电磁兼容原理与技术 微课视频版

伴随着现代科学技术的发展，各种电子、电气设备已广泛应用于人们的日常生产和生活中。电子、电气设备不仅数量及种类不断增加，而且向高集成度化、小型化、数字化、宽带化、高速化及网络化的方向快速发展。这些电子、电气设备，包括组成电子系统的元器件和电路在正常工作时，往往会产生一些有用或无用的电磁能量，导致电磁干扰越来越严重，不仅影响设备和系统的正常运行，而且可能对生物和人的健康造成损害。

电磁干扰是现代高新电子技术发展道路上必须逾越的巨大障碍。在复杂的电磁环境中，如何减少设备间的电磁干扰，使各种设备正常运转，是一个亟待解决的问题。电磁兼容学正是为解决这类问题而迅速发展起来的一门新兴的综合性交叉学科，现在已成为国内外最令人瞩目及迅速发展的学科之一。电磁兼容技术是为了解决电磁干扰问题，确保电气及电子系统安全可靠工作而发展起来的一门关键技术。更为重要的是，目前世界上大多数国家都采取强制措施对产品的电磁兼容性进行控制, 并将其作为市场准入的条件。产品没有进行电磁兼容安全认证，不符合电磁兼容标准和规范的产品就不能进入流通领域，电磁兼容认证已成为国际上电磁兼容领域的一种技术壁垒。基于现实的考虑和电子信息技术的发展，越来越多的学生和广大的工程技术人员渴望学习和了解电磁兼容基本原理和技术。为了满足高等学校电子信息类专业学生和电子电气领域广大工程技术人员的需要，编写了本书。

电磁兼容技术研究的是如何使在同一电磁环境下的各种电气电子系统、分系统、设备和元器件都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。其涉及的学科基础非常广，包括电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通信技术、材料科学、生物医学等等，因此要编写一本好的电磁兼容技术教材并非易事。目前，虽然国内有一些电磁兼容技术方面的书籍，但作为适用于高校本科生或研究生学习、课堂教学的教材，就编者多年的教学经验来看，并不能完全满足要求。教材既要有一定深度和广度，又要便于课堂教学和学生系统学习，本书结合作者多年的教学经验和科研体会向这一方向作了一些努力，希望为电磁兼容技术教材建设稍尽绵薄之力。

本书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，尽量选取一些较新的资料，以反映该领域的最新成果。全书共分8章，内容包括电磁兼容技术概述、电磁兼容技术的理论基础、电磁兼容三要素及特性、屏蔽技术、滤波技术、接地技术、高速电路PCB的EMC设计、电磁兼容测量技术。同时，以电子版的形式给出了第1章和第8章的相关扩展阅读知识，读者可以联系出版社获取。

在编写本书的过程中，作者参阅了国内外有关电磁兼容技术方面的教材、论文、专著和资料，吸收了国内外多名学者、专家的研究成果和资料，有的源于已知文献，有的是零散分布在各种难以考证来源的资料中，无法在书后文献中一一列举。在此，对所引用文献的作者和那些无法列举资料的原作者，表示诚挚的谢意！

由于编者水平有限，加上涉及电磁兼容学科的相关理论和技术的迅猛发展以及学科本身的特点，书中难免会出现错误和不妥之处，敬请批评指正。

编者
2024年1月

电磁兼容技术是确保现代电子、电气系统安全可靠工作的关键技术，本书比较全面系统地介绍了电磁兼容技术的基础知识。主要内容有：电磁兼容技术概述，电磁兼容技术的理论基础，电磁兼容三要素及特性，屏蔽技术，滤波技术，接地技术，高速电路PCB的EMC设计，电磁兼容标注与规范，电磁兼容测量技术。本书内容简明，深入浅出，便于自学，可作为高等院校电子信息类、电气工程专业高年级和研究生教材，也可供从事电子技术、电气工程工作的工程技术人员学习参考和电磁兼容技术的培训教材。

罗荣芳，男，博士，广东工业大学副教授。2007年6月华南理工大学电子与信息学院电路与系统专业博士研究生毕业，并获工学博士学位。主要研究方向为：无线电技术，电磁兼容技术，智能信息处理。

第1章绪论

1.1电磁兼容概述

1.1.1电磁兼容的概念

1.1.2电磁兼容技术的发展历史

1.2电磁兼容技术的研究内容 

习题

第2章电磁兼容技术的理论基础

2.1信号分析基础——信号谱(时域和频域间的关系)

