电磁兼容物理原理

本书是作者在中国科学院大学讲授电磁兼容课程的基础上编写的，系统介绍了电磁兼容技术的基本知识、基本概念和基本方法，着重阐述各种方法的物理原理。全书共分9章，内容包括各种类型的干扰与耦合途径、接地技术、屏蔽技术、滤波技术、电磁兼容测试技术和PCB的电磁兼容设计，同时列有理解各种电磁兼容技术必不可少的有关天线、微波和电磁场的基础理论。最后一章介绍GTEM小室在电磁兼容领域内、外的各种测试方法和近期新研究成果。《电磁兼容物理原理》以应用为目的，深入浅出地阐述各种方法的物理概念和物理过程，尽量避免非常烦琐的数学证明过程。本书可作为高等院校电子和电气工程学科的研究生或本科生的电磁兼容课程教学参考书，也可供从事设计和使用各种电子设备的工程师和电磁兼容测试工作者使用和参考。

前言
第1章 电磁兼容概述 1
1.1 电磁兼容学科概述 1
1.1.1 电磁兼容学科基本内容 1
1.1.2 干扰源与耦合途径 2
1.1.3 电磁兼容分析方法的特点 2
1.2 常用电磁兼容术语解释 4
第2章 电磁辐射与远近场的基本概念 7
2.1 电、磁偶极天线与电磁对偶原理 7
2.1.1 电偶极天线的场 7
2.1.2 磁偶极天线的场 8
2.1.3 等效磁矩与电磁对偶性 8
2.1.4 阻抗特性 9
2.2 远近场概念 10
2.2.1 电、磁偶极的远近场 10
2.2.2 远场特性 11
2.2.3 近场特性 12
2.3 波阻抗与远近场判别法 13
2.3.1 波阻抗的定义，平面波的波阻抗 13
2.3.2 近场波阻抗 14
2.3.3 远近场的实际判别方法 14
2.4 地面上方的偶极子、镜像原理 16
2.4.1 镜像法 16
2.4.2 垂直/水平电、磁偶极的镜像 16
2.5 口面天线与等效原理 17
2.5.1 口面天线与专享性定理 17
2.5.2 面元的等效方法 18
2.5.3 等效原理的应用 19
2.5.4 三种等效方法 19
2.6 矩形口面的辐射 21
2.6.1 口面场均匀分布时矩形口面的辐射场 21
2.6.2 导电平面上缝隙的辐射 22
第3章 干扰的耦合途径和抑制 25
3.1 传导性耦合的基本形式 25
3.1.1 电路性耦合 25
3.1.2 导线的电阻和趋肤深度 25
3.1.3 电容性耦合 26
3.1.4 电感性耦合 27
3.1.5 典型传导性耦合 27
3.2 互感系数与互容系数 29
3.2.1 平行导线间的互感系数与互容系数 29
3.2.2 地面影响的物理解释 30
3.2.3 电感性耦合与电容性耦合的比较 33
3.3 传导性耦合的抑制 34
3.3.1 电路性耦合的抑制方法 34
3.3.2 感应耦合的抑制方法 35
3.4 辐射耦合与抑制 37
3.4.1 辐射耦合计算方法 37
3.4.2 辐射耦合抑制方法 38
第4章 接地 40
4.1 安全接地 40
4.1.1 机箱外壳的接地 40
4.1.2 防雷接地 41
4.1.3 接地方法与接地电阻要求 42
4.1.4 圆柱体接地电阻 42
4.1.5 一种简单的土壤电阻率自测方法 44
4.2 人体放电与设备安全 45
4.2.1 人体放电的原理 45
4.2.2 ESD破坏性途径 46
4.2.3 二次放电 47
4.2.4 静电防护措施 48
4.3 信号接地 48
4.3.1 信号接地的分类 48
4.3.2 电子电路接地要点 51
4.3.3 信号地与屏蔽盒（机壳）的连接 52
4.3.4 导线在屏蔽罩外部的接地问题 52
4.4 地环路的抗干扰措施 54
4.4.1 地环路引起的干扰 54
4.4.2 共模扼流圈原理 57
4.4.3 同轴线抑制地环干扰的作用 60
4.5 电缆屏蔽层的接地 62
