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电磁兼容理论与应用技术丛书 《电磁兼容设计》(第2版)白同云编著 北京邮电大学出版社2011年6月出版

发布时间: 2011-8-2 上午10:35

作者: bty

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电磁兼容理论与应用技术丛书      
《电磁兼容设计》(第2版)
白同云编著 北京邮电大学出版社2011年6月出版
内容简介  电磁兼容学是一门尖端的综合性学科。由于电能的应用越来越广泛,许多电磁干扰问题仍在困扰着人们的生产和生活,电磁兼容的重要性将越来越得到重视。工业产品的电磁兼容设计是治理电磁环境、实现可持续发展的必要手段。本书用8章的篇幅分别介绍了电磁兼容设计的概念、基础、方法、仿真及应用。
第2版序
《电磁兼容理论与应用技术丛书》初版十年以来,受到了广大读者与有关方面的欢迎与支持,部分分册还进行了多次印刷。在此,特表示深深的谢意。为了反映电磁兼容理论与应用技术近年来的发展与新成果,充实与提高本丛书各分册的内容和水平,现对本丛书进行了修订再版,各分册的主题基本不变,希望继续得到读者与有关方面进一步的帮助与指正。
今年恰逢“十二五”开局之年,现今国家面貌发生了新的历史性变化,“十二五”规划的蓝图令人期待。加快转变经济发展方式是我国经济社会领域的一场深刻变革,我们决心进一步推动电磁兼容理论与应用技术和电磁兼容教育的发展,促进电磁环境保护力度,增强经济社会全面协调可持续发展的能力,为实现“十二五”时期经济社会发展目标任务,贡献自己的一切力量。
本丛书的撰写是在北京邮电大学出版社和以高攸纲教授为主编、白同云教授为副主编的“电磁兼容理论与应用技术丛书”再版编委会统一指导下进行的,由他们对丛书的修订进行了统一安排和审定。由于作者水平有限,不妥之处在所难免,敬希指正。
     
                                   高攸纲
                                  2011年1月 
 

第2版前言

人才是我国经济社会发展的第一资源。到2020年,我国将培养和造就规模宏大、结构优化、布局合理、素质优良的人才队伍,确立国家人才竞争比较优势,进入世界人才强国行列。
实践证明,能完成电磁兼容设计的工程师,将决定未来电子信息技术的发展。士者,国之重器;得士则重,失士则轻。未来十几年,是我国电磁兼容设计人才发展的重要机遇期。我们必须进一步增强责任感、使命感和危机感,积极应对日趋激烈的国际人才竞争,主动适应我国经济社会发展需要,坚定不移地走人才强国之路,科学规划,深化改革,重点突破,整体推进,不断开创电磁兼容设计人才辈出、人尽其才的新局面。
进行电磁兼容设计的正确方法,应做到标本兼治,重在治本。 就是从治理电磁兼容问题的源头出发,按重要性为先后,分为若干层次进行设计,并加以综合分析,进行适当调整,直到完善。这就是本书作者于2000年5月在“全国电磁兼容标准与质量认证研讨会”上,首次提出的 “电磁兼容分层与综合设计法”。 本书初版后,本书作者在全国各地为各科研院所、高校、**和企业等单位的电磁兼容专业技术人员进行了培训和推广。十年来, 一批企业先后走出 “测试修改法”导致电磁兼容试验失败的“怪圈”,做到在产品设计之初,就运用“电磁兼容分层与综合设计法”主动进行电磁兼容设计,并使电磁兼容设计的投入减少到成本的1% (以前国内一般为5%-10%),既降低了成本,又缩短了研发时间。同时,由于现场演示和讨论,也使“电磁兼容分层与综合设计法”更加充实与完善,为此书第二版提供了素材。
 2010年,我实现了母校清华大学蒋南翔老校长生前倡导的“为祖国健康工作五十年”的号召。五十年来,长期在高校从事电磁场理论、微波技术、微波计量、电磁兼容学等课程教学与科研;1977年参加毛主席纪念堂工程,亲手敬制毛主席水晶棺;1992年我作为特聘专家,调入解放军总参谋部机要局某中心任总工程师;1997年被北京交通大学聘为兼职教授,讲授博士生课程、担任博士学位答辩委员会委员;1999年至2001年,在中国科学院电子学研究所参加L-SAR侦察卫星和侦察机电磁兼容设计;2001年重返清华园工作,2002年被清华大学工程物理系聘为兼职教授,参加电磁兼容学科建设,制定教学计划、教学大纲,编写教材,为本科生和研究生讲授电磁兼容设计,引进实验设备、建设电磁兼容实验室,并建成了屏蔽室;培养讲课教师、辅导教师和实验人员;在辐射成像设备、核监测设备和爆炸物检测设备等产品研发工作中,在功能设计的同时,做好电磁兼容设计。至今,重返母校怀抱工作已进入第十年,母校前进的步伐一直在鼓舞着我,我还将努力工作下去,做到“小车不倒只管推”。2011年将迎来母校百年华诞,我谨以此书第二版献给母校,我决心和母校一起,为祖国进入世界人才强国行列而奋斗。
近年来,我国科技工作者在电磁兼容设计方面进行了大量卓有成效的工作,取得了显著的成果。本书在初版的基础上,作为《电磁兼容理论与应用技术丛书》的一个分册,力求在第二版中进一步概括地反映电磁兼容设计的全貌。
本书共8章。第1章和第2章介绍电磁兼容设计的基本概念和设计的基础;第3章至第7章介绍电磁兼容分层与综合设计法;第8章介绍电磁兼容仿真中的算法研究及应用。在本书编写过程中,参阅了我以前发表的论文和书籍。
本书的撰写是在以北京邮电大学高攸纲教授为主编的《电磁兼容理论与应用技术丛书》再版编委会统一指导下进行的,他们给与了作者许多热情的帮助与支持,特表示衷心的感谢!由于作者水平有限,不妥之处在所难免,敬希指正。     
 
