本书是系统介绍航天器电磁兼容性管理、分析、设计、改进及试验验证技术和方法的专业著作。全书包含5个部分，共11章。第1～3章重点介绍航天器电磁兼容性总体设计技术，包括绪论、常用电磁干扰控制方法和电磁兼容性管理技术要求；第4、5章重点介绍电磁兼容性预测分析技术，包括预测分析方法和航天器系统级电磁兼容性分析；第6～8章重点介绍航天器电子设备的电磁兼容性设计技术，包括通用EMC设计、典型模块EMC设计和典型电子设备EMC设计；第9章重点介绍航天器磁设计和试验技术；第10、11章重点介绍航天器电磁兼容性试验验证技术，包括设备级试验验证和系统级试验验证。
本书可作为高等院校宇航相关专业学生的教学参考书，也可供从事宇航工程、航天器总体设计及有关专业的科技人员参考。
1.展现了我国空间科学技术的众多原创性科研成果。
2.反映“互联网+”与航天技术的融合发展。
3.体现我国空间探索和空间应用的科技创新能力。
4.丛书由叶培建院士领衔，孙家栋、闵桂荣、王希季三位院士联袂推荐。
5.力图为研究和设计的人员提供新的设计思路和方法。
张华，研究员，航天器电磁兼容领域专家，现任职于中国空间技术研究院总体部。主要从事航天器电磁兼容性总体技术的研究工作。中国空间技术研究院专业技术带头人、载人空间站工程电磁兼容专业组成员、军委装备发展部电磁兼容和防护专业组成员。负责行业电磁兼容标准制定和多个通信、载人、深空和导航等系列航天器的电磁兼容性工作。
第 1章 绪论 001
1.1 航天器电磁兼容性的特殊性 003
1.2 电磁干扰接口控制的主要方法 005
1.3 专业技术发展前景 008
1.3.1 电磁兼容性技术的主要发展阶段 008
1.3.2 现阶段存在的主要问题 009
1.3.3 发展趋势 010
1.4 本章小结 012
第 2章 常用的电磁兼容性基础知识和电磁干扰控制方法 013
2.1 电磁兼容性基础知识 014
2.2 航天器电磁兼容性工程手册和标准概况 016
2.3 航天器电搭接 018
2.3.1 电搭接的功能和作用 018
2.3.2 电搭接的主要类型 019
2.3.3 电搭接的主要方式 024
2.3.4 搭接表面的清洁和防护 025
2.3.5 搭接的验证 026
2.4 航天器接地 027
2.4.1 航天器接地概述 027
2.4.2 接地系统的类型 029
2.4.3 接地测试验证的方法 031
2.4.4 航天器规模与接地方式的选择 031
2.4.5 航天器接地设计 033
2.5 航天器电缆布局和屏蔽 039
2.5.1 电路的分类 039
2.5.2 电缆屏蔽和接地要求 041
2.5.3 电缆和连接器的选择 043
2.5.4 电缆束布局 044
2.5.5 电缆的质量保证 046
2.6 本章小结 049
第3章 电磁兼容性管理 050
3.1 电磁兼容性管理标准概况 051
3.2 航天器实施EMC管理的必要性 052
3.3 电磁兼容性工作组 054
3.3.1 电磁兼容性工作组的责任 054
3.3.2 电磁兼容性工作组的工作内容 055
3.3.3 电磁兼容性工作组各级职责 055
3.4 EMC控制大纲和技术要求 057
3.4.1 制定EMC控制大纲的目的 057
3.4.2 EMC控制大纲和技术要求的内容 057
3.5 EMC试验大纲和报告 061
3.5.1 EMC试验大纲 061
3.5.2 EMC测试报告 062
3.6 航天器主要研制阶段的EMC管理工作 063
3.6.1 可行性论证阶段 063
3.6.2 方案阶段 063
3.6.3 初祥研制阶段 064
3.6.4 正样研制阶段 065
3.6.5 各研制阶段的主要EMC工作汇总 066
3.7 本章小结 068
第4章 航天器电磁兼容性预测分析方法介绍 069
4.1 EMC的电磁场分析方法 070
4.1.1 电磁兼容性分析的任务和特点 070
4.1.2 电磁兼容性的电磁场分析方法 071
4.2 电磁场数值分析方法 072
4.2.1 电磁场分析方法的基础知识 072
4.2.2 加权残数法与数值求解方法 075
4.3 统计电磁学分析方法 078
4.3.1 统计电磁学的基本知识 078
4.3.2 统计电磁学的分析方法 080
4.4 天线间互耦的S参数分析 082
4.4.1 天线间互耦的原理和对于电磁兼容性的影响 082
4.4.2 天线间互耦的S参数分析方法 085
4.5 频谱兼容性分析 088
4.6 本章小结 093
第5章 航天器系统级电磁兼容性分析 094
5.1 航天器系统级电磁兼容性标准规范概况 095
5.2 裕度的确定 102
5.3 系统间电磁兼容性分析 104
5.3.1 航天器与运载和发射场电磁兼容性分析 104
5.3.2 一箭多星测控干扰分析 108
5.3.3 编队飞行航天器间的电磁环境分析和验证 113
5.3.4 航天器多径效应分析 114
5.3.5 同步轨道卫星共轨极化隔离分析 117
5.4 电磁兼容性限值分析 119
5.5 航天器射频兼容性分析 121
5.5.1 航天器射频兼容性分析类型 121
