电子设备的电磁兼容性设计理论与实践

第1章 绪论

1.1 电磁兼容发展简史

1.2 电磁兼容的主要国际组织和机构

1.3 电磁兼容学科和研究对象

1.3.1 电磁脉冲与电磁环境效应

1.3.2 雷电（Lightning）

1.3.3 强电磁脉冲（EMP）

1.3.4 静电放电（ESD）

1.3.5 开关操作

1.3.6 对电气、电子设备或元器件造成的危害

1.3.7 研究所涉及的领域

1.4 EMC的研究方法

1.4.1 EMC设计方法的演变

1.4.2 EMI的预测和分析

1.4.3 EMC设计的有效性

1.4.4 EMI的控制技术

1.4.5 EMC的仪器与测量技术

第2章 电子设备电磁兼容设计原理

2.1 电子设备电磁兼容设计的内容及采用的方法

2.1.1 21世纪的电子信息设备的电磁兼容

2.1.2 保证设备级的电磁兼容性

2.1.3 保证综合系统和系统级的电磁兼容性

2.1.4 保证业务级的电磁兼容性

2.2 常见的电磁干扰源及特性

2.2.1 自然界存在的电磁干扰源

2.2.2 人为的电磁干扰源

2.2.3 干扰源的频谱评估

2.3 电磁干扰作用途径及分析方法

2.3.1 辐射干扰

2.3.2 传导干扰

2.4 保证电磁兼容性的方法

2.4.1 在不同等级上保证电磁兼容性的方法

2.4.2 减小导线之间的耦合

2.4.3 接地

2.4.4 屏蔽与滤波

第3章 电子电气系统电磁兼容性分析和设计

3.1 系统电磁兼容性概述

3.1.1 电磁兼容性设计的依据

3.1.2 电磁兼容性设计的主要原则

3.1.3 电磁兼容性问题的处理和设计方法

3.1.4 系统设计的任务

3.2 谱域分析和系统间电磁兼容性

3.2.1 发射机功率谱函数数学模型

3.2.2 接收机响应谱函数数学模型

3.2.3 天线增益函数数学模型

3.2.4 馈线损耗

3.3 环境电磁场及安全界限值

3.3.1 接收系统的环境电磁场

3.3.2 发射系统的环境电磁场

3.3.3 电磁波安全界限值

3.4 频谱控制和尖峰脉冲控制

3.4.1 频谱分析与控制

3.4.2 尖峰脉冲控制

3.5 电源的电磁兼容性要求

3.5.1 系统对电源干扰的限制性要求

3.5.2 一次电源系统特性要求

3.6 系统内不可控噪声电平

3.6.1 系统地线干扰指标和分配方法

3.6.2 系统地线干扰噪声的测量

3.7 电磁干扰隔离度和布局

3.7.1 发射机与接收机的隔离度

3.7.2 接收机通道隔离度

3.7.3 系统内其他设备之间的隔离度

3.7.4 装备和电子设备的布局

3.8 接地、布线、屏蔽总体方案

3.9 电子、电气系统的防雷措施

3.9.1 避雷针结构

3.9.2 避雷针引下线和接地

3.9.3 对感应雷的防护

第4章 电子设备电磁屏蔽的设计

4.1 概述

4.2 电场屏蔽

4.2.1 静电屏蔽

4.2.2 交变电场屏蔽

4.3 磁场屏蔽

4.3.1 静磁屏蔽

4.3.2 低频磁场屏蔽

4.4 电磁屏蔽

4.4.1 电磁辐射干扰源

4.4.2 屏蔽效能的计算

4.5 电磁屏蔽材料

4.5.1 屏蔽用金属材料

4.5.2 缝隙屏蔽材料

4.5.3 薄膜屏蔽材料

4.5.4 通风孔屏蔽材料

4.5.5 观察窗屏蔽材料

4.5.6 引线孔的屏蔽材料

第5章 EMI电源滤波器的防护设计

5.1 电网的电源干扰

5.2 开关电源的干扰

5.3 噪声源的等效电路

5.3.1 三线制输入端的开关电源噪声

5.3.2 开关电源输出端噪声

5.3.3 二线制输入端的开关电源噪声

5.3.4 噪声源等效电路的输入阻抗

5.4 EMI电源滤波器插入损耗的理论计算方法

5.4.1 插入损耗的定义

5.4.2 电源滤波器一般常用的典型电路

5.4.3 共模插入损耗的推导

5.4.4 差模插入损耗的推导

5.4.5 理论计算与实测结果

5.4.6 高频参数的修正

5.5 EMI电源滤波器插入损耗的工程计算方法

5.5.1 理论计算公式

5.5.2 工程应用

5.5.3 应用步骤

5.5.4 设计举例

5.6 EMI输入滤波器的稳定性问题

5.6.1 并联阻尼滤波器

5.7 EMI滤波器中的滤波电感

5.7.1 共模扼流圈

5.7.2 差模扼流圈

5.7.3 整流滤波电感

5.8 EMI滤波器标准和测量方法

5.8.1 EMI滤波器的标准

5.8.2 插入损耗的测量方法

5.8.3 EMI电源滤波器实际的输入、输出负载

5.9 EMI滤波器的正确选择和使用

