EMC分析方法与计算模型

第一部分 开篇语

第1章 电磁兼容分析与建模概述

1.1 建模的概念

1.2 模型的可应用性

1.2.1 实验模型的可用性举例

1.2.2 用非实验方法验证模型的可用性

1.3 电磁学分析建模

1.4 EMC建模：历史回顾

1.5 EMC建模的考虑

1.5.1 EMC问题分类

1.5.2 EMC模型中的信号类型

1.5.3 建模限制

1.6 什么问题该建模，建模对什么问题有用

参考文献

习题

第2章 EMC建模中的系统分解

2.1 将建模分析方法应用于EMC

2.1.1 系统设计阶段

2.1.2 系统结构设计阶段

2.1.3 EMC验证阶段

2.1.4 模型分析应用总结

2.2 系统拓扑描述

2.2.1 电磁拓扑

2.2.2 系统间电磁影响

2.2.3 基于电磁拓扑的EMC逻辑设计的一般原理

2.3 建模精确度

2.3.1 分析中的固有误差

2.3.2 分析中的精度均衡

参考文献

习题

第二部分 低频电路模型

第3章 集总参数电路模型

3.1 概述

3.2 电路中的传导干扰

3.2.1 戴维南定理和诺顿定理

3.2.2 无源二端网络

3.2.3 有源电路的二端口模型

3.2.4 多端口网络

3.2.5 电力系统中的传导干扰举例

3.3 电磁场在电路中引起的干扰

3.3.1 磁场耦合

3.3.2 电场耦合

3.3.3 低频电磁场耦合

3.3.4 减小低频干扰耦合的一般方法

3.3.5 减小电容耦合的具体方法

3.3.6 减小电感耦合的具体方法

3.4 公共接地回路引起的干扰

3.5 电路模型的高频推广

参考文献

习题

第三部分 高频宽带耦合模型

第4章 线天线的辐射模型

4.1 概述

4.2 时谐辐射电磁场

4.2.1 总论

4.2.2 单元辐射

4.2.3 分布源辐射

4.2.4 环境中存在其他物体时的偶极子辐射

4.2.5 磁场分量的估算

4.3 频域电磁场的接收与散射

4.3.1 一般出发点

4.3.2 细导线近似解

4.4 电场时域积分方程

4.4.1 概述

4.4.2 微积分方程

4.4.3 有损耗地面上的导线

4.4.4 时间域细导线的EFIE数值解

4.5 奇点展开法

4.5.1 基础

4.5.2 SEM法的数学表述

4.5.3 天线电流的SEM表示

4.5.4 散射电流的SEM表示

4.5.5 辐射场的SEM表述

4.5.6 散射场的SEM表述

4.5.7 SEM法应用于天线近似分析举例

参考文献

习题

第5章 孔缝辐射、绕射和散射模型

5.1 概述

5.2 经孔缝透人的电磁场

5.2.1 标量绕射理论

5.2.2 一般矢量场绕射

5.2.3 远区矢量场的绕射

5.2.4 孔缝积分方程

5.2.5 孔缝的等效区间

5.3 长天线辐射

5.4 低频近似

5.4.1 偶极矩

5.4.2 孔缝极化能力

5.5 孔缝的宽带和瞬态响应

5.5.1 宽带响应

5.5.2 时域直接计算解

参考文献

习题

第四部分 传输线模型

第6章 传输线理论

6.1 传输线模型概述

6.1.1 集总的和分布的电路参数

6.1.2 集总和分布激励源

6.1.3 双导体和多导体系统

6.1.4 传输线和天线的响应模式

6.1.5 双导体系统的电报方程

6.2 频域响应

6.2.1 双导体传输线电报方程的解

6.2.2 集总源激励的传输线^

6.2.3 传输线终端：电压反射系数

6.2.4 端接传输线的一般解

6.2.5 有限长的有负载传输线上的响应

6.2.6 多导体传输线

6.2.7 多导体传输线的BLT方程

6.2.8 多导体传输线的链路参数

6.2.9 多导体传输线模型应用举例

6.3 时域传输线响应

6.3.1 时谐激励源

6.3.2 非正弦传输波

6.3.3 频域和时域的解析变换

6.3.4 频域和时域解的数值变换

6.3.5 时域的电报方程数值解

6.3.6 时域的电感和电容终端

6.3.7 时域的Bergeron图解法

6.3.8 电磁瞬态响应编程(EMTP)

