描述
开 本: 32开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111620471
内容简介
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》详细讲述了产品的电磁干扰（EMI）故障排除技术。其目的是为工程师和技术人员提供EMI故障排除思路、故障排除方法或诊断工具。全书共11章，内容包括电磁基础、电磁干扰和电磁兼容、测量仪器、辐射发射、传导发射、辐射敏感度、传导敏感度、电快速瞬变脉冲群(EFT)、静电放电(ESD)、浪涌和雷电脉冲的瞬态抑制，以及其他特定的EMI问题。此外，本书还给出了8个附录，为读者提供了非常有价值的辅助信息、技术和工具。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》可供电子电气、电子产品的设计人员和电磁兼容（EMI）工程师使用，也可作为高等学校工科电子信息和通信类专业师生的辅助教材.
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》可供电子电气、电子产品的设计人员和电磁兼容（EMI）工程师使用，也可作为高等学校工科电子信息和通信类专业师生的辅助教材.
目 录
译者序
原书序
致谢
原书前言
第1章 电磁基础 ………………………………………………………………1
1.0 停止试验:电磁干扰（EMI）故障排除是必需的 ………………………1
1.1 什么是电磁场 ………………………………………………………1
1.2 什么是分贝（dB） ……………………………………………………2
1.3 EMI和EMC ………………………………………………………………6
1.4 干扰的类型 ……………………………………………………………7
1.5 差模电流和共模电流 …………………………………………………7
1.6 时域和频域 ……………………………………………………………11
1.7 频率、波长和带宽之间的关系 ………………………………………13
1.7.1 频率和波长 ……………………………………………………13
1.7.2 带宽 …………………………………………………………15
1.7.3 分辨率带宽和视频带宽 ………………………………………16
1.7.4 滤波器带宽 ……………………………………………………16
1.7.5 宽带和窄带 ……………………………………………………16
1.8 高频下的电阻器、电容器和电感器 ……………………………………17
1.8.1 电阻器 ………………………………………………………17
1.8.2 电容器 ………………………………………………………19
1.8.3 电感器 ………………………………………………………20
第2章 电磁干扰和电磁兼容 ………………………………………………25
2.1 能量是如何移动的 ……………………………………………………25
2.2 近场和远场 …………………………………………………………27
2.3 故障排除原理 …………………………………………………………28
2.4 基本故障排除概念 ……………………………………………………32
2.4.1 接地/搭接 ……………………………………………………32
2.4.2 壳体上的间隙 ………………………………………………32
2.4.3 电缆搭接 ………………………………………………………33
2.4.4 屏蔽 …………………………………………………………33
2.4.5 滤波 …………………………………………………………35
2.5 电缆布线和互连电缆 ………………………………………………36
2.6 PCB的考虑 ……………………………………………………………37
参考文献 ……………………………………………………………………42
第3章 测量仪器 ……………………………………………………………43
3.1 频谱分析仪 …………………………………………………………43
3.2 EMI接收机 …………………………………………………………44
3.3 检波器 …………………………………………………………………45
3.4 窄带测量与宽带测量 ………………………………………………46
3.5 扫描速度如何影响测量 ………………………………………………47
3.6 使用频谱分析仪进行故障排除 …………………………………………48
3.7 示波器 …………………………………………………………………49
3.8 电流探头 …………………………………………………………………52
3.9 近场探头 …………………………………………………………………54
3.10 天线 …………………………………………………………………57
第4章 辐射发射 ……………………………………………………………63
4.1 概述 ……………………………………………………………………63