5.9.1 具体电路分析

5.9.2 额定电流与环境温度

5.9.3 耐压、泄漏电流与安全

5.9.4 正确安装方法

5.10 EMI滤波器的发展趋势

5.10.1 模块电源EMI滤波器向小型化和功能复合化方向发展

5.10.2 X2Y平衡式MLCC电容滤波器

5.10.3 常规连接器向带有滤波或压敏功能的连接器方向发展

5.11 简易的共/差模分离方法

第6章 电子电气设备接地设计

6.1 基本概念

6.1.1 接地是电路的组成部分

6.1.2 接地建立基准电平

6.1.3 地线干扰分析

6.2 克服地线干扰的主要方法

6.2.1 克服差模干扰的有效方法

6.2.2 克服共模干扰的主要方法

6.2.3 地线的天线效应引起的电流

6.2.4 接地电位差干扰的抑制方法

6.2.5 安全接地

6.3 接地系统设计实例

6.3.1 接地系统设计几项主要要求

6.3.2 接地线截面积选择

6.3.3 供电配电箱接地

6.3.4 复杂电子设备的接地

6.3.5 供电接地、电子设备接地、避雷接地的相互关系

6.4 搭接

6.4.1 搭接的类型

6.4.2 搭接片的设计

6.4.3 搭接面的处理

6.4.4 搭接技术的一般原则

6.4.5 搭接电阻要求

6.5 接地综合性问题分析

6.5.1 接地平面电位的平坦度

6.5.2 地线汇总点的确定

6.5.3 地面装备（设备）接地电阻

6.5.4 军用装备和民用设备接地要求的差别

6.5.5 高压设备接地和数字设备防静电接地的特殊要求

第7章 电子电气设备的布线和接续设计

7.1 线间串扰分析

7.1.1 电容耦合产生的干扰

7.1.2 电感耦合产生的干扰

7.1.3 减小线间耦合的一种方法

7.2 屏蔽线的磁屏蔽和电磁屏蔽作用及地回路的形成

7.2.1 屏蔽层的磁屏蔽

7.2.2 地回路干扰的形成

7.2.3 电磁辐射和同轴电缆屏蔽

7.3 电子设备常用线型

7.3.1 屏蔽线

7.3.2 双绞线

7.3.3 同轴电缆

7.4 工程上布线、布缆方法

7.5 接续设计

7.5.1 滑动连接装置

7.5.2 电连接器应用

7.5.3 转接箱（信号分配器）接续设计

7.6 布线电磁兼容性工程应用和分析

7.6.1 电缆对中辐射发射RE102指标的影响

7.6.2 电缆满足GJB151A标准中CS114、CS115、CS116指标的电磁兼容性设计

7.6.3 互连电缆对电子设备间电磁干扰隔离度的影响

7.6.4 电缆屏蔽层的终端连接法

7.6.5 采用印制母板布线替代电子设备布线

第8章 高速印制电路板的电磁兼容设计

8.1 电子信息设备电磁兼容性设计与信息安全

8.1.1 概述

8.1.2 电子设备电磁兼容设计思想

8.2 高速印制电路板设计基础

8.2.1 电磁兼容设计要考虑的带宽和等效电路

8.2.2 印制线条及电路的高频参数计算

8.2.3 决定多层印制电路板的布线安排

8.2.4 高速印制电路板的接地设计

8.2.5 高速电路板布线的其他方法

8.3 数字电路的电容设计

8.3.1 开关电路供电的特点和解决方案

8.3.2 电容器的自谐振频率

8.3.3 数字电路电源系统电容的设计方法

8.3.4 数字电路电源系统设计遇到的实际问题

8.4 时钟电路的电磁兼容设计

8.4.1 概述

8.4.2 时钟电路设计方法

8.4.3 时钟电路的电磁兼容设计举例

8.4.4 时钟电路印制线条的布线方法

8.4.5 减小时钟电路辐射的方法

8.4.6 时钟电路引起的串音、保护线的安排

8.4.7 时钟线条终端方法

8.5 I/O电路及背板和连接器的设计

8.5.1 连接器设计的基本概念

8.5.2 I/O电路、背板和连接器设计的一般原理

8.5.3 印制电路板到背板的连接设计

8.5.4 插板到插槽的阻抗控制

8.5.5 I/O电路与背板和连接器设计的经验方法

8.5.6 多层印制电路板电磁兼容设计的理论方法

第9章 静电、静电测量和静电防护

9.1 静电的产生

9.1.1 静电产生的机理

9.1.2 静电产生方式

9.1.3 静电的屏蔽性

9.1.4 电子产品敏感特性

9.2 静电放电（ESD）试验模型

9.2.1 人体模型

9.2.2 带电器件模型

9.2.3 电场感应模型

9.3 危害

9.3.1 引起爆炸和火灾

9.3.2 给人以电击

9.3.3 妨碍生产

9.3.4 对电子产品的影响

9.4 测量

9.4.1 电子元器件静电放电（ESD）敏感度测量