6.4 传输线电感参数确定

6.4.1 电感测量

6.4.2 电感参数的理论分析

6.5 传输线电容参数的确定

6.5.1 电容参数的测量

6.5.2 电容参数的理论分析

6.5.3 静态电容的计算

参考文献

习题

第7章 应用传输线理论分析电磁场的耦合

7.1 概述

7.2 双线传输线

7.2.1 具有外激励源的电报方程推导

7.2.2 电报方程的其他形式

7.2.3 传输线电流和电压解

7.2.4 BLT方程——负载电流和电压的解

7.2.5 平面波激励下的负载响应

……

第8章 损耗大地上的传输线效应

第五部分 屏蔽建模

第9章 屏蔽电缆

第10章 屏蔽

附录

电磁兼容是一门既年长又年轻的学科，说它年长是因为当100多年前第一次使用无线电通信时就提出了射频干扰问题。然而只是到了最近的20～25年间，由于数值计算技术的发展，科学家和工程师们才不仅能为电磁干扰现象进行物理建模，而且还可以应用物理模型针对这些电磁干扰物理现象给出更形象化的、更好的推断，以及给出更有效地减小于扰影响的措施。
　　模型的发展和利用已经成为人类能动性的、极其核心的内容，下面引用Peter Johns（TLM模型的提出者）最近的演讲来说明时下建模分析的发展。
　　“纵观历史，人类一直在为观察到的物理现象进行建模，从岩洞壁画到超现实主义艺术，从原子模型到宇宙模型，都是在试图努力于进行具体的分析或者是与人们进行思想交流上。作为工程师，针对具体的工程设计理念建立或选用数学模型，必须能够特别精通。一个理想分析模型的特性看起来是明确的，例如加强需要的、相关内容的分析，剔除不相关的内容。然而，由于计算器或者计算机的普及使专业工程师唾手可得的计算能力大大加强。因此，建立分析模型的方法也变化了，这意味着我们过去已经选用的分析模型对现在或者将来可能并不是最好的。”
　　尽管数值模型对我们理解电气现象很有用，但数值模型具有内在的限制性不能预测所有我们希望的，如Johns指出的，有时为了建立模型需要引进数学基本理论而进行的基本假设就是对实际情况的近似，因此，基于这些近似假设的模型就限定了有效使用范围。另一种建模面临的情况（也就是“实际的”隋况）会很复杂，以至于精确的建模变得很困难，如果并非不可能，也很难执行。这时，人们经常设计测量或者实验来分析理解物理现象。

电磁兼容是一门既年长又年轻的学科，说它年长是因为当100多年前第一次使用无线电通信时就提出了射频干扰问题。然而只是到了最近的20～25年间，由于数值计算技术的发展，科学家和工程师们才不仅能为电磁干扰现象进行物理建模，而且还可以应用物理模型针对这些电磁干扰物理现象给出更形象化的、更好的推断，以及给出更有效地减小于扰影响的措施。 模型的发展和利用已经成为人类能动性的、极其核心的内容，下面引用Peter Johns（TLM模型的提出者）最近的演讲来说明时下建模分析的发展。 “纵观历史，人类一直在为观察到的物理现象进行建模，从岩洞壁画到超现实主义艺术，从原子模型到宇宙模型，都是在试图努力于进行具体的分析或者是与人们进行思想交流上。作为工程师，针对具体的工程设计理念建立或选用数学模型，必须能够特别精通。一个理想分析模型的特性看起来是明确的，例如加强需要的、相关内容的分析，剔除不相关的内容。然而，由于计算器或者计算机的普及使专业工程师唾手可得的计算能力大大加强。因此，建立分析模型的方法也变化了，这意味着我们过去已经选用的分析模型对现在或者将来可能并不是最好的。” 尽管数值模型对我们理解电气现象很有用，但数值模型具有内在的限制性不能预测所有我们希望的，如Johns指出的，有时为了建立模型需要引进数学基本理论而进行的基本假设就是对实际情况的近似，因此，基于这些近似假设的模型就限定了有效使用范围。另一种建模面临的情况（也就是“实际的”隋况）会很复杂，以至于精确的建模变得很困难，如果并非不可能，也很难执行。这时，人们经常设计测量或者实验来分析理解物理现象。