工程電磁兼容

前言

　　前言　　本書內(nèi)容比第一版有較多的增補(bǔ), 主要增補(bǔ)了EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介、EMC測量和PCB的電磁兼容性三章。此外，使用第一版的同行和讀者提出了許多寶貴意見和建議，作者在本書中對此也作了修訂和補(bǔ)充。?　　電磁兼容（EMC）是一門新興的綜合性交叉學(xué)科，與很多學(xué)科互相滲透、結(jié)合。它起源于解決實(shí)際中的無線電干擾問題，又在處理用電設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容性過程中獲得了發(fā)展。它是在無線電抗干擾技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過擴(kuò)展、延伸和系統(tǒng)化所形成的一門新興學(xué)科，是自然科學(xué)和工程學(xué)的一個(gè)分支。電磁兼容的理論基礎(chǔ)寬廣, 工程實(shí)踐綜合性強(qiáng)，是電力、電子和其他相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)工程師必須掌握的基礎(chǔ)知識和技術(shù)。?　　復(fù)雜電磁環(huán)境下，產(chǎn)品的電磁兼容性是其功能實(shí)現(xiàn)和保障其生存能力的重要技術(shù)指標(biāo)。社會急需EMC專門人才。為了滿足市場需求和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，提高科技和產(chǎn)品的競爭力，必須對電子工程技術(shù)人員進(jìn)行電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)，對在校大學(xué)生、研究生進(jìn)行電磁兼容性理論和技術(shù)的教育，加強(qiáng)電磁兼容性技術(shù)的研究。這就是本書的編寫目的。?　　本書共11章。中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院余志勇副教授（博士）編寫了第11章，中國兵器工業(yè)集團(tuán)第206研究所李萬玉研究員（博士）編寫了第10章第4節(jié)，其余部分由路宏敏教授編寫。全書由路宏敏統(tǒng)稿。?　　我們在編寫本書的過程中，得到了西安電子科技大學(xué)梁昌洪教授、西安交通大學(xué)?傅君眉?教授的指導(dǎo)和建議。西安電子科技大學(xué)研究生滑潤霞、張磊、張衛(wèi)東、崔楊、張華等對本書的文字錄入和圖片繪制做出了貢獻(xiàn)。西安電子科技大學(xué)出版社的云立實(shí)副編審也提出了不少建設(shè)性意見。在此對他們表示誠摯的感謝。?　　本書獲得了西安電子科技大學(xué)教材建設(shè)基金的支持。?　　因編著者水平有限，書中錯誤和不當(dāng)之處在所難免，衷心希望廣大讀者批評指正。?

內(nèi)容概要

　　《工程電磁兼容（第2版） 》從電磁兼容的基本原理出發(fā)，在充分考慮其工程應(yīng)用背景的前提下，系統(tǒng)地介紹了電磁兼容（EMC）的基礎(chǔ)知識、 控制電磁兼容性的策略和方法、 抑制電磁干擾的相關(guān)技術(shù)、 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和測量以及印制電路板（PCB）的電磁兼容性。本書內(nèi)容豐富、深入淺出，既有理論分析與基本原理的闡述，又有工程應(yīng)用問題的解決方法，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可讀性。?　　《工程電磁兼容（第2版） 》是在第一版的基礎(chǔ)上修訂的。這次修訂增補(bǔ)了EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介、EMC測量和PCB的電磁兼容性三章內(nèi)容。?　　《工程電磁兼容（第2版） 》適合電子信息工程、電磁場與無線電技術(shù)、通信工程、儀器和測試技術(shù)、電氣工程等相關(guān)專業(yè)的師生使用，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。?

