电磁兼容原理与应用 方法、分析、电路、测量（原书第3版）图书分享

对于许多电子工程师而言，电磁兼容EMC往往被戏称为“玄学”，电路板在实验室明明跑得好好的，但一进电波暗室就“挂科”，也许更玄乎的是，加个电容就好，挪根线就崩，仿佛毫无规律可循。

如果你正深陷于辐射发射超标、静电抗扰度不过关的泥潭，或者希望在设计初期就规避潜在的电磁干扰风险，那么今天推荐的由大卫A.韦斯顿（David，A.，Weston） 所著的这本重量级著作(真的重量级，一千多页😮）——《电磁兼容原理与应用 方法、分析、电路、测量（原书第3版）》（Electromagnetic Compatibility: Methods, Analysis, Circuits, and Measurement, 3rd Edition），或许就是你打破“玄学”迷雾、掌握科学方法的关键钥匙。此书的中文翻译版2020年已由机械工业出版社组织翻译出版，由 杨自佑 译，ISBN:9787111634997。

这本书与其他同类著作最大的不同，在于它极度强调“预测”与“量化”在设计阶段的决定性作用。市面上许多书籍往往侧重于事后补救，教导如何在测试失败后通过增加屏蔽材料或磁环来“打补丁”。然而，韦斯顿在书中构建了一套严密的分析体系，试图在画出第一条PCB走线之前，就通过数学模型来评估潜在的串扰、辐射和敏感度。正因如此，书中虽然涵盖了从屏蔽、接地到布线等常规话题，但作者总是会不厌其烦地引入计算方法，帮助读者量化线缆间的耦合量级以及屏蔽体的实际效能。这种基于数据的理性分析，让EMC设计不再是一门依靠直觉的艺术，而是一门可以被精确把控的技术。

为了让这些高深的理论能够真正落地，书中精心梳理了69个针对具体电路问题的EMI固化方案，并辅以1130幅插图和表格。这种近乎“食谱”式的编排，让工程师在遇到开关电源传导发射超标，或是时钟信号高次谐波辐射等具体棘手问题时，能够迅速索引到相应的章节，找到经过验证的电路拓扑和整改措施。

当然，作为一本跨越了数十年技术变迁的经典著作（此书的第一版发布于1991年），我们在阅读时也需要保持一份客观的理性。虽然第3版在内容上进行了大幅更新，但在涉及计算机辅助分析的章节中，书中引用的一些代码示例仍基于较早期的BASIC语言。在现代EDA仿真工具高度发达的今天，这些具体的代码或许已不再直接适用。但这并不掩盖其背后的算法思想和建模逻辑的光辉，对于想要深入理解仿真软件底层原理的读者来说，这些看似过时的内容反而是难得的溯源资料。

如果你厌倦了在EMC整改中盲目地试错，如果你渴望建立一套系统性的电磁兼容设计思维，那么《电磁兼容原理与应用》绝对是一次物超所值的投资。相比于在认证实验室里反复整改所浪费的时间和金钱，这本书所提供的知识和方法，将赋予你一双看透电磁波迷雾的慧眼。它将伴随你从一名被动的“救火队员”成长为一名主动掌控系统可靠性的资深架构师，让你设计的每一个电子系统都能在复杂的电磁环境中稳如磐石。

