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电磁兼容原理与设计技术

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本书系统介绍电磁兼容技术的基本知识、概念,以及国内、外电磁兼容技术标准,着重从工程实践角度阐述电磁兼容技术的原理、应用方法及应注意事项。全书共分10章,内容包括:屏蔽技术、滤波技术、接地技术、线路板设计、电缆设计、瞬态干扰抑制、电磁干扰诊断与解决技术以及在无线电通信系统和计算机系统中的EMC技术。& a; x& E. W' R! M+ |
全书内容丰富,深入浅出,具有较强的实用性,适合从事电气和电子产品开发、设计、生产、管理、检验与维护的工程技术人员使用,同时也可供电气与电子工程、无线电与通信工程、计算机与自动控制、仪器与测量技术等专业的师生参考。
' d% ?6 g0 S5 d" q: @
7 i  b0 r3 {3 B3 z" ?/ W  d0 P8 R, K6 z& G$ s6 K
第1章 电磁兼容技术概述 1) S7 a1 q! @5 R" q1 `
1.1 电磁兼容的概念 1' c( c: j: C, X" s% M: @2 X$ z% a
1.1.1 电磁干扰 1
# J" N0 Z& F+ l# @6 H; l1.1.2 电磁兼容的含义 6
" L+ j5 E( ^! k6 ^5 N; f$ o+ R1.1.3 电磁兼容性的实施 6
5 [" F. B/ W5 |7 t. N/ F% Z1.1.4 电磁兼容技术的发展 71 _9 ?0 q8 u+ _- `
1.2 电磁兼容技术术语 9
4 k- J- a) V. q1.2.1 一般术语 9
: r" v3 J) Q; b! q1.2.2 干扰术语 11: c/ Y* q6 x5 Q
1.2.3 发射术语 12
; X" r) ~1 V9 j2 b' E/ s1.2.4 电磁兼容性能术语 12
/ ?# M2 q! e% v* H$ x/ W1.3 电磁兼容的工程方法 15
+ S" E% g: R4 M' W1.3.1 电磁兼容性的工程分析 15/ P2 d3 W5 X# w
1.3.2 电磁兼容性控制技术 16
( N$ K1 E0 K' q" ]8 p1.3.3 电磁兼容性分析与设计方法 20' Y& w/ P" z5 o' E7 r
1.3.4 电磁兼容性测量与试验技术 25! h3 M# i; |" R( ?0 }
1.4 电磁兼容标准 31
1 d1 P$ _( _/ U# P0 @1.4.1 与电磁兼容技术标准有关的组织机构 31- x1 c% i9 j* e6 `: J
1.4.2 我国的电磁兼容技术标准体系 34
6 M" j# W6 z; q; D+ m- ]1.4.3 电磁兼容技术标准与规范的内容特点 34% c9 H' K6 J8 Y2 S0 s
1.4.4 电磁兼容认证 36
6 Y+ a" E4 e2 |! Y1.5 电磁干扰信号的时域与频域分析 368 Y" O$ e2 s6 A7 ^# ]. v
1.6 分贝的概念与应用 37
! }6 e$ N. l- k5 n! y1.6.1 分贝的定义 377 \/ E2 \6 ~) D) r
1.6.2 分贝的应用 40# p0 y' x# I6 u+ [! n: k
1 D6 n; W! L4 S7 Y  ^. q  ~$ T
第2章 屏蔽技术 41
0 \5 h# @- Q+ d$ \5 P2.1 电磁屏蔽原理 41
1 L: u0 \2 {7 E* A2.1.1 电磁屏蔽的类型 41
; |2 z$ _  E$ }. q& y7 J. p2.1.2 静电屏蔽 41
; ]2 p# \: ?; ^! x0 Z2 P2.1.3 交变电场的屏蔽 42
9 w9 z$ ~; o& @* F2.1.4 低频磁场的屏蔽 43
/ C8 [, X5 ]9 Z9 v5 _+ q2.1.5 高频磁场的屏蔽 45
! v% @  ~/ S+ e3 F2.1.6 电磁屏蔽 47
' l. h3 y' a* g2 ~8 x2.2 屏蔽效能 47
2 u  K' h9 _- ]3 X6 ]9 f9 @2 ^& k2.2.1 屏蔽效能的表示 47
0 b5 X7 `/ ~% k) K* Y, ]; _% m% [  N2.2.2 屏蔽效能的计算 48
% ~+ r5 R& x8 T7 p) L8 ?2.3 屏蔽材料的特性 56
( g1 p+ O  ~) g$ a# Q2.3.1 导磁材料 56- T+ B- |, X+ c0 a* ?
