现代汽车电磁兼容理论与设计基础
2009-6
清华大学出版社，北京交通大学出版社
张戟，孙泽昌 编
256
科技的发展使得各种行业都必须大量采用电子或电气设备，需要数种设备相互配合使用，导致设备电路问互相干扰的问题，从而电磁兼容学科应运而生。对于汽车行业来说，一方面由于车载设备电气化的程度不断提高，另一方面由于外界电磁环境的日趋复杂化，同时由于环境的要求，汽车电控系统对于外界的干扰应控制在一定限值范围内，因此电磁兼容越来越成为困扰行业人员的问题。如今，随着新能源在汽车工业领域的广泛应用，以清洁能源汽车为代表的现代汽车的电磁兼容问题已经成为各国研究人员的主要研究课题。 清洁能源汽车是对环保经济型汽车的统称。与传统燃油车辆相比，它具有耗能低、排放少等典型特征。按照所使用燃料的驱动方式不同，清洁能源汽车可分为混合动力（HEV），燃料电池（FCV）及纯电动等新能源汽车。清洁能源汽车在给汽车行业带来新的增长点的同时，随之而来的还有汽车中日趋复杂的电磁环境。新能源汽车中采用了大量的大功率电力电子器件，动力驱动电机、大功率DC／DC转化器以及高压动力电缆都使汽车的电磁噪声发射水平大幅度增加。因此，限制电磁干扰水平，以保护车内及车外电磁敏感设备显得更为重要。与此同时电磁环境日趋恶化，如何提高车内电磁敏感设备的电磁抗扰度显得尤为重要。 本书在讲解基本理论（原理）的同时，更加注重讲解解决实际问题的方法。目前关于电磁兼容理论方面的图书较多，但针对汽车电磁兼容方面的书几乎没有。本书的一个重要特色是理论联系实际，重视实用技术讲解。书中有较大篇幅讲述与汽车相关的各种测试标准（各大汽车企业标准的对比）及相应的试验手段、设备、场地布置等。书中很多资料均为科研一手资料，具有较高的参考价值。
现代汽车电磁兼容技术的理念、设计、测试标准、试验手段和方法。内容包括电磁兼容预备（基础）知识（电磁场与电磁波）、现代汽车主要电磁干扰源分析、汽车主要干扰传播途径、汽车电磁兼容理论设计方法、汽车电磁兼容标准、汽车电磁兼容测试试验等。 《现代汽车电磁兼容理论与设计基础》理论结合实际，深入浅出，实用性较强，可作为高等院校相关专业电磁兼容课程本科生、研究生教材，也可供EMC测试工程师、设计工程师参考。
第1章 绪论1．1 现代汽车电磁兼容问题及研究意义1．1．1 电磁兼容定义及三要素1．1．2 现代汽车电磁兼容问题1．1．3 汽车电磁兼容性问题研究意义1．2 国内外相关研究1．2．1 国外研究历史及现状1．2．2 国内研究历史及现状第1篇 电磁兼容预备(基础)知识第2章 电磁场理论基础2．1 矢量分析2．1．1 矢量和标量2．1．2 矢量运算2．1．3 矢量场的通量和散度2．1．4 矢量场的环量和旋度2．2 电磁场的基本定律2．2．1 静电场的基本定律2．2．2 静磁场的基本定律2．2．3 时变电磁场的基本定律2．3 麦克斯韦方程组及边界条件2．3．1 麦克斯韦方程组2．3．2 电流连续性原理2．3．3 物质的本构关系2．3．4 边界条件2．4 坡印廷定理2．5 均匀平面波2．5．1 一般波动方程2．5．2 无耗媒质中的均匀平面电磁波2．5．3 有耗媒质中的均匀平面电磁波第3章 传输线3．1 均匀传输线的分析3．1．1 均匀传输线等效及传输线方程的解3．1．2 传输线方程解的分析3．2 传输特性参数3．2．1 传播常数3．2．2 相速度3．2．3 特性阻抗3．3 传输线的输入阻抗与反射系数3．3．1 输入阻抗3．3．2 反射系数3．3．3 反射系数与输入阻抗的关系3．3．4 反射系数与负载阻抗的关系3．4 传输线的匹配3．4．1 传输线的三种匹配状态3．4．2 阻抗匹配的方法3．5 传输线的效率、功率和损耗3．5．1 传输效率3．5．2 传输功率3．5．3 传输线损耗第4章 天线4．1 基本振子的辐射4．1．1 电基本振子4．1．