ASPETTI DI COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA CORRELATI
ALL’IMPIEGO DELLA TECNOLOGIA PLC A BORDO DI SATELLITI
Flavia Grassi, Sergio A. Pignari
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
Piazza Leonardo da Vinci, 32, I–20133 MILANO
L’attivita’ di ricerca sinteticamente presentata in questa memoria e’ stata svolta
nell’ambito del progetto di Partnering/Networking: “Electromagnetic Compatibility (EMC) of
Power Line Communications (PLC) & Spread Spectrum Technology on Spacecraft Power
Buses,” cofinanziato dall’Agenzia Spaziale Europea (ESTEC-ESA, Noordwijk, The
Netherlands) e finalizzato a valutare la possibilitá di impiegare la tecnologia PowerLine
Communications (PLC) a bordo di veicoli spaziali.
La tecnologia PLC, infatti, ha recentemente ricevuto crescente attenzione da parte di
diversi settori industriali, in virtú degli indiscutibili vantaggi derivanti dalla possibilitá di
trasmettere voce e dati sullo stesso mezzo trasmissivo utilizzato per la distribuzione di
energia. Le applicazioni tradizionali di tale tecnologia prevedono l’utilizzo della pre-esistente
rete di distribuzione in media e bassa tensione per la trasmissione di segnali in alta frequenza,
ad esempio per l’accesso ad Internet o per applicazioni domotiche. Accanto a tali
applicazioni, sono recentemente oggetto di studio e prototipizzazione soluzioni PLC per i
settori automobilistico, ferroviario e avionico. In tali settori, la tecnologia PLC offre la
possibilitá da un lato di incrementare la flessibilitá e semplicitá di istallazione di nuovi
dispositivi, dall’altro di abbattere costi, dimensioni e peso dei cablaggi, senza rinunciare
all’elevato grado di connettivitá attualmente richiesto in tali settori. In linea con tale tendenza,
la possibilitá di implementare la tecnologia PLC anche a bordo di veicoli spaziali sembra
essere attraente, non solo in termini di riduzione della massa/peso dei cablaggi, ma anche in
termini di maggiore raggiungibilitá di sensori collocati su bracci meccanici, con indubbi
vantaggi a livello dei giunti, dove i cavi sono maggiormente soggetti ad usura. Studi di
fattibilitá in tal senso sono attualmente in corso di svolgimento, [1].
Indipendentemente dalle specifiche scelte hardware (modem e reti di accoppiamento) e
software (tecniche di modulazione, protocolli di comunicazione) adottate, la trasmissione
simultanea di potenza e dati sulla linea di alimentazione richiede che il sistema soddisfi
essenziali requisiti in termini di integritá del segnale e compatibilitá elettromagnetica (EMC).
In particolare: da un lato, é essenziale che le emissioni radiate dalla linea di potenza/dati siano
tali da non provocare malfunzionamenti in dispositivi elettronici limitrofi. Dall’altro, é
necessario verificare che il rumore generato dai convertiori DC/DC collegati alla linea di
alimentazione (DC-bus tipicamente esercito a 28 V) non interferisca con il segnale trasmesso.
Allo scopo di indagare tali problematiche, é stato realizzato un prototipo di sistema PLC
per applicazioni a bordo satellite, successivamente sottoposto a test di compatibilitá
elettromagnetica, secondo le procedure di prova previste dalle Norme Internazionali del
settore avionico, [2-4]. Per uno studio preliminare delle prestazioni del sistema, si é ritenuto
significativo considerare una semplice connessione punto-punto tra alimentatore e carico di
potenza. Infatti, tale struttura, benché molto semplice, ha le potenzialitá di essere rilevante dal
punto di vista EMC e allo stesso tempo facilmente integrabile nell’attuale architettura
satellitare (dal momento che sia il sotto-sistema elettrico sia quello di gestione dati hanno
topologia a stella).
Il progetto e’ attualmente in corso di svolgimento. I risultati finora ottenuti (parzialmente
pubblicati in [5]) sono globalmente incoraggianti. Sul fronte condotto, e’ stata provata
l’immunita’ del sistema a livelli di rumore piuttosto elevati (mediamente di 50 dB superiori
rispetto al livello di rumore tipicamente presente sulla linea di potenza), fatta chiaramente
eccezione per le frequenze delle portanti utilizzate dai modem per la trasmissione dati. Sul
fronte radiato, oltre a livelli soddisfacenti di immunità, si è provato che il contributo
prevalente alle complessive emissioni radiate e’ dovuto alla trasmissione di potenza, invece
che alla trasmissione dei dati.
Fig. 1. Banco per prove di suscettibilità radiata sul prototipo di sistema PLC, realizzato presso
il laboratorio EMC di ESTEC-ESA, Noordwijk, The Netherlands.
Bibliografia
[1] O. Scholz, M. Gotsmann, K. Dostert, M. Gollor, “IPONS: A new concept for integrated
power and data distribution onboard satellites,” in Proc. DASIA 2007, Naples, Italy, May
29-Jun. 1, 2007.
[2] MIL–STD–461E, Requirements for the Control of Electromagnetic Interference
Characteristics of Subsystems and Equipment, Aug. 20, 1999.
[3] European Cooperation for Space Standardization, Space Engineering, Electromagnetic
Compatibility, Feb. 11, 2008, ECSS-E-20-07A, Draft 09-04.
[4] Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment, Section 20:
Radio Frequency Susceptibility (Radiated and Conducted), RTCA DO-160F, Dec. 6,
2007.
[5] F. Grassi and J. Wolf, “EMC issues related to the application of the PLC technology on
spacecraft power buses,” in Proc. 2009 ESA Workshop on Aerospace EMC, Firenze,
Italy, Mar. 30 – Apr. 1, 2009, Session 10, Paper 1, pp. 1-6.