2.3.2 导电材料 57& J( W% K. p% H" [& u# e- Q7 @: V1 t
2.3.3 薄膜材料与薄膜屏蔽 57
4 H7 o. s' N# s7 B4 b7 I6 ]2.3.4 导电胶与导磁胶 58! a, p$ _6 u! N
2.4 屏蔽体的结构 597 D+ y! m7 j" r8 _# L7 U. p! |) v' G
2.4.1 电屏蔽的结构 59
7 L. V$ B9 {, C3 o1 Q' Q2.4.2 磁屏蔽的结构 61
% \0 R! v. F+ n0 [+ X; X2.4.3 电磁屏蔽的结构 62( n/ g% q5 m- }6 @& `" \9 f
2.5 孔缝泄漏的抑制措施 63* D! E( g3 T" i( H, m# U# E
2.5.1 装配面处接缝泄漏的抑制 63
9 V$ E; e4 o+ j# V$ P6 c9 f) Q2.5.2 通风冷却孔泄漏的抑制 659 u4 W7 J  Q. \
2.5.3 观察窗口(显示器件)泄漏的抑制 68
" Z! v) ~6 E) b0 ]4 ~; t2.5.4 器件调谐孔(有连接杆的操作器件)泄漏的抑制 69  F* w( G  F& a7 B& d( ^
& D1 m. z& M$ b# z
第3章 滤波技术 70% M; D6 S  U! ?# [" {9 e
3.1 电磁干扰滤波器 70
- ~+ Y; _. j4 }( A4 X3.2 滤波器的分类及特性 73+ z+ S5 `3 l8 H9 }; T' L# ]
3.2.1 反射式滤波器 74
. P3 N* @5 g; R- j9 p3.2.2 吸收式滤波器 78
, |" C$ l% z% q1 p: {5 \3.2.3 滤波连接器 803 M4 O- q" @4 t
3.2.4 铁氧体抑制电磁干扰的应用 81: m3 i. s  V! \9 G
3.2.5 穿心电容滤波 84
" E3 i) q; e* z3.3 电源线滤波器 85" f. `" y3 F% N+ {
3.3.1 共模干扰(骚扰)和差模干扰(骚扰)信号 85
' m& V' z$ U% m, t7 Z3.3.2 电源线滤波器的网络结构 86
) u( {0 b! F  O2 v# C! M3.3.3 电源线滤波器的安装 86
' N4 ?- a5 m* J7 F' I7 U! e( G+ k: O5 v9 \
第4章 接地和搭接技术 88  L2 D  h* K( n: H8 s7 |, P! j3 p. U
4.1 地回路干扰 88
( M/ D7 m; V! I4.1.1 接地公共阻抗产生的干扰 88" i! P$ z- n1 F& l. [; i
4.1.2 接地电流与地电压的形成 89/ {% h6 R  K- c
4.1.3 地回路干扰 90
- a2 Y2 e! X# E7 {& v4.2 抑制地回路干扰的技术措施 918 A1 j/ ?/ C* d1 ^/ l9 ?
