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李舜阳 著

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• 高频电路
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出版社： 中国标准出版社

ISBN：9787506653541

商品编码：29731197264

包装：平装

出版时间：2009-09-01

基本信息

书名：电磁兼容设计与测量技术

定价：36.00元

作者：李舜阳

出版社：中国标准出版社

出版日期：2009-09-01

ISBN：9787506653541

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

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内容提要

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本书全面、系统地论述了电磁兼容设计及测量方法，从基础的印制电路到设备、系统、系统间，循序渐进，对广大的工程设计和试验人员进行了系统的设计和测量指导，并根据多年的实践经验对技术人员遇到的问题给予解答。本书实用性很强，面向广大电磁兼容工程设计人员、电工电子产品设计及检测人员、电工电子等相关专业大专院校师生，是电磁兼容设计的工具书。

目录

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章 电磁兼容性综述
1.1 电磁兼容性（EMC）
1.2 电磁兼容性的三个要素
1.3 电磁辐射的近场与远场
1.4 脉冲信号的频谱
1.5 电磁骚扰的主要危害
1.6 电磁兼容电平
1.7 EMC设计的重要性
1.8 EMC标准
1.9 EMC研究的频率范围
第2章 印制电路板（PCB）设计基础
2.1 无源元件的高频寄生特性
2.2 在PCB内为什么和如何产生RF能量
2.3 磁通及其抵消要求
2.4 走线拓扑布置
2.5 分层布置
2.6 径向转移（排列）
2.7 共模和差模电流
2.8 RF电流密度分布
2.9 接地方法
2.10 地和信号环（不包括涡流）
2.11 幅形比——地连接的间距
2.12 镜像平面（板）
2.13 镜像平面（板）内的槽
2.14 功能分区
2.15 临界频率
2.16 逻辑系列（族）
第3章 印制板的旁路和去耦
3.1 谐振概念
3.2 电容器的物理特性
3.3 电容器的并联
3.4 电源和地平面（板）构成的电容
3.5 布置
3.6 电容器的选择
第4章 时钟电路、轨迹（信号线）和端接
4.1 印制板内传输线的形成
4.2 微带线和带状线
4.3 传播延迟和介电常数
4.4 信号轨迹（线）端接容性负载
4.5 元件的放置
4.6 阻抗匹配——振铃和反射
4.7 计算信号线（轨迹）的长度（电长度）
4.8 轨迹布线
4.9 走线层
4.10 串扰
4.11 3-W规则和轨迹隔离
4.12 保护/分（旁）路轨迹
4.13 轨迹线的端接
第5章 互连线和I/O电路
5.1 划分区
5.2 隔离和分区（开槽）
5.3 I/O电路的滤波和接地
5.4 视频和音频
第6章 后（背）面板、带状电缆和子卡
6.1 基础
6.2 连接器输出脚的设定
6.3 AC（交流）壳体平面
6.4 后面板结构
6.5 互连线
6.6 机械
6.7 信号走线
6.8 轨迹长度/信号端接
6.9 串扰
6.10 地环控制
6.11 后面（印制）板中的地槽
第7章 静电放电保护
7.1 概述
7.2 摩擦带电
7.3 直接放电和间接放电
7.4 对ESD防护的设计技术
7.5 防护带
第8章 印制板附加设计技术
8.1 局部平面（板）
8.2 20-H规则
8.3 拐角走线轨迹
8.4 铁氧体元件的选择
8.5 接地散热器
8.6 锂电池电路
8.7 BNC连接器
8.8 漏电和爬电距离