5.5.2 航天器射频设备间耦合分析方法 121
5.5.3 航天器射频设备与其他设备间耦合分析方法 125
5.5.4 系统射频兼容性分析软件 130
5.6 无源互调的场路结合分析 132
5.6.1 无源互调的原理及其对于电磁兼容性的影响 132
5.6.2 无源互调的分析方法 135
5.6.3 无源互调的场路结合分析方法 135
5.7 航天器线缆串扰分析方法 141
5.8 航天器场线耦合分析 150
5.9 电磁辐射对人员和电起爆装置的危害及防护 156
5.9.1 电磁辐射危害的量化要求 156
5.9.2 电磁辐射危害分析与验证 161
5.10 本章小结 164
第6章 电子设备通用EMC设计和实施 165
6.1 航天器设备级EMC标准和规范概况 166
6.2 设备通用EMC设计要求 178
6.2.1 航天器EMC设计原则 178
6.2.2 航天器电子设备EMC设计依据 179
6.3 通用EMC分析设计和实施 182
6.3.1 稳态传导发射设计(CE101、CE102、CE106) 182
6.3.2 瞬态传导发射设计(CE107) 190
6.3.3 稳态传导敏感度设计(CS101、CS102、CS103、CS104、
CS105、CS114) 192
6.3.4 瞬态传导敏感度设计(CS106、CS115、CS116) 200
6.3.5 辐射发射设计(RE101、RE102、RE103) 204
6.3.6 辐射敏感度设计(RS101、RS103) 211
6.3.7 静电放电敏感度(ESD)设计 216
6.4 设计案例 219
6.4.1 PCB设计 221
6.4.2 屏蔽设计 230
6.4.3 滤波设计 237
6.4.4 搭接和接地设计 243
6.4.5 线缆设计 246
6.5 本章小结 249
第7章 航天器典型电子部件选用和模块EMC设计 250
7.1 典型电子器件和模块的选用 251
7.1.1 电阻器 251
7.1.2 电容器 252
7.1.3 电感器 253
7.1.4 半导体分立器件 254
7.1.5 变压器 255
7.1.6 数字电路器件 256
7.2 供配电电子单机功能、组成及特点介绍 257
7.3 配电单元EMC设计 260
7.4 DC/DC变换器模块EMC设计(EMI干扰分析、吸收电路设计、滤波设计) 264
7.4.1 EMI干扰分析 264
7.4.2 元器件布局 269
7.4.3 吸收电路设计 269
7.4.4 电源滤波器设计 270
7.5 数据采集单元EMC设计 275
7.5.1 元器件合理选用 275
7.5.2 PCB设计 276
7.6 通用处理器模块EMC设计 278
7.6.1 处理器模块介绍 278
7.6.2 处理器模块的电磁干扰特性 278
7.6.3 处理器模块EMC设计 281
7.7 总线管理模块EMC设计 283
7.7.1 总线接口模块的特点简要介绍 283
7.7.2 1553B接口电路特点以及布局(隔离总线) 284
7.7.3 RS-422接口电路特点以及布局(差分总线) 286
7.7.4 CSB电路特点以及布局(单端总线) 289
7.8 射频电路EMC设计 291
7.8.1 方案与布局 291
7.8.2 屏蔽设计 292
7.8.3 滤波接地 293
7.8.4 布线规则 295
7.9 射频单机的电源EMC设计 297
7.9.1 电源噪声对射频单机的影响 297
7.9.2 常见滤波元件的非线性化效应 298
7.10 射频单机的EMC结构设计 301
7.10.1 屏蔽效能 301
7.10.2 屏蔽设计 302
7.10.3 产品腔体谐振 309
7.10.4 屏蔽材料 312
7.10.5 接地与搭接 315
7.11 射频单机的PCB及高速数字电路EMC设计 316
7.11.1 PCB的EMC设计基础 317
7.11.2 高速数字信号的串扰和反射 318
7.11.3 高速数字信号的印制线阻抗和EMI控制 319
7.11.4 电源完整性(PI) 320
7.12 本章小结 322
第8章 航天器典型电子设备EMC设计和整改 323
8.1 供配电整机EMC设计 324
8.1.1 整机布局设计 324
8.1.2 整机滤波设计 326
8.1.3 屏蔽设计 326
8.1.4 接地设计 327
8.1.5 整机EMC测试及改进 327
8.2 综合电子系统管理单元EMC设计和整改 330
8.2.1 系统管理单元的组成和电磁特性 330
8.2.2 系统管理单元的EMC设计 331
8.2.3 系统管理单元EMC测试与整改 332
8.2.4 设计改进建议 335
8.3 综合电子综合业务单元EMC设计 337
8.3.1 综合电子产品的组成和电磁特性 337
8.3.2 综合电子产品的EMC测试和整改 338
8.3.3 设计改进建议 341
8.4 固态放大器EMC设计 342
8.4.1 固态放大器概述 342
8.4.2 固态放大器的结构EMC设计 344
8.4.3 固态放大器的电路EMC设计 347
