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內容介紹

本書是係統介紹航天器電磁兼容性管理、分析、設計、改進及試驗驗證技術和方法的專業著作。全書包含5個部分，共11章。*1～3章重點介紹航天器電磁兼容性總體設計技術，包括緒論、常用電磁乾擾控製方法和電磁兼容性管理技術要求；第4、5章重點介紹電磁兼容性預測分析技術，包括預測分析方法和航天器係統級電磁兼容性分析；第6～8章重點介紹航天器電子設備的電磁兼容性設計技術，包括通用EMC設計、典型模塊EMC設計和典型電子設備EMC設計；第9章重點介紹航天器磁設計和試驗技術；*10、11章重點介紹航天器電磁兼容性試驗驗證技術，包括設備級試驗驗證和係統級試驗驗證。 本書可作為高等院校宇航相關專業學生的教學參考書，也可供從事宇航工程、航天器總體設計及有關專業的科技人員參考。

作者介紹
張華，研究員，航天器電磁兼容領域專傢，現任職於中國空間技術研究院總體部。主要從事航天器電磁兼容性總體技術的研究工作。中國空間技術研究院專業技術帶頭人、載人空間站工程電磁兼容專業組成員、軍委裝備發展部電磁兼容和防護專業組成員。負責行業電磁兼容標準製定和多個通信、載人、深空和導航等係列航天器的電磁兼容性工作。

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目錄
第 1章 緒論 001
1.1 航天器電磁兼容性的特殊性 003
1.2 電磁乾擾接口控製的主要方法 005
1.3 專業技術發展前景 008
1.3.1 電磁兼容性技術的主要發展階段 008
1.3.2 現階段存在的主要問題 009
1.3.3 發展趨勢 010
1.4 本章小結 012
第 2章 常用的電磁兼容性基礎知識和電磁乾擾控製方法 013
2.1 電磁兼容性基礎知識 014
2.2 航天器電磁兼容性工程手冊和標準概況 016
2.3 航天器電搭接 018
2.3.1 電搭接的功能和作用 018
2.3.2 電搭接的主要類型 019
2.3.3 電搭接的主要方式 024
2.3.4 搭接錶麵的清潔和防護 025
2.3.5 搭接的驗證 026
2.4 航天器接地 027
2.4.1 航天器接地概述 027
2.4.2 接地係統的類型 029
2.4.3 接地測試驗證的方法 031
2.4.4 航天器規模與接地方式的選擇 031
2.4.5 航天器接地設計 033
2.5 航天器電纜布局和屏蔽 039
2.5.1 電路的分類 039
2.5.2 電纜屏蔽和接地要求 041
2.5.3 電纜和連接器的選擇 043
2.5.4 電纜束布局 044
2.5.5 電纜的質量保證 046
2.6 本章小結 049
第3章 電磁兼容性管理 050
3.1 電磁兼容性管理標準概況 051
3.2 航天器實施EMC管理的必要性 052
3.3 電磁兼容性工作組 054
3.3.1 電磁兼容性工作組的責任 054
3.3.2 電磁兼容性工作組的工作內容 055
3.3.3 電磁兼容性工作組各級職責 055
3.4 EMC控製大綱和技術要求 057
3.4.1 製定EMC控製大綱的目的 057
3.4.2 EMC控製大綱和技術要求的內容 057
3.5 EMC試驗大綱和報告 061
3.5.1 EMC試驗大綱 061
3.5.2 EMC測試報告 062
3.6 航天器主要研製階段的EMC管理工作 063
3.6.1 可行性論證階段 063
3.6.2 方案階段 063
3.6.3 初祥研製階段 064
3.6.4 正樣研製階段 065
3.6.5 各研製階段的主要EMC工作匯總 066
3.7 本章小結 068
第4章 航天器電磁兼容性預測分析方法介紹 069
4.1 EMC的電磁場分析方法 070