4.2 辐射发射检查清单 ……………………………………………………63
4.3 不合格的典型原因 ……………………………………………………64
4.4 在符合性实验室进行发射故障排除 …………………………………65
4.5 在自己的设施中进行发射故障排除 …………………………………69
4.5.1 时钟振荡器 …………………………………………………71
4.5.2 发射的识别 …………………………………………………73
4.5.3 电源线发射 …………………………………………………74
4.5.4 滤波器 ………………………………………………………74
4.5.5 电容器 ………………………………………………………75
4.5.6 铁氧体扼流圈 ………………………………………………75
4.5.7 屏蔽层 ………………………………………………………75
4.6 商业试验问题 ………………………………………………………77
4.7 自制技巧和低成本工具 …
原书序
致谢
原书前言
第1章 电磁基础 ………………………………………………………………1
1.0 停止试验:电磁干扰（EMI）故障排除是必需的 ………………………1
1.1 什么是电磁场 ………………………………………………………1
1.2 什么是分贝（dB） ……………………………………………………2
1.3 EMI和EMC ………………………………………………………………6
1.4 干扰的类型 ……………………………………………………………7
1.5 差模电流和共模电流 …………………………………………………7
1.6 时域和频域 ……………………………………………………………11
1.7 频率、波长和带宽之间的关系 ………………………………………13
1.7.1 频率和波长 ……………………………………………………13
1.7.2 带宽 …………………………………………………………15
1.7.3 分辨率带宽和视频带宽 ………………………………………16
1.7.4 滤波器带宽 ……………………………………………………16
1.7.5 宽带和窄带 ……………………………………………………16
1.8 高频下的电阻器、电容器和电感器 ……………………………………17
1.8.1 电阻器 ………………………………………………………17
1.8.2 电容器 ………………………………………………………19
1.8.3 电感器 ………………………………………………………20
第2章 电磁干扰和电磁兼容 ………………………………………………25
2.1 能量是如何移动的 ……………………………………………………25
2.2 近场和远场 …………………………………………………………27
2.3 故障排除原理 …………………………………………………………28
2.4 基本故障排除概念 ……………………………………………………32
2.4.1 接地/搭接 ……………………………………………………32
2.4.2 壳体上的间隙 ………………………………………………32
2.4.3 电缆搭接 ………………………………………………………33
2.4.4 屏蔽 …………………………………………………………33
2.4.5 滤波 …………………………………………………………35
2.5 电缆布线和互连电缆 ………………………………………………36
2.6 PCB的考虑 ……………………………………………………………37
参考文献 ……………………………………………………………………42
第3章 测量仪器 ……………………………………………………………43
3.1 频谱分析仪 …………………………………………………………43
3.2 EMI接收机 …………………………………………………………44
3.3 检波器 …………………………………………………………………45
3.4 窄带测量与宽带测量 ………………………………………………46
3.5 扫描速度如何影响测量 ………………………………………………47
3.6 使用频谱分析仪进行故障排除 …………………………………………48
3.7 示波器 …………………………………………………………………49
3.8 电流探头 …………………………………………………………………52
3.9 近场探头 …………………………………………………………………54
3.10 天线 …………………………………………………………………57
第4章 辐射发射 ……………………………………………………………63
4.1 概述 ……………………………………………………………………63
4.2 辐射发射检查清单 ……………………………………………………63
4.3 不合格的典型原因 ……………………………………………………64
4.4 在符合性实验室进行发射故障排除 …………………………………65
4.5 在自己的设施中进行发射故障排除 …………………………………69
