第1 章 绪论 ................................................................................................................................ 1
1.1 引言 .................................................................................................................................. 1
1.2 新型舰船系统的内涵和发展 ........................................................................................... 2
1.2.1 世界先进舰船的最新发展 .................................................................................. 2
1.2.2 新型舰船系统概念及发展趋势 .......................................................................... 7
1.3 舰船高新电磁技术的发展 ............................................................................................. 12
1.3.1 综合电力技术的发展现状及趋势 .................................................................... 13
1.3.2 电磁发射技术的发展现状及趋势 .................................................................... 17
1.4 新型舰船系统电磁兼容发展需求 ................................................................................. 21
第2 章 传导电磁干扰分析 ................................................................................................. 24
2.1 传导电磁干扰的基本模型及传播耦合模式 ................................................................. 24
2.1.1 电磁干扰三要素 ................................................................................................ 24
2.1.2 传导电磁干扰源的基本模型 ............................................................................ 25
2.1.3 传导电磁干扰的耦合模式及转化 .................................................................... 27
2.2 舰船发供电系统传导电磁干扰分析 ............................................................................. 30
2.2.1 发电机本体谐波干扰计算 ................................................................................ 30
2.2.2 发电机AVR 系统传导电磁干扰计算 ............................................................... 35
2.2.3 供电电缆电磁干扰传播通道模型 .................................................................... 47
2.3 舰船大功率电能变换装置传导电磁干扰分析 ............................................................. 66
2.3.1 电能变换接口变压器的高频模型研究 ............................................................ 67
2.3.2 大容量功率变流器多层复合母排电磁特性研究 ............................................ 72
第3 章 辐射电磁干扰分析 ................................................................................................... 90
3.1 辐射电磁场的基本知识 ................................................................................................. 90
3.1.1 电流和电荷产生的场 ........................................................................................ 90
3.1.2 线性天线产生的场 ............................................................................................ 92
3.1.3 电偶极子和磁偶极子产生的场 ........................................................................ 94
3.1.4 辐射电磁场 ........................................................................................................ 98
3.2 舰船供电系统辐射电磁干扰分析 ............................................................................... 100
3.2.1 传输电缆辐射电磁干扰分析 .......................................................................... 100
3.2.2 大容量系统多相电缆辐射磁场分析 .............................................................. 121
3.3 舰船通信系统辐射电磁干扰 ...................................................................................... 151
3.3.1 舰船通信系统辐射电磁干扰源 ...................................................................... 151
3.3.2 舰船通信系统辐射电磁干扰传播途径 .......................................................... 152
3.3.3 舰船通信系统辐射电磁干扰作用机理 .......................................................... 153
第4 章 舰船壳体地电流干扰分析 .......................................................................... 155
4.1 舰船接地系统 .............................................................................................................. 155
4.1.1 设备的信号地与安全地 .................................................................................. 155
4.1.2 设备和系统的接地方式 .................................................................................. 156
4.1.3 地电流干扰及抑制措施 .................................................................................. 157
4.2 舰船壳体地回路耦合阻抗模型 .................................................................................. 158
4.2.1 共模回路耦合阻抗模型 .................................................................................. 158
4.2.2 孤立钢板内部的电流分布 .............................................................................. 160
4.2.3 孤立钢板地回路阻抗 ...................................................................................... 166
4.3 钢板地回路阻抗测量方法 .......................................................................................... 170
4.3.1 测量线路互感的补偿修正方法 ...................................................................... 171
4.3.2 测量电缆的补偿修正方法 .............................................................................. 172
4.3.3 钢板地回路阻抗的实验验证 .......................................................................... 173
4.3.4 舰船壳体地回路阻抗特性 .............................................................................. 175
4.4 邻近效应对地回路阻抗的影响 .................................................................................. 175
4.4.1 邻近效应的共地耦合模型 .............................................................................. 176
4.4.2 邻近效应的近似分析 ...................................................................................... 178
4.4.3 邻近效应对钢板耦合阻抗的影响 .................................................................. 183
4.5 共模传导电磁干扰分析实例 ...................................................................................... 187
第5 章 传导电磁干扰测量 ..................................................................................... 190
5.1 电磁兼容测量基础 ...................................................................................................... 190
5.1.1 电磁兼容标准与规范 ...................................................................................... 190
5.1.2 电磁兼容测量分类 .......................................................................................... 192
5.2 传导电磁干扰发射测量 .............................................................................................. 193
5.2.1 传导电磁干扰 .................................................................................................. 193
5.2.2 测量原理与测量设备 ...................................................................................... 195
