電磁兼容（EMC）技術之產品研發及認證

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本書以產品為對象，從工程實踐的角度講解電磁兼容的基本概念、設計技術，以及出現電磁兼容問題時的分析思路，目的是使讀者學會如何使所設計的產品順利通過電磁兼容試驗。本書主要內容包括電磁兼容的基本概念、電磁兼容試驗的基礎知識、電磁屏蔽技術、電磁干擾濾波技術、接地設計、電纜的電磁干擾對策、線路板的電磁兼容設計、通過電磁兼容試驗的關鍵設計點、電磁兼容問題的診斷等。編寫方式上，既避免煩瑣的公式推導，又防止就事論事，通過物理概念的講解，使讀者瞭解電磁兼容的核心內容，培養讀者解決電磁兼容問題的能力。

第1章  基礎知識	（1）
1.1  電磁兼容	（1）
1.1.1  什麼是電磁兼容	（1）
1.1.2  電磁兼容標準	（2）
1.1.3  電磁兼容設計的目的和內容	（4）
1.2  電磁兼容的三要素	（5）
1.2.1  電磁騷擾源的特性	（6）
1.2.2  電磁敏感源的特性	（9）
1.2.3  電磁騷擾耦合路徑	（10）
1.3  共模電流	（11）
1.3.1  位移電流	（11）
1.3.2  共模電流	（12）
1.4  電磁波的輻射	（15）
1.4.1  基本天線結構	（15）
1.4.2  實際電路的輻射	（17）
1.4.3  波阻抗	（18）
1.4.4  寄生天線	（19）
1.5  頻域分析	（19）
1.5.1  傅里葉變換	（20）
1.5.2  梯形波的頻譜包絡線	（22）
1.5.3  脈衝頻譜的控制	（24）
1.5.4  頻譜分析儀的原理與應用	（25）
1.6  分貝的概念	（26）
1.6.1  分貝的定義	（26）
1.6.2  分貝在電磁兼容中的應用	（27）
第2章  電磁干擾的耦合路徑	（30）
2.1  電源形成的耦合路徑	（30）
2.1.1  電源形成耦合路徑的原理	（30）
2.1.2  電源線耦合的解決	（33）
2.2  地線的耦合路徑	（36）
2.2.1  地線耦合的機理	（36）
2.2.2  地線耦合的解決	（38）
2.3  電容耦合	（39）
2.3.1  電容耦合的機理	（39）
2.3.2  電容耦合的消除	（40）
2.4  磁場耦合	（42）
2.4.1  磁場耦合的機理	（42）
2.4.2  磁場洩漏的控制	（43）
2.4.3  磁場接收的控制	（44）
2.4.4  通過實驗加深理解	（49）
2.5  導線之間的串擾	（52）
2.6  電磁場耦合	（55）
第3章  地線與電磁兼容的關係	（58）
3.1  地與接地的概念	（58）
3.1.1  什麼是地	（59）
3.1.2  什麼叫接地	（59）
3.1.3  防靜電接地	（62）
3.2  電路地	（63）
3.2.1  電路地的定義	（63）
3.2.2  習慣用地線電流的概念分析干擾問題	（65）
3.3  地線的阻抗	（66）
3.3.1  導線的阻抗	（67）
3.3.2  信號迴路的阻抗	（70）
3.4  地線干擾形成的原因	（71）
3.5  地環路干擾問題	（73）
3.5.1  地環路干擾現象	（73）
3.5.2  地環路問題的對策	（74）
3.6  公共地線阻抗導致的干擾問題	（80）
3.7  地線的設計原則	（81）
3.7.1  從地線的目的出發	（81）
3.7.2  對地線導體的要求	（82）
3.7.3  單點接地	（83）
3.7.4  多點接地	（84）
3.7.5  混合接地	（85）
3.8  地線系統的實現	（86）
3.8.1  金屬搭接	（86）
3.8.2  搭接的可靠性	（90）
3.8.3  數字電路的地線設計	（92）
3.8.4  混合電路的地線設計	（96）
3.8.5  線路板地線與機殼的連接	（98）
第4章  電磁屏蔽技術	（101）
4.1  屏蔽效能的定義	（101）
4.2  實心屏蔽材料的屏蔽效能	（104）
4.2.1  反射損耗	（105）
4.2.2  吸收損耗	（108）
4.2.3  多次反射修正因子	（109）
4.2.4  綜合屏蔽效能	（109）
4.3  低頻磁場的屏蔽方法	（110）
4.4  影響屏蔽體屏蔽效能的關鍵因素	（112）
4.4.1  孔洞的洩漏	（113）
4.4.2  縫隙的洩漏	（114）
4.5  縫隙的處理	（115）
4.6  電磁密封襯墊的正確使用	（117）
4.7  截止波導管	（122）
4.8  屏蔽面板的屏蔽設計	（124）
4.9  導電塗覆層	（125）
