具体描述
《电磁兼容原理与技术》主要内容包括：绪论，电磁兼容技术，滤波技术，接地技术，屏蔽技术，计算机系统的电磁兼容性，电磁辐射的危害及防护，电磁兼容分析与设计方法，电磁兼容测试技术和系统级电磁兼容仿真分析与预测技术等。《电磁兼容原理与技术》应在学习过电路分析基础、信号与系统、模拟电路基础、电磁场与电磁波、微波技术与天线等基础课程后进行学习。《电磁兼容原理与技术》可作为电子、信息、通信和控制工程等专业本科生或研究生选修课教材。也可作为从事电磁兼容设计、射频与无线通信领域的工程技术人员的参考书。
《电磁兼容原理与技术》图书内容概述 一、 绪论：电磁兼容性的基础与时代背景 本书旨在系统阐述电磁兼容（EMC）的基本理论、设计方法、测试标准与应用技术。在现代电子信息技术飞速发展的背景下，电磁环境的日益复杂对各类电子、电气设备提出了严峻的EMC挑战。本部分将从电磁兼容的定义、重要性、历史沿革入手，明确EMC在保障设备可靠性、提高系统运行质量、维护公共安全方面的核心作用。同时，概述全球及国内主要的EMC标准体系（如CISPR、IEC、FCC、GB等）的框架和演变趋势，为后续深入学习奠定理论基础和宏观认知。 二、 电磁干扰的源头与机理分析 深入剖析电磁干扰（EMI）产生的物理机制是进行EMC设计和分析的前提。本章将详细介绍各类EMI的发生源和传播途径。 1. 干扰源的分类与特性： 重点讨论两大类主要干扰源——传导干扰（Conducted Emission, CE）和辐射干扰（Radiated Emission, RE）。对于传导干扰，分析工频干扰、开关电源噪声（如开关频率及其谐波）的频谱特性；对于辐射干扰，分析瞬态干扰（如静电放电ESD、电快速瞬变脉冲群EFT/B、雷击浪涌Surge）的影响机制。 2. 干扰耦合路径： 阐述电磁能量从干扰源传输到敏感设备接收端的耦合机制。详细分析传导耦合（通过电源线、信号线、地线）、辐射耦合（通过空间电磁场）、窜扰（Crosstalk，包括近场和远场）以及公共阻抗耦合的物理模型和数学描述。 3. 电磁场的理论基础： 回顾麦克斯韦方程组在处理电磁场问题中的应用，引入场强、功率密度、阻抗匹配等关键概念，为理解电磁波的传播特性做准备。 三、 敏感性分析与电磁兼容设计基础 本章聚焦于如何量化设备对电磁环境的耐受能力，并构建系统的EMC设计框架。 1. 设备电磁敏感性（EMS）评估： 定义和量化设备的抗扰度指标。分析不同类型的抗扰度测试（如辐射抗扰度、传导抗扰度、静电放电抗扰度等）对设备功能状态的影响阈值。 2. 系统级EMC设计原则： 强调“设计即兼容”的理念。介绍自上而下的系统级设计方法，包括电磁兼容性需求分析、设计规范制定、电磁环境预测等。 3. 屏蔽技术： 详细探讨电磁屏蔽的原理，包括反射、吸收和内部反射损耗。分析不同材料（如导电衬垫、金属外壳）的选择标准，以及如何计算和优化屏蔽效能（Shielding Effectiveness, SE）。重点讲解屏蔽缝隙、接缝和穿透件的处理技术。 4. 接地与布线技术： 接地是EMC设计的核心。系统区分保护地、信号地、直流地的功能和要求，阐述单点接地、多点接地、混合接地的适用场景和潜在问题。深入分析PCB板级设计中的关键布线规则，如参考平面选择、电源与信号的隔离、回流路径的优化等。 四、 滤波技术与瞬态防护 滤波和瞬态防护是抑制EMI、提高EMS的关键技术手段。 1. 无源滤波器的设计与应用： 详细介绍电容、电感、磁珠（Ferrite Bead）作为基础元件的特性。重点讲解低通滤波器（如LC滤波器、π型滤波器）的设计、元件选型和在电源线、信号线上的应用。分析滤波器在不同阻抗匹配条件下的性能表现。 2. 共模与差模抑制： 区分共模干扰与差模干扰的特性，并针对性地介绍共模扼流圈（Common Mode Choke）的设计原理和在开关电源中的应用，强调共模扼流圈对抑制传导发射的关键作用。 