8.4.4 工艺对固态EMC的影响 349
8.4.5 固态放大器EMC设计实例 350
8.5 射频接收机EMC设计 354
8.5.1 接收机概述 354
8.5.2 接收机射频电路的EMC设计 356
8.5.3 接收机EMC设计实例 363
8.6 红外地球敏感器EMC设计改进实例 371
8.6.1 红外地球敏感器产品工作原理及特点 371
8.6.2 红外地球敏感器在轨出现的电磁敏感问题 372
8.7 带有通用处理器模块的星载电子单机EMC改进实例 376
8.8 本章小结 380
第9章 航天器磁设计与试验技术 381
9.1 航天器的磁性及其影响 382
9.1.1 影响航天器姿态 382
9.1.2 影响航天器磁敏感仪器的测试精度 383
9.2 航天器主要磁性来源 384
9.2.1 磁性材料 384
9.2.2 工作电流 385
9.3 航天器磁性指标确定与分配 386
9.3.1 系统指标的确定 386
9.3.2 单机指标的确定 387
9.4 航天器磁矩预估与磁场仿真方法 390
9.4.1 航天器磁矩预估方法 390
9.4.2 航天器磁场仿真方法 392
9.4.3 系统级磁性建模与仿真方法 403
9.5 单机设备的磁设计与控制要求 406
9.5.1 单机设备磁设计程序 406
9.5.2 单机设备元器件选择与布局设计 408
9.5.3 单机设备的材料选择 409
9.5.4 单机设备的电流设计 410
9.5.5 单机设备的磁试验验证 411
9.6 分系统及整星磁设计与控制要求 412
9.6.1 整星设备布局设计 412
9.6.2 电缆布线设计 412
9.6.3 太阳电池阵磁设计 414
9.7 磁试验技术 419
9.7.1 磁试验要求 419
9.7.2 磁试验流程 421
9.8 本章小结 427
第 10章 航天器电子设备EMC试验验证 428
10.1 程控测试软件中插值和因子的说明 429
10.2 电子设备EMC试验带宽和步进等参数 431
10.3 主要的程控EMC试验方法 433
10.3.1 CE101电源线传导发射 433
10.3.2 CE102电源线传导发射 438
10.3.3 CE106 天线端口传导发射 442
10.3.4 CS101电源线传导敏感度 444
10.3.5 CS102 地线传导敏感度 447
10.3.6 CS114电缆束注入传导敏感度 450
10.3.7 RE101磁场辐射发射 455
10.3.8 RE102电场辐射发射 457
10.3.9 RE103天线谐波和乱真输出辐射发射 464
10.3.10 RS101 磁场辐射敏感度 467
10.3.11 RS103 电场辐射敏感度 468
10.4 主要的非程控EMC试验方法 473
10.4.1 CE107电源线尖峰信号(时域)传导发射 473
10.4.2 CS103天线端口互调传导敏感度 474
10.4.3 CS104天线端口无用信号抑制传导敏感度 476
10.4.4 CS105天线端口交调传导敏感度 477
10.4.5 CS106电源线尖峰信号传导敏感度 478
10.4.6 CS112静电放电敏感度 479
10.4.7 CS115和CS116电缆束注入瞬态传导敏感度 481
10.5 特殊设备的EMC试验 484
10.5.1 PCU EMC试验方法 484
10.5.2 电推进EMC试验方法 491
10.5.3 PIM 试验方法 505
10.5.4 微放电试验方法 517
10.6 电子设备EMC结果评价和改进建议 533
10.7 本章小结 536
第 11章 航天器系统级EMC试验验证 537
11.1 电磁环境效应的试验 538
11.1.1 试验要求 538
11.1.2 试验内容 539
11.1.3 电磁环境效应的评价 542
11.2 航天器系统典型工况下内部电子设备间的兼容性 545
11.2.1 相互干扰测试矩阵 545
11.2.2 相互干扰试验工况选择 546
11.2.3 相互干扰试验的实施 547
11.3 航天器系统与外部电磁环境的兼容性验证 549
11.3.1 航天器与运载火箭的EMC试验验证 549
11.3.2 航天器间的EMC试验验证 553
11.3.3 航天器与地面电磁环境的兼容性试验 555
11.4 关键电子设备EMC裕度验证 556
11.4.1 关键电子设备的定义和裕度要求 556
11.4.2 设备和分系统EMC试验验收 557
11.4.3 关键电子设备单机及分系统级安全裕度验证 558
11.4.4 航天器关键电子设备EMC裕度验证 560
11.5 特殊的系统级EMC试验 564
11.5.1 航天器紧缩场有效载荷PIM 测试 564
11.5.2 电推进点火状态整星射频兼容性试验 570
11.5.3 空间站等大型航天器系统级验证 572
11.6 本章小结 576
参考文献 578
缩略语 584
符号表 589
索引 591
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