《電磁兼容概論》可作為高等院校工科電類和機電類專業研究生、高年級本科生相關課程的教材及教學參考書,也可作為相關工程技術設計人員的專業培訓教材或參考書。
電磁兼容是確保電氣及電子系統安全可靠工作的關鍵技術,在科學研究、設備開發、電路板及微電子設計、解決實際工程問題等方面都具有非常重要的作用。《電磁兼容概論》著重闡明電磁兼容的基本概念、基本方法及相關技術,同時緊密聯系工程實際,反映了電磁兼容領域的最新研究成果。全書共分12章,內容包括電磁騷擾源及傳播特性,防護電磁干擾的電磁屏蔽、接地與搭接、濾波、隔離與抑制等技術,電磁兼容性預測原理及主要方法,印制電路板的電磁兼容設計,電磁兼容測試技術及測試方法等。
當前人類的生存環境已具有濃厚的電磁環境內涵。一方面,電力網絡、用電設備及系統產生的電磁騷擾越來越嚴重,設備所處電磁環境越來越復雜;另一方面,先進的電子設備的抗干擾能力越來越弱,同時電氣及電子系統也越來越復雜。在這種復雜的電磁環境中,如何減少相互間的電磁干擾,使各種設備正常運行,是一個亟待解決的問題。另外,惡劣的電磁環境還會對人類及生態產生不良的影響。電磁兼容正是為解決這類問題而迅速發展起來的一門新興學科。
電磁兼容是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力,研究在有限的空間、時間和頻譜資源條件下,各種用電設備(分系統、系統,廣義的還包括生物體)可以共存并不致引起降級的一門學科。電磁兼容涉及的頻率范圍寬達0~400GHz,研究對象除傳統設施外,涉及芯片級,直到各型艦船、航天飛機、洲際導彈,甚至整個地球的電磁環境。電磁兼容研究涉及許多方面,如計算機安全、電信設備、無線設備、工業控制設備、自動化設備、機器人、移動通信設備、航空航天飛機、艦船、武器系統及測量設備的電磁干擾問題,各種線纜的輻射和控制,高壓輸電線路及交流電氣鐵道的電磁影響,電磁場生物效應,地震電磁現象等。
前言
第1章 電磁兼容導論
1.1 電磁兼容名詞術語及單位
1.2 電磁干擾的危害
1.3 電磁兼容研究內容
1.4 電磁兼容性設計
1.5 電磁兼容的歷史及發展
第2章 電磁騷擾源及特性
2.1 電磁騷擾源
2.2 雷電及其二次效應
2.3 電力系統產生的電磁騷擾
2.4 電氣設備產生的電磁騷擾
2.5 公共場所的電磁騷擾源
2.6 高能電磁騷擾
2.7 靜電放電(ESD)
2.8 騷擾源的特性分析
2.9 騷擾源的模型
第3章 電磁騷擾傳播機理
3.1 電磁騷擾耦合途徑
3.2 騷擾源對敏感設備的干擾模式
3.3 傳導耦合
3.4 電磁輻射耦合
3.5 設備的電磁騷擾耦合途徑分析
第4章 電磁屏蔽
4.1 電磁屏蔽的基本概念
4.2 屏蔽的基本原理
4.3 完整屏蔽體屏蔽效能的計算
4.4 不完整及非實壁屏蔽的屏蔽效能
4.5 屏蔽體設計
4.6 縫隙的電磁密封方法
4.7 屏蔽上孔洞的處理
第5章 接地與搭接
5.1 接地及其功能
5.2 設備的安全接地
5.3 信號地
5.4 地線中的干擾及消除
5.5 屏蔽接地
5.6 電子系統的接地方法
5.7 大型系統的接地舉例
5.8 搭接
5.9 搭接網絡
第6章 電磁干擾濾波技術
6.1 濾波器概念及分類
6.2 濾波器的主要特性
6.3 反射濾波器的原理及設計
6.4 損耗濾波器
6.5 電源EMI濾波器及設計
6.6 數字信號線EMI濾波器及設計
6.7 印制電路板EMI濾波器
