本書(shū)系統(tǒng)介紹電磁場(chǎng)與電磁兼容的基本概念、基礎(chǔ)理論和相關(guān)的工程應(yīng)用技術(shù),主要內(nèi)容包括矢量分析、時(shí)變電磁場(chǎng)、電磁波、天線基礎(chǔ)、傳輸線、電磁兼容、抗干擾技術(shù)、電磁兼容測(cè)試等。
本書(shū)注重電磁場(chǎng)、天線和傳輸線等基礎(chǔ)理論與電磁兼容實(shí)際工程應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合。對(duì)于靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)以及場(chǎng)的計(jì)算方法,本書(shū)不作為主要介紹內(nèi)容。在介紹電磁場(chǎng)理論方面,不以全面、系統(tǒng)為目標(biāo),圍繞解決實(shí)際電磁兼容問(wèn)題所需的基礎(chǔ)理論,本書(shū)重點(diǎn)闡述基本概念、定理定律及其物理意義,簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)推導(dǎo)。
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2008/5-2008/11,美國(guó)夏威夷大學(xué)現(xiàn)代通信研究中心,訪問(wèn)學(xué)者
目錄
第1章 矢量分析 1
1.1 標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng) 1
1.1.1 標(biāo)量場(chǎng) 1
1.1.2 矢量場(chǎng) 1
1.2 常用正交坐標(biāo)系 2
1.2.1 正交坐標(biāo)系 2
1.2.2 直角坐標(biāo)系 2
1.2.3 圓柱坐標(biāo)系 1
1.2.4 球坐標(biāo)系 5
1.3 矢量運(yùn)算 10
1.3.1 矢量的加法運(yùn)算 10
1.3.2 矢量的乘法運(yùn)算 11
1.3.3 矢量的積分運(yùn)算 15
1.3.4 矢量的微分運(yùn)算和矢量場(chǎng)的散度和旋度 20
1.4 標(biāo)量場(chǎng)的梯度 28
1.5 亥姆霍茲定理 30
1.6 矢量恒等式 31
思考題 32
習(xí)題 32
第2章 時(shí)變電磁場(chǎng) 35
2.1 電磁場(chǎng)中的基本物理量 35
2.1.1 電場(chǎng)強(qiáng)度E 35
2.1.2 電位移矢量D 35
2.1.3 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 35
2.1.4 磁場(chǎng)強(qiáng)度H 35
2.1.5 電荷q和電荷密度ρ 35
2.1.6 電流I和電流密度J 35
2.1.7 本構(gòu)關(guān)系 35
2.2 麥克斯韋方程 37
2.2.1 麥克斯韋方程組的積分形式 38
2.2.2 麥克斯韋方程組的微分形式 39
2.2.3 麥克斯韋方程組的正弦穩(wěn)態(tài)形式 39
2.3 電磁場(chǎng)定理41
2.3.1 靜電場(chǎng)的庫(kù)侖定律 41
2.3.2 電場(chǎng)的高斯定理 41
2.3.3 磁場(chǎng)的高斯定理 43
2.3.4 安培環(huán)路定理 44
2.3.5 法拉第電磁感應(yīng)定律 48
2.4 邊界條件 52
2.4.1 電場(chǎng)的邊界條件 52
2.4.2 磁場(chǎng)的邊界條件 55
2.4.3 邊界條件總結(jié) 57
2.5 電磁場(chǎng)能量 60
2.5.1 電場(chǎng)肯旨量 60
2.5.2 磁場(chǎng)能量 63
2.5.3 坡印亭矢量和坡印亭定理 63
2.6 麥克斯韋方程組的求解 69
2.6.1 動(dòng)態(tài)位方程 69
2.6.2 自由空間中動(dòng)態(tài)位的解 70
2.6.3 電偶極子和磁偶極子 72
2.7 電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法 76
2.7.1 電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法的產(chǎn)生 76
2.7.2 常見(jiàn)的電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法 77
2.7.3 時(shí)域有限差分法 78
2.7.4 有限元法 84
2.7.5 矩量法85
2.7.6 時(shí)域有限差分法、有限元法和矩量法的比較 88
2.8 常用電磁仿真軟件介紹 89
思考題 92
習(xí)題 93
第3章 電磁波 98
3.1 波動(dòng)方程 98
3.1 1 電磁場(chǎng)的時(shí)域波動(dòng)方程 98
3.1 2 時(shí)諧場(chǎng)的相量形式波動(dòng)方程 99
3.2 波動(dòng)方程的解 100
3.3 均勻平面電磁波 101
3.3.1 均勻平面電磁波的概念 101
3.3.2 均勻平面波的傳播特性 101
3.3.3 正弦均勻平面波的表達(dá) 104
3.4 電磁波的極化 105
3.5 有耗媒質(zhì)中的平面波 109
3.6 均勻平面波的垂直入射 113
3.6.1電磁波在不同媒質(zhì)分界面的垂直人射 113
3.6.2 電磁波在理想導(dǎo)體表面的垂直人射 117