4.2.1 接地点的选择 91
- }0 U' ?; R% r' H4.2.2 差分平衡电路 95  ^7 L" x% M! ~5 G( T+ U& @; V+ g
4.2.3 隔离变压器 97
* z' Y4 c+ z( _, C) K9 n$ p4.2.4 纵向扼流圈 98
, l+ n& j& K( w) J* z4.2.5 光电耦合器 100" R, ^7 d- ]9 k" ]0 w" t
4.3 接地及其分类 1008 G$ ?, n$ S% _! P! W5 R
4.3.1 接地的概念 100
* b/ _% _5 B" c% ]# O4.3.2 接地的要求 101
7 [1 W( m" A1 ^; z* ~4.3.3 接地的分类 1019 Y# Y) m+ G) O
4.4 安全接地 102# W2 R; B& N6 ]2 J$ q2 Q7 S  m% L
4.4.1 设备安全接地 102. {* @* h/ {* P1 a. b( u3 Q
4.4.2 接零保护接地 103
5 f4 G) E  ~3 r+ V, E4.4.3 防雷接地 104; `  J0 d6 G% H  }6 I
4.4.4 安全接地的有效性 1047 L/ L$ ]8 x9 P0 \1 e( q- k
4.5 信号接地 105
& u% g: r* p2 i4.5.1 单点接地 105
+ q; v, h; {6 H0 O* d$ y& O4.5.2 多点接地 107( U+ ?/ ]1 I( z2 q3 R# R
4.5.3 混合接地 108
; N/ A3 P! i/ s, X% V4.5.4 悬浮接地 108
( y$ t/ U3 e' Q8 }0 Y0 Z1 z4.6 搭接技术 110! a) M9 B! a* z
4.6.1 搭接的概念 110
$ @4 S8 G6 I) {6 G+ A4.6.2 搭接方法与类型 111
, X( l+ J; Z% a) ~4.6.3 搭接的有效性 1127 @8 t5 t3 _. j1 f! w
4.6.4 搭接的实施 113
6 x: S+ k% b( S% G4.6.5 搭接质量的测试 114
# Q; n3 B* u5 [" Q& I% `
7 `) V  V1 A; G0 K: g第5章 线路板设计 116
3 X3 y" P5 W2 D5.1 元器件的选择 116$ [' g8 S% l! p' n
5.1.1 常用元器件的选择和电路设计 116
' u& I- a* \' ]; e5.1.2 有源器件敏感度特性和发射特性 1253 a* d* a2 x: T: z$ w" k: w
5.2 线路板上的电磁骚扰辐射 130$ O/ n: y2 c6 p! m
5.2.1 共模辐射与差模辐射 130- x% R. s  g1 U
5.2.2 差模辐射 131
! H  H0 ?) O# L1 b8 ^3 |5.2.3 共模辐射 133/ L: i. M8 E1 O3 l4 z( z
5.3 表面安装技术(SMT) 135
# p4 I$ Q! j, i7 E5 e5.3.1 表面安装技术的发展 136. I2 I. ~4 H) b' p0 J" u
5.3.2 新型片式器件的发展 137: a* T$ @$ X7 O3 ~) r2 g' v
5.3.3 高密度电子组装技术 137
) ^* Q" b0 Q+ J! u+ U7 v/ Q5.4 印刷电路板(PCB)的设计 137- [3 f1 S, T4 E3 V) _5 S  p
5.4.1 单面板 138
# p0 y7 j, c% _' N" B5.4.2 双面板 1420 W) d' y' J& g0 f3 i
5.4.3 单面板和双面板几种地线的分析 142
( G3 A+ P- U: s2 m5 _& Z( N; o+ s5.4.4 多层板 147
! h& H* v( Q; I2 Z( B/ n. E% |2 u' O, q+ O: r. I$ o9 _; _
第6章 电缆设计 152
2 B& s% @6 F, s. h0 N# Y" C% Q6.1 传导耦合 1525 d7 f6 ]  F. U" n8 w* Z. ^8 Z
6.1.1 电容性耦合 152
9 W" _9 ^' I$ K3 s' b6.1.2 电感性耦合 1580 ~0 `4 g& a7 X- }
6.1.3 电容性耦合与电感性耦合的综合考虑 163, h# {5 [7 N! j" _* g/ o+ A
6.2 高频耦合 165+ k) k7 T2 J/ F: i: q
6.2.1 分布参数电路的基本理论 166
) m$ V- h& p! `  ?7 M6.2.2 高频线间的耦合 168
/ b3 p) V) n0 |. N6 c6.2.3 低频情况的耦合 170
1 ]' Z9 s! k# n6 x6.3 辐射耦合 171
6 R4 F2 S; D7 d- A4 X9 A, I0 S6.3.1 基本振子的电磁场分布 171, `2 z, F! P# j% f: b. @" i