2.1.1周期干扰信号的频谱——周期信号的傅里叶级数分析

2.1.2非周期干扰信号的频谱——非周期信号的傅里叶变换

2.2电磁波的辐射理论基础

2.2.1辐射的基本概念

2.2.2偶极子辐射场

2.2.3波阻抗

2.2.4天线的特性参数

2.3电尺寸和波

2.4分贝与EMC的常用单位

2.5传输线理论初步

习题

第3章电磁兼容三要素及特性

3.1概述

3.2电磁干扰源及特性

3.2.1干扰源的分类

3.2.2电磁干扰源的时、空、频谱特性

3.3耦合途径及特性

3.3.1耦合的一般途径

3.3.2传导耦合

3.3.3辐射耦合

3.4电磁敏感体及特性

3.4.1概述

3.4.2接收机的电磁敏感性

习题

第4章屏蔽技术

4.1概述

4.1.1屏蔽的分类

4.1.2屏蔽效能

4.1.3屏蔽研究的主要内容

4.2电场屏蔽

4.2.1静电屏蔽

4.2.2低频交变电场屏蔽(工频电场、高压带电作业的均压服屏蔽)

4.3磁场屏蔽

4.3.1低频磁场屏蔽

4.3.2高频磁场屏蔽

4.3.3磁场屏蔽的设计要点

4.4电磁场屏蔽

4.4.1电磁屏蔽的基本原理

4.4.2电磁屏蔽效能

4.4.3电磁屏蔽效能的作图法

4.4.4影响电磁屏蔽的关键因素

4.5屏蔽体的不完整性对屏蔽效能的影响

4.5.1缝隙的影响

4.5.2孔隙的影响

4.5.3金属网的影响

4.5.4薄膜的影响

4.5.5截止波导管的影响

4.6屏蔽设计

4.6.1强磁场的屏蔽设计

4.6.2电磁屏蔽设计要点

4.6.3屏蔽体的完整性设计

习题

第5章滤波技术

5.1概述

5.1.1滤波器的分类

5.1.2EMI滤波器的特点和性能指标

5.2反射式滤波器

5.2.1低通滤波器

5.2.2高通滤波器

5.2.3带通滤波器

5.2.4带阻滤波器

5.3吸收式滤波器

5.3.1铁氧体的特性及应用

5.3.2几种常用的吸收式滤波器

5.3.3反射吸收组合式滤波器

5.4信号滤波器

5.4.1信号滤波器种类

5.4.2馈通滤波器

5.4.3滤波连接器与滤波阵列板

5.4.4信号滤波器在电子设备中的用途 

5.4.5信号滤波器的选用

5.4.6信号滤波器的安装位置、方法和注意事项

5.5电源EMI滤波器

5.5.1电源EMI滤波器的结构和工作原理

5.5.2电源EMI滤波器允许最大串联电感和最大共模电容的计算

5.5.3改善电源EMI滤波器的高频特性

5.5.4电源EMI滤波器阻抗失配的插入增益问题

5.5.5电源EMI滤波器的选择

5.5.6电源EMI滤波器的安装

5.6去耦滤波器

5.6.1直流电源的公共阻抗及去耦

5.6.2低频模拟电路去耦滤波器

5.6.3放大器的去耦滤波器

5.6.4高速数字脉冲电路中的电源去耦

习题

第6章接地技术

6.1接地概念与分类

6.1.1安全接地

6.1.2信号接地

6.2数字电路接地

6.2.1导体的电感及数字电路接地系统

6.2.2接地面电流分布和阻抗

6.2.3数字逻辑电路电流的流动

习题

第7章高速电路PCB的EMC设计简介

7.1概述

7.2高速电路PCB的走线结构类型、返回路径和回路面积

7.3高速电路PCB的布局与布线

7.3.1单元功能电路布局和合理分区

7.3.2高速电路PCB的布线

7.4高速电路PCB的叠层设计

7.4.1单层板和双层板

7.4.2多层板

7.4.3高速电路PCB的设计步骤

7.5混合信号PCB的分区与布线设计

习题

第8章电磁兼容测量技术

8.1概述

8.2测量场地

8.3测量仪器和设备

8.3.1EMC测量接收机

8.3.2辐射测量中的常用测量天线

8.3.3电流探头

8.3.4人工电源网络

8.4传导发射测量

8.5辐射发射测量

8.6自动测量系统与测量软件

8.7电磁敏感度(抗干扰度)测量

8.7.1传导敏感度测量

8.7.2辐射敏感度测量

8.8静电放电抗干扰度测量

习题

参考文献

电磁兼容技术是确保现代电子、电气系统安全可靠工作的关键技术，本书比较全面系统地介绍了电磁兼容技术的基础知识。主要内容有：电磁兼容技术概述，电磁兼容技术的理论基础，电磁兼容三要素及特性，屏蔽技术，滤波技术，接地技术，高速电路PCB的EMC设计，电磁兼容标注与规范，电磁兼容测量技术。本书内容简明，深入浅出，便于自学，可作为高等院校电子信息类、电气工程专业高年级和研究生教材，也可供从事电子技术、电气工程工作的工程技术人员学习参考和电磁兼容技术的培训教材。

罗荣芳，男，博士，广东工业大学副教授。2007年6月华南理工大学电子与信息学院电路与系统专业博士研究生毕业，并获工学博士学位。主要研究方向为：无线电技术，电磁兼容技术，智能信息处理。