另一個問題是排放測試是否應該在集成儀器或航天器級別進行，而不是在單元級別進行測試。集成儀器或航天器級別的測試需要更多的人。McCloskey 估計每日測試成本至少比單元級別高 10 倍，其中每個“盒子”都是單獨測試的。單元級別的測試使工程師能夠診斷和修復任何潛在問題，因為它們的解決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，其中每個單元都在產生最高排放的配置中運行。“我們想讓每個單位成為排放的罪魁禍首，”他說?！斑@可能需要對不同頻率的最高發(fā)射進行兩到三個測試?！?EMC 工程師咨詢設計人員以找出這些條件。例如，當主計算機向電機發(fā)送命令或發(fā)送大量數據時，可能會出現(xiàn)這種情況?！翱梢允褂脙H測試模式，例如用于移動電機或高數據強度狀態(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 波段接收機的頻率范圍：2.0898521 GHz 至 2.0916521 GHz。此外，需要進行測試以確保在發(fā)射序列期間必須運行的 JWST 電子設備不會干擾從任務控制到運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，仍會進行測試以確保單元不會相互干擾，并且電纜和外殼構造正確。

使用覆蓋不同頻率范圍的多個 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。因為所有 JWST 設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。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。計算機和科學儀器等非射頻設備必須與航天器一起正常運行。傳導發(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。電纜之間的串擾會導致信號耦合到非預期的系統(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致的錯誤。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，工程師計算敏感電纜位置的任何違規(guī)者的場強。排放水平不僅要符合標準，而且要足夠低，以免破壞航天器的功能。

除了測試輻射/傳導發(fā)射和敏感性之外，工程師還必須確保系統(tǒng)級的電能質量不會破壞 JWST 功能。定制的線路阻抗穩(wěn)定網絡 (LISN) 有助于控制從電池到電子設備的電源總線上的線路阻抗。^{2, 3}當電機等設備啟動時，電流浪涌與線路阻抗結合產生電壓驟降。將示波器連接到電源網絡可以讓工程師在時域和頻域中查看電源總線。

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

參考：

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

審核編輯 黃昊宇