图书目录

第1章电磁兼容1

11电磁干扰简介1

111电磁干扰产生的影响1

112电磁干扰的耦合方式2

113总结2

12电磁干扰规范概述4

121军用规范5

122商用规范5

123非管制的设备5

13电磁环境概述5

131自然电磁噪声源6

132人为电磁噪声源8

14工业、科学和医疗设备8

141FCC18部分8

142从工业设备测得的场强9

143由高压输电线路和其附近的电场和磁场产生的干扰11

15交通、荧光灯、微波炉的噪声和家庭及办公室里的磁场干扰17

16医院的电磁环境19

17有意发射器20

18低功率有意辐射体21

19高功率有意辐射体24

110电源线的传导噪声25

参考文献26

第2章电场与磁场、近场与远场、辐射体、感受器、天线28

21静态场和准静态场29

211直流电场29

212直流磁场29

213双绞线30

214由环路产生的直流场和准静态场33

22导线上和自由空间中的电波34

23辐射功率45

24测量单位48

25天线的接收性能49

251功率密度转换为电场强度49

252根据天线增益将功率密度转换为电场强度49

253天线系数50

254孤立导线/电缆的接收性能57

255作为测量设备和用于电磁兼容性预估的单极子天线58

26简单易做的电场天线和磁场天线63

27非电离电磁场的暴露安全限值82

28计算机程序90

281计算导线辐射的计算机程序90

282用于计算电场/磁场耦合到导线/电缆中的电流的计算机程序93

参考文献98

第3章典型的噪声源及其辐射和传导发射特性100

31噪声源简介100

311单脉冲和周期性脉冲产生的谐波相关噪声100

312阶跃函数的频谱占有率109

32傅里叶变换法和计算机程序110

33案例分析３１：由ＤＣ-ＤＣ变换器产生的噪声电平110

331通用测试配置和方法111

332根据输入功率测试结果对24V－24V变换器的传导发射(CE102）和辐射发射(RE102）情况小结112

333在24V-5V变换器输出端的差模和共模传导噪声114

334变换器输出功率的辐射发射116

34发射机产生的噪声127

参考文献128

第4章PCB印制线、导线、电缆间的串扰和电磁耦合129

41串扰和电磁耦合简介129

42导线和电缆间的容性串扰和电场耦合131

43导线和电缆间的感性串扰和磁场耦合137

44感性串扰和容性串扰的合成146

参考文献190

第5章元件，减小发射的方法及抗扰度191

51元件191

52电源线滤波器242

53信号线滤波器271

54减小发射的方法288

55噪声抗扰度292

56噪声源和噪声电平320

57减小辐射发射的方法328

58瞬态脉冲防护328

581瞬态保护器件329

59雷击防护332

510静电防护341

511电磁脉冲防护344

参考文献345

第6章电磁屏蔽346

61反射、吸收和屏蔽效能346

62屏蔽效能351

621使用屏蔽效能公式的注意事项358

63新型屏蔽材料：导电漆和热塑性塑料、塑料涂层和胶水360

64缝隙、接合处、通风缝隙和其他孔隙399

65有接头和孔隙的外壳对磁场的衰减420

66衬垫理论、 衬垫的转移阻抗、 衬垫类型和表面处理437

67波导衬垫 450

68导电表面处理、直流（DC）电阻和腐蚀对衬垫材料的影响451

69实际的屏蔽和对屏蔽效能的限制457

610分隔 457

611建筑物的屏蔽效能 458

612评估屏蔽效能的计算机程序460

参考文献462

第7章电缆屏蔽、电场和磁场产生的耦合、电缆发射464

71电缆耦合和发射简介464

72电缆屏蔽效能/转移阻抗464

73半刚性电缆503

74长线效应504

75转移导纳506

751 长电缆的屏蔽效能506

76屏蔽终端对转移电压的影响510

77电场和磁场产生的耦合511

78运用NEC程序对在自由空间或接近自由空间条件下的电缆耦合建模515

79吉赫兹频率下的电缆屏蔽效能521

710频率达到12GHz的电缆屏蔽效能525

711入射场的极化和角度529

712屏蔽层对地端接 529

713电缆和导线的发射533

714降低电缆产生的电场和磁场的辐射543

715屏蔽连接器、后壳和其他的屏蔽端接方法544

716以太网和USB连接器558

717其他电缆屏蔽层端接方法571

718符合军标 MIL-STD/DO-160C或商用辐射发射要求的电缆屏蔽的实际水平576

719屏蔽层连接到壳外还是壳内580

参考文献586

第8章接地和搭接588

81接地简介588

82安全接地、接大地和大系统接地589

821大地593

83信号地和电源地598

84信号接地准则611

85电源和接地电路图612

86雷击保护接地612

861避雷器612

862地电位616

863案例分析81：一个用于通信场地的雷电保护接地617

87搭接618

871概述618

872美国军标MIL-B-5087、MIL-HDB-419A和MIL-STD-464619

873腐蚀、不同类金属和氧化作用624

874搭接的测试方法628

875接地设计软件629

参考文献630

第9章EMI测量、控制要求和测试方法631

91简介631

911EMI测试实验室631

92测试设备633

93诊断测量664

94商用EMI要求和测量670

95屏蔽室、电波暗室、传输线以及蜂窝天线736

951屏蔽室内场和天线误差736

952GTEM、TEM和其他测试室753

96军用EMI要求和测量方法757

97RTCA/DO-160要求797

参考文献800

第10章系统EMC和天线耦合802

101系统级的EMC802

102天线耦合引起的EMI811

103环境场地的预估和调查864

1031无源互调865

1032案例分析102：场地的电磁环境预估和场地调查869

104案例分析103：HF相控阵雷达与HVAC线路的耦合873

1041EMI 电平的预估873

参考文献874

第11章印制电路板876

111概述876

112印制电路板（PCB）的辐射原理876

113低电平辐射的PCB布线：测试数据、布线的比较和建议878

114低频差分结构配置的辐射发射结果比较及结论综述889

115实际的PCB布线932

116逻辑器件类型的比较936

117降低电路电平的方法939

118PCB接地942

119印制板的屏蔽952

1110PCB的辐射、串扰预测以及 CAD 程序956

1111PCB去耦电容器、嵌入电容和电磁带隙（EBG）968

1112PCB布线案例分析970

11124案例分析114：电话设备的超限辐射发射974

1113增强PCB的抗扰度978

参考文献979

第12章EMI和EMC控制、案例研究、EMC预测技术和计算电磁建模980

121EMC控制980

122EMI调查984

123EMC预测：一般方法991

124EMC、计算电磁建模以及场求解的计算机程序1012

125静电场、静磁场、低频和准静场分析1043

126使用电磁分析程序的误差1046

参考文献1048

附录1049

附录A导体、导线和电缆特性阻抗1049

附录B单位和转换系数1051

附录C电场强度对磁场以及功率密度的转换1052

附录D常用有关公式1053

附录E铜实心裸导线的数据(线度、重量和电阻)1056

附录F材料的介电常数1057

缩略语表1060