电磁兼容性理论与技术

目录第1章 电磁兼容概述 1 1.1 电磁兼容的概念 1 1.2 电磁兼容研究现状与发展趋势 1 1.2.1 场-线-路耦合电磁兼容分析方法进展 3 1.2.2 强电磁脉冲耦合效应分析方法进展 4 1.2.3 高功率电磁脉冲防护机理分析方法进展 5 参考文献 6 第2章 电磁兼容理论基础 10 2.1 电磁场基本理论 10 2.1.1 麦克斯韦方程 10 2.1.2 边界条件 12 2.1.3 唯一性定理 13 2.1.4 矢量叠加原理 15 2.1.5 等效原理 15 2.1.6 互易定理 17 2.1.7 电磁波的反射 18 2.2 天线与电磁辐射基本理论 20 2.2.1 电偶极子的辐射 20 2.2.2 磁偶极子的辐射 24 2.2.3 天线的近场与远场 26 2.2.4 天线的性能指标参数 29 2.3 传导耦合 33 2.3.1 电阻性耦合 33 2.3.2 电容性耦合 35 2.3.3 电感性耦合 37 2.4 瞬态场 39 2.4.1 电快速瞬变脉冲群 39 2.4.2 浪涌 40 2.4.3 核爆脉冲 41 2.4.4 静电放电 41 习题与思考题 42 参考文献 42 第3章 传导发射与传导抗扰度 43 3.1 线性阻抗稳定网络 43 3.1.1 线性阻抗稳定网络参数 43 3.1.2 共模和差模电流 46 3.2 电源滤波器 48 3.2.1 滤波器的基本特性 48 3.2.2 电源滤波器的拓扑结构 50 3.2.3 滤波器元件对共模和差模 电流的影响 51 3.2.4 传导发射中的共模分量和 差模分量 54 3.3 电源 56 3.3.1 线性电源 56 3.3.2 开关电源 57 3.3.3 电源器件对传导发射的影响 59 3.4 电源和滤波器的放置 62 3.5 传导抗扰度 63 习题与思考题 64 参考文献 64 第4章 线缆耦合电磁兼容分析 65 4.1 传输线模型 65 4.1.1 简单传输线分布参数提取 65 4.1.2 传输线方程 69 4.2 多层UV方法提取复杂互连线寄生电容 69 4.2.1 多层UV方法的基本原理 71 4.2.2 多层UV加速方法提取大规模互连结构电容 72 4.2.3 大规模互连结构的多层UV方法 提取电容结果 74 4.3 MLMCM提取大规模互连结构寄生电容 77 4.3.1 MLMCM的基本原理 77 4.3.2 MLMCM加速间接边界元法 77 4.3.3 大规模互连结构的MLMCM提取电容结果 79 4.4 IE-FFT方法提取大规模互连线寄生电容 83 4.4.1 IE-FFT方法的基本原理 83 4.4.2 IE-FFT方法加速间接边界元法 86 4.4.3 大规模互连结构的IE-FFT方法提取电容结果 86 4.5 FDTD方法分析传输线串扰 88 4.6 时域积分方程分析多传输线问题 89 4.6.1 时域传输线方程的解 89 4.6.2 时域传输线方程的时间步进算法 90 4.6.3 损耗处理 92 4.7 时域积分方程分析线-路耦合问题 94 4.7.1 基于改进节点分析法的电路方程 94 4.7.2 线-路耦合矩阵方程的建立 95 4.7.3 含非线性元件的时域分析 95 4.7.4 入射场激励下的传输线方程 96 4.7.5 含有屏蔽层的线缆场-线耦合模型 104 4.8 时域积分方程方法分析场-线-路耦合问题 107 4.8.1 场-线-路耦合混合算法实现 107 4.8.2 场-线-路耦合分析验证 108 习题与思考题 115 参考文献 115 第5章 辐射发射与电磁兼容分析 117 5.1 多天线间耦合 117 5.2 高低频混合方法分析平台加载天线 117 5.2.1 高低频混合方法原理 118 5.2.2 高低频混合方法计算结果 120 5.3 时域积分方程方法分析前后门耦合 126 5.3.1 散射场的计算 126 5.3.2 线路耦合问题的求解 127 5.3.3 车载天线的辐照耦合分析 134 5.3.4 无人机后门耦合分析 140 5.4 低秩分解矩量法一体化分析复杂平台电磁兼容 145 5.4.1 低秩压缩方法基本原理 145 5.4.2 对称多层矩阵压缩分解方法 146 5.4.3 多层快速多极子加速和预条件技术 146 5.4.4 数值计算结果 148 习题与思考题 154 参考文献 154 第6章 系统级电磁兼容分析方法 155 6.1 系统级电磁兼容性设计概念 155 6.1.1 系统级电磁兼容性分析典型对象 155 6.1.2 系统级电磁兼容性问题分类 156 6.1.3 系统级电磁兼容性的特点 156 6.2 系统级电磁兼容性量化设计 157 6.2.1 干扰关联关系 157 6.2.2 系统级干扰关联矩阵 158 6.2.3 系统级电磁兼容性要求及指标 158 6.2.4 设备隔离度 159 6.2.5 指标量化分配 160 6.2.6 电磁兼容性行为级建模 161 6.2.7 电磁兼容性行为级仿真 161 6.2.8 电磁兼容性精确分析方法 163 习题与思考题 163 参考文献 163 第7章 电磁兼容测量技术 164 7.1 测量仪器及设备 164 7.1.1 频谱分析仪 164 7.1.2 EMI 接收机 164 7.1.3 检波器 166 7.1.4 人工电源网络 166 7.1.5 不对称人工网络 167 7.1.6 电流探头 168 7.1.7 天线 169 7.1.8 功率放大器 172 7.1.9 场强测量探头 173 7.1.10 耦合/去耦网络 173 7.2 测量场地 173 7.2.1 屏蔽室 173 7.2.2 开阔试验场地 174 7.2.3 半电波暗室 174 7.3 传导发射测量 175 7.4 辐射发射测量 178 7.4.1 磁场辐射发射测量 178 7.4.2 电场辐射发射测量 179 7.5 抗扰度试验 181 7.5.1 传导抗扰度试验 181 7.5.2 辐射抗扰度试验 182 7.6 电磁兼容现场测量 183 习题与思考题 183 第8章 电磁兼容防护 184 8.1 接地技术 184 8.1.1 接地的分类 184 8.1.2 安全接地 184 8.1.3 信号接地 186 8.2 搭接技术 187 8.2.1 搭接的分类 187 8.2.2 搭接的方法和原则 187 8.3 屏蔽技术 188 8.3.1 屏蔽技术的分类 188 8.3.2 屏蔽的基本原理 188 8.3.3 屏蔽效能的定义 191 8.3.4 屏蔽效能的计算 193 8.3.5 几种实用的屏蔽技术 195 8.3.6 电磁屏蔽的设计要点 196 8.4 滤波技术 197 8.4.1 滤波器的分类 197 8.4.2 滤波器的频率特性 197 8.4.3 常用电磁干扰滤波器的工作原理 198 8.4.4 滤波器的选择和使用 204 8.5 限幅器电磁防护机理分析 204 8.5.1 基于等效模型的PIN限幅器防护机理分析 204 8.5.2 基于物理模型的PIN限幅器防护机理分析 216 8.6 能量选择表面的电磁防护机理分析 231 8.6.1 基于场路同步协同仿真方法的防护机理分析 231 8.6.2 基于场路异步协同仿真方法的防护机理分析 239 习题与思考题 257 参考文献 257