低空经济载人无人机动力系统电源 EMC 辐射摸底测试 结合 GB/T 24338 标准评估载人飞行辐射安全性

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一、测试背景与标准适用性

1. 测试背景

载人无人机动力系统电源在工作时会产生电磁辐射,尤其在 150kHz-30MHz 低频段,这些辐射可能干扰其他电子设备,同时需确保不对乘客和地面人员造成电磁安全风险。EMC (电磁兼容性) 测试是评估设备在电磁环境中正常工作且不产生过量电磁干扰的关键手段。

2. 标准适用性分析

GB/T 24338 系列标准是轨道交通电磁兼容标准,虽不适用于无人机,但可借鉴其低频段测试方法和限值思路。

适用标准:GB/T 38909-2020《民用轻小型无人机系统电磁兼容性要求与试验方法》是针对无人机的专门标准,明确规定了:

  • 传导发射 (150kHz-30MHz):电源端口限值 74dBμV (准峰值)、64dBμV (平均值)

  • 辐射发射 (30MHz-1GHz):限值 40dBμV/m (准峰值)

  • 测试距离:3m (小型无人机) 或 10m

  • 参考标准:

  • GB 42590-2023《民用无人驾驶航空器系统安全要求》

  • GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁兼容性要求和测试》

  • IEC 61000 系列标准

  • 二、测试方案设计

    1. 测试目的

  • 评估电源系统在 150kHz-30MHz 频段的电磁辐射水平

  • 验证是否符合 GB/T 38909-2020 标准限值

  • 识别潜在电磁干扰源并提出整改措施

  • 评估载人飞行时的电磁辐射安全性

  • 2. 测试设备与环境

    设备类型用途要求
    频谱分析仪测量辐射 / 传导发射覆盖 150kHz-30MHz,分辨率带宽≤9kHz
    环形天线 / 磁场探头测量磁场辐射150kHz-30MHz,与频谱仪配套
    LISN (线路阻抗稳定网络)测量传导发射150kHz-30MHz,符合 CISPR 16 标准
    测试场地辐射测试电波暗室或开阔场地,背景噪声至少低 10dB
    绝缘支撑固定被测设备确保不影响测试结果

    3. 测试方法与步骤

    3.1 传导发射测试 (150kHz-30MHz)

  • 将电源系统通过 LISN 连接至测试电源

  • 启动无人机动力系统,模拟典型飞行工况 (悬停、巡航、加速)

  • 在 150kHz-30MHz 范围内扫描,记录准峰值和平均值

  • 测试结果应≤74dBμV (准峰值) 和 64dBμV (平均值)

  • 3.2 辐射发射测试 (150kHz-30MHz)

  • 在电波暗室中,将电源系统置于绝缘支架上

  • 使用环形天线测量磁场辐射,距离 3m (小型) 或 10m

  • 按标准旋转和移动天线,获取Zui大辐射值

  • 测试结果应≤标准限值 (参考 GB/T 38909-2020)

  • 3.3 关键测试工况

  • 电池充电 / 放电状态

  • 电机启动 / 停止过程 (Zui恶劣工况)

  • 不同功率输出 (25%、50%、75%、 额定功率)

  • 多电机协同工作 (如有)

  • 三、辐射安全性评估方法

    1. 人体暴露限值参考

    ** 国标 GB 8702-2014《电磁环境控制限值》** 规定:

  • 公众照射: 全身平均 SAR (比吸收率)≤0.02W/kg (任意 6 分钟)

  • 职业照射: 全身平均 SAR≤0.1W/kg (任意 6 分钟)

  • FCC 标准: 电场强度 E≤614V/m (0.3-1.34MHz),随频率增加递减

    2. 安全评估方法

    2.1 电磁辐射场强测量

  • 使用场强仪在距电源系统不同距离 (如 0.5m、1m、2m) 测量

  • 确保所有测量点场强值不超过公众暴露限值

  • 2.2 电磁辐射安全距离计算

  • 基于测量的Zui大场强值,计算满足安全限值的Zui小距离

  • 公式: E = E₀・(d₀/d)ⁿ,其中 E₀为测量值,d₀为测量距离,n 为衰减因子 (近场≈2,远场≈1)