4.5.1 屏蔽层接地方式对感性耦合和容性耦合的影响 62
4.5.2 屏蔽层单点接地和两点接地 66
第5章 屏蔽 69
5.1 静电屏蔽与磁屏蔽 69
5.1.1 静电屏蔽 69
5.1.2 低频磁屏蔽 71
5.2 高频电磁屏蔽 72
5.2.1 电磁屏蔽的基本原理 73
5.2.2 屏蔽效能 74
5.3 板、筒、球的高频屏蔽效能与磁屏蔽效能 78
5.3.1 高频屏蔽效能与磁屏蔽效能公式 78
5.3.2 高频屏蔽效能与磁屏蔽效能的关系 80
5.4 同轴电缆的转移阻抗 81
5.4.1 刚性管状电缆的转移阻抗 81
5.4.2 编织屏蔽体的转移阻抗 82
5.5 缝与孔的屏蔽 88
5.5.1 孔缝屏蔽效能 88
5.5.2 孔缝屏蔽措施要点 90
5.6 通风窗的屏蔽效能 91
5.6.1 波导观点 91
5.6.2 场方程解 92
5.6.3 孔大小与孔间距对屏蔽效能的影响 94
5.6.4 金属丝网的屏蔽效能与反射衰减 96
5.6.5 通风窗屏蔽措施 98
第6章 滤波 100
6.1 反射式电磁干扰滤波器 100
6.1.1 反射式低通滤波器基本类型与原理 100
6.1.2 反射系数与阻抗失配 100
6.2 电源EMI滤波器 101
6.2.1 电源EMI滤波器的结构 101
6.2.2 电容等级与泄漏电流 102
6.2.3 电源滤波器的网络结构与阻抗搭配 104
6.2.4 电源EMI滤波器的安装 104
6.3 开关电源滤波器与共模辐射 105
6.3.1 开关电源及其噪声干扰特点 105
6.3.2 开关电源的共模辐射 106
6.4 吸收式滤波器 107
6.4.1 铁氧体的复磁导率 108
6.4.2 铁氧体芯的阻抗 108
6.4.3 吸收式滤波器的应用 109
第7章 印制电路板的电磁兼容设计 112
7.1 传输线基础 112
7.1.1 传输线一般理论 112
7.1.2 微带传输线 114
7.2 PCB的基本结构 117
7.2.1 单层板和多层板 117
7.2.2 层布局原则 119
7.2.3 镜像原理与环路面积 120
7.2.4 单面板和双面板走线要点 122
7.3 PCB的共模辐射与差模辐射 123
7.3.1 辐射和敏感度的互易性 123
7.3.2 共模电流与差模电流 125
7.3.3 局部电感与接地噪声电压 125
7.3.4 PCB的共模辐射与差模辐射 127
7.4 数字电路的电磁兼容设计 131
7.4.1 电磁兼容设计的带宽 131
7.4.2 传输延迟与信号完整性 133
7.4.3 阻抗匹配方法与布线要点 135
7.5 多层板及系统设计 137
7.5.1 20H原则与3W原则 137
7.5.2 分区与连接 138
7.5.3 去耦电容 141
7.5.4 系统的安排和连接 143
第8章 电磁兼容标准与测试 146
8.1 电磁兼容测试设备 146
8.1.1 LISN与接收机 146
8.1.2 测试天线 147
8.2 电磁兼容测试场地 150
8.2.1 屏蔽室与屏蔽半暗室 150
8.2.2 TEM及GTEM小室 152
8.3 电磁兼容标准与测试 157
8.3.1 标准的制定 157
8.3.2 国军标及测试方法简介 159
第9章 GTEM小室的应用 161
9.1 电磁兼容测量 161
9.1.1 EMS测量 161
9.1.2 辐射EMI测量 161
9.2 在天线和散射领域的测量 166
9.2.1 天线测量 166
9.2.2 电小尺寸散射体的RCS测量 167
9.3 在RFID领域的测量 169
9.3.1 读写距离测量 169
9.3.2 Delta RCS测量 169
9.3.3 标签方向性的测量 171
参考文献 174