4.1.1 電磁兼容性分析的任務和特點 070
4.1.2 電磁兼容性的電磁場分析方法 071
4.2 電磁場數值分析方法 072
4.2.1 電磁場分析方法的基礎知識 072
4.2.2 加權殘數法與數值求解方法 075
4.3 統計電磁學分析方法 078
4.3.1 統計電磁學的基本知識 078
4.3.2 統計電磁學的分析方法 080
4.4 天綫間互耦的S參數分析 082
4.4.1 天綫間互耦的原理和對於電磁兼容性的影響 082
4.4.2 天綫間互耦的S參數分析方法 085
4.5 頻譜兼容性分析 088
4.6 本章小結 093
第5章 航天器係統級電磁兼容性分析 094
5.1 航天器係統級電磁兼容性標準規範概況 095
5.2 裕度的確定 102
5.3 係統間電磁兼容性分析 104
5.3.1 航天器與運載和發射場電磁兼容性分析 104
5.3.2 一箭多星測控乾擾分析 108
5.3.3 編隊飛行航天器間的電磁環境分析和驗證 113
5.3.4 航天器多徑效應分析 114
5.3.5 同步軌道衛星共軌極化隔離分析 117
5.4 電磁兼容性限值分析 119
5.5 航天器射頻兼容性分析 121
5.5.1 航天器射頻兼容性分析類型 121
5.5.2 航天器射頻設備間耦閤分析方法 121
5.5.3 航天器射頻設備與其他設備間耦閤分析方法 125
5.5.4 係統射頻兼容性分析軟件 130
5.6 無源互調的場路結閤分析 132
5.6.1 無源互調的原理及其對於電磁兼容性的影響 132
5.6.2 無源互調的分析方法 135
5.6.3 無源互調的場路結閤分析方法 135
5.7 航天器綫纜串擾分析方法 141
5.8 航天器場綫耦閤分析 150
5.9 電磁輻射對人員和電起爆裝置的危害及防護 156
5.9.1 電磁輻射危害的量化要求 156
5.9.2 電磁輻射危害分析與驗證 161
5.10 本章小結 164
第6章 電子設備通用EMC設計和實施 165
6.1 航天器設備級EMC標準和規範概況 166
6.2 設備通用EMC設計要求 178
6.2.1 航天器EMC設計原則 178
6.2.2 航天器電子設備EMC設計依據 179
6.3 通用EMC分析設計和實施 182
6.3.1 穩態傳導發射設計(CE101、CE102、CE106) 182
6.3.2 瞬態傳導發射設計(CE107) 190
6.3.3 穩態傳導敏感度設計(CS101、CS102、CS103、CS104、
CS105、CS114) 192
6.3.4 瞬態傳導敏感度設計(CS106、CS115、CS116) 200
6.3.5 輻射發射設計(RE101、RE102、RE103) 204
6.3.6 輻射敏感度設計(RS101、RS103) 211
6.3.7 靜電放電敏感度(ESD)設計 216
6.4 設計案例 219
6.4.1 PCB設計 221
6.4.2 屏蔽設計 230
6.4.3 濾波設計 237
6.4.4 搭接和接地設計 243
6.4.5 綫纜設計 246
6.5 本章小結 249
第7章 航天器典型電子部件選用和模塊EMC設計 250
7.1 典型電子器件和模塊的選用 251
7.1.1 電阻器 251
7.1.2 電容器 252
7.1.3 電感器 253
7.1.4 半導體分立器件 254
7.1.5 變壓器 255
7.1.6 數字電路器件 256
7.2 供配電電子單機功能、組成及特點介紹 257
7.3 配電單元EMC設計 260
7.4 DC/DC變換器模塊EMC設計(EMI乾擾分析、吸收電路設計、濾波設計) 264
7.4.1 EMI乾擾分析 264
7.4.2 元器件布局 269
7.4.3 吸收電路設計 269
7.4.4 電源濾波器設計 270
7.5 數據采集單元EMC設計 275