8.9 铜轨迹载流能力
8.10 基板（印制板）
第9章 电磁屏蔽
9.1 金属的阻抗
9.2 屏蔽效能
9.3 屏蔽效能的恶化
9.4 屏蔽材料
9.5 屏蔽的完整性
9.6 壳体屏蔽
0章 滤波
10.1 信号电路滤波器
10.2 电源线滤波器
1章 瞬态干扰的抑制
11.1 概述
11.2 瞬态电平的波形
11.3 瞬态骚扰的传输
11.4 瞬态电子的抑制
2章 系统间的电磁兼容性
12.1 系统间电磁干扰控制技术
12.2 基本传播方程
12.3 系统间电磁骚扰的预测
3章 系统内电磁干扰及对策
13.P 公共地阻抗耦合
13.2 电磁场耦合到回路中
13.3 电缆对电缆的近场耦合
4章 电缆布线与捆扎线
14.1 电缆布线的分类与扎线
14.2 电缆作为辐射的环天线
14.3 电缆对辐射发射场的敏感度
14.4 电缆与电缆的耦合（串扰）
14.5 电缆连接器
5章 电磁兼容性试验电平单位
15.1 功率单位
15.2 传导骚扰和抗扰度电压单位
15.3 传导电流单位
15.4 辐射骚扰电平单位
15.5 天线系数AF
6章 电磁兼容试验设备
16.1 测试接收机
16.2 音频电压表
16.3 人工电源网络（AMN）
16.4 电流探头和电压探头
16.5 吸收钳
16.6 传导电流耦合单元
16.7 天线
7章 传导骚扰的测量
17.P 25 Hz～10kHz电源线传导电流骚扰
17.2 10 kHz～10 MHz电源线传导电流骚扰的测量
17.3 0.15 MHz～30 MHz注入电源骚扰电压的测量
17.4 用电压探头测量不可拆卸电源线的骚扰电压（9 kHz～30 MHz）
17.5 用电流探头测量电源线的骚扰电流
17.6 射频输入端骚扰电压（或骚扰功率）的测量
17.7 电源线瞬态尖峰信号的测量
17.8 谐波电流发射测量（设备每相输入电流≤16 A）
17.9 电压波动和闪烁的测量方法
8章 辐射骚扰（发射）的测量
18.1 25 Hz～100 kHz磁场辐射的测量
18.2 150 kHz～30 MHz磁辐射的测量
18.3 0.15 MHz～30MHz电辐射的测量
18.4 30 MHz～1 GHz辐射场强的测量
18.5 1GHz以上频率范围辐射的测量
18.6 用大环（3m直径）测量9 kHz～30 MHz辐射场强
18.7 30MHz～300 MHz（或1GHz）骚扰功率的测量
9章 传导抗扰度的测量
19.P 概述
19.2 25 Hz～50kHz电源线传导抗扰度
19.3 150 kHz～150 MHz（或230 MHz）频率范围内的传导抗扰度
19.4 接收设备天线端输入（内部）抗扰度的测量
第20章 辐射抗扰度试验
20.1 频段为25 Hz（50 Hz）～10 kHz（100 kHz）辐射抗扰度的测量方法（GB／T 19954.2）
20.2 10kHz～80 MHz电辐射抗扰度的试验方法（见GJB 152A、GB／T 6833）
20.3 80 MHz～1GHz辐射抗扰度的试验方法
20.4 1GHz～40 GHz辐射抗扰度的试验方法（GJB 151）
20.5 用横电波（TEM）小室测量辐射抗扰度
20.6 工频磁场抗扰度试验
20.7 脉冲磁场抗扰度试验
20.8 阻尼振荡磁场抗扰度试验
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《电子系统稳健性设计与低噪声工程实践》 一、 内容概要 本书是一本面向工程师和技术爱好者的实践指南，深入探讨如何设计和构建在复杂电磁环境中稳定运行的电子系统。我们聚焦于电子设备的电磁兼容性（EMC）设计原则，以及如何通过精细化的低噪声工程技术，确保设备在预期的性能指标范围内可靠工作。本书并非对特定理论的罗列，而是以解决实际工程问题为导向，通过丰富的案例分析和工程实践经验，为读者提供一套系统性的解决方案。 我们将从理解电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的基本原理出发，剖析不同类型的电噪声及其产生机制。