具体描述
《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。
《EMC分析方法与计算模型》 本书旨在为读者提供一个全面、深入理解电磁兼容性（EMC）理论、分析方法及相关计算模型的框架。本书内容不包含特定书籍的详细章节或目录，而是侧重于EMC领域的关键概念、核心技术和实际应用，旨在构建读者对EMC问题的系统认知，并掌握解决工程实践中EMC挑战的有效工具。 第一部分：EMC基础理论与关键概念 本部分将从最基础的电磁兼容性概念入手，为读者建立扎实的理论基础。我们将探讨： 电磁兼容性（EMC）的定义与重要性： 深入理解EMC在现代电子设备设计、系统集成及整体产品质量中的核心地位。解释EMC为何不再是可有可无的附加项，而是确保产品功能、可靠性及市场竞争力的关键要素。 电磁干扰（EMI）与电磁敏感性（EMS）的本质： 详细阐述EMI的产生机制，包括传导发射、辐射发射、互感耦合、容性耦合等。同时，深入剖析EMS的原理，即设备对外部电磁骚扰的抵抗能力，以及为何敏感性是EMC设计中同样重要的考量。 EMC的四个要素： 详细解析电磁骚扰源（Source）、传播路径（Path）、接收敏感设备（Victim）以及耦合机制（Coupling）在EMI事件中的作用，并通过实际案例说明这四个要素如何相互作用，共同构成一个完整的EMC问题。 电磁波传播理论基础： 回顾电磁波的产生、传播、辐射与接收的基本原理。涉及麦克斯韦方程组在EMC分析中的应用，特别是传输线理论、趋肤效应、邻近场与远区场等概念，为理解EMC问题提供物理基础。 常用的EMC标准与法规： 介绍国际上通用以及各地区（如FCC、CE、CISPR等）针对不同产品类型（信息技术设备、广播电视设备、医疗设备等）的EMC标准要求。理解这些标准是进行EMC设计与测试的依据。 第二部分：EMC分析方法与技术 本部分将聚焦于如何识别、评估和解决EMC问题所采用的各种分析方法和技术。 传导发射分析： 探讨设备通过电源线、信号线等传导介质产生的EMI。包括对电源线传导发射的测量方法，以及分析低频电源谐波、高频开关噪声等成分。 辐射发射分析： 关注设备向空间辐射的EMI。详细介绍PCB板、电缆、外壳等辐射源的分析技术。涉及电磁辐射的产生机理，如未端接的传输线、PCB上的电流环等。 传导敏感性分析： 分析设备通过导线接收外部EMI的能力。包括瞬态传导骚扰（如ESD、EFT/B）、射频传导骚扰等注入方式及其对设备的影响。 辐射敏感性分析： 评估设备在电磁场环境中工作的能力，即抗辐射干扰能力。介绍常见的辐射骚扰源，如移动通信设备、雷达等，以及如何测试设备对这些骚扰的响应。 静电放电（ESD）分析与防护： 深入探讨ESD现象的发生机理（如接触放电、空气放电），以及ESD对电子设备造成损害的途径。介绍ESD防护的基本原则和常用的防护器件（如TVS二极管、抑制器等）。 电瞬态脉冲群（EFT/B）分析与防护： 分析由开关触点、继电器等产生的瞬态脉冲干扰，以及这些脉冲如何通过电源线和信号线传播。介绍EFT/B的测试方法和防护措施。 射频干扰（RFI）分析与防护： 关注高频电磁场对设备的影响。包括来自无线通信设备、广播电视发射塔等的射频干扰。分析射频信号的耦合途径以及防护方法。 屏蔽与接地技术： 详细阐述屏蔽的原理，包括导体屏蔽、磁性屏蔽和介质屏蔽。介绍不同类型的屏蔽材料和结构。同时，深入探讨接地系统的设计原则，包括信号接地、电源接地、保护接地等的区分与连接方式，以及接地电阻和接地环路问题。 滤波技术： 介绍不同类型的滤波器（如低通、高通、带通、带阻滤波器）在EMI抑制中的应用。