第5章  電磁干擾濾波技術	（127）
5.1  電磁干擾濾波在電磁兼容設計中的作用	（127）
5.1.1  概述	（127）
5.1.2  與濾波有關的電磁兼容問題舉例	（129）
5.2  差模和共模電流	（132）
5.2.1  差模電流	（132）
5.2.2  共模電流	（133）
5.3  濾波器的插入損耗	（134）
5.3.1  插入損耗的定義	（134）
5.3.2  插入損耗的測量	（135）
5.4  電磁干擾濾波器的電路設計	（138）
5.4.1  電磁干擾濾波器的基本電路	（138）
5.4.2  電容的接地點	（140）
5.4.3  電路的器件數量	（141）
5.4.4  電路形式的確定	（142）
5.4.5  電路參數的確定	（143）
5.5  濾波器實現中的問題	（144）
5.5.1  實際濾波器的插入損耗	（144）
5.5.2  濾波電容的因素	（145）
5.5.3  濾波電感的因素	（147）
5.5.4  屏蔽對濾波電路的影響	（148）
5.5.5  濾波器結構的因素	（148）
5.6  濾波電容器的使用	（150）
5.6.1  濾波電容的種類	（150）
5.6.2  濾波電容的並聯使用	（151）
5.6.3  減小濾波電容引線的影響	（153）
5.6.4  穿心電容器	（155）
5.7  電感器件的基本概念	（158）
5.7.1  電感的定義	（158）
5.7.2  電感的計算	（159）
5.8  電感器件的磁芯	（160）
5.8.1  磁性材料	（160）
5.8.2  磁性材料的主要特性指標	（163）
5.8.3  鐵氧體材料	（166）
5.8.4  磁粉芯	（172）
5.8.5  非晶材料	（174）
5.9  電感器件的製作方法	（175）
5.9.1  製作電感器件需要考慮的主要問題	（176）
5.9.2  電感繞制的方法	（177）
5.10  濾波器的插入增益問題	（180）
5.11  低通濾波器對脈衝干擾的抑制作用	（181）
第6章  電路與線路板的電磁兼容設計	（184）
6.1  概述	（184）
6.1.1  電路設計與電磁兼容的關係	（184）
6.1.2  線路板設計與電磁兼容的關係	（185）
6.2  時鐘電路設計	（186）
6.2.1  時鐘頻率	（186）
6.2.2  時鐘信號的濾波	（186）
6.2.3  擴譜技術	（187）
6.3  I/O端口的設計	（189）
6.3.1  使用平衡電路提高抗干擾性	（189）
6.3.2  I/O端口濾波設計	（192）
6.4  傳輸線	（195）
6.4.1  傳輸線的構成	（195）
6.4.2  傳輸線的傳輸特性	（196）
6.4.3  傳輸線的反射	（199）
6.5  線路板上的電源線設計	（201）
6.5.1  電源線的噪聲	（201）
6.5.2  電源解耦設計	（203）
6.6  線路板上的地線設計	（207）
6.6.1  地線上的電流分佈	（207）
6.6.2  地線的阻抗	（210）
6.6.3  地線面上的電壓	（213）
6.7  線路板電磁輻射的機理	（215）
6.7.1  線路板電磁輻射的機理	（215）
6.7.2  線路板外拖電纜電磁輻射的機理	（219）
6.8  線路板的設計	（224）
6.8.1  線路板的佈局	（224）
6.8.2  I/O端口的設計	（225）
6.8.3  控制信號電流的迴路面積	（229）
6.8.4  多層線路板的使用	（232）
6.8.5  信號線的換層	（237）
6.9  線路板與金屬機箱的連接	（238）
6.10  線路板上串擾的控制	（240）
6.11  線路板之間的互連	（241）
6.12  線路板的局部屏蔽	（244）
第7章  電纜設計	（247）
7.1  電纜的輻射問題	（247）
7.1.1  差模電流轉換成共模電流	（250）
7.1.2  線路板的地線噪聲導致的共模電流	（251）
7.1.3  機箱內電磁場空間感應導致的共模電流	（251）
7.2  電纜共模輻射的估算	（252）
7.3  電纜共模輻射的抑制	（256）
7.3.1  增加共模電流回路的阻抗	（256）
7.3.2  減小共模電壓	（258）
7.3.3  共模濾波	（259）
7.3.4  電纜屏蔽	（261）
7.4  電纜的屏蔽	（261）
7.4.1  電纜屏蔽控制共模輻射的原理	（261）
7.4.2  發揮屏蔽電纜效果的關鍵	（262）
7.4.3  電纜屏蔽效能的度量	（266）
7.5  電纜的分類佈局	（271）