4.5.1 时钟振荡器 …………………………………………………71
4.5.2 发射的识别 …………………………………………………73
4.5.3 电源线发射 …………………………………………………74
4.5.4 滤波器 ………………………………………………………74
4.5.5 电容器 ………………………………………………………75
4.5.6 铁氧体扼流圈 ………………………………………………75
4.5.7 屏蔽层 ………………………………………………………75
4.6 商业试验问题 ………………………………………………………77
4.7 自制技巧和低成本工具 …
前 言
原书前言
当身处符合性实验室，对花费了很多时间设计的产品进行符合性试验时，其试验结果却不是所期望的，即，试验结果可能超过了发射限值或者设备可能对某些试验信号敏感，如射频辐射能量、浪涌电流，或者可能是ESD脉冲。并且，可能所剩时间有限，已快到产品设计的截止期限，可能已超过了预算，现在不得不对产品进行某些整改以通过EMC试验，这需要额外的成本或延迟交付。当很多人听到这样的结果及所存在的问题时，也会很不高兴。
当工程师们尽力让产品通过不同的EMI符合性试验时，上述情况是他们经常遇到的。现在的问题是他们需要做什么或去哪里寻求帮助。他们需要做的是，尽快对所出现的问题进行评估，然后寻找可用的解决办法，这样做有助于保证进度，同时避免超出预算。作为EMC领域的咨询工程师，我们经常发现相同的产品设计问题，这些问题使产品在符合性试验的过程中成为不合格产品。这些问题中的大多数都是简单的设计错误，即端接电缆的屏蔽不好、输入/输出连接器的问题、系统设计不好或内部电缆的走线存在问题。在许多情况下，不管是在符合性实验室还是自己的试验设施中，根据以前产品得到的经验，使用简单的解决办法就能很快地解决这些问题。
在当今经济环境下，许多小型和中型公司由于有限的预算，并不能雇佣全职的产品符合性工程师。产品的EMC符合性现在通常由产品设计人员负责，但他们中的大多数人并没有经过足够的EMC培训。即使在较大的公司中，出于成本的考虑，也已不再雇佣产品符合性工程师，工程师往往要承担多个项目且时间紧。虽然一些很好的书籍已讲述过EMI问题、解决办法及一些控制电磁能量的方法，但不幸的是要从这些书中提取出这些解决办法是很困难的。对大量公式和奇异概念的掌握，最好还是留给科研和工程专业的研究生们吧!本书的目的是为了避免这种复杂性，简化信息，以简单的方式进行编排，并使用平实的语言进行讲述。
本书尽力讲述识别和解决问题的过程，讲述一些与测量有关的基本原理:什么是波长或什么是1/4波长?什么是分贝（dB）?什么是分辨率带宽及波长的单位是什么?我们介绍了很多的产品不合格的问题，以及产生这些问题的原因。此外，我们也尽力给一线工程师和技术人员一些如何解决问题的思路，而不仅是在电缆上加装铁氧体，尽管这可能是一些问题的解决办法。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》也给出了一些工程师或技术人员可以自制的简单的和价格便宜的故障排除工具或辅助工具的例子。我们给出的方法，仅要求读者了解基本的电磁理论及掌握最少的EMI/EMC背景知识。本书的目标是为读者提供根据我们经验得到的解决办法，这样做的目的是让工程师和技术人员能够形成自己的故障排除思路、故障排除方法或诊断工具。然后，我们为如下几方面提供指南:如何着手处理不合格的EMI问题，尝试做哪些事情，如何选择正确的部件及如何对产品成本、性能和时间进度进行平衡。我们希望本书能减少工程师在产品设计阶段所承受的压力。
第1、2章讲述了一些基本的EMC理论，这对于理解和想像电磁（EM）波、电磁场和高频电流的流动非常重要。由于大多数EMI是与控制高频电流有关的，因此这两章为故障排除过程和解决办法的实施提供了基础。
第3章给出了使用常用设备（如频谱分析仪和示波器）进行基本EMI测量的有关信息。本章同时也给出了自制的和商用的探头和天线的有关信息，这些设备对于检测电磁场和高频电流非常重要。本章还介绍了非常有用的设备以自制EMI故障排除工具。附录D给出了更详细的组装故障排除工具的有关信息。
第4～10章分别讲述了特定EMI试验的故障排除技术，如辐射发射和传导发射、辐射和传导敏感度、EFT、ESD及由于雷电产生的浪涌和高能量脉冲。这些章节的编排基本一致，包括试验简介及试验不合格时要检查的项目清单、不合格的典型原因、在EMI符合性实验室中能采取的快速故障排除步骤，以及使用自己的设施的更详细和更综合的故障排除步骤。每章都给出了不同的低成本工具和自制技巧，以及不合格问题的典型解决办法。