3.7 平面波的118
3.7.1 平波的119
3.7.2 波的121
3.7.3 波的全反射 123
3.7.4 波的全折射 124
3.7.5 理想導(dǎo)體表面的斜入射 126
3.7.6 相速和群速 128
思考題 129
習(xí)題 130
第4章 天線基礎(chǔ) 136
4.1 半波偶極子天線 136
4.1.1 偶極子天線 136
4.1.2 縫隙天線 140
4.2 電小環(huán)天線 143
4.3 接收天線的原理 144
4.4 天線的特性參數(shù) 145
4.4.1 方向性和增益 146
4.4.2 有效長(zhǎng)度 148
4.4.3 有效孔徑 149
4.4.4 天線系數(shù) 150
4.5 發(fā)射天線和接收天線之間的藕合 151
4.6 地面反射的影響 153
4.6.1 鏡像原理 153
4.6.2 單極天線 155
4.6.3理想導(dǎo)電地平面上的偶極子天線 155
4.7 常用的電磁兼容測(cè)量天線 157
4.7.1 雙錐天線 158
4.7.2 對(duì)數(shù)周期天線 159
思考題 161
習(xí)題 162
第5章 傳輸線 164
5.1 傳輸線的概念 164
5.2傳輸線的分布參數(shù) 165
5.3 傳輸線方程 168
5.3.1 傳輸線方程的建立 168
5.3.2傳輸線方程的解 169
5.4 傳輸線的特性參數(shù) 171
5.4.1 特性阻抗 171
5.4.2 傳播系數(shù) 171
5.4.3 輸入阻抗171
5.4.4 反射系數(shù) 174
5.5 傳輸線的工作狀態(tài) 177
5.5.1 行波狀態(tài) 177
5.5.2 駐波狀態(tài) 177
5.5.3 混合波狀態(tài) 178
5.6傳輸線對(duì)信號(hào)完整性的影響 179
5.6.1 信號(hào)完整性 179
5.6.2 信號(hào)完整性的匹配方案 1 88
5.6.3 傳輸線不需要考慮匹配的條件 189
思考題 189
習(xí)題 190
第6章 電磁兼容 193
6.1 電磁兼容的概念 191
6.1.1 名詞術(shù)語(yǔ) 191
6.1.2 電磁兼容的三要素 195
6.1.3 電磁兼容的常用單位 195
6.2 電磁騷擾源 197
6.2.1 電磁騷擾源的分類(lèi) 197
6.2.2 共模和差模騷擾電流 201
6.3 電磁騷擾的傳輸藕合203
6.3.1 公共阻抗耦合 204
6.3.2 輻射耦合 205
6.3.3 近場(chǎng)耦合 212
思考題 215
習(xí)題 215
第7章 抗干擾技術(shù) 218
7.1 接地 218
7.1.1 接地的基本概念 218
7.1.2 接地方式 225
7.1.3 地環(huán)路干擾 229
7.2 濾波 238
7.2.1 濾波的基本概念 238
7.2.2 基本濾波元件 240
7.2.3 EMI濾波器 242
7.2.4 濾波器的安裝 248
7.3 屏蔽 253
7.3.1 屏蔽的基本概念 253
7.3.2 電屏蔽 254
7.3.3 磁屏蔽 257
7.3.4 高頻電磁波屏蔽 259
7.3.5 屏蔽技術(shù)的工程應(yīng)用 265
思考題 274
習(xí)題 275
第8章 電磁兼容測(cè)試 279
8.1 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) 280
8.1.1 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化組織 280
8.1.2 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi) 281
8.1.3 中國(guó)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系 281
8.1.4 電磁兼容符合性測(cè)試 286
8.2 電磁兼容測(cè)試場(chǎng)地 287
8.2.1 開(kāi)闊場(chǎng) 287
8.2.2 屏蔽室 289
8.2.3 半電波暗室 291
8.2.4 電磁混響室295
8.2.5 吉赫茲?rùn)M電磁波室 297
8.3 電磁兼容符合性測(cè)試項(xiàng)目 298
8.3.1 輻射發(fā)射測(cè)試 299
8.3.2 傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試 304
8.3.3 靜電放電抗擾度測(cè)試 304
8.3.4 射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度測(cè)試 306
8.3.5 電快速脈沖群抗擾度測(cè)試 307
8.3.6 浪涌抗擾度測(cè)試 308
8.3.7 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度測(cè)試 310
8.3.8 工頻磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試311
8.3.9 電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測(cè)試 312
8.4 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 313
8.4.1 總線 313
8.4.2 測(cè)試軟件 311
思考題 315
習(xí)題 315
參考文獻(xiàn) 317