7.5.1  電纜芯線之間的信號串擾	（271）
7.5.2  電纜之間的信號串擾	（272）
7.5.3  電纜分類	（272）
7.6  電磁場對電纜的影響	（273）
7.6.1  場與電纜之間的耦合	（273）
7.6.2  場與電纜之間耦合的控制	（275）
第8章  騷擾發射的控制	（278）
8.1  騷擾發射的要求與測量	（278）
8.1.1  對騷擾發射的限制	（278）
8.1.2  諧波電流發射試驗	（282）
8.1.3  射頻傳導騷擾發射的測量	（282）
8.1.4  電源線功率發射試驗	（286）
8.1.5  輻射騷擾發射的測量	（287）
8.2  開關電源的基本原理和干擾特徵	（288）
8.2.1  開關電源的基本原理	（288）
8.2.2  開關電源的干擾特徵	（292）
8.2.3  開關電源的共模干擾模型	（294）
8.3  開關電源的騷擾發射機理分析	（296）
8.3.1  開關電源的差模傳導發射	（296）
8.3.2  開關電源的共模傳導發射	（296）
8.4  開關電源傳導發射的控制原理	（298）
8.4.1  差模傳導發射的控制原理	（298）
8.4.2  共模傳導發射的控制原理	（299）
8.5  電源線濾波器	（302）
8.5.1  電源線濾波器的種類	（302）
8.5.2  電源線濾波器的基本電路	（303）
8.5.3  電源線濾波器的插入損耗要求	（305）
8.5.4  共模電感的製作方法	（308）
8.5.5  差模電感的設計與製作	（308）
8.5.6  濾波電容的選擇	（311）
8.5.7  提高電源線濾波器高頻插入損耗的方法	（312）
8.5.8  濾波器的安裝方式	（315）
8.5.9  成品濾波器選擇的誤區	（316）
8.6  輻射發射的控制	（317）
8.6.1  電路設計要點	（318）
8.6.2  線路板的設計要點	（319）
8.6.3  機箱屏蔽	（320）
8.6.4  電纜的處理	（320）
8.6.5  電源線濾波	（320）
8.7  騷擾發射超標問題的診斷	（322）
8.7.1  診斷騷擾發射超標問題的正確步驟	（322）
8.7.2  騷擾發射診斷的設施與設備要求	（325）
8.7.3  傳導騷擾發射的診斷	（328）
8.7.4  輻射騷擾發射的診斷	（330）
8.7.5  輻射發射整改的例子	（331）
第9章  抗擾性設計	（345）
9.1  電快速脈衝試驗與對策	（345）
9.1.1  電快速脈衝試驗	（345）
9.1.2  電快速脈衝試驗模擬的電磁環境	（349）
9.1.3  電快速脈衝試驗對電子設備的影響	（351）
9.1.4  電源線通過電快速脈衝試驗的措施	（351）
9.1.5  信號線通過電快速脈衝試驗的措施	（353）
9.2  浪湧試驗與對策	（356）
9.2.1  浪湧試驗	（356）
9.2.2  浪湧試驗代表的電磁環境	（360）
9.2.3  浪湧對電子設備的損傷	（363）
9.2.4  浪湧保護器件	（364）
9.2.5  浪湧保護實踐	（369）
9.2.6  浪湧試驗失敗的診斷	（373）
9.3  GJB151A中的CS101試驗	（373）
9.3.1  CS101試驗	（373）
9.3.2  通過CS101的方法	（375）
9.4  GJB151A中的CS106試驗	（375）
9.4.1  CS106試驗	（375）
9.4.2  通過CS106試驗的方法	（376）
9.5  GJB151A中的CS114試驗	（377）
9.5.1  CS114試驗	（377）
9.5.2  通過CS114試驗的方法	（379）
9.6  GJB151A中的CS115試驗	（382）
9.6.1  CS115試驗	（382）
9.6.2  通過CS115試驗的方法	（382）
9.7  GJB151A中的CS116試驗	（383）
9.7.1  CS116試驗	（383）
9.7.2  通過CS116試驗的方法	（384）
9.8  輻射抗擾度（敏感性）試驗	（384）
9.8.1  輻射抗擾度試驗	（384）
9.8.2  通過輻射抗擾度試驗的設計方法	（386）
9.9  靜電放電試驗	（388）
9.9.1  靜電放電試驗	（388）
9.9.2  設備接觸式直接放電對電路的影響與防護	（391）
9.9.3  設備非接觸式直接放電對電路的影響與防護	（395）
9.9.4  金屬面板上的操作器件的處理	（396）
9.9.5  I/O端口靜電放電的解決	（396）
參考文獻	（398）