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EMC分析方法与计算模型 |
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EMC分析方法与计算模型 |
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基本信息·出版社：北京邮电大学出版社
·页码：358 页
·出版日期：2009年11月
·ISBN：7563517227/9787563517220
·条形码：9787563517220
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·外文书名：EME Analysis Methods and Computational Models
内容简介 《EMC分析方法与计算模型》包括五部分，第一部分按惯例，概述了《EMC分析方法与计算模型》主题：电磁兼容分析方法和计算模型。第1章回顾了整个模型研究的思想，讨论了建模在电磁兼容领域显现的效果，总结了各种瞬态信号和连续信号并且利用傅里叶变换解释了时域信号和频域信号的联系。建模的关键是怎样描述一个复杂的电气系统并且分解为可以进行电磁建模处理的部分，这件工作可以采用电磁拓扑的概念来处理，电磁拓扑将安排在第2章讨论。《EMC分析方法与计算模型》的“拓扑”不是数学课本中严格意义上的拓扑，而是提供一个概念上的工具，以便于观察者想象自己如同电磁波一样紧密接触某个电气系统，例如进入飞机。阻止你进入内部系统的整体屏蔽表面是哪里？允许你进入该系统的人口点是哪里？在系统内你是如何从一个区域进入另一个区域的？你对系统内各部分产生了什么作用？这些问题的答案都和观察系统的拓扑方式有关。
编辑推荐 《EMC分析方法与计算模型》是由北京邮电大学出版社出版的。
目录 第一部分 开篇语
第1章 电磁兼容分析与建模概述
1.1 建模的概念
1.2 模型的可应用性
1.2.1 实验模型的可用性举例
1.2.2 用非实验方法验证模型的可用性
1.3 电磁学分析建模
1.4 EMC建模：历史回顾
1.5 EMC建模的考虑
1.5.1 EMC问题分类
1.5.2 EMC模型中的信号类型
1.5.3 建模限制
1.6 什么问题该建模，建模对什么问题有用
参考文献
习题
第2章 EMC建模中的系统分解
2.1 将建模分析方法应用于EMC
2.1.1 系统设计阶段
2.1.2 系统结构设计阶段
2.1.3 EMC验证阶段
2.1.4 模型分析应用总结
2.2 系统拓扑描述
2.2.1 电磁拓扑
2.2.2 系统间电磁影响
2.2.3 基于电磁拓扑的EMC逻辑设计的一般原理
2.3 建模精确度
2.3.1 分析中的固有误差
2.3.2 分析中的精度均衡
参考文献
习题
第二部分 低频电路模型
第3章 集总参数电路模型
3.1 概述
3.2 电路中的传导干扰
3.2.1 戴维南定理和诺顿定理
3.2.2 无源二端网络
3.2.3 有源电路的二端口模型
3.2.4 多端口网络
3.2.5 电力系统中的传导干扰举例
3.3 电磁场在电路中引起的干扰
3.3.1 磁场耦合
3.3.2 电场耦合
3.3.3 低频电磁场耦合
3.3.4 减小低频干扰耦合的一般方法
3.3.5 减小电容耦合的具体方法
3.3.6 减小电感耦合的具体方法
3.4 公共接地回路引起的干扰
3.5 电路模型的高频推广
参考文献
习题
第三部分 高频宽带耦合模型
第4章 线天线的辐射模型
4.1 概述
4.2 时谐辐射电磁场
4.2.1 总论
4.2.2 单元辐射
4.2.3 分布源辐射
4.2.4 环境中存在其他物体时的偶极子辐射
4.2.5 磁场分量的估算