3. 瞬态过电压防护： 阐述针对ESD、EFT/B、浪涌等快速瞬态事件的防护器件及其工作机理。深入分析TVS二极管（瞬态电压抑制器）、气体放电管（GDT）、压敏电阻（MOV）的选择依据、钳位电压特性和布局考量，确保其在电路中起到有效的保护作用。 五、 印刷电路板（PCB）的电磁兼容设计 现代电子设备EMC问题的集中体现地在于PCB设计。本章将提供详细的板级设计指南。 1. 高速信号完整性与EMC的关联： 讲解信号上升沿时间与工作频率的关系，分析串扰、反射对信号质量和EMC性能的影响。 2. 电源完整性（PI）： 阐述去耦电容和旁路电容的选型、布局和数值计算方法，确保电源分配网络（PDN）的低阻抗特性，从而抑制电源噪声的辐射和传导。 3. 布局与走线优化： 重点讨论关键信号线的走线策略（如差分信号对的紧耦合布线、阻抗匹配）、层叠结构的优化、以及敏感元器件与干扰源的隔离距离要求。 六、 电磁兼容测试与标准 为验证设计效果，必须遵循严格的测试流程和标准。 1. 电磁发射（Emission）测试： 介绍传导发射（CE）和辐射发射（RE）的测试设置，包括测试接收机（EMI Receiver）、人工电源网络（LISN）、测试天线（如准峰值、频谱分析仪的使用）。详述三米法、十米法的场地要求（如电波暗室、半电波暗室）。 2. 电磁抗扰度（Immunity）测试： 详细说明辐射抗扰度（R/S）、传导抗扰度（CS）、静电放电（ESD）等测试的实施方法、环境条件和评判标准。 3. EMC标准的解析与应用： 结合具体行业（如信息技术设备、汽车电子、医疗器械）的EMC标准（如IEC 61000系列），指导工程师如何根据产品定位选择适用的测试标准和限值。 七、 故障排除与案例分析 本章将理论知识应用于实际工程问题解决。 1. EMC故障排查方法论： 建立系统化的EMC故障诊断流程，包括初步判断、测量定位、源头分析和对策实施。 2. 典型EMC故障分析： 通过具体的工程案例，剖析常见问题，如：电源纹波超标、高频信号串扰严重、机箱缝隙泄漏等，并展示相应的工程化解决方案。 八、 结论与展望 总结EMC设计的核心要点，并展望未来电磁兼容技术的发展方向，包括高密度集成电路中的EMC挑战、电磁兼容仿真工具（如时域有限差分法FDTD、矩量法MoM）的应用发展，以及对新材料、新技术的探索。
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目录信息
第1章 绪论 1.1 电磁兼容概述 1.2 电磁干扰的三要素 1.3 电磁兼容技术的发展历史 习题第2章 电磁兼容基本原理 2.1 电磁兼容的研究任务 2.2 电磁兼容的认证 2.3 电磁兼容常用名词和术语 2.4 电磁兼容的标准及其内涵 习题第3章 滤波技术 3.1 滤波器的主要性能指标 3.2 滤波器分类 3.3 滤波器的设计 3.3.1 滤波器的衰减函数与逼近 3.3.2 无源滤波器综合 3.3.3 频率变换 3.3.4 有源滤波器综合 习题第4章 接地技术 4.1 接地原理及其分类 4.1.1 接地的概念 4.1.2 接地的分类 4.1.3 接地的注意事项 4.2 安全接地 4.2.1 设备安全接地 4.2.2 接零保护接地 4.2.3 防雷接地 4.3 电磁兼容的系统接地 4.3.1 系统接地网络 4.3.2 单点接地 4.3.3 多点接地 4.3.4 混合接地 4.3.5 浮动接地 4.4 屏蔽体的接地 4.4.1 放大器屏蔽盒的接地 4.4.2 电缆屏蔽层的接地 4.4.3 电缆屏蔽层的一端接地与两端接地 4.5 搭接技术 4.5.1 搭接的概念 4.5.2 搭接的方法及一般准则 4.5.3 搭接的测试方法 4.6 设计实例 习题第5章 