随后，本书将详细介绍在PCB（印刷电路板）设计、外壳屏蔽、线缆滤波、电源完整性以及组件选型等关键环节，如何融入EMC设计理念。每一项技术措施都将结合实际的工程经验和测试数据，说明其有效性和局限性。 在测量技术方面，本书不会仅仅停留在标准测试方法的介绍，而是侧重于如何根据系统特性和应用场景，选择合适的测量仪器和方法，以及如何解读测量结果，并基于此进行系统性的优化。我们将探讨信号完整性测量、电源噪声测量、辐射发射测量以及抗扰度测试等多个维度，并提供一套行之有效的调试和优化流程。 本书的另一大亮点在于其对“低噪声工程”的强调。在高频电路和高速数字系统中，微弱的噪声信号往往是导致系统不稳定的罪魁祸首。因此，我们将深入探讨如何通过电路拓扑的选择、元件的布局、接地策略、屏蔽技术以及电源去耦等一系列精细化的工程实践，将系统内部的噪声抑制在最低水平。这些实践方法不仅能够提升设备的EMC性能，更能显著改善信号的完整性和系统的整体可靠性。 二、 核心技术领域深入解析 1. PCB布局与布线中的EMC策略： 信号完整性与回路理论： 深入剖析高速信号在PCB上传输时，回路面积对辐射发射和耦合的影响。讲解如何通过合理的走线方式，如差分走线、短走线、等长线等，最小化回路面积，提高信号完整性。 接地设计： 详细阐述单点接地、多点接地、星形接地以及混合接地等策略的适用场景与优缺点。重点讲解多层PCB的接地层设计，如何避免接地回路的产生，以及如何有效管理地弹。 电源分配网络（PDN）设计： 探讨PDN的阻抗特性，以及如何通过合理的电源层/地层划分、去耦电容的布局和选型，有效抑制电源噪声。讲解旁路电容、储能电容的作用，以及它们的频率响应特性。 敏感信号与噪声信号的隔离： 讲解如何通过物理隔离（如走线距离、地线隔离带）和布局规划，避免敏感信号受到噪声信号的干扰。 高速连接器和线缆的EMC处理： 分析连接器接口的辐射和耦合机制，讲解屏蔽连接器、滤波连接器以及滤波器的应用。 2. 外壳与屏蔽技术的应用： 屏蔽理论与穿透深度： 深入解释电磁波在导体中的衰减原理，包括电阻损耗和反射损耗。介绍不同频率下，材料的电导率和磁导率对屏蔽效能的影响。 屏蔽外壳的设计与制造： 讲解如何设计具有良好屏蔽性能的外壳，包括材料选择（铝合金、铜、钢等）、结构设计（密封性、接缝处理）、以及对开孔（如散热孔、接口孔）的滤波处理。 屏蔽结构中的泄漏源分析： 重点分析门、窗、电缆入口、通风孔等屏蔽结构中的常见泄漏源，并提供相应的抑制方法，如使用屏蔽衬垫、滤波器、波导管等。 非金属外壳的导电涂层应用： 介绍金属化处理、导电漆等技术在非金属外壳上的应用，以实现轻便且有效的屏蔽。 3. 线缆与连接器的EMC解决方案： 屏蔽线缆的选择与安装： 详细介绍同轴电缆、双绞屏蔽线、总线屏蔽电缆等不同类型屏蔽线缆的特性，以及正确的安装方式，包括屏蔽层的连接（360度接地）和端接。 连接器屏蔽的实现： 探讨屏蔽连接器的选型和使用，以及如何通过连接器壳体的接地和滤波来减少辐射。 电缆穿过屏蔽壁的处理： 介绍使用滤波连接器、屏蔽盒、波导管等技术，有效管理电缆进出屏蔽区域时的EMI泄漏。 滤波器在线缆和接口的应用： 讲解不同类型滤波器（共模滤波器、差模滤波器、EMI滤波器）的工作原理和选型指南，以及它们在电源线、信号线上的应用。 4. 电源完整性与低噪声电源设计： 电源噪声的产生与传播： 分析开关电源、线性电源等不同电源类型中产生的噪声源，以及噪声在电源线和地线上传播的路径。 退耦技术与电源滤波： 深入讲解多层PCB电源层/地层设计的技巧，以及不同容值的去耦电容在不同频率下的滤波作用。介绍电源滤波器的设计和应用。 差模和共模噪声的抑制： 讲解如何通过差模电感、共模电感以及滤波电路来有效地抑制电源线上的差模和共模噪声。 稳健的电源架构设计： 探讨如何通过多级滤波、稳压、隔离等手段，构建稳定可靠的电源系统，为电子设备提供纯净的电源。 5. 关键组件选型与EMC考量： 高频器件的EMC特性： 讲解晶体管、IC（集成电路）、连接器、电感、电容等高频器件的寄生参数对其EMC性能的影响。 开关器件的EMI抑制： 探讨如何通过软开关技术、EMI滤波器、RC缓冲电路等，减少开关电源和电机驱动电路中的EMI。 