7.5.1 元器件閤理選用 275
7.5.2 PCB設計 276
7.6 通用處理器模塊EMC設計 278
7.6.1 處理器模塊介紹 278
7.6.2 處理器模塊的電磁乾擾特性 278
7.6.3 處理器模塊EMC設計 281
7.7 總綫管理模塊EMC設計 283
7.7.1 總綫接口模塊的特點簡要介紹 283
7.7.2 1553B接口電路特點以及布局(隔離總綫) 284
7.7.3 RS-422接口電路特點以及布局(差分總綫) 286
7.7.4 CSB電路特點以及布局(單端總綫) 289
7.8 射頻電路EMC設計 291
7.8.1 方案與布局 291
7.8.2 屏蔽設計 292
7.8.3 濾波接地 293
7.8.4 布綫規則 295
7.9 射頻單機的電源EMC設計 297
7.9.1 電源噪聲對射頻單機的影響 297
7.9.2 常見濾波元件的非綫性化效應 298
7.10 射頻單機的EMC結構設計 301
7.10.1 屏蔽效能 301
7.10.2 屏蔽設計 302
7.10.3 産品腔體諧振 309
7.10.4 屏蔽材料 312
7.10.5 接地與搭接 315
7.11 射頻單機的PCB及高速數字電路EMC設計 316
7.11.1 PCB的EMC設計基礎 317
7.11.2 高速數字信號的串擾和反射 318
7.11.3 高速數字信號的印製綫阻抗和EMI控製 319
7.11.4 電源完整性(PI) 320
7.12 本章小結 322
第8章 航天器典型電子設備EMC設計和整改 323
8.1 供配電整機EMC設計 324
8.1.1 整機布局設計 324
8.1.2 整機濾波設計 326
8.1.3 屏蔽設計 326
8.1.4 接地設計 327
8.1.5 整機EMC測試及改進 327
8.2 綜閤電子係統管理單元EMC設計和整改 330
8.2.1 係統管理單元的組成和電磁特性 330
8.2.2 係統管理單元的EMC設計 331
8.2.3 係統管理單元EMC測試與整改 332
8.2.4 設計改進建議 335
8.3 綜閤電子綜閤業務單元EMC設計 337
8.3.1 綜閤電子産品的組成和電磁特性 337
8.3.2 綜閤電子産品的EMC測試和整改 338
8.3.3 設計改進建議 341
8.4 固態放大器EMC設計 342
8.4.1 固態放大器概述 342
8.4.2 固態放大器的結構EMC設計 344
8.4.3 固態放大器的電路EMC設計 347
8.4.4 工藝對固態EMC的影響 349
8.4.5 固態放大器EMC設計實例 350
8.5 射頻接收機EMC設計 354
8.5.1 接收機概述 354
8.5.2 接收機射頻電路的EMC設計 356
8.5.3 接收機EMC設計實例 363
8.6 紅外地球敏感器EMC設計改進實例 371
8.6.1 紅外地球敏感器産品工作原理及特點 371
8.6.2 紅外地球敏感器在軌齣現的電磁敏感問題 372
8.7 帶有通用處理器模塊的星載電子單機EMC改進實例 376
8.8 本章小結 380
第9章 航天器磁設計與試驗技術 381
9.1 航天器的磁性及其影響 382
9.1.1 影響航天器姿態 382
9.1.2 影響航天器磁敏感儀器的測試精度 383
9.2 航天器主要磁性來源 384
9.2.1 磁性材料 384
9.2.2 工作電流 385
9.3 航天器磁性指標確定與分配 386
9.3.1 係統指標的確定 386
9.3.2 單機指標的確定 387
9.4 航天器磁矩預估與磁場仿真方法 390
9.4.1 航天器磁矩預估方法 390
9.4.2 航天器磁場仿真方法 392
9.4.3 係統級磁性建模與仿真方法 403
9.5 單機設備的磁設計與控製要求 406