6.3.2 辐射耦合 177
9 S5 Y& Q" t6 m8 E& v. z6.4 处在电磁场中的传输线和电缆 180
! q/ y/ |/ v8 m6 U  K+ f6.4.1 场到线的共模耦合与异模耦合 180
. f/ t0 v8 Y9 K* v6.4.2 场对高频传输线的耦合 181
5 Z5 b1 V/ W/ S- ]" z. q6.5 干扰耦合的抑制措施 184
' r( C0 a% [* v1 a' P2 j& t6.5.1 电容性耦合干扰抑制措施 1840 ]5 Y* L- A/ _1 s0 r4 y# b5 O. `4 }
6.5.2 电感性耦合干扰的抑制措施 184
7 ?  O: t( D" F" H) N6.5.3 辐射干扰耦合的抑制措施 1874 [. ]3 w$ ?! }

9 n) d: y) Q4 l& j# U0 _0 I2 b第7章 瞬态干扰的抑制 189
  J8 W+ T# N+ B# u7.1 电快速瞬变脉冲群(EFT) 1901 r+ O7 |: X% h% c& B) A
7.1.1 EFT概述 190
* _" F% F8 m- H" g" m6 Z7.1.2 EFT干扰的抑制 1936 j+ o, e0 \5 j9 ]0 l  H! i
7.2 雷击浪涌 196
/ c$ n9 @1 e3 M7.2.1 直击雷、感应雷与浪涌 196
8 T% ^( f( p; u( J- A0 {7.2.2 雷击与瞬变脉冲电压 200
3 y, Z+ K* A6 `7.2.3 雷害的防护 202$ h' w" P3 `) }2 Z8 F8 l+ ^* H
7.3 静电放电(ESD)产生的电磁干扰 204  K4 ]9 Y9 X' v& R1 G4 ^  h
7.3.1 ESD的基本概念 2047 D2 K/ g" H3 U0 \! T
7.3.2 ESD对电子设备的影响 207
4 B  `0 ?/ J  J  j2 X- O! t7.3.3 防护ESD影响的设计及措施 207
5 d; ~& U, ^  g7.4 抑制瞬变骚扰的常用器件 211$ j- X: Z" g! v1 _5 c: G
7.4.1 气体放电管 211% n" j5 z5 n* E6 ^" H3 M# C. l, r% E
7.4.2 压敏电阻 213
3 d4 @4 U- p! a& ?  N7.4.3 硅瞬变电压吸收二极管 215+ w7 N* z8 s3 Z0 ~' G0 G: h
7.4.4 TVS应用的有关问题 217
0 |4 \7 o8 M* }( k. C7.4.5 几种抑制瞬变骚扰器件的比较 219
& Z' X- O# u- |
% B9 c4 I2 B" B& H第8章 电磁干扰的诊断与解决技术 222* i' `4 P5 w) k- g- Q% J
8.1 样机(模型)和鉴定阶段中的电磁干扰问题 2220 Z9 [) j) G8 H; f: B& L
8.1.1 实际的电磁干扰(EMI)问题 223% v2 m. e6 s& N; w6 J7 k/ |* _& `
8.1.2 符合规范的问题 223) r4 O1 X5 ]# Q+ s
8.1.3 安排好开发/预测试的顺序 223
! ^2 o/ z+ `' m' ~3 W6 x* n9 j8.2 检查是否符合发射规范 225# ]; d5 ?4 q+ k6 l
8.2.1 测试场所的最低要求 225
# k$ W6 t' A, p3 p2 D7 V5 _8.2.2 仪器设备 225/ K( @" e; _1 U
8.2.3 待测设备(EUT)/样品的安装 228/ l( B% R* J; i6 o4 l1 D3 e. {/ V
8.2.4 传导发射(CE)符合性测试 228
2 c  S  J/ v8 T2 u$ |# w8.2.5 设备不能接入LISN时采取的措施 231, ]& n  u* c' ]
8.2.6 辐射发射(RE)测量的替代方法 2329 x1 h; G5 a0 c% z
8.3 符合抗干扰性规范的检测 2438 ~6 o: v4 W' J2 [" Y$ s7 F
8.3.1 测试场合的最低要求 243
( D  R% q; i' H, n8.3.2 传导敏感性测试的准备工作 243
( T2 D1 G" h" V6 ?! l  B/ H8.3.3 瞬变脉冲群(EFT)干扰测试 244
4 O+ E3 g  w0 `' y1 I: ~! d7 n8.3.4 ESD测试 247
. l% o' I9 D$ a4 y8.4 现场电磁干扰问题的排查 249
1 Z( t1 b6 ~7 B  O: Y, K8 }$ S- h8.4.1 排查的准备 249
, K/ W; g6 u1 h7 p8.4.2 现场检查 250
# L* i4 p- p% U8 q. V2 H  V+ D8.4.3 检测电磁干扰电流 252  p3 Y7 P; b2 b
8.4.4 诊断、排查电磁干扰故障问题的“强行损坏”技术 2523 v6 W# ]" E. z8 C