第11章涵盖了其他特定EMI问题，如有意辐射体和无线设备、医疗产品、大型系统或落地式系统、汽车、开关电源和液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）。本章给出了这些系统特有的EMI问题及专门用于解决这些问题的故障排除技术。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》也包括8个附录，著者认为它们涵盖的内容是非常有价值的支撑信息、技术和工具，可协助我们进行故障排除。附录A给出了一些换算工具和公式。附录B给出了电子表格工具用于帮助计算时钟振荡器的谐波。附录C给出了如何使用电抗图以快速地计算简单 RLC网络和滤波器的伯德图。附录D给出了很多工具可用于装备EMI故障排除工具箱。多数故障排除工具都易于自制。另外，还给出了低价频谱分析仪的有关信息，这些频谱分析仪中的一些正好能放进工具箱。附录E给出了一些常用EMI滤波器的设计技术。附录F描述了一种简单的用于测量谐振结构（如电缆及屏蔽壳体上的缝隙或间隙）的技术。附录G列出了主要的标准化组织和EMC标准。最后，附录H列出了在EMC/EMI领域常用的符号和缩略语。
读者需要易于理解的答案且更想快速掌握。本书将尽力提供这些答案。本书也给出了一些解决问题的思路所隐含的理论知识，当回顾 获得的成果时可能会更理解这些理论知识。
因此，让我们努力研读本书以得到这些解决EMC问题的答案。祝我们好运，且更祝愿我们将取得巨大的成功。
帕特里克·G.安德烈
美国华盛顿州西雅图
（andreconsulting.com）
肯尼思·D.怀亚特
美国科罗拉多州伍德兰帕克
（emc-seminars.com）
当身处符合性实验室，对花费了很多时间设计的产品进行符合性试验时，其试验结果却不是所期望的，即，试验结果可能超过了发射限值或者设备可能对某些试验信号敏感，如射频辐射能量、浪涌电流，或者可能是ESD脉冲。并且，可能所剩时间有限，已快到产品设计的截止期限，可能已超过了预算，现在不得不对产品进行某些整改以通过EMC试验，这需要额外的成本或延迟交付。当很多人听到这样的结果及所存在的问题时，也会很不高兴。
当工程师们尽力让产品通过不同的EMI符合性试验时，上述情况是他们经常遇到的。现在的问题是他们需要做什么或去哪里寻求帮助。他们需要做的是，尽快对所出现的问题进行评估，然后寻找可用的解决办法，这样做有助于保证进度，同时避免超出预算。作为EMC领域的咨询工程师，我们经常发现相同的产品设计问题，这些问题使产品在符合性试验的过程中成为不合格产品。这些问题中的大多数都是简单的设计错误，即端接电缆的屏蔽不好、输入/输出连接器的问题、系统设计不好或内部电缆的走线存在问题。在许多情况下，不管是在符合性实验室还是自己的试验设施中，根据以前产品得到的经验，使用简单的解决办法就能很快地解决这些问题。
在当今经济环境下，许多小型和中型公司由于有限的预算，并不能雇佣全职的产品符合性工程师。产品的EMC符合性现在通常由产品设计人员负责，但他们中的大多数人并没有经过足够的EMC培训。即使在较大的公司中，出于成本的考虑，也已不再雇佣产品符合性工程师，工程师往往要承担多个项目且时间紧。虽然一些很好的书籍已讲述过EMI问题、解决办法及一些控制电磁能量的方法，但不幸的是要从这些书中提取出这些解决办法是很困难的。对大量公式和奇异概念的掌握，最好还是留给科研和工程专业的研究生们吧!本书的目的是为了避免这种复杂性，简化信息，以简单的方式进行编排，并使用平实的语言进行讲述。
本书尽力讲述识别和解决问题的过程，讲述一些与测量有关的基本原理:什么是波长或什么是1/4波长?什么是分贝（dB）?什么是分辨率带宽及波长的单位是什么?我们介绍了很多的产品不合格的问题，以及产生这些问题的原因。此外，我们也尽力给一线工程师和技术人员一些如何解决问题的思路，而不仅是在电缆上加装铁氧体，尽管这可能是一些问题的解决办法。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》也给出了一些工程师或技术人员可以自制的简单的和价格便宜的故障排除工具或辅助工具的例子。我们给出的方法，仅要求读者了解基本的电磁理论及掌握最少的EMI/EMC背景知识。本书的目标是为读者提供根据我们经验得到的解决办法，这样做的目的是让工程师和技术人员能够形成自己的故障排除思路、故障排除方法或诊断工具。然后，我们为如下几方面提供指南:如何着手处理不合格的EMI问题，尝试做哪些事情，如何选择正确的部件及如何对产品成本、性能和时间进度进行平衡。我们希望本书能减少工程师在产品设计阶段所承受的压力。
第1、2章讲述了一些基本的EMC理论，这对于理解和想像电磁（EM）波、电磁场和高频电流的流动非常重要。由于大多数EMI是与控制高频电流有关的，因此这两章为故障排除过程和解决办法的实施提供了基础。
第3章给出了使用常用设备（如频谱分析仪和示波器）进行基本EMI测量的有关信息。本章同时也给出了自制的和商用的探头和天线的有关信息，这些设备对于检测电磁场和高频电流非常重要。本章还介绍了非常有用的设备以自制EMI故障排除工具。附录D给出了更详细的组装故障排除工具的有关信息。
第4～10章分别讲述了特定EMI试验的故障排除技术，如辐射发射和传导发射、辐射和传导敏感度、EFT、ESD及由于雷电产生的浪涌和高能量脉冲。这些章节的编排基本一致，包括试验简介及试验不合格时要检查的项目清单、不合格的典型原因、在EMI符合性实验室中能采取的快速故障排除步骤，以及使用自己的设施的更详细和更综合的故障排除步骤。每章都给出了不同的低成本工具和自制技巧，以及不合格问题的典型解决办法。