書籍目錄

第1章 電磁兼容緒論 1.1 電磁干擾與電磁污染 1.2 電磁兼容 1.2.1 電磁干擾與電磁騷擾 1.2.2 電磁兼容的含義 1.2.3 系統(tǒng)電磁兼容性 1.3 電磁兼容學(xué)科的發(fā)展 1.3.1 第二次世界大戰(zhàn)前 1.3.2 第二次世界大戰(zhàn)及其以后的25年 1.3.3 世紀(jì)60年代后 1.3.4 中國的電磁兼容發(fā)展概況 1.4 電磁兼容的研究內(nèi)容 1.5 電磁兼容學(xué)科的特點(diǎn) 參考文獻(xiàn) 第2章 電磁兼容基本概念 2.1 基本電磁兼容術(shù)語 2.1.1 一般術(shù)語 2.1.2 噪聲與干擾術(shù)語 2.1.3 發(fā)射術(shù)語 2.1.4 電磁兼容性術(shù)語 2.1.5 相關(guān)術(shù)語之間的關(guān)系 2.2 電磁干擾的產(chǎn)生條件 2.2.1 電磁干擾三要素 2.2.2 敏感設(shè)備 2.3 常用EMC單位及換算關(guān)系 2.3.1 功率 2.3.2 電壓 2.3.3 電流 2.3.4 功率密度 2.3.5 電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度 2.4 電纜的功率損耗與信號源特性 2.4.1 電纜的功率損耗 2.4.2 信號源特性 2.5 電磁騷擾源 2.5.1 電磁騷擾源的分類 2.5.2 自然電磁騷擾源 2.5.3 人為電磁騷擾源 2.6 電磁騷擾的性質(zhì) 2.7 電磁環(huán)境 2.7.1 環(huán)境的電磁現(xiàn)象 2.7.2 端口的概念 2.7.3 環(huán)境分類與設(shè)備位置 2.8 電尺寸與電磁波頻譜 2.8.1 電尺寸 2.8.2 電磁波頻譜 參考文獻(xiàn) 第3章 電磁騷擾的耦合與傳輸理論 3.1 電磁騷擾的耦合途徑 3.2 傳導(dǎo)耦合的基本原理 3.2.1 電路性耦合 3.2.2 電容性耦合 3.2.3 電感性耦合 3.3 電磁輻射的基本理論 3.3.1 電磁輻射的物理概念 3.3.2 基本振子電磁場分布的一般表示式 3.3.3 近區(qū)場與遠(yuǎn)區(qū)場 3.3.4 近區(qū)與遠(yuǎn)區(qū)間的轉(zhuǎn)換區(qū) 3.3.5 高阻抗場和低阻抗場 3.4 近區(qū)場的阻抗 3.4.1 電基本振子近區(qū)場的波阻抗 3.4.2 磁基本振子近區(qū)場的波阻抗 3.5 輻射耦合 3.5.1 導(dǎo)體的天線效應(yīng) 3.5.2 輻射耦合方式 參考文獻(xiàn) 第4章 電磁兼容性控制 4.1 分析和解決電磁兼容性問題的一般方法 4.1.1 問題解決法 4.1.2 規(guī)范法 4.1.3 系統(tǒng)法 4.2 電磁騷擾的抑制策略 4.3 空間分離 4.4 時(shí)間分隔 4.5 頻率劃分和管制 4.5.1 頻譜管制 4.5.2 濾波 4.5.3 頻率調(diào)制 4.5.4 數(shù)字傳輸 4.5.5 光電傳輸 4.6 電氣隔離 參考文獻(xiàn) 第5章 屏蔽理論及其應(yīng)用 5.1 電磁屏蔽原理 5.1.1 電磁屏蔽的類型 5.1.2 靜電屏蔽 5.1.3 交變電場屏蔽 5.1.4 低頻磁場的屏蔽 5.1.5 高頻磁場的屏蔽 5.1.6 電磁場屏蔽 5.2 屏蔽效能 5.2.1 屏蔽效能的表示 5.2.2 屏蔽效能的計(jì)算方法 5.3 無限長磁性材料圓柱腔的靜磁屏蔽效能 5.3.1 圓柱腔內(nèi)的靜磁場 5.3.2 圓柱腔的靜磁屏蔽效能分析 5.3.3 圓柱腔的靜磁屏蔽效能計(jì)算實(shí)例 5.4 低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算 5.4.1 矩形截面屏蔽盒的低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算 5.4.2 圓柱形及球形殼體低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算 5.5 計(jì)算屏蔽效能的電路方法 5.5.1 低頻屏蔽問題的定性討論 5.5.2 屏蔽的電路方法 5.6 屏蔽的平面波模型 5.6.1 導(dǎo)體平板的屏蔽效能 5.6.2 平面波模型推廣到非理想屏蔽結(jié)構(gòu) 5.6.3 屏蔽效能計(jì)算的解析方法 5.7 孔隙的電磁泄漏 5.7.1 金屬板縫隙的電磁泄漏 5.7.2 金屬板孔隙的電磁泄漏 5.7.3 截止波導(dǎo)管的屏蔽效能 5.7.4 孔陣的電磁屏蔽效能 5.7.5 通風(fēng)窗孔的屏蔽效能 5.8 有孔陣矩形機(jī)殼屏蔽效能公式化 5.8.1 理論分析 5.8.2 結(jié)果與討論 5.8.3 結(jié)論 5.9 抑制電磁泄漏的工程措施 參考文獻(xiàn) 第6章 接地技術(shù)及其應(yīng)用 6.1 接地及其分類 6.1.1 接地的概念 6.1.2 接地的要求 6.1.3 接地的分類 6.2 安全接地 6.2.1 設(shè)備安全接地 6.2.2 接零保護(hù)接地 6.2.3 防雷接地 6.2.4 安全接地的有效性 6.3 導(dǎo)體阻抗的頻率特性 6.3.1 直流電阻與交流電阻的廣義描述 6.3.2 導(dǎo)體電感 6.3.3 如何選擇搭接條 6.4 信號接地 6.4.1 單點(diǎn)接地 6.4.2 多點(diǎn)接地 6.4.3 混合接地 6.4.4 懸浮接地 6.5 屏蔽體接地 6.5.1 放大器屏蔽盒的接地 6.5.2 電纜屏蔽層的接地 6.5.3 電纜屏蔽層的一端接地與兩端接地 6.6 