9.5.1 單機設備磁設計程序 406
9.5.2 單機設備元器件選擇與布局設計 408
9.5.3 單機設備的材料選擇 409
9.5.4 單機設備的電流設計 410
9.5.5 單機設備的磁試驗驗證 411
9.6 分係統及整星磁設計與控製要求 412
9.6.1 整星設備布局設計 412
9.6.2 電纜布綫設計 412
9.6.3 太陽電池陣磁設計 414
9.7 磁試驗技術 419
9.7.1 磁試驗要求 419
9.7.2 磁試驗流程 421
9.8 本章小結 427
第 10章 航天器電子設備EMC試驗驗證 428
10.1 程控測試軟件中插值和因子的說明 429
10.2 電子設備EMC試驗帶寬和步進等參數 431
10.3 主要的程控EMC試驗方法 433
10.3.1 CE101電源綫傳導發射 433
10.3.2 CE102電源綫傳導發射 438
10.3.3 CE106 天綫端口傳導發射 442
10.3.4 CS101電源綫傳導敏感度 444
10.3.5 CS102 地綫傳導敏感度 447
10.3.6 CS114電纜束注入傳導敏感度 450
10.3.7 RE101磁場輻射發射 455
10.3.8 RE102電場輻射發射 457
10.3.9 RE103天綫諧波和亂真輸齣輻射發射 464
10.3.10 RS101 磁場輻射敏感度 467
10.3.11 RS103 電場輻射敏感度 468
10.4 主要的非程控EMC試驗方法 473
10.4.1 CE107電源綫尖峰信號(時域)傳導發射 473
10.4.2 CS103天綫端口互調傳導敏感度 474
10.4.3 CS104天綫端口無用信號抑製傳導敏感度 476
10.4.4 CS105天綫端口交調傳導敏感度 477
10.4.5 CS106電源綫尖峰信號傳導敏感度 478
10.4.6 CS112靜電放電敏感度 479
10.4.7 CS115和CS116電纜束注入瞬態傳導敏感度 481
10.5 特殊設備的EMC試驗 484
10.5.1 PCU EMC試驗方法 484
10.5.2 電推進EMC試驗方法 491
10.5.3 PIM 試驗方法 505
10.5.4 微放電試驗方法 517
10.6 電子設備EMC結果評價和改進建議 533
10.7 本章小結 536
第 11章 航天器係統級EMC試驗驗證 537
11.1 電磁環境效應的試驗 538
11.1.1 試驗要求 538
11.1.2 試驗內容 539
11.1.3 電磁環境效應的評價 542
11.2 航天器係統典型工況下內部電子設備間的兼容性 545
11.2.1 相互乾擾測試矩陣 545
11.2.2 相互乾擾試驗工況選擇 546
11.2.3 相互乾擾試驗的實施 547
11.3 航天器係統與外部電磁環境的兼容性驗證 549
11.3.1 航天器與運載火箭的EMC試驗驗證 549
11.3.2 航天器間的EMC試驗驗證 553
11.3.3 航天器與地麵電磁環境的兼容性試驗 555
11.4 關鍵電子設備EMC裕度驗證 556
11.4.1 關鍵電子設備的定義和裕度要求 556
11.4.2 設備和分係統EMC試驗驗收 557
11.4.3 關鍵電子設備單機及分係統級安全裕度驗證 558
11.4.4 航天器關鍵電子設備EMC裕度驗證 560
11.5 特殊的係統級EMC試驗 564
11.5.1 航天器緊縮場有效載荷PIM 測試 564
11.5.2 電推進點火狀態整星射頻兼容性試驗 570
11.5.3 空間站等大型航天器係統級驗證 572
11.6 本章小結 576
參考文獻 578
縮略語 584
符號錶 589
索引 591

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