第11章涵盖了其他特定EMI问题，如有意辐射体和无线设备、医疗产品、大型系统或落地式系统、汽车、开关电源和液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）。本章给出了这些系统特有的EMI问题及专门用于解决这些问题的故障排除技术。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》也包括8个附录，著者认为它们涵盖的内容是非常有价值的支撑信息、技术和工具，可协助我们进行故障排除。附录A给出了一些换算工具和公式。附录B给出了电子表格工具用于帮助计算时钟振荡器的谐波。附录C给出了如何使用电抗图以快速地计算简单 RLC网络和滤波器的伯德图。附录D给出了很多工具可用于装备EMI故障排除工具箱。多数故障排除工具都易于自制。另外，还给出了低价频谱分析仪的有关信息，这些频谱分析仪中的一些正好能放进工具箱。附录E给出了一些常用EMI滤波器的设计技术。附录F描述了一种简单的用于测量谐振结构（如电缆及屏蔽壳体上的缝隙或间隙）的技术。附录G列出了主要的标准化组织和EMC标准。最后，附录H列出了在EMC/EMI领域常用的符号和缩略语。
读者需要易于理解的答案且更想快速掌握。本书将尽力提供这些答案。本书也给出了一些解决问题的思路所隐含的理论知识，当回顾 获得的成果时可能会更理解这些理论知识。
因此，让我们努力研读本书以得到这些解决EMC问题的答案。祝我们好运，且更祝愿我们将取得巨大的成功。
帕特里克·G.安德烈
美国华盛顿州西雅图
（andreconsulting.com）
肯尼思·D.怀亚特
美国科罗拉多州伍德兰帕克
（emc-seminars.com）
原 书 序 我们所有人都会或都应意识到，最佳的方式是从产品设计之初就对其进行EMC设计。然而，在实际进行产品设计时，我们很少这样做，因此，当产品出现EMC问题之后，设计人员就要解决这些问题。即使产品具有好的EMC设计，仍可能留下一两个较小的必须通过诊断才能解决的问题。因此，设计人员经常询问最多的一项内容就是解决EMC问题的简单诊断技术和解决办法。 尽管目前市面上已有很多EMC书籍，其中的一些也是相当好的，但对于简单和低成本的EMC故障排除技术和解决办法，这些书中给出的实际可用信息并不多。本书就是讲述EMC故障排除技术和解决办法，即当你的产品不能通过一项或多项EMC符合性试验时你应做什么。换句话说，就是使用简单和低成本的工具和设备，如何对问题进行诊断并加以解决。 作为EMC咨询师，我经常为客户诊断EMC问题并加以解决。其实在许多情况中，这些问题他们自己是能够进行诊断并加以解决的。但他们为什么不知道怎么进行诊断并加以解决呢?我认为有以下三个方面的原因:
1.当需要对问题进行诊断时，他们不知道使用什么试验设备。
2.即使他们有试验设备，但他们不知道使用这些设备来做些什么。
3.他们不知道该使用哪种办法才能解决问题。 本书使用简单、实际和非常易于理解的方式回答了上述三个问题。我特别喜欢这样的编排，即每章都讲述了在EMC符合性实验室和在自有设施中进行的故障排除案例。当产品在EMC符合性实验室中没能通过试验时，应在实验室对问题进行归类。例如，如果产品没能通过辐射发射试验，应尽力确定辐射是由电缆还是由产品外壳产生的。然后，当利用自有设施时，能使用本书中给出的针对自有设施的故障排除技术，来对问题进行进一步的诊断并加以解决。
简单来说，本书首先假设的是产品在符合性实验室中没能通过某项EMC试验，然后使用本书中给出的故障排除技术在实验室和/或自有设施中对问题进行诊断并加以解决。在大多数情况下，这个过程正好是相反的;即当去实验室进行符合性试验之前，需要利用自有设施进行一些简单的试验。这也是我经常推荐给客户的方法。通过这种方式，通常可能提前解决EMC符合性实验室将发现的产品问题。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》给出的一些诊断技术是定量的，而另一些则是定性的。对于定量测量的情况，在实际当中，EMC符合性实验室的试验结果对产品合格与否的判定具有相当的准确度。定性测量则不能直接预测EMC试验的结果，但当你对产品使用A和B两种解决办法时，这种定性测量对于这两种解决办法的比较是非常有用的。
《产品设计的电磁兼容故障排除技术》并不是一本讲述EMC试验的理论书籍。然而，正如本书的书名所表明的，它给出了简单的和直接的办法，用于对看似非常复杂的EMC问题进行排除和解决。使用本书给出的简单、低成本的EMI故障排除工具箱及故障排除技术，能够节约时间和成本。既然产品设计人员迟早都需要诊断和解决EMC问题，那么本书应是我们所有人书架上的必备之书。 亨利·W.奥特 亨利·奥特咨询公司 美国新泽西州利文斯顿
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