工程師和科研人員開展電子設備及線路設計、安裝調試工作,需要有牢固電磁理論基礎,理解器件和電路的電磁特性,通曉電磁兼容理論,以減少和控制互聯(lián)電子器件的副作用。
《電磁兼容工程師專用電磁理論》在電磁兼容工程師理論培訓講義的基礎上,精確闡述電磁兼容應用和高速數(shù)字電路設計中的電磁理論,引導實踐能力強的工程師探求有價值的數(shù)學方法,理論研究人員研究工程應用問題。
專題包括麥克斯韋理論、多導體傳輸線原理、天線原理和電介質擊穿等,這些理論與現(xiàn)實世界中常見的電磁兼容問題直接相關。通過例題和案例分析,該書把理論與從業(yè)人員的實踐經(jīng)驗相結合。本書適用于初涉電磁兼容和高速數(shù)字電路設計領域的物理學家和數(shù)學家,該行業(yè)領域內的研究人員,還可作為研究生的電磁理論課程教材。
本書是在講義的基礎上大量拓展完善而來,該講義用于美國捷威公司電磁兼容工程師的理論授課,旨在使電磁兼容工程師在解決復雜電磁干擾問題時不局限于經(jīng)驗數(shù)據(jù)。簡而言之,本書能幫助實踐經(jīng)驗豐富的工程師成長為理論研究工程師。本書針對實際應用設計,不涉及電磁理論的發(fā)展概況。
本書不僅適合研究生,使他們理解技術產(chǎn)業(yè)領域中的電磁兼容問題的基本原理,而且可作為具有學士學位的專業(yè)工程師的進修資料,在解決實際問題中恢復嚴謹?shù)臄?shù)學推導能力,也可為本科生介紹工業(yè)技術常見的EMC基礎知識。
本書第1、4、5和6章在高度濃縮的講義中為推薦專題。必須強調的是,本書所有專題對電磁兼容工程師成長為電磁兼容理論學家均不可或缺。當然,由于篇幅有限,也不可能面面俱到。有志于深入研究專題的讀者,可以參考各章節(jié)列出的文獻。更重要的是,本書還適用于初涉電磁兼容、信號完整性和RF設計的理論物理學工作者和數(shù)學工作者。
在四種基本作用力,即萬有引力、電磁力、強相互作用和弱相互作用中,有關電磁力的電磁理論還是最簡單的理論。實際上,這是理論物理夢寐以求的目標——四種作用力的大一統(tǒng)理論邁出的第一步。麥克斯韋理論把電場和磁場統(tǒng)一成一個整體電磁場,而研究電磁力的數(shù)學基本架構與其他三種力的基本相似,這就上升到規(guī)范理論。規(guī)范理論為這四種力的基礎研究提供了一個通用平臺。不過,研究規(guī)范理論似乎吸引人,但脫離了原講義的初衷。畢竟工程師立足于實干,對深奧的數(shù)學原理興趣不大。
本書旨在把理論與工程實際應用相結合。很難再找到一本電磁理論專著,能像本書一樣闡述差分傳輸線、衰減頻率和靜電釋放等工業(yè)領域常見問題。一方面,專業(yè)工程師要找的資料通常不在電動力學的標準課程里;另一方面,雖然提供給專業(yè)工程師的差分傳輸線理論和靜電釋放的參考書很多,但缺乏嚴謹?shù)臄?shù)學推導,單純依賴工程經(jīng)驗和觀察數(shù)據(jù)。希望本書能填補此領域空白,培養(yǎng)專業(yè)工程師研究工程應用所需的嚴謹;更重要的是,逐步讓專業(yè)工程師在工程實踐中主動探求嚴謹?shù)臄?shù)理科學。
Tze-Chuen Toh,理論物理學家、顧問。1991年在澳大利亞昆士蘭大學獲得數(shù)學理學學士學位,1996年在澳大利亞國立大學獲理論物理博士學位。曾為利盟國際公司電子工程師,戴爾公司和捷威公司資深電磁兼容工程師,現(xiàn)長期為電磁兼容工程師進行理論培訓。出版專著1部、發(fā)表文章多篇、擁有4項美國專利。研究領域涉及量子引力、規(guī)范理論、量子計算與信息、電動力學和數(shù)學建模等。
前言
作者簡介
第1章 麥克斯韋理論概述
1.1 靜電學
1.2 靜磁學
1.3 麥克斯韋方程
1.4 電磁波
1.5 案例
參考文獻
第2章 傅里葉分析與衰減頻率
2.1 傅里葉級數(shù)
2.2 傅里葉變換
2.3 衰減頻率
2.4 頻率響應和濾波器原理入門
2.5 案例
參考文獻
第3章 靜電學邊界值問題
3.1 電磁邊界條件
3.2 鏡像原理
3.3 多極展開式
3.4 穩(wěn)態(tài)電流
3.5 電磁對偶性
3.6 案例
參考文獻
第4章 傳輸線原理
4.1 簡介
4.2 傳輸線方程
4.3 特征阻抗與史密斯圖
4.4 阻抗匹配和駐波
4.5 案例
參考文獻
第5章 差分傳輸線
5.1 奇模偶模差分對
5.2 差分對阻抗匹配
5.3 差分對場傳輸
5.4 案例
參考文獻
第6章 多導體傳輸線串擾
6.1 互易定理和互電容
6.2 互電感和互阻抗
6.3 多導體傳輸線和串擾
6.4 S參數(shù)
6.5 案例
參考文獻
第7章 波導與諧振腔
7.1 平行平板波導
7.2 矩形波導
7.3 諧振腔
7.4 案例
參考文獻
第8章 基本天線原理
8.1 帶電粒子輻射
8.2 赫茲偶極子天線
8.3 磁偶極子天線
8.4 微帶天線
8.5 天線陣與孔徑天線
8.6 案例
參考文獻
第9章 靜電放電原理
附錄A
參考文獻