白同云   
于清华大学工程物理系
2010年10月
 
目录
第一章 绪论
1.1电磁兼容设计的目的
1.1.1电磁骚扰及其危害
1.1.2电磁兼容
1.1.3电磁兼容设计的目的
1.2电磁兼容设计的基本内容与方法
1.3电磁兼容性管理
1.3.1论证阶段
1.3.2方案阶段
1.3.3工程研制阶段
1.3.4定型阶段
1.3.5生产和使用阶段
1.4电磁兼容仿真
1.4.1电磁兼容仿真的挑战
1.4.2潜在应用领域
1.4.3 接头类型对EMC的影响
1.4.4 散热器辐射的评估
1.4.5 解决电缆耦合问题
习题
第二章 电磁骚扰源与耦合途径
2.1电磁环境
2.2电磁骚扰的特性与分类
2.2.1电磁骚扰的特性
2.2.2电磁骚扰的分类
2.3自然骚扰源与人为骚扰源
2.3.1自然骚扰源
2.3.2人为骚扰源
2.4综合电磁环境
2.5电磁骚扰的耦合途径
2.5.1传导耦合
2.5.2共阻抗耦合
2.5.3感应耦合
2.5.4辐射耦合
习题
第三章 有源器件的选择和印制电路板设计
3.1有源器件敏感度特性和发射特性
3.1.1电磁敏感度特性
3.1.2电磁骚扰发射特性
3.1.3△I 噪声电流和瞬态负载电流是传导骚扰和辐射骚扰的初始源
3.1.4电源完整性
3.1.5 掌握IC设计和封装特性抑制EMI
3.1.6  IC偏置和驱动电源电压Vcc的选择
3.1.7 共模电流和差模电流
3.2表面安装技术
3.2.1当今SMT发展新趋势
3.2.2新型片式器件的发展态势
3.3在印制板级控制电磁发射和抗扰度
3.3.1 印制电路板概述
3.3.2 印制电路板设计
3.3.3.印制电路板布局
3.3.4高密度电子组装技术
3.4 高速数字电路设计
3.4.1 高速数字电路设计的特点  
3.4.2.集总参数系统与分布参数系统
3.4.3.传输线
3.4.4.高速信号
3.4.5.高速PCB设计与信号完整性
3.4.6.如何保证信号完整性
例 DVD视盘机电磁骚扰抑制方法
例 数字AV产品电磁兼容设计
习题
第四章 地线设计
4.1  接地设计的重要性
4.1.1接地设计是重在治本的重要一层
4.1.2 接地是最有效的抑制骚扰源的方法
4.2 接地方式
4.2.1.悬浮地
4.2.2单点接地
4.2.3多点接地
4.2.4混合接地
4.2.5多级电路的接地
4.2 6大系统接地
4.3  长地线的阻抗
4.4 接地要求
4.5  地环路问题
4.5.1隔离变压器
4.5.2光隔离器
4.5.3.共模扼流圈
4.5.4.平衡电路
4.5.5. 将一端浮地或串联电感或串联电容.
4.6屏蔽电缆的接地
4.6.1屏蔽层接地产生的电场屏蔽
4.6.2屏蔽层接地产生的磁场屏蔽
4.6.3地环路对屏蔽的影响
4.7 搭接
4.7.1 搭接的作用
4.7.2 搭接的要求
4.7.3 电搭接的一般方法
例 微机系统对外发射的几种抑制措施
例 PLC控制系统电磁兼容设计
习题
第五章 屏蔽设计
5.1 产品电磁兼容设计应做到标本兼治
5.2屏蔽原理
5.3 实际屏蔽体的问题
5.3.1缝隙屏蔽
5.3.2截止波导式通风板
5.3.3.发泡金属通风窗
5.3.4 显示器:采用导电玻璃
5.3.5操作器件的处理
5.3.6指示灯、表盘的处理
5.3.7穿过屏蔽体的导线
5.3.8 互连设计的重要性
5.4 电缆辐射及其抑制
5.4.1电缆的天线效应
5.4.2电缆屏蔽层的类型
5.4.3滤波器连接器
5.4.4板上滤波器与馈通滤波器
5.5 吸波材料在EMC中的技术应用
5.6  接续设计      
5.6.1 屏蔽层的错误接法
5.6.2 屏蔽层的正确接法
习题
第六章 滤波设计
6.1滤波器的构造
6.1.1影响滤波器性能的关键特性之一:阻抗特性
6.1.2寄生电抗
6.1.3元件放置
6.2滤波器元件
6.3电源线滤波器
6.3.1共模和差模骚扰信号
6.3.2电源EMI滤波器的网络结构—反射式低通滤波器
6.3.3影响滤波器性能的关键特性之二:插入损耗
6.3.4失配端接
6.3.5影响滤波器性能的关键特性之三:电源EMI滤波器的安装
6.4  EMI信号滤波器
6.4.1信号滤波器的基本概念
6.4.2 EMI信号线滤波器的特点
6.4.3. EMI信号线滤波器的滤波性能
6.4.4 EMI信号线滤波器的分类
6.5铁氧体EMI抑制元件
6.5.1铁氧体的应用
6.5.2  吸收式低通滤波器
6.5.3铁氧体EMI抑制元件的应用
6.5.4铁氧体EMI抑制元件的选择
6.5.5铁氧体EMI抑制元件的安装
6.6宽带抗电磁骚扰材料
6.7几种实用的滤波器
习题
第七章 瞬态骚扰的抑制
7.1 抗扰度试验性能判据
7.2电快速瞬变脉冲群
7.2.1对EFT的说明
7.2.2受试设备不能通过试验的原因
7.2.3抑制EFT的方法
7.3雷击浪涌
7.3.1全球雷击的一些数字
7.3.2雷害形式—直击雷与感应雷
7.3.3.雷电放电的特性
7.3.4雷害带来的后果
7.3.5雷击与瞬变脉冲电压
7.3.6雷害的防护
7.3.7其它防护技巧
7.4静电放电产生的电磁骚扰”
7.4.1ESD对电子设备的影响
7.4.2 静电防护          
7.4.3静电安全区
7.4.4抗靜電材料
7.4.5减小ESD影响的设计导则
7.4.6附加保护措施
7.4.7 静电放电试验
7.5  瞬态骚扰抑制器
7.5.1.避雷管
7.5.2.压敏电阻器(VSR)
7.5.3瞬态电压抑制器(TVS)
7.5.4.选择ESD保护器件的方法
7.5.5多级组合保护电路原理
例 嵌入式机器人控制器电磁兼容设计
习题
第八章 电磁兼容仿真中的算法研究及应用
8.1引言
8.1.1电磁干扰的耦合与传输
8.1. 2 电磁兼容仿真的过程
8.2 信号完整性与电源完整性的仿真分析与设计
8.2.1  SI信号完整性仿真工具