时钟信号的EMC优化： 讲解时钟抖动、时钟源隔离、时钟滤波器等技术，以降低时钟信号的辐射。 射频（RF）组件的EMC设计： 简要介绍RF电路中，例如放大器、混频器等组件的EMC设计考量，如阻抗匹配、滤波和屏蔽。 三、 测量技术与实践 1. 信号完整性测量与分析： 眼图测量： 讲解眼图的形成原理，以及如何通过眼高、眼宽、抖动等参数评估信号的质量。 时域反射（TDR）测量： 介绍TDR如何用于分析PCB走线阻抗、连接器损耗和焊接点问题。 S参数测量： 讲解S参数在描述器件和传输线频率响应方面的作用，以及如何用于分析串扰和损耗。 2. 电源噪声测量与优化： 电源噪声谱分析： 介绍使用频谱分析仪测量电源噪声的频率特性，并分析噪声的来源。 瞬态响应测量： 讲解如何通过负载阶跃测试，评估电源的动态性能和去耦电容的有效性。 接地噪声测量： 探讨测量不同点之间的地电位差，以识别接地回路和地弹问题。 3. 辐射发射（RE）测量： 近场探测： 介绍使用近场探头定位EMI辐射源，为优化提供直观的依据。 电波暗室与标准测试： 简要介绍标准的RE测试环境和流程，以及如何使用天线和频谱分析仪进行测量。 辐射源分析与优化： 基于测量结果，分析主要的辐射源（如PCB、线缆、外壳），并提出针对性的优化方案。 4. 抗扰度（CI）测试与防护： 静电放电（ESD）测试： 介绍ESD的产生机制、测试标准和防护措施，如使用ESD防护器件、接地腕带等。 电快速瞬变脉冲群（EFT/B）测试： 讲解EFT/B对设备的影响，以及如何通过滤波器、瞬态抑制器进行防护。 射频骚扰（RFI）抗扰度测试： 介绍在强射频场下设备的表现，以及如何通过屏蔽、滤波来提高抗扰度。 电源跌落和浪涌测试： 讲解这些测试对设备稳定性的影响，以及如何通过稳压、滤波等手段进行改善。 四、 实践案例与工程经验分享 本书将穿插大量实际工程项目中的EMC设计和调试案例。这些案例将涵盖从小型消费电子产品到大型工业控制设备等不同领域的挑战。我们将详细分析案例背景、遇到的具体问题、采取的解决方案、实施过程中的关键点以及最终的测试结果。这些真实的案例将帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力，避免走弯路。 五、 目标读者 电子工程师、硬件工程师 PCB设计工程师 产品开发工程师 测试工程师 对电子系统EMC性能和可靠性感兴趣的技术人员 高等院校电子工程相关专业的学生 六、 学习收获 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解电子系统电磁兼容性的基本原理和影响因素。 掌握在PCB设计、外壳设计、线缆选型等环节中，有效的EMC设计策略。 熟悉并能够运用多种EMC测量技术，准确诊断和评估系统性能。 获得一套系统性的低噪声工程实践方法，用于提升电子系统的可靠性和稳定性。 能够独立进行电子设备的EMC设计优化，并满足相关的行业标准。 本书的目标是 empowering 工程师，使其能够自信地设计出在复杂电磁环境下稳定可靠的电子产品。我们相信，通过扎实的理论基础和丰富的工程实践相结合，任何技术难题都将迎刃而解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度，远远超出了我预期的入门级读物，更像是一本集大成者的技术手册。它并非仅仅停留在理论概念的罗列上，而是深入到了实际工程应用中的“痛点”和“陷阱”。例如，在讲到屏蔽设计时，作者没有只是简单地介绍法拉第笼的原理，而是花了大量篇幅讨论了不同材料的导电率、缝隙耦合效应的实际建模与仿真方法，甚至还涉及到了不同频率下接地系统的阻抗特性分析，这对于在实际项目中与电磁干扰搏斗的工程师来说，简直是雪中送炭。更值得称赞的是，书中对于一些行业标准和测试规范的引用非常及时和准确，让读者在学习理论的同时，就能建立起一个符合行业规范的实践框架。这种将前沿理论与落地实践紧密结合的叙事方式，使得整本书的实用价值瞬间飙升，绝非市面上那些空洞的理论教材可比拟。

