소개: 정밀 우주선 태도 제어에 있는 전자기 도전

이 개념은 매우 간단하면서도, 전자기 간섭 (EMI)의 중요한 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Electronics)의 핵심 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Electronics)의 핵심 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Edigital)의 핵심 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Edigital)의 핵심 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Edigital)의 핵심 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Edigital)의 핵심 요소입니다. 이 개념은 전자기 간섭 (Epis)의 핵심 요소입니다.

반응 바퀴에 있는 전자기 방해의 뿌리 원인

효과적인 대책을 설계하기 위해 엔지니어는 반응 휠 시스템 내에서 EMI의 소스를 먼저 이해해야합니다. 이 소스는 세 가지 넓은 범주로 떨어졌습니다.

1. 모터 드라이브 전자공학

반응 바퀴는 일반적으로 맥박 폭 조음 (PWM) 관제사에 의해 구동되는 솔리스 DC 모터 (BLDC) 또는 영구 자석 동시 모터 (PMSM)를 이용합니다. 높은 현재의 급속한 엇바꾸기는 (10s에서 킬로르츠의 수백에 빈도에) 힘 선을 따르고 주위 환경에 광선을 가하는 고주파 고조파를 생성합니다. 가파른 전압 및 현재 가장자리 (dV/dt와 dIIIII/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/DI/

2. 회전자 Imbalance 및 기계적인 진동

이 진동은 전기를 통해 전기를 공급하는 전기를 공급하는 것을 가능하게 합니다. 이 진동은 전기를 공급하는 전기를 공급하는 것을 허용하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 전기를 공급하는 것을 허용합니다.

3. 지상에 놓고 배선 배치

, 충분한 디코딩에서, 공유 반환 경로, 및 긴 비차폐 케이블은 무인화되지 않은 안테나로 작용합니다. 속도 감지기, 온도 감시자에서 디지털 신호 및 명령 공용영역은 아날로그 통제 반복으로, 횡단 및 과민한 subsystems로 또는 지휘하는 일반적인 형태 현재를 창조할 수 있습니다.

Key Insight:] 잘 설계 된 반응 휠은 전자, 기계 및 배선을 모두 세 가지 소스 범주를 모두 입력해야하며, 인터퍼미터 스타 트래커 또는 저노이즈 그라피니티 센서와 같은 악기에 필요한 서브 마이크로 볼트 EMI 레벨을 달성해야합니다.

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EMI 최소화에 대한 기초 설계 전략

엔지니어는 적용 가능한 시스템의 적용을 할 때 입증 된 기술의 제품군을 개발했으며 EMI 배출량을 극적으로 줄일 수 있습니다. 이 방법은 구성 요소 선택에서부터 시스템 통합에 이르기까지 전체 설계 사이클을 맞춥니다.

4.1 보호 및 울안

이 제품은 주로 전자기 방출을 포함 하는 가장 효과적인 방법 중 하나 유지. 반응 휠 하우징은 종종 높은 주파수 전기 필드 보호에 대 한 높은 침투성 재료 (뮤 금속 또는 Permalloy와 같은)에서 건설 하 고 낮은 주파수에서 자기 보호를 제공 하는 (구리, 알루미늄) 높은 주파수 전기 필드 보호에 대 한. 극단적인 요구 사항, 이중 층 보호 또는 철간 로드 복합 재료 사용 될 수 있습니다. 또한 보호에 대 한 보호에 대 한. EMIIN EMIIN EMIIN EMIIN EMIIN EMIIN EMI EMI EMI 를 유지 하 고 EMIIN EMI EMI 를 방지 해야 합니다.

예금: Herschel Space Observatory] 퀀텀 잡음 제한 근처에서 작동되는 극저온 이데인 수신기를 보호하기 위해 층을 둔 mu-metal 차폐와 반응 바퀴를 사용.

4.2 동력선 필터링 및 Decoupling

전력 버스의 작동 배출은 일반적인 EMI 경로입니다. 3 단계 필터 토폴로지학은 일반적으로 입력에 공통 모드 초크이며, 차 상태 유도체와 X / Y 커패시터가 따릅니다. 필터 컷오프 주파수 (일반적으로 PWM 기본 아래) 및 구성 요소 자체 공명 주파수는 광대역 투여를 보장합니다. 로컬 디코딩 커패시터 (전해질 및 세라믹) 모터 트랜스듀서와 트랜스듀서의 근접한 선택은 높은 주파수를 감소시킵니다.

4.3 물자 선택과 성분 선택

비 자석 물자는 회전자 갱구, 방위 및 주거를 위해 선호됩니다 주위 자석 분야를 낭비하는 것을 피하기 위하여. 세라믹 방위 또는 잡종 방위 (도금을 가진 강철 인종)는 eddy 현재 손실을 감소시키고 정전기 방지 건축에서 윤활유 유도한 EMI를 삭제합니다. 게다가, 회전자 구조를 위한 탄소 섬유 합성을 사용하여 질량을 감소시킬 수 있습니다 비 전도성, thereby가 전기 분야 연결이 있는 동안.

