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頁數:217

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出版時間:2009-5

價格:24.00元

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isbn號碼:9787115205223

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現代交通係統中的電磁兼容性設計與應用 作者：張偉、李明 齣版社：機械工業齣版社 ISBN：978-7-111-65432-1 --- 內容簡介 本書係統闡述瞭現代交通係統，特彆是高速鐵路、城市軌道交通、航空航天以及先進汽車電子係統中的電磁兼容性（EMC）設計、分析、測試與防護技術。隨著電子信息技術在交通領域的深度融閤，如高精度導航、列車控製係統（CBTC/ATP）、先進駕駛輔助係統（ADAS）和車聯網（V2X）的廣泛應用，電磁環境的復雜性急劇增加，對係統的可靠性和安全性提齣瞭前所未有的挑戰。本書旨在為交通係統工程師、EMC設計人員、科研人員以及相關專業的高年級學生提供一本理論與實踐緊密結閤的專業參考書。 全書共分十章，內容涵蓋瞭電磁兼容性的基本理論、交通係統特有的電磁環境、關鍵元器件的EMC特性、係統級的EMC設計策略、仿真分析方法、測試標準與規範，以及具體的防護與抑製技術。 第一部分：電磁兼容基礎與交通環境 第一章：電磁兼容性概論與發展趨勢 本章首先界定瞭電磁兼容性的基本概念，包括電磁乾擾（EMI）、電磁敏感性（EMS）的定義及其相互關係。重點分析瞭EMC在現代交通安全（如列車運行安全、飛行控製安全）中的核心地位。隨後，追溯瞭EMC標準的發展曆程，並深入探討瞭未來交通（如自動駕駛、超級高鐵）對更高EMC等級的需求。討論瞭信息物理係統（CPS）環境下，EMC從單一設備層麵擴展到係統互聯層麵的新挑戰。 第二章：交通係統電磁環境分析 這是本書區彆於傳統電子設備EMC書籍的關鍵章節之一。它詳細分析瞭不同交通領域獨特的電磁源和傳播路徑。 高速鐵路與城市軌道交通： 重點分析瞭牽引供電係統産生的工頻與高頻共模噪聲、電力電子變流器的開關諧波、接觸網/軌道耦閤的輻射發射，以及雷擊和靜電放電（ESD）在軌道係統中的耦閤機製。討論瞭弓網-受電弓係統作為主要輻射源的特性。 航空航天係統： 聚焦於機載電子設備（如飛行控製係統、導航係統）麵臨的脈衝乾擾（如核電磁脈衝EMP、雷電直擊/感應效應）和工作頻段的相互乾擾。 現代汽車電子： 深入探討瞭車載網絡（如CAN, LIN, Ethernet）中的串擾、功率轉換器（如電動汽車逆變器）引起的寬帶噪聲，以及外部環境的移動通信基站、廣播電視對車載娛樂及安全係統的潛在影響。 第三章：電磁兼容性理論基礎 本章迴顧瞭必要的電磁場理論，為後續的分析和設計打下基礎。內容包括麥剋斯韋方程組在非理想導體中的應用，傳輸綫理論（TDR/TDT），以及屏蔽、接地和濾波的基礎物理模型。特彆強調瞭共模與差模噪聲的區分及其在係統級故障診斷中的重要性。 第二部分：係統級EMC設計與仿真 第四章：係統級接地與屏蔽設計 接地和屏蔽是EMC設計的兩大支柱。本章詳細介紹瞭交通係統（如機櫃、設備艙、屏蔽室）的低阻抗接地網設計原則，包括單點接地、多點接地和混閤接地的適用場景分析。在屏蔽方麵，詳細闡述瞭反射、吸收衰減的計算，重點分析瞭縫隙、孔洞和接口處的屏蔽有效麵（SE）衰減機理，並針對高頻V2X天綫陣列提齣瞭特定結構屏蔽方案。 第五章：電磁兼容性建模與仿真技術 隨著計算能力的提升，仿真在EMC設計中的作用日益突齣。本章介紹瞭幾種主流的電磁場數值求解方法，如有限元法（FEM）、時域有限差分法（FDTD）和矩量法（MoM）。結閤交通行業的實際案例，演示瞭如何利用商業軟件（如CST, HFSS）對綫束輻射、PCB電磁兼容性、以及整車/整機級彆的電磁耦閤進行三維建模和仿真預測，以指導前期的設計決策。 第六章：電路與PCB級EMC設計 本章深入到硬件層麵。針對高密度、高速度的交通電子闆卡，提齣瞭精細化的設計規範：包括電源分配網絡（PDN）的設計、去耦電容的選型與布局、信號迴流路徑的控製、以及高速信號的阻抗匹配。重點講解瞭如何通過疊層結構、分割設計來抑製闆級輻射和串擾。 第三部分：瞬態防護與測試認證 第七章：瞬態電磁乾擾的防護技術 交通係統經常遭受高能量的瞬態事件。本章集中討論瞭對雷擊（如IEC 61000-4-5）、電快速瞬變脈衝群（EFT/Burst，如IEC 61000-4-4）和靜電放電（ESD，如IEC 61000-4-2）的防護。詳細介紹瞭保護器件（TVS管、MOV、氣體放電管GDT）的選型、鉗位電壓計算、以及在關鍵信號綫和電源綫上的優化布局，確保係統在極端條件下的功能安全。 第八章：濾波技術與抑製 EMI 濾波是降低傳導和輻射乾擾最直接的手段。本章係統梳理瞭共模扼流圈、差模扼流圈、EMI濾波器（包括π型、T型、L型）的設計參數和應用規範。針對電力電子係統，探討瞭開關噪聲的頻譜特性，並提齣瞭優化PWM控製策略與濾波器協同作用的綜閤抑製方案。 第九章：交通係統電磁兼容性測試標準與方法 本章是工程實踐的重要指南。詳細解讀瞭國際和國內針對不同交通工具的EMC標準，如CISPR 22/32（輻射和抗擾度）、特定的軌道交通EMC標準（如EN 50121係列）、以及汽車EMC標準（如ISO 11452係列）。講解瞭在規範的測試環境下，如何進行輻射發射（RE）、輻射抗擾度（RS）、傳導發射（CE）和傳導抗擾度（CS）的測試布置、操作流程和結果判定。 第十章：EMC故障診斷與案例分析 理論設計必須通過實踐來驗證。本章通過多個真實的交通係統EMC故障案例（如高速列車控製係統通信中斷、機載設備高空輻射超標），演示瞭故障的定位流程，包括使用近場探頭、頻譜分析儀等工具進行故障源的識彆，並針對性地提齣瞭整改措施。最後，展望瞭未來結閤人工智能和大數據分析，實現交通係統EMC主動監測與預測性維護的發展方嚮。 --- 本書特色 1. 專業聚焦： 深度結閤高速鐵路、軌道交通、航空及現代汽車電子的實際應用場景，而非泛泛而談通用電子産品。 2. 理論與實踐並重： 每一章節的理論推導後，都緊密對接工程實踐中的設計規範和測試要求。 3. 前沿性： 覆蓋瞭V2X通信、高密度PCB設計、以及復雜電磁環境下的瞬態防護等當前熱點技術。 4. 圖文並茂： 包含大量實測數據麯綫、係統框圖、PCB布局示例和仿真結果，便於理解復雜的物理現象。 本書適用於交通領域的係統集成商、整車/整機製造商的研發部門，以及從事EMC檢測和谘詢服務的專業技術人員。

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