分析滤波器的设计原理、参数选择以及在PCB和电源线上的实现。 PCB布局与布线优化： 重点讲解PCB设计对EMC性能的影响。包括电源/地平面设计、信号线走线规则、元件布局、高频器件的处理、差模/共模噪声的抑制等。 第三部分：EMC计算模型与仿真技术 本部分将介绍用于EMC分析和预测的各种计算模型和仿真方法，强调理论与实践的结合。 传输线理论在EMC中的应用： 利用传输线理论分析PCB走线、电缆耦合、连接器等结构上的信号反射、振铃和串扰。 集总参数模型： 介绍使用RLC电路等集总参数模型来近似分析某些EMC现象，例如电感的漏感、电容的寄生参数对信号完整性和EMI的影响。 半解析模型： 探讨利用解析方法和数值方法相结合的半解析模型，例如对特定几何结构（如缝隙、孔洞）的辐射和耦合进行分析。 全波仿真技术： 详细介绍电磁场有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）、矩量法（MoM）、边界元法（BEM）、有限元-时域混合方法（FEM-TD）等全波仿真技术在EMC分析中的应用。 时域有限差分法（FDTD）： 讲解FDTD算法的基本原理，如何离散化麦克斯韦方程组，以及其在模拟瞬态电磁场传播、辐射、散射以及ESD等问题中的优势。 有限元法（FEM）： 阐述FEM在处理复杂几何形状和材料属性时的高度灵活性，以及其在分析谐振、耦合和屏蔽等问题中的应用。 矩量法（MoM）： 介绍MoM如何将积分方程转化为矩阵方程，特别适用于解决开放区域的辐射和散射问题，如天线辐射、电缆耦合等。 建模与仿真的流程： 详细介绍从问题定义、模型构建、网格划分、边界条件设置、求解器选择、结果后处理到结果验证的完整仿真流程。 仿真软件介绍与应用： 简要介绍市场上主流的EMC仿真软件（如ANSYS HFSS, CST Studio Suite, Keysight EMPro等），并说明它们在不同EMC问题分析中的适用性。 模型验证与优化： 强调仿真结果的有效性，介绍如何通过与测量数据对比（如PCB回流、近场扫描）来验证模型的准确性，以及如何基于仿真结果对设计进行优化。 第四部分：EMC工程实践与案例分析 本部分将结合实际工程项目，展示EMC分析方法和计算模型的应用。 产品EMC设计流程： 介绍从概念设计、详细设计、原型制作到产品认证的整个产品生命周期中EMC设计的关键步骤和考量。 EMC问题的诊断与排除： 提供系统性的EMC故障诊断方法，包括使用频谱分析仪、示波器、近场探头等测量仪器进行现场定位和分析。 屏蔽罩、滤波器的设计与优化： 结合具体的案例，展示如何根据仿真结果和标准要求，设计有效的屏蔽结构和滤波电路。 PCB EMC设计案例： 分析高密度互连（HDI）PCB、电源模块、射频电路板等复杂PCB的EMC设计要点和挑战。 系统集成EMC考量： 探讨大型系统（如通信基站、机载电子设备）在集成过程中可能出现的EMC问题，以及如何进行协同设计和测试。 EMC与信号完整性（SI）、电源完整性（PI）的关联： 阐述EMC、SI和PI之间相互关联的密切关系，理解在设计过程中同时兼顾这三者以获得最佳性能的重要性。 通过以上四个部分的系统性阐述，本书旨在帮助读者掌握EMC分析的核心理论，熟悉常用的分析方法，理解计算模型的原理与应用，并能将这些知识融会贯通于实际的EMC工程实践中，从而有效地识别、评估和解决电子设备在电磁环境中的兼容性问题，确保产品的可靠运行。
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