评分☆☆☆☆☆

从结构组织上来看，这本书的逻辑推演堪称教科书级别的典范。它从最基础的电磁场理论出发，层层递进，稳步过渡到具体的滤波器设计、布线技术和系统级防护措施。这种由宏观到微观，再由原理到应用的清晰脉络，让读者能够构建起一个完整且相互关联的知识体系。我特别喜欢它在每一个章节末尾设置的“自检清单”或“关键概念回顾”，这强迫读者在结束一个知识点时，必须梳理并确认自己是否真正掌握了核心要点，这对于知识的内化非常有效。如果说有些技术书籍读完后只留下一堆零散的知识点，那么这本书的贡献在于，它成功地将这些点连成了线，线聚成了面，提供了一种解决实际问题的思维模型，远比死记硬背知识点更有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量实在没得说，拿到手里就能感受到一种专业和严谨的气息。封面设计简洁大气，配色沉稳，一看就是面向工程师和技术人员的实用型书籍。纸张的厚度和光泽度都恰到好处，即便是长期翻阅，也不容易产生疲劳感。我尤其欣赏的是书中的插图和图表，清晰度非常高，无论是复杂的电路图还是抽象的物理模型，都能被准确而直观地呈现出来。那些关键的公式推导过程，作者似乎非常注重细节，每一步的逻辑衔接都考虑得非常周全，让人在阅读复杂理论时，也能保持清晰的思路。翻阅过程中，我发现很多概念的阐述都采用了多角度的解释方法，这对于初学者来说无疑是巨大的帮助，能够避免陷入单一思维定势。对于需要反复查阅的公式和设计规范，书中的索引和目录编排也做得相当人性化，查找效率极高，真正体现了“工具书”的价值。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是跟一位经验丰富、言语风趣的资深专家进行了一次深度交流。作者在阐述复杂原理时，常常会穿插一些工程实践中的“小窍门”或“经验之谈”，这些非正式的叙述，往往是教科书里最难找到的宝贵财富。比如，在谈到PCB布局时，他会提醒读者注意走线拐角的电感效应，并提供了一个基于经验判断的最小曲率半径建议，而不是只给出一个冷冰冰的公式。这种“人情味”十足的写作风格，极大地降低了技术理解的门槛。而且，书中对不同应用场景下的设计权衡进行了细致的对比分析，比如在追求高速度和保持低辐射之间的取舍，不同的权衡方案会带来什么样的后果，作者都进行了深入的剖析，让读者学会用“辩证法”来看待工程问题，而不是一味追求单一指标的最优化。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的另一个深刻印象是其对新兴技术趋势的敏锐捕捉和及时纳入。在讨论传统电磁兼容性设计的同时，作者并没有固步自封，而是紧跟行业步伐，探讨了高速信号完整性、高速接口的电磁兼容性挑战，以及应对这些新挑战所需要的软件仿真工具和高级分析方法。书中对这些新兴领域的介绍，不是浮光掠影，而是给出了具体的建模思路和应对策略，这使得这本书的保质期得以大大延长。对于我们这些需要面向未来技术做准备的从业者来说，一本能够预见未来挑战并提供初步解决方案的书籍，其参考价值是无可估量的。它不仅解决了当下的问题，更是在为我们未来的技术升级打下了坚实的基础。