4.3 频域电磁场的接收与散射
4.3.1 一般出发点
4.3.2 细导线近似解
4.4 电场时域积分方程
4.4.1 概述
4.4.2 微积分方程
4.4.3 有损耗地面上的导线
4.4.4 时间域细导线的EFIE数值解
4.5 奇点展开法
4.5.1 基础
4.5.2 SEM法的数学表述
4.5.3 天线电流的SEM表示
4.5.4 散射电流的SEM表示
4.5.5 辐射场的SEM表述
4.5.6 散射场的SEM表述
4.5.7 SEM法应用于天线近似分析举例
参考文献
习题
第5章 孔缝辐射、绕射和散射模型
5.1 概述
5.2 经孔缝透人的电磁场
5.2.1 标量绕射理论
5.2.2 一般矢量场绕射
5.2.3 远区矢量场的绕射
5.2.4 孔缝积分方程
5.2.5 孔缝的等效区间
5.3 长天线辐射
5.4 低频近似
5.4.1 偶极矩
5.4.2 孔缝极化能力
5.5 孔缝的宽带和瞬态响应
5.5.1 宽带响应
5.5.2 时域直接计算解
参考文献
习题
第四部分 传输线模型
第6章 传输线理论
6.1 传输线模型概述
6.1.1 集总的和分布的电路参数
6.1.2 集总和分布激励源
6.1.3 双导体和多导体系统
6.1.4 传输线和天线的响应模式
6.1.5 双导体系统的电报方程
6.2 频域响应
6.2.1 双导体传输线电报方程的解
6.2.2 集总源激励的传输线^
6.2.3 传输线终端：电压反射系数
6.2.4 端接传输线的一般解
6.2.5 有限长的有负载传输线上的响应
6.2.6 多导体传输线
6.2.7 多导体传输线的BLT方程
6.2.8 多导体传输线的链路参数
6.2.9 多导体传输线模型应用举例
6.3 时域传输线响应
6.3.1 时谐激励源
6.3.2 非正弦传输波
6.3.3 频域和时域的解析变换
6.3.4 频域和时域解的数值变换
6.3.5 时域的电报方程数值解
6.3.6 时域的电感和电容终端
6.3.7 时域的Bergeron图解法
6.3.8 电磁瞬态响应编程(EMTP)
6.4 传输线电感参数确定
6.4.1 电感测量
6.4.2 电感参数的理论分析
6.5 传输线电容参数的确定
6.5.1 电容参数的测量
6.5.2 电容参数的理论分析
6.5.3 静态电容的计算
参考文献
习题
第7章 应用传输线理论分析电磁场的耦合
7.1 概述
7.2 双线传输线
7.2.1 具有外激励源的电报方程推导
7.2.2 电报方程的其他形式
7.2.3 传输线电流和电压解
7.2.4 BLT方程——负载电流和电压的解
7.2.5 平面波激励下的负载响应
……
第8章 损耗大地上的传输线效应
第五部分 屏蔽建模
第9章 屏蔽电缆
第10章 屏蔽
附录
……
序言 电磁兼容是一门既年长又年轻的学科，说它年长是因为当100多年前第一次使用无线电通信时就提出了射频干扰问题。然而只是到了最近的20～25年间，由于数值计算技术的发展，科学家和工程师们才不仅能为电磁干扰现象进行物理建模，而且还可以应用物理模型针对这些电磁干扰物理现象给出更形象化的、更好的推断，以及给出更有效地减小干扰影响的措施。
模型的发展和利用已经成为人类能动性的、极其核心的内容，下面引用Peter Johns（TLM模型的提出者）最近的演讲来说明时下建模分析的发展。
“纵观历史，人类一直在为观察到的物理现象进行建模，从岩洞壁画到超现实主义艺术，从原子模型到宇宙模型，都是在试图努力于进行具体的分析或者是与人们进行思想交流上。作为工程师，针对具体的工程设计理念建立或选用数学模型，必须能够特别精通。一个理想分析模型的特性看起来是明确的，例如加强需要的、相关内容的分析，剔除不相关的内容。然而，由于计算器或者计算机的普及使专业工程师唾手可得的计算能力大大加强。因此，建立分析模型的方法也变化了，这意味着我们过去已经选用的分析模型对现在或者将来可能并不是最好的。”
