卫星外部电磁环境效应分析与控制

对于大功率射频发射机产生的有意强电场分布，我们可以使用一个公式对其进行粗略预估，即根据发射机的发射功率、发射天线在某方向上的增益估算卫星外部特定区域的电场强度，计算公式[2]为：

                           （1）

    其中Pin为射频发射机的发射功率，r为关注区域距离发射天线的距离，G为发射天线在关注区域方向上的绝对增益。

需要注意的是，该计算公式仅适用于天线的远场区，且在天线与关注区域之间没有明显的金属结构遮挡，对于天线的近场辐射区域，或者飞行结构较为复杂时，该公式预估的结果会有较大的误差，此时可使用电磁场仿真分析软件（如Ansoft HFSS， CST， FEKO等）进行更为精确的分析。

    使用电磁场数值仿真分析软件对星外的有意强电场分布进行计算时，所使用的模型必须包括完整的卫星星体模型，以及其它星外天线和大尺寸结构部件，而模型中微小的细节则可以简化或忽略。　

    图2给出了使用FEKO软件对发射天线在星外某区域产生的电场环境分布的分析结果。可以看到圆形反射面天线在其后部区域产生的电场分布情况，该区域的场强最高值为25V/m。

图2 发射天线在星外产生的电场环境分析示例

    对于卫星普通单机设备在星外产生的无意弱电场环境分布，可通过对工程经验数据进行归纳总结的方法进行预估，即对星上所有单机设备EMC试验中的电磁辐射发射[3]（RE102）测试结果进行归纳，将各单机设备在测试频段内的辐射发射值进行叠加，得到一幅完整的星外无意发射频谱图。需要注意的是，对于安装于星内的设备，需考虑星体的屏蔽，将辐射值减去星体屏蔽效能，才是其在星外的电磁辐射值。另外，对于星上全新研制的单机设备，是无法得到这些EMC测试数据的。

    相对于归纳总结方法所得到的较为粗略的结果而言，电磁场数值仿真的方法能得到更为精确的分析结果。我们可以使用电磁场仿真分析软件（如Ansoft HFSS，CST等）对单机设备主要电磁发射途径的互联电缆进行建模，将电缆中传输的信号作为激励源，计算得到单机设备通过互联电缆在辐射到星外的电场分布。