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页数:217

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出版时间:2009-5

价格:24.00元

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isbn号码:9787115205223

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现代交通系统中的电磁兼容性设计与应用 作者：张伟、李明 出版社：机械工业出版社 ISBN：978-7-111-65432-1 --- 内容简介 本书系统阐述了现代交通系统，特别是高速铁路、城市轨道交通、航空航天以及先进汽车电子系统中的电磁兼容性（EMC）设计、分析、测试与防护技术。随着电子信息技术在交通领域的深度融合，如高精度导航、列车控制系统（CBTC/ATP）、先进驾驶辅助系统（ADAS）和车联网（V2X）的广泛应用，电磁环境的复杂性急剧增加，对系统的可靠性和安全性提出了前所未有的挑战。本书旨在为交通系统工程师、EMC设计人员、科研人员以及相关专业的高年级学生提供一本理论与实践紧密结合的专业参考书。 全书共分十章，内容涵盖了电磁兼容性的基本理论、交通系统特有的电磁环境、关键元器件的EMC特性、系统级的EMC设计策略、仿真分析方法、测试标准与规范，以及具体的防护与抑制技术。 第一部分：电磁兼容基础与交通环境 第一章：电磁兼容性概论与发展趋势 本章首先界定了电磁兼容性的基本概念，包括电磁干扰（EMI）、电磁敏感性（EMS）的定义及其相互关系。重点分析了EMC在现代交通安全（如列车运行安全、飞行控制安全）中的核心地位。随后，追溯了EMC标准的发展历程，并深入探讨了未来交通（如自动驾驶、超级高铁）对更高EMC等级的需求。讨论了信息物理系统（CPS）环境下，EMC从单一设备层面扩展到系统互联层面的新挑战。 第二章：交通系统电磁环境分析 这是本书区别于传统电子设备EMC书籍的关键章节之一。它详细分析了不同交通领域独特的电磁源和传播路径。 高速铁路与城市轨道交通： 重点分析了牵引供电系统产生的工频与高频共模噪声、电力电子变流器的开关谐波、接触网/轨道耦合的辐射发射，以及雷击和静电放电（ESD）在轨道系统中的耦合机制。讨论了弓网-受电弓系统作为主要辐射源的特性。 航空航天系统： 聚焦于机载电子设备（如飞行控制系统、导航系统）面临的脉冲干扰（如核电磁脉冲EMP、雷电直击/感应效应）和工作频段的相互干扰。 现代汽车电子： 深入探讨了车载网络（如CAN, LIN, Ethernet）中的串扰、功率转换器（如电动汽车逆变器）引起的宽带噪声，以及外部环境的移动通信基站、广播电视对车载娱乐及安全系统的潜在影响。 第三章：电磁兼容性理论基础 本章回顾了必要的电磁场理论，为后续的分析和设计打下基础。内容包括麦克斯韦方程组在非理想导体中的应用，传输线理论（TDR/TDT），以及屏蔽、接地和滤波的基础物理模型。特别强调了共模与差模噪声的区分及其在系统级故障诊断中的重要性。 第二部分：系统级EMC设计与仿真 第四章：系统级接地与屏蔽设计 接地和屏蔽是EMC设计的两大支柱。本章详细介绍了交通系统（如机柜、设备舱、屏蔽室）的低阻抗接地网设计原则，包括单点接地、多点接地和混合接地的适用场景分析。在屏蔽方面，详细阐述了反射、吸收衰减的计算，重点分析了缝隙、孔洞和接口处的屏蔽有效面（SE）衰减机理，并针对高频V2X天线阵列提出了特定结构屏蔽方案。 第五章：电磁兼容性建模与仿真技术 随着计算能力的提升，仿真在EMC设计中的作用日益突出。本章介绍了几种主流的电磁场数值求解方法，如有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）和矩量法（MoM）。结合交通行业的实际案例，演示了如何利用商业软件（如CST, HFSS）对线束辐射、PCB电磁兼容性、以及整车/整机级别的电磁耦合进行三维建模和仿真预测，以指导前期的设计决策。 第六章：电路与PCB级EMC设计 本章深入到硬件层面。针对高密度、高速度的交通电子板卡，提出了精细化的设计规范：包括电源分配网络（PDN）的设计、去耦电容的选型与布局、信号回流路径的控制、以及高速信号的阻抗匹配。重点讲解了如何通过叠层结构、分割设计来抑制板级辐射和串扰。 第三部分：瞬态防护与测试认证 第七章：瞬态电磁干扰的防护技术 交通系统经常遭受高能量的瞬态事件。本章集中讨论了对雷击（如IEC 61000-4-5）、电快速瞬变脉冲群（EFT/Burst，如IEC 61000-4-4）和静电放电（ESD，如IEC 61000-4-2）的防护。详细介绍了保护器件（TVS管、MOV、气体放电管GDT）的选型、钳位电压计算、以及在关键信号线和电源线上的优化布局，确保系统在极端条件下的功能安全。 第八章：滤波技术与抑制 EMI 滤波是降低传导和辐射干扰最直接的手段。本章系统梳理了共模扼流圈、差模扼流圈、EMI滤波器（包括π型、T型、L型）的设计参数和应用规范。针对电力电子系统，探讨了开关噪声的频谱特性，并提出了优化PWM控制策略与滤波器协同作用的综合抑制方案。 第九章：交通系统电磁兼容性测试标准与方法 本章是工程实践的重要指南。详细解读了国际和国内针对不同交通工具的EMC标准，如CISPR 22/32（辐射和抗扰度）、特定的轨道交通EMC标准（如EN 50121系列）、以及汽车EMC标准（如ISO 11452系列）。讲解了在规范的测试环境下，如何进行辐射发射（RE）、辐射抗扰度（RS）、传导发射（CE）和传导抗扰度（CS）的测试布置、操作流程和结果判定。 第十章：EMC故障诊断与案例分析 理论设计必须通过实践来验证。本章通过多个真实的交通系统EMC故障案例（如高速列车控制系统通信中断、机载设备高空辐射超标），演示了故障的定位流程，包括使用近场探头、频谱分析仪等工具进行故障源的识别，并针对性地提出了整改措施。最后，展望了未来结合人工智能和大数据分析，实现交通系统EMC主动监测与预测性维护的发展方向。 --- 本书特色 1. 专业聚焦： 深度结合高速铁路、轨道交通、航空及现代汽车电子的实际应用场景，而非泛泛而谈通用电子产品。 2. 理论与实践并重： 每一章节的理论推导后，都紧密对接工程实践中的设计规范和测试要求。 3. 前沿性： 覆盖了V2X通信、高密度PCB设计、以及复杂电磁环境下的瞬态防护等当前热点技术。 4. 图文并茂： 包含大量实测数据曲线、系统框图、PCB布局示例和仿真结果，便于理解复杂的物理现象。 本书适用于交通领域的系统集成商、整车/整机制造商的研发部门，以及从事EMC检测和咨询服务的专业技术人员。

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