第7章 電磁干擾的隔離與抑制技術
7.1 平衡電路
7.2 電磁干擾隔離裝置
7.3 光電耦合隔離地環路
7.4 瞬時干擾的時間回避防護方法
7.5 防護元件
7.6 防護電路
7.7 觸點開關噪聲及其抑制
第8章 信號傳輸回路的干擾控制
8.1 屏蔽電纜的電磁耦合分析
8.2 輻射共模耦合
8.3 輻射差模耦合
8.4 信號傳輸電纜的空間電磁場防護
8.5 非平衡線路電纜屏蔽層外表面感生電流及控制
8.6 電纜問的串擾控制
8.7 電纜屏蔽層的接地
8.8 電纜引入屏蔽盒的接地方法
8.9 電纜連接器
第9章 印制電路板的電磁兼容設計
9.1 印制電路板電磁兼容基礎
9.2 多層印制電路板設計
9.3 數字電路的電容設計
9.4 時鐘電路的電磁兼容設計
9.5 地線和電源線的干擾及抑制
9.6 線路板的電磁輻射及抑制
9.7 I/O接口及連接器設計
9.8 集成電路的EMC抑制
9.9 模擬電路的瞬態干擾抑制
9.1 0防護電磁干擾的軟件方法
第10章 電磁兼容性預測的原理
10.1 電磁兼容性預測
10.2 電磁兼容性預測的基本知識
10.3 電磁兼容性預測數學方法概述
10.4 電磁場的數值分析方法
10.5 EMC/EMI數值模型的建立
10.6 電磁兼容性預測的分析步驟
第11章 電磁兼容測試設備及場地
11.1 概述
11.2 電磁騷擾測量設備
11.3 輔助測量設備
11.4 電磁抗擾度測試設備
11.5 電磁環境監測儀器
11.6 電磁兼容試驗場地
第12章 電磁兼容測試方法
12.1 電磁兼容測試分類及測試標準
12.2 傳導電磁發射測試
12.3 輻射電磁發射測試
12.4 傳導抗擾度測試
12.5 輻射抗擾度測試
12.6 混響室測試
參考文獻
中英文索引
分析傳導耦合最常用的就是傳輸線理論,此理論基于以下假定:帶電體橫截面的尺寸小于波長,即:導線的直徑和導體間的距離(或導體對地面距離)小于波長[準橫電磁場的假定。沿線流動的電流的不同部分之間不存在相互影響,感應電流彼此之間不產生輻射影響。傳輸線理論的基礎是波過程理論,可提供快速、準確的計算結果,因此,被廣泛用于解決電纜和線路的耦合問題。
除上述一般理論外,電磁騷擾耦合分析還涉及準穩態理論或電路理論,有時也稱為Kirchhoff理論或楞次理論,它更為簡單。應用此理論的限制是:回路長度比波長短得多,即不涉及波過程問題,在每個電路元件中,電流保持為常數。這樣電路可以用由集總參數元件(沒有空間尺寸)以串聯或并聯方式形成的網絡來代表,該網絡由節點和支路構成,可用Kirchhoff方程求解。穿過一個電路的磁通的影響以集總參數電感來代表。因此,我們不能(至少在定量方面)將由電路理論得出的結論推廣到電大尺寸的回路。對于電大尺寸的電路有必要采用更普適的理論,或應用某些統計的或經驗的方法。然而值得強調的是,以電路理論處理通常是保守的,并和其他理論不矛盾。
以電路理論處理的主要優點是計算非常簡單,并且無須用到許多計算方法。當回路尺寸較小時,使耦合的物理機制便于理解。另一方面,它不需要去確定電磁場,也不需要去建立相應的模型,騷擾源總可以用電壓或電流來表示。所以,同樣的模型既可用來描述與騷擾源有直接接觸(電流或電位直接注入受害電路),也可描述由電場或磁場引起的非直接影響,如通過電纜系統將騷擾傳播進入系統。
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