《电磁兼容概论》可作为高等院校工科电类和机电类专业研究生、高年级本科生相关课程的教材及教学参考书,也可作为相关工程技术设计人员的专业培训教材或参考书。
电磁兼容是确保电气及电子系统安全可靠工作的关键技术,在科学研究、设备开发、电路板及微电子设计、解决实际工程问题等方面都具有非常重要的作用。《电磁兼容概论》着重阐明电磁兼容的基本概念、基本方法及相关技术,同时紧密联系工程实际,反映了电磁兼容领域的最新研究成果。全书共分12章,内容包括电磁骚扰源及传播特性,防护电磁干扰的电磁屏蔽、接地与搭接、滤波、隔离与抑制等技术,电磁兼容性预测原理及主要方法,印制电路板的电磁兼容设计,电磁兼容测试技术及测试方法等。
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当前人类的生存环境已具有浓厚的电磁环境内涵。一方面,电力网络、用电设备及系统产生的电磁骚扰越来越严重,设备所处电磁环境越来越复杂;另一方面,先进的电子设备的抗干扰能力越来越弱,同时电气及电子系统也越来越复杂。在这种复杂的电磁环境中,如何减少相互间的电磁干扰,使各种设备正常运行,是一个亟待解决的问题。另外,恶劣的电磁环境还会对人类及生态产生不良的影响。电磁兼容正是为解决这类问题而迅速发展起来的一门新兴学科。
电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力,研究在有限的空间、时间和频谱资源条件下,各种用电设备(分系统、系统,广义的还包括生物体)可以共存并不致引起降级的一门学科。电磁兼容涉及的频率范围宽达0~400GHz,研究对象除传统设施外,涉及芯片级,直到各型舰船、航天飞机、洲际导弹,甚至整个地球的电磁环境。电磁兼容研究涉及许多方面,如计算机安全、电信设备、无线设备、工业控制设备、自动化设备、机器人、移动通信设备、航空航天飞机、舰船、武器系统及测量设备的电磁干扰问题,各种线缆的辐射和控制,高压输电线路及交流电气铁道的电磁影响,电磁场生物效应,地震电磁现象等。
分析传导耦合最常用的就是传输线理论,此理论基于以下假定:带电体横截面的尺寸小于波长,即:导线的直径和导体间的距离(或导体对地面距离)小于波长[准横电磁场的假定。沿线流动的电流的不同部分之间不存在相互影响,感应电流彼此之间不产生辐射影响。传输线理论的基础是波过程理论,可提供快速、准确的计算结果,因此,被广泛用于解决电缆和线路的耦合问题。
除上述一般理论外,电磁骚扰耦合分析还涉及准稳态理论或电路理论,有时也称为Kirchhoff理论或楞次理论,它更为简单。应用此理论的限制是:回路长度比波长短得多,即不涉及波过程问题,在每个电路元件中,电流保持为常数。这样电路可以用由集总参数元件(没有空间尺寸)以串联或并联方式形成的网络来代表,该网络由节点和支路构成,可用Kirchhoff方程求解。穿过一个电路的磁通的影响以集总参数电感来代表。因此,我们不能(至少在定量方面)将由电路理论得出的结论推广到电大尺寸的回路。对于电大尺寸的电路有必要采用更普适的理论,或应用某些统计的或经验的方法。然而值得强调的是,以电路理论处理通常是保守的,并和其他理论不矛盾。
以电路理论处理的主要优点是计算非常简单,并且无须用到许多计算方法。当回路尺寸较小时,使耦合的物理机制便于理解。另一方面,它不需要去确定电磁场,也不需要去建立相应的模型,骚扰源总可以用电压或电流来表示。所以,同样的模型既可用来描述与骚扰源有直接接触(电流或电位直接注入受害电路),也可描述由电场或磁场引起的非直接影响,如通过电缆系统将骚扰传播进入系统。
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