屏蔽技术 5.1 屏蔽的基本原理 5.1.1 屏蔽 5.1.2 场域划分 5.1.3 波阻抗和能量密度 5.2 屏蔽的分类 5.2.1 地磁屏蔽 5.2.2 磁场屏蔽 5.2.3 电磁场屏蔽 5.3 屏蔽效能评价 5.3.1 屏蔽效能的表示 5.3.2 屏蔽效能的计算方法 5.4 屏蔽材料 5.4.1 金属屏蔽 5.4.2 屏蔽材料选择 5.4.3 屏蔽材料的类别 习题第6章 计算机系统的电磁兼容技术 6.1 计算机系统电磁兼容性的特点 6.2 计算机的电磁泄露与防护 6.2.1 TEMPEST技术 6.2.2 TEMPEST泄漏的防护 6.3 计算机系统的电磁兼容设计 6.3.1 数字集成电路的电磁兼容设计 6.3.2 接口电路的电磁兼容设计 6.3.3 动态RAM的电磁兼容设计 6.3.4 总线的电磁兼容设计 6.3.5 计算机传输通道的电磁兼容设计 6.3.6 计算机接地系统的电磁兼容设计 6.4 单片机应用系统的电磁兼容设计 6.5 高速数字信号PCB电磁兼容设计 6.5.1 信号完整性的含义 6.5.2 传输线理论 6.5.3 反射 6.5.4 串扰 6.5.5 同步噪声开关 6.5.6 终端匹配技术 6.5.7 高速PCB电磁兼容研究方法 习题第7章 电磁辐射的危害及防护 7.1 电磁辐射的产生及分类 7.1.1 电磁辐射的产生 7.1.2 电磁辐射的分类 7.2 电磁辐射对人体的影响 7.2.1 电磁辐射对人体作用机理 7.2.2 电磁辐射对人体的危害 7.2.3 电磁辐射对人体危害的预防措施 7.3 电磁辐射对移动通信系统的影响研究 7.4 武器装备的电磁环境 7.4.1 电磁环境与电磁环境效应 7.4.2 电磁环境的作用机理及其效应 7.4.3 电磁环境对装备和战争的影响 7.4.4 复杂电磁环境中信息化战争 7.4.5 电磁环境效应对导弹武器系统的影响 习题第8章 电磁兼容分析与设计方法 8.1 电磁兼容分析方法 8.2 系统法电磁兼容设计流程 8.3 电磁兼容的预测方法 8.3.1 电磁兼容预测模型 8.3.2 电磁兼容预测分析步骤和方法 8.4 电磁兼容技术支持系统 8.4.1 电磁兼容技术支持系统构成原理 8.4.2 子系统设计 8.4.3 流程化分析的设计方法 8.5 军用装备研制与生产的电磁兼容实施 8.5.1 电磁兼容是可靠性的要求 8.5.2 军用装备生产电磁兼容实施步骤 习题第9章 电磁兼容性测试技术 9.1 电磁兼容测试目的 9.2 电磁兼容测试常用仪器 9.2.1 时域分析仪(示波器) 9.2.2 频域分析仪 9.3 电磁兼容测量设施 9.3.1 开阔场地 9.3.2 电波暗室 9.3.3 横电磁波小室 9.3.4 混响室 9.3.5 吉赫兹横电磁波小室 9.4 电磁兼容测试天线 9.4.1 电磁兼容测试天线的特点 9.4.2 各种天线简介 9.5 屏蔽效能测试方法 9.5.1 MIL—STD—285测试法 9.5.2 同轴支架法 9.5.3 双TEM小室法 9.5.4 时域法 9.6 测量单位及换算关系 9.6.1 功率 9.6.2 电压 9.6.3 电流 9.6.4 功率密度 9.6.5 电场强度、磁场强度 习题第10章 系统级电磁兼容仿真分析与预测技术 10.1 EMC—A电磁兼容预测软件 10.2 EMC—A的应用领域 10.3 EMC—A的编写思想 10.4 EMC—A的主要功能 10.5 EMC—A的基本术语和定义 10.6 EMC—A的典型应用 习题附录 附录1 国家军用EMC标准简介 附录2 美国军用EMC标准(MIL)、规范和手册简介 附录3 S11，回波损耗，反射系数，电压驻波比参数的意义与关系参考文献
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