆变类负载的EMI特性进行了实验验证.结果表明:负载对电源侧的EMI集中在电力电子器件开关频率及其倍频邻域;斩波环节后端连接的大功率电气负载的突加使电源线传导EMI特性发生明显变化,主要体现在幅度频谱极值所对应的频率上.研究结果对独立电气系统的EMI识别及滤波器设计具有指导意义.      

基于空间隔离的低轨卫星系统频谱共享方法

随着业务需求的全球性增长,传统低频波段有限的频谱资源已不能满足低轨（LEO）卫星的业务承载要求,采用Ka频段的LEO星座系统设计成为了主流。然而,采用Ka频段的LEO星座系统不可避免地会对同频段已经存在的静止轨道（GEO）卫星系统产生干扰。首先,通过基于空间隔离的干扰规避方法,采用对LEO与GEO的频谱共用系统设置隔离角来进行上下行场景的干扰消除,使该LEO系统能满足国际电信联盟（ITU）对同频段内通信干扰的约束条件;然后,通过引入GEO带的概念,分析并研究了干扰规避区域的确定方法和其对LEO星座密度的影响。最后,通过仿真得出了干扰隔离角、GEO带与LEO星座密度的关系,得到了在采用隔离角的方式进行干扰避让时满足LEO星座系统业务不中断所需要的最小卫星数量,对LEO星座设计具有一定的指导意义。      

全球卫星导航系统兼容性评估方法研究

目前,卫星导航系统兼容性评估方法主要是计算机仿真验证,难以复制真正的导航系统运行条件,改变任何一个参数都需要重新进行仿真,计算量和分析量很大,并存在较大误差。文章以卫星导航接收机为落脚点研究导航信号的兼容性。首先,根据干扰信号对全球导航卫星系统接收机捕获、载波跟踪、数据解调等的影响,推导了即时相关器输出的信号功率对噪声功率加干扰功率之比的模型,建立了基于频谱隔离系数的等效载噪比模型,利用相对较简单的等式就获得了干扰的一级评估;其次,具体分析了GPS C/A码自干扰时导航信号到达地面的功率、天线增益,以及星座功率增益等参数;最后,给出GPS C/A码自干扰时等效载噪比衰减的测试结果,在信号捕获时,多普勒频移为kHz的整数倍C/A码自干扰对所需GPS C/A码的等效载噪比衰减程度最大,达到9.6dBHz。该方法可以为中国新一代卫星导航系统信号设计提供参考。