  • 确保安全距离 < 无人机Zui小飞行高度,保障地面人员安全

  • 2.3 安全裕度评估

  • 实际测量值应至少比限值低 6dB,以提供安全裕度

  • 四、常见问题与整改措施

    1. 常见辐射问题

    问题类型现象原因
    传导发射超标电源端口测量值 > 74dBμV (准峰值)电源滤波器设计不足,高频噪声传导
    辐射发射超标空间辐射场强 > 40dBμV/m线缆未屏蔽,结构设计不合理形成 "天线效应"
    电源纹波过大电源输出波动大,伴随辐射增加滤波不良,开关频率谐波
    电机干扰电机运行时辐射显著增加电机绕组快速变化,产生宽频噪声

    2. 有效整改措施

    2.1 传导发射整改

  • 在电源输入端加装 EMI 滤波器 (共模 + 差模)

  • 优化 PCB 布局,减小电源回路面积

  • 对高功率线缆采用双绞线或屏蔽线

  • 增加电源地平面,减小阻抗

  • 2.2 辐射发射整改

  • 对电源模块和控制器进行金属屏蔽并良好接地

  • 电机线缆采用屏蔽线并双端接地

  • 在电源输出端增加 LC 滤波,降低高频噪声

  • 使用磁环抑制线缆辐射

  • 优化系统接地,确保单点接地

  • 2.3 系统级优化

  • 调整开关频率,避开敏感频段

  • 采用软开关技术,降低 di/dt 和 dv/dt

  • 对关键电路进行电磁屏蔽设计

  • 重新设计线缆走向,避免形成环形天线

  • 五、测试结果评估与安全判定

    1. 测试结果判定标准

    合格判定:

  • 传导发射:所有测量点≤74dBμV (准峰值) 和 64dBμV (平均值)

  • 辐射发射:所有测量点≤40dBμV/m (准峰值)

  • 安全评估:所有测量点场强≤公众暴露限值,且有≥6dB 裕度

  • 不合格处理:

  • 记录超标频率点和幅度

  • 分析超标原因,制定针对性整改措施

  • 整改后重新测试,直至合格

  • 2. 安全评估结论

    根据测试结果,评估电源系统电磁辐射对:

  • 乘客安全:在驾驶舱和客舱内的电磁辐射水平应≤公众暴露限值,确保全程安全

  • 地面人员安全:计算的安全距离应小于无人机Zui低飞行高度,保障地面安全

  • 系统兼容性:辐射水平应不影响其他航空电子设备和通信系统正常工作

  • 六、总结与建议

    1. 核心要点总结

  • GB/T 38909-2020 是载人无人机 EMC 测试的主要参考标准

  • 150kHz-30MHz 频段是电源系统 EMC 测试的关键区域,重点关注传导和辐射发射

  • 测试需覆盖典型飞行工况,确保全面评估

  • 电磁辐射安全评估需结合人体暴露限值,确保乘客和公众安全

  • 2. 实用建议

    设计阶段建议:

  • 在概念设计阶段就考虑 EMC,预留滤波和屏蔽空间

  • 采用模块化设计,便于 EMC 问题定位和整改

  • 电源与控制系统分离,减少相互干扰

  • 测试实施建议:

  • 先进行传导测试,再进行辐射测试,效率更高

  • 测试前进行预扫描,识别主要干扰源

  • 记录所有测试条件和配置,便于问题复现和验证

  • 安全保障建议:

  • 确保电源系统辐射水平有足够安全裕度 (≥6dB)

  • 定期 (如每 500 飞行小时) 进行 EMC 复检,确保长期安全

  • 建立电磁辐射监测机制,实时监控关键节点


  • 关键词

    辐射发射摸底测试 , 辐射发射整改 , 传导发射摸底 , 传导发射整改 , 整改

    更新时间
    黄金会员
    第2年
    统一社会信用代码
    91440300MA5G5W1M19
    成立日期
    2020年04月29日
    法定代表人
    赵文汉
    注册资本
    100

    主营产品

    EMC摸底测试 、EMC技术整改、EMC整改器件、EMC设计仿真

    经营范围

    一般经营项目是:电子产品及电子元器件的研发,设计,销售及技术方案设计,技术转让,技术咨询;电子产品的检测,检验,认证服务;五金产品,塑料制品,新能源产品,机械设备的研发设计及销售;计算机软硬件、系统软件、应用软件的研发和销售;软件技术咨询服务;企业管理咨询服务;国内贸易;货物及技术进出口。,许可经营项目是:

    公司简介

           深圳市南柯电子科技有限公司成立于2020年,是一家从事EMC设计,测试,整改,培训,及EMC器件研发,生产,销售为一体的全方位电磁兼容(EMC)解决方案服务商,总部位于深圳宝安。                                                                                                                      由南柯电子投...

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