9.4.2 电子设备静电放电（ESD）敏感度试验

9.5 静电放电（ESD）的防护

9.5.1 一般措施

9.5.2 仪器和设备的防静电放电（ESD）措施

9.5.3 软件防静电放电（ESD）措施

第10章 雷电及电磁脉冲的防护技术

10.1 雷电基础知识

10.1.1 雷电形成的物理过程

10.1.2 雷电活动规律

10.2 雷电及电磁脉冲的物理特性

10.2.1 雷电流波形及一般物理特性

10.2.2 雷电电磁脉冲的频谱分析

10.2.3 电磁脉冲的波形和频谱

10.2.4 雷电及电磁脉冲的传播途径

10.3 雷电电磁脉冲的物理效应和电磁效应

10.3.1 电磁脉冲对器件或系统（设备）的电磁效应

10.3.2 电磁脉冲对地下长传输电缆的影响

10.3.3 对供电线的影响

10.4 雷电和电磁脉冲的防护原理

10.4.1 接闪

10.4.2 屏蔽

10.4.3 均压（等电位）

10.4.4 接地和接地电阻

10.5 过压保护原理及其器件

10.5.1 过压保护原理

10.5.2 过压保护器件（SPD）

10.6 雷电、电磁脉冲防护技术的应用

10.6.1 关于防雷规范的讨论

10.6.2 接闪器

10.6.3 地网

10.6.4 防雷器总体要求

10.6.5 电源防雷器的要求和安装

10.6.6 信号防雷器要求

10.6.7 防护技术应用

第11章 电磁兼容性测量及测量标准

11.1 电磁兼容性测量的基本概念

11.1.1 电磁干扰形成原因

11.1.2 电磁辐射的基本概念

11.1.3 几种电磁兼容测量量纲及换算关系

11.2 电磁兼容性测量需要的主要仪器和设施

11.2.1 接收设备

11.2.2 信号发生器

11.2.3 功率放大器

11.2.4 使用电子测量仪器注意事项

11.2.5 电磁兼容性测量辅助设备

11.2.6 电磁兼容性测量设施

11.3 电磁兼容性性能预测试

11.3.1 电磁干扰产生的根源

11.3.2 干扰信号的频谱

11.3.3 电磁兼容性性能预测试

11.3.4 电磁干扰诊断方法举例

11.3.5 辐射诊断测量注意事项

11.4 电磁兼容性基本测量方法

11.4.1 电磁辐射发射测量系统（RE）（电磁骚扰或辐射骚扰）

11.4.2 电磁辐射敏感度测量系统（RS）（电磁抗扰度）

11.4.3 传导发射测量系统（CE）（传导骚扰）

11.4.4 传导敏感度测量系统（CS）

11.5 电磁兼容性测量仪器和附件的校准

11.5.1 电磁干扰测量系统的校准

11.5.2 天线的校准

11.5.3 电流探头传输阻抗校准方法

11.5.4 电流注入探头插入损耗校准方法

11.5.5 电源阻抗稳定网络校准

11.6 电磁兼容性测量不确定度分析

11.6.1 不确定度分析的基本概念

11.6.2 EMI测量不确定度分析

11.6.3 电磁敏感度测量不确定度分析

11.7 电磁兼容性标准概况

第12章 电磁兼容性故障诊断

12.1 概述

12.2 电磁兼容性故障矩阵

12.2.1 故障矩阵原理

12.2.2 不同分系统故障矩阵元素的分析

12.2.3 电磁兼容性故障矩阵的综合分析

12.3 电磁兼容性故障树——排除法

12.3.1 故障树建立和分析的一般方法

12.3.2 电磁兼容性故障树

12.3.3 故障机理的排除法

12.4 电磁兼容性故障监测与干扰识别

12.4.1 潜在故障监测和设计改进

12.4.2 显性故障的监测和分析

12.4.3 电磁干扰识别

12.5 电磁兼容性故障相似类比法和故障案例

12.5.1 故障案例的收集及案例内容

12.5.2 故障案例的录入和检索

12.5.3 专家系统故障诊断

12.6 电磁兼容性故障诊断综述

附录

参考文献

阐述了电磁兼容学科的基本理论、研究方法和设计原理；元件、设备、系统内部和系统间的设计与控制技术，对电磁兼容工程中的屏蔽、滤波、接地、PCB板、布线和接续等抑制技术进行了详尽分析和工程计算、举例，静电、雷电和电磁脉冲所涉及的电磁兼容防护理论、工程计算和实际举例；电磁兼容测量原理、诊断和标准测试方法，各种测量仪器性能和各种军民测量标准；电磁兼容性的故障诊断理论、监测技术与干扰识别、故障案例。《电子设备的电磁兼容性设计理论与实践》的特色是电磁兼容学科涉及的面广且深，理论与实践紧密相结合，与科技发展相同步。
　　《电子设备的电磁兼容性设计理论与实践》可作为高等院校相关专业本科生和研究生教材，电子工程技术设计人员的参考书，也非常适宜作为电子工程技术培训教材。