工程师和科研人员开展电子设备及线路设计、安装调试工作,需要有牢固电磁理论基础,理解器件和电路的电磁特性,通晓电磁兼容理论,以减少和控制互联电子器件的副作用。
《电磁兼容工程师专用电磁理论》在电磁兼容工程师理论培训讲义的基础上,精确阐述电磁兼容应用和高速数字电路设计中的电磁理论,引导实践能力强的工程师探求有价值的数学方法,理论研究人员研究工程应用问题。
专题包括麦克斯韦理论、多导体传输线原理、天线原理和电介质击穿等,这些理论与现实世界中常见的电磁兼容问题直接相关。通过例题和案例分析,该书把理论与从业人员的实践经验相结合。本书适用于初涉电磁兼容和高速数字电路设计领域的物理学家和数学家,该行业领域内的研究人员,还可作为研究生的电磁理论课程教材。
本书是在讲义的基础上大量拓展完善而来,该讲义用于美国捷威公司电磁兼容工程师的理论授课,旨在使电磁兼容工程师在解决复杂电磁干扰问题时不局限于经验数据。简而言之,本书能帮助实践经验丰富的工程师成长为理论研究工程师。本书针对实际应用设计,不涉及电磁理论的发展概况。
本书不仅适合研究生,使他们理解技术产业领域中的电磁兼容问题的基本原理,而且可作为具有学士学位的专业工程师的进修资料,在解决实际问题中恢复严谨的数学推导能力,也可为本科生介绍工业技术常见的EMC基础知识。
本书第1、4、5和6章在高度浓缩的讲义中为推荐专题。必须强调的是,本书所有专题对电磁兼容工程师成长为电磁兼容理论学家均不可或缺。当然,由于篇幅有限,也不可能面面俱到。有志于深入研究专题的读者,可以参考各章节列出的文献。更重要的是,本书还适用于初涉电磁兼容、信号完整性和RF设计的理论物理学工作者和数学工作者。
在四种基本作用力,即万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用中,有关电磁力的电磁理论还是最简单的理论。实际上,这是理论物理梦寐以求的目标——四种作用力的大一统理论迈出的第一步。麦克斯韦理论把电场和磁场统一成一个整体电磁场,而研究电磁力的数学基本架构与其他三种力的基本相似,这就上升到规范理论。规范理论为这四种力的基础研究提供了一个通用平台。不过,研究规范理论似乎吸引人,但脱离了原讲义的初衷。毕竟工程师立足于实干,对深奥的数学原理兴趣不大。
本书旨在把理论与工程实际应用相结合。很难再找到一本电磁理论专著,能像本书一样阐述差分传输线、衰减频率和静电释放等工业领域常见问题。一方面,专业工程师要找的资料通常不在电动力学的标准课程里;另一方面,虽然提供给专业工程师的差分传输线理论和静电释放的参考书很多,但缺乏严谨的数学推导,单纯依赖工程经验和观察数据。希望本书能填补此领域空白,培养专业工程师研究工程应用所需的严谨;更重要的是,逐步让专业工程师在工程实践中主动探求严谨的数理科学。
Tze-Chuen Toh,理论物理学家、顾问。1991年在澳大利亚昆士兰大学获得数学理学学士学位,1996年在澳大利亚国立大学获理论物理博士学位。曾为利盟国际公司电子工程师,戴尔公司和捷威公司资深电磁兼容工程师,现长期为电磁兼容工程师进行理论培训。出版专著1部、发表文章多篇、拥有4项美国专利。研究领域涉及量子引力、规范理论、量子计算与信息、电动力学和数学建模等。
前言
作者简介
第1章 麦克斯韦理论概述
1.1 静电学
1.2 静磁学
1.3 麦克斯韦方程
1.4 电磁波
1.5 案例
参考文献
第2章 傅里叶分析与衰减频率
2.1 傅里叶级数
2.2 傅里叶变换
2.3 衰减频率
2.4 频率响应和滤波器原理入门
2.5 案例
参考文献
第3章 静电学边界值问题
3.1 电磁边界条件
3.2 镜像原理
3.3 多极展开式
3.4 稳态电流
3.5 电磁对偶性
3.6 案例
参考文献
第4章 传输线原理
4.1 简介
4.2 传输线方程
4.3 特征阻抗与史密斯图
4.4 阻抗匹配和驻波
4.5 案例
参考文献
第5章 差分传输线
5.1 奇模偶模差分对
5.2 差分对阻抗匹配
5.3 差分对场传输
5.4 案例
参考文献
第6章 多导体传输线串扰
6.1 互易定理和互电容
6.2 互电感和互阻抗
6.3 多导体传输线和串扰
6.4 S参数
6.5 案例
参考文献
第7章 波导与谐振腔
7.1 平行平板波导
7.2 矩形波导
7.3 谐振腔
7.4 案例
参考文献
第8章 基本天线原理
8.1 带电粒子辐射
8.2 赫兹偶极子天线
8.3 磁偶极子天线
8.4 微带天线
8.5 天线阵与孔径天线
8.6 案例
参考文献
第9章 静电放电原理
附录A
参考文献