地回路干擾 6.6.1 接地公共阻抗產(chǎn)生的干擾 6.6.2 地電流與地電壓的形成 6.7 電路的接地點(diǎn)選擇 6.7.1 放大器與信號源的接地點(diǎn)選擇 6.7.2 多級電路的接地點(diǎn)選擇 6.7.3 諧振回路的接地點(diǎn)選擇 6.8 地回路干擾的抑制措施 6.8.1 隔離變壓器 6.8.2 縱向扼流圈 6.8.3 光電耦合器 6.8.4 差分平衡電路 參考文獻(xiàn) 第7章 搭接技術(shù)及其應(yīng)用 7.1 搭接的一般概念 7.2 搭接的有效性 7.3 搭接的實(shí)施 7.3.1 搭接的電化學(xué)腐蝕原理 7.3.2 搭接表面的清理和防腐涂覆 7.3.3 搭接的加工方法 7.4 搭接的設(shè)計(jì) 7.5 搭接質(zhì)量的測試 參考文獻(xiàn) 第8章 濾波技術(shù)及其應(yīng)用 8.1 濾波器的工作原理和類型 8.1.1 濾波器的工作原理 8.1.2 濾波器的類型 8.1.3 EMI濾波器的特點(diǎn) 8.2 濾波器的特性 8.3 反射式濾波器 8.4 吸收式濾波器 8.5 電源線濾波器 8.5.1 共模干擾和差模干擾 8.5.2 電源線濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 8.6 濾波器的安裝 參考文獻(xiàn) 第9章 EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.1 EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織 9.1.1 國際電工委員會（IEC） 9.1.2 國際無線電干擾特別委員會(CISPR) 9.1.3 TC77的組織結(jié)構(gòu)及其主要任務(wù) 9.1.4 與EMC相關(guān)的其他IEC技術(shù)委員會 9.1.5 有關(guān)地區(qū)和國家的EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織 9.1.6 我國EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織 9.2 國際EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.2.1 標(biāo)準(zhǔn)體系和分類 9.2.2 CISPR標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.2.3 IEC/TC77標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.2.4 歐洲EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.2.5 美國EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.2.6 德國EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.3 我國國家EMC標(biāo)準(zhǔn)簡介 9.3.1 我國國家EMC標(biāo)準(zhǔn) 9.3.2 我國國家軍用EMC標(biāo)準(zhǔn) 9.3.3 我國國家TEMPEST 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 9.4 EMC標(biāo)準(zhǔn)舉例 9.4.1 GJB A—97簡介 9.4.2 GJB A—97簡介 參考文獻(xiàn) 第10章 EMC測量 10.1 概述 10.1.1 EMC測量分類 10.1.2 EMC預(yù)測量與EMC標(biāo)準(zhǔn)測量 10.2 EMC測量設(shè)施 10.2.1 開闊試驗(yàn)場 10.2.2 屏蔽室 10.2.3 電波暗室 10.2.4 橫電磁波小室 10.2.5 混響室 10.3 EMC測量設(shè)備 10.3.1 測量接收機(jī) 10.3.2 電磁干擾測量設(shè)備 10.3.3 電磁敏感度測量設(shè)備 10.4 EMC測量實(shí)例 10.4.1 測量步驟和過程 10.4.2 測量報(bào)告 參考文獻(xiàn) [WTHZ]第11章 PCB的電磁兼容性[WTBZ] 11.1 PCB元器件的EMC特性 11.2 PCB走線帶的EMC特性 11.3 PCB的EMC設(shè)計(jì)技術(shù) 11.4 PCB電磁兼容性設(shè)計(jì)的一般原則 11.4.1 PCB板層布局原則 11.4.2 PCB元器件布局原則 11.4.3 地線、電源線和信號線布置原則 11.4.4 布線設(shè)計(jì)原則 11.5 PCB的EMC實(shí)現(xiàn) 11.5.1 時(shí)鐘電路 11.5.2 輸入/輸出及內(nèi)部連接 11.5.3 背板及附屬卡 11.5.4 散熱片 11.5.5 元件組 11.5.6 旁路、去耦和儲能 11.5.7 鐵氧體元件 111.5.8 集成電路 11.6 PCB的電磁兼容性分析商用軟件簡介 11.6.1 EMC仿真分析軟件簡介 11.6.2 PCB的電磁兼容性設(shè)計(jì)實(shí)例 11.7 印制線拐角的頻域分析 11.7.1 印制線拐角特性阻抗突變的理論分析 11.7.2 數(shù)值模擬結(jié)果與討論 11.7.3 主要結(jié)論 參考文獻(xiàn)

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