2 电基本振子辐射的电磁场4．1．3 磁基本振子4．2 天线的电参数4．2．1 辐射方向图4．2．2 辐射效率4．2．3 增益系数4．2．4 输入阻抗4．2．5 有效长度4．2．6 极化特性4．2．7 频带宽度4．3 对称振子天线第2篇 现代汽车电磁兼容理论及设计方法第5章 现代汽车主要电磁干扰源分析5．1 汽车电磁环境分析5．1．1 自然干扰源5．1．2 人为干扰源5．1．3 车载干扰源5．2 汽车电气电子设备介绍及干扰分析5．2．1 电源系统5．2．2 启动系统5．2．3 点火系统5．2．4 照明及灯光信号系统5．2．5 仪表系统5．2．6 发动机电子控制系统5．2．7 其他电器电子系统5．3 现代汽车车载电磁干扰源分析5．3．1 感性负载瞬变干扰源5．3．2 触点放电干扰源5．3．3 静电放电干扰源5．3．4 电磁耦合干扰源5．3．5 印制电路板PCB的电磁辐射5．3．6 供电系统电磁干扰源5．3．7 点火系统电磁干扰源5．3．8 CAN总线电磁干扰分析5．4 新能源汽车主要干扰源5．4．1 新能源汽车动力总成控制器5．4．2 DC／DC变换器系统干扰源分析5．4．3 电机产生的电磁干扰5．5 本章小结第6章 现代汽车主要干扰传播途径6．1 传导耦合6．1．1 直接传导耦合6．1．2 公共阻抗耦合6．2 辐射耦合6．2．1 天线对天线耦合6．2．2 场对线耦合6．2．3 线对线耦合6．2．4 近场耦合和远场耦合6．2．5 共模和差模6．3 新能源汽车动力总成控制器耦合途径分析6．3．1 直接耦合6．3．2 漏电耦合6．3．3 电容耦合6．3．4 电感耦合6．3．5 辐射耦合6．4 本章小结第7章 汽车电磁兼容设计方法7．1 接地设计7．2 屏蔽设计7．2．1 电磁屏蔽7．2．2 电磁波吸收设计7．2．3 屏蔽材料与吸波材料的比较7．3 滤波设计7．3．1 常用滤波元件7．3．2 滤波器7．3．3 多级滤波器分析7．3．4 滤波器的布局7．3．5 滤波器应用举例7．4 瞬态噪声抑制7．5 PCB兼容设计7．5．1 PCB板中的电磁兼容问题7．5．2 线路板迹线的阻抗7．5．3 PCB辐射的抑制7．5．4 集成电路芯片及其电磁兼容设计7．5．5 PCB板中开关电源的电磁兼容设计7．5．6 IC封装特征在电磁干扰控制中的作用7．5．7 PCB多层板的设计7．5．8 PCB布线原则7．5．9 PCB去耦与旁路设计7．5．10 PCB与外部装置互连7．6 动力总成控制器的电磁兼容设计方法7．7 本章小结第3篇 电磁兼容标准、测试和试验第8章 电磁兼容标准第9章 试验设备和仿真工具参考文献
第3章 传输线 串扰和耦合一直是电磁兼容设计中重要的问题，要对其进行分析，就必须对传输线的知识有所了解。两个或多个距离较近的平行导体系统即构成传输线，在电磁兼容领域比较关心的是均匀传输线的问题，均匀传输线方程及其解提供了对电压和电流定性分析和定量计算的有力工具，而阻抗匹配问题往往在解决电磁兼容问题中起着至关重要的作用，功率和损耗问题在提高产品质量和竞争力方面的作用不容忽视。 3.1 均匀传输线的分析 3.1.1 均匀传输线等效及传输线方程的解 均匀传输线，又称为规则导波系统，指的是截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。它可以用两根平行导线来表示，如图所示。当高频电流通过传输线时，导线将产生热耗，这表明导线具有分布电阻；由于导线间绝缘不完善而存在漏电流，这表明沿线各处有分布电导；电流通过导线，在周围产生磁场，即导线存在分布电感；两导线间存在电压，其问有电场，则导线问存在分布电容。这四个分布元件可分别用单位长分布电阻R单位长分布漏电导G单位长分布电感L和单位长分布电容c来描述，以上参数可通过静态场的分析方法得到，其等效电路如图所示。