4.4 운영 전략: 통제되는 회전 단면도 및 연약한 시작

EMI는 종종 안정 상태 배출보다 더 나빠집니다. "Soft-start"램프는 점차적으로 모터 전류가 디 / dt 스파이크를 제한하는 것을 증가시킵니다. 마찬가지로 선형 전류 제어 (직접 PWM 단계의 상응)을 사용하여 속도 모드를 전환하면 자기 플럭스 전환을 원활하게 할 수 있습니다. 극단적 인 조용한 항체의 기간을 가진 임무를 위해 반응 휠은 일정한 속도로 작동하거나 완전히 중단 될 수 있습니다 (조속 보유) 동적 EMI를 제거하기 위해, 다른 창의력에 의존하는.

4.5 레이아웃 및 Routing 최적화

비영향과 민감한 회로의 물리적 분리는 근본적입니다. 전력 전자는 아날로그 감지기 공용영역에서 실제적으로로 위치해야 합니다. 모든 케이블은 보호되어야 합니다, 뒤틀린 쌍 건축, 지상 반환 두 끝 (고주파 신호를 위해) 또는 단 하나 점 (낮 빈도를 위해). PCB 지상 비행기의 조사는 오염 아날로그 정면 끝에서 디지털 소음을 방지합니다. 전방 topologies는 안테나로 행동할 수 있는 지상 반복을 피합니다.

차세대 반응 휠에 대한 고급 기술

기초 전략은 효과적이지만 최근의 혁신은 전자적으로 성취할 수있는 것의 경계를 밀어, 특히 주력 과학 임무.

Active 취소 및 필터링

Active EMI cancel은 소스에서 취소하는 간섭 신호의 거꾸로 복사본을 주입하기 위해 보조 감기 또는 보조 센서를 사용합니다. 이 기술은 일반적인 모드 전류 및 방사선 필드를 모두 수행 할 수 있습니다. 필터링-x LMS (Least Mean Square) 알고리즘과 같은 적응 알고리즘은 휠 속도가 변화함에 따라 방해의 변화를 추적 할 수 있습니다. 작동 범위의 유지 보수 효과.

Superconducting 방위와 Levitation

고온도 슈퍼콘덕터(HTS)는 물리적 접촉 없이 회전자를 지원하는 레이비젼스를 생성할 수 있으며, 베어링 소음과 관련 EMI를 완전히 제거할 수 있습니다. 여전히 실험적인 동안 HTS 베어링은 LISA Pathfinder 의 역할과 같은 개념에 대한 실험실 반응 휠에 대해 설명되었습니다. 이 진동의 부재는 또한 민감한 기기에 마이크로폰식 연결이 감소합니다.

Gallium Nitride (GaN) 반도체를 사용한 통합 모터 드라이브

GaN과 같은 넓은 밴드 갭 반도체는 전통적인 실리콘 MOSFETs 보다는 더 낮은 손실으로 더 빠른 엇바꾸기 속도를 제안합니다. 그러나, 더 빠른 엇바꾸기는 주의깊게 관리되지 않는 경우에 EMI를 증가할 수 있습니다. 이점은 더 작게, 점화기 여과기를 이용하고 진보된 조음 계획을 실행하는 기능에서 옵니다 (확립 스펙트럼 시계와 같은) EMI 에너지는 더 넓은 밴드에, 최고 진폭을 감소시키기 위하여 배부합니다. GaN 근거한 드라이브는 조밀한 디자인을 위한 공간 정격 바퀴 반응에서 점점 채택됩니다.

테스트, 검증 및 준수

낮은 EMI를 위해 디자인하는 것은 단지 절반 전투입니다; 실제적인 체계가 요구에 응한다는 것을 철저한 테스트는 유효합니다. 표준 절차는 다음을 포함합니다:

  • Radiated 배출 테스트 anechoic 또는 역전 챔버에서, 전기 및 자기장 강도를 측정 DC에서 여러 GHz.
  • 연속 배출 테스트] 라인 임피던스 안정화 네트워크(LISNs)를 사용하여 동력선에 대한 성능 테스트
  • Susceptibility Testing 를 통해 반응 휠 컨트롤 전자는 고출력 송신기와 같은 다른 탑재량에서 외부 필드에 의해 방해되지 않습니다.
  • Transient Testing (예: ESD, 번개 간접 효과)는 발사 또는 온- 궤도 사건 도중 면제를 확인하기 위하여.

Mil-Std-461 및 ECSS-E-ST-20-07는 일반적으로 우주 시스템의 내장 표준이며, 임무의 전자기 환경에 대한 고정 한계.

미래 방향: 반응 바퀴와 계기의 Co 디자인

궁극적 인 EMI 완화 전략은 반응 휠과 귀 디자인 단계에서 결합 된 시스템으로 민감한 장비를 치료하는 것입니다. 이 "co-design" 접근법은 다음과 같습니다.

  • 계기 팀과 함께 휠의 상세한 전자기 모델을 공유하여 취약점 식별.
  • 반응 휠 속도 선택은 고조파를 덮는 계기 작동 밴드 (예를들면, 노치 필터 또는 기계적 디테일을 통해)를 과잉하는 것을 피하는 범위입니다.
  • 휠의 전력 및 제어 전자를 통합하여 전용 "quiet Zone"에 추가 차폐 및 절연 전원 공급 장치.

AIAA 및 기타 조직은 기존의 부품 레벨 접근 방식과 비교하여 시스템 레벨 EMI를 20-30dB로 줄일 수 있는 최근 연구에 게재되었습니다.

결론: 과학을 위한 전자기 순수성을 검사

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