尽管数值模型对我们理解电气现象很有用，但数值模型具有内在的限制性不能预测所有我们希望的，如Johns指出的，有时为了建立模型需要引进数学基本理论而进行的基本假设就是对实际情况的近似，因此，基于这些近似假设的模型就限定了有效使用范围。另一种建模面临的情况（也就是“实际的”情况）会很复杂，以至于精确的建模变得很困难，如果并非不可能，也很难执行。这时，人们经常设计测量或者实验来分析理解物理现象。
那么，写一本关于电磁兼容建模的科学技术书是否轻率之举呢？其实并非如此，理由如下：
第一，电磁场建模已经取得了惊人的进步，特别是最近15年，并且目前的建模技术为未来的发展提供了很好的基础，并且这种发展将会更快。
第二，尽管目前的模型可能不完善，但是对于增进理解电磁干扰控制的基本原理是非常有用的。一个不完善的模型可以用来分析为什么模型没有如预期地得到应有的结果，这自然会导致更新的、改进的模型。
我们撰写本书是确信这本书一定会使正在追踪和收集迄今为止仍然分散的出现在学报上、技术报告中，以及会议论文中的文献资料的研究生、博士后研究员、高级研究员以及从事电磁干扰实际应用研发工作的电力工程师等人员从中受益。本书中的许多文献资料始终在不间断地更新中，这是由于所涉及的研究工作是在全球范围的大学和实验室中不断进展的。
文摘 插图：
在确定S1之后，需要在S1上寻找电磁能量异常的区域：如透人、孔缝、天线、电缆等，再由这些能量导管深入到内层并确定内层电磁能量关系（区域关系及联接关系），如此，像剥离玉米的皮一样进行层层分析，直到系统中要分析的部位。
之后，再对每一个点和面的能量转移过程进行分析，要对每一个区域的能量分布关系进行理论或数值建模。
在实际情形中，屏蔽表面或电磁屏障总不可能完美无缺，系统需要供电、送出数据、通风、机械开口和装配，不完美的屏蔽特性就形成许多EM能量透入点，如同在气球或车轮内胎上刺孔，会产生漏气点一样。一般都是经导线、孔缝和屏蔽透人。通常总是做些简化的模型，针对典型的简单模型进行样板分析（模型分析），然后，再应用这些样板分析和结果去分析屏蔽内部的情况。
这种屏蔽拓扑的概念和方法可以应用到许许多多系统中去。对不同系统有一个很重要的问题是系统的尺寸，一般地说，EMC响应的频谱反比于系统的尺寸。因此，如果系统尺寸减小100倍，则EMC频率响应范围会增大100倍。这是应用于不同系统时要注意的。实际上，采用电磁拓扑方法分析一个系统的主要思想就是要把一个大的复杂的系统分割为数个子单元，而每个子单元是可以采用理论样板研究单独进行分析的，进行数值分析时通常可以直接引用理论结果。
例如，考虑位于电站附近的一个接地的通信设备。电站的电闸动作会产生干扰并沿电线进入通信机房，同时，电闸火花辐射会经机房天线和电线系统耦合进入通信设备。在这种情况下，主要的能量透入点是经电线渠道，其他的还有经门窗（孔缝）进入，经水管、气管（传导途径）进入，或经通信机房墙壁透入，这些都可能存在。但是它们并非直接进入通信机房的通信设备的，只是间接影响，所以只是次要原因。找到主要原因和主要渠道是非常重要的事，理论结合实际的能力需要相当的经验和技巧的积累，以及细致入微的观察测试实验。当然如果发现频率很高的干扰，并且处于远区频段，那就一定是辐射影响，那么主要能量馈人点就应当为孔缝或线间串音。
3.EMC设计
一旦系统防护EMI的电磁屏障或屏蔽表面清晰地确定之后，防护设计思想就确定了：将电磁屏蔽上的所有重要的能量进入点（POE）都配置一定类型的防护器件，限制EMI经由这些POE进入系统。防护器件可以是滤波器、限流二极管、各种开关、屏蔽网、EMI密封圈等。一个POE可能会有多个防护设计选择，
……