8.2.2典型背板信号传输系统

8.2.3版图完整性问题、分析与设计

8.2.4电路完整性设计与分析

8.2.5系统完整性设计与分析
8.3高性能PCB信号完整性及电磁兼容仿真设计
8.3.1数模混合电路板的PISI问题
8.3.2  PCB EMI问题仿真
8.4  SpecctraQuest在高速设计中的应用

8.4.1 传统的PCB设计方法

8.4.2  Cadence的PCB设计方法
8.4.3噪声(Noise)和振铃(Ringing)现象的理论分析和仿真结果
8.5蒙特卡罗仿真在GSM1800与3G系统间电磁兼容研究中的应用

8.5.1 仿真的基本原理和方法
8.5.2 仿真结果及分析
8.6  系统、分系统、机箱机柜电磁兼容性(EMC)CST解决方案
8.7 汽车电磁兼容仿真流程
8.7.1汽车电磁兼容体系
8.7.2 汽车电磁兼容仿真流程与方法
8.7.3 电磁兼容仿真软件
8.8 常用EMC仿真软件
8.8.1  Ansoft High-Frequency and High-Speed Designers
8.8.2  SimLab EMC Simulation Software
8.8.3  FLO/EMC Design Class Electromagnetic Analysis Software for Electronics
8.8.4  SONNET High Frequency Electromagnetic So ftware
习题
附录 搭接中的电化学腐蚀
参考文献
 
购书电话:010-62282185北京邮电大学出版社发行部 

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