8.5 诊断、排查电磁干扰问题的思路概括 257& I7 h( ?, {4 O5 `; C; \% G' L
8.5.1 诊断、排查电磁干扰故障的仪器和工具箱 257
% H0 Q  v# f* z, @) k# L# u8.5.2 诊断、排查电磁干扰故障的过程 258
0 D! M5 [# \  _0 F& V. J  r8.5.3 诊断、排查电磁干扰故障问题的流程 2598 k  V# q! L) U( T; a; o# q

4 J( @- E9 ^9 z: L$ z4 f! F1 R第9章 无线电通信系统中的电磁兼容技术 263% y; w; Z: W  b; r$ W0 ^: |
9.1 无线电通信系统中的电磁波干扰(无线电干扰) 263' y; @, S$ r( w: k7 B- s2 B
9.1.1 无线电发射机的杂散发射 2631 c* a/ q$ @2 m5 k
9.1.2 无线电波传播的杂散干扰(杂散波) 2666 c0 L1 M; ~; e: N, o& ~0 m8 D
9.1.3 移动通信中的电磁波干扰 269; G) }1 v. d  |* Z
9.1.4 共信道干扰与邻道干扰 271
. ^: a, o9 f' }" s! A# z! V( [* H9.2 无线电通信系统中的电磁兼容技术 273) R( f5 X) j$ D0 y& h
9.2.1 频率的指配与管制 273
3 Y; c' |3 Z! u& A1 D7 v" d9.2.2 无线电发射机的杂散发射功率电平限值 274
/ J5 B0 r$ U2 J( u1 P7 b9.2.3 干扰协调区 278
, |# l" \" Z6 n3 k0 ?9.2.4 频谱共用中的电磁兼容技术 278
6 t4 U  _0 |* s5 ?9.2.5 蜂窝移动通信系统中的电磁兼容技术 279
% z0 Q$ _; @  u: p3 p1 g9.2.6 无线电通信系统中的其他电磁兼容技术 296  o% [" ?. g) D5 F9 Y& T  t
9.3 无线电通信系统中的电磁兼容标准 299
/ |7 w6 J$ y: ^9.3.1 我国有关无线电通信业务电磁兼容的国家标准与行业标准 300* w0 y+ P6 q8 Q0 v* @1 V- I
9.3.2 国际电联(ITU)有关无线电通信业务的电磁兼容标准 300
3 h/ T. H- |  j! B# f
# B+ r% B+ E  }4 {8 l' t2 @第10章 计算机系统中的电磁兼容技术 306
  s! p# V  b4 M% {3 \10.1 计算机电磁兼容性问题的特殊性 306% `1 B- o# t9 n2 K8 R! O0 n5 ^, s, ?
10.1.1 数字计算机中的干扰 306
" d8 e  Q( ~0 G10.1.2 特殊环境中的计算机电磁兼容问题 308
0 `% N  d) k: {& q6 t9 l10.1.3 计算机病毒 309
" j5 C0 D' K  R( {8 \10.1.4 计算机的电磁泄漏 309* A' t. U8 H7 M7 `; P) r: D! b
10.2 工控环境中计算机的抗干扰技术 309
  {9 R+ P$ w6 n8 O10.2.1 工控计算机硬件的抗干扰设计 310
: H% }" v* s$ V" n6 F; ^+ B& b" l( g10.2.2 工控计算机软件的抗干扰设计 310
6 V* F- c" r6 @* Q7 Q10.2.3 工控计算机抗干扰用到的软件技术 314# K+ ]$ N1 G5 `6 Q& |3 N5 l
10.3 计算机电磁信息泄漏与防护 317
) q0 J6 E  _1 E2 z; |. t9 i6 W) I10.3.1 计算机电磁信息辐射泄漏的途径 317  Q8 i) N" H; C. ?- E7 l
10.3.2 计算机电磁信息辐射的特点 318
" c% u/ D1 C! g( y/ G! S9 n) B10.3.3 计算机电磁信息辐射泄漏的防护技术 318
7 |( u# O- t5 }  Z
. v0 ~. L% ^* L/ D0 Z: o附录A 电磁兼容国家标准 322
- t% Z% b, W  K! W; z附录B 部分电磁兼容国际标准 328; l& Q9 e  ?/ _' E& e6 H. N
附录C 电磁兼容认证的有关文件 332! _/ d, Y& O: G$ \) b0 Z$ w5 |# W' k
附录D 电磁干扰(骚扰)源的频谱 343
, P+ E! ^' T. l: Y2 [# J$ K附录E 传导、无线辐射、ESD和EFT数据报表 346/ j5 e0 m/ v* q
附录F 无线辐射限值转换为共模电流限值 350
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