5.2.3 测量方法与相关标准 ...................................................................................... 201
5.3 传导敏感度测量 .......................................................................................................... 207
5.3.1 敏感度测量与电磁发射测量 .......................................................................... 207
5.3.2 常见传导敏感度测量项目 .............................................................................. 207
5.3.3 提高设备传导抗扰度的方法 .......................................................................... 218
5.4 大功率设备的传导电磁干扰测量 ............................................................................... 221
5.4.1 大功率设备的传导电磁干扰及其危害 .......................................................... 221
5.4.2 大功率设备的传导电磁干扰测量现状 .......................................................... 222
5.4.3 大功率设备的传导电磁干扰测量方法 .......................................................... 222
第6 章 辐射电磁干扰测量 ............................................................................................... 233
6.1 辐射电磁干扰的测量基础 ........................................................................................... 233
6.1.1 天线测量的近场与远场 .................................................................................. 233
6.1.2 舰船系统辐射电磁干扰控制 .......................................................................... 234
6.1.3 电磁屏蔽基础 .................................................................................................. 235
6.2 辐射电磁干扰测量的场地、设备、项目及方法 ....................................................... 238
6.2.1 辐射电磁干扰测试场地 .................................................................................. 238
6.2.2 辐射电磁干扰测量设备 .................................................................................. 240
6.2.3 辐射电磁干扰测量项目 .................................................................................. 243
6.2.4 辐射电磁干扰测量方法 .................................................................................. 246
6.3 非周期瞬态辐射电磁干扰的测量及分析方法 ........................................................... 249
6.3.1 0-SPAN 测试方法 ............................................................................................ 250
6.3.2 时频分析基础 .................................................................................................. 252
6.3.3 时频分析方法 .................................................................................................. 253
6.3.4 测试实例 .......................................................................................................... 260
第7 章 舰船壳体地电流干扰测量 ............................................................................. 262
7.1 地电流测量原理 ........................................................................................................... 262
7.2 地电流测量探头 ........................................................................................................... 264
7.2.1 磁场测试技术简介 .......................................................................................... 264
7.2.2 表面磁场测量探头 .......................................................................................... 265
7.2.3 探头噪声 .......................................................................................................... 272
7.3 地电流分布测量 ........................................................................................................... 277
7.3.1 地电流的面密度测量 ...................................................................................... 277
7.3.2 邻近效应的实验测试 ...................................................................................... 278
7.3.3 地电流的方向测量 .......................................................................................... 279
7.3.4 地电流干扰测试 .............................................................................................. 282
第8 章 传导电磁干扰抑制 ...................................................................................... 283
8.1 舰船综合电力系统回路互感耦合干扰抑制 ............................................................... 283
8.1.1 互感耦合的概念 .............................................................................................. 283
8.1.2 两个回路的互感耦合 ...................................................................................... 285
8.1.3 回路耦合干扰的抑制原理 .............................................................................. 288
8.1.4 回路耦合干扰的抑制方法 .............................................................................. 291
8.2 大功率电力电子装置的传导电磁干扰抑制 .............................................................. 295
8.2.1 级联多电平H 桥逆变器共模干扰抑制方法 ................................................. 296
8.2.2 大功率电力电子装置多端口均衡电磁干扰抑制方法 .................................. 299
8.2.3 等效负电容共模干扰抑制方法 ...................................................................... 303
8.3 用于PWM 谐波抑制的变频滤波电感 ....................................................................... 307
8.3.1 基于磁通补偿的频变电感设计 ...................................................................... 308
8.3.2 基于磁通补偿的频变电感特性分析 .............................................................. 311
8.3.3 基于磁通补偿的频变电感实验测试 .............................................................. 319
第9 章 辐射电磁干扰防护技术 ..................................................................................... 329
9.1 辐射电磁干扰对消技术 .............................................................................................. 329
9.1.1 辐射电磁干扰对消技术的原理 ...................................................................... 329
9.1.2 辐射电磁干扰对消技术的数学模型 .............................................................. 330
9.1.3 辐射电磁干扰对消关键技术 .......................................................................... 346
9.2 数字化对消技术 .......................................................................................................... 361
9.2.1 数模混合辐射电磁干扰对消技术 .................................................................. 362
9.2.2 全数字辐射电磁干扰对消技术 ...................................................................... 368
9.3 辐射电磁干扰对消技术在舰船通信系统中的应用 .................................................. 376
9.3.1 在短波通信系统中的应用 .............................................................................. 376
9.3.2 在舰载超短波通信系统中的应用 .................................................................. 378
9.3.3 在微波通信系统中的应用 .............................................................................. 381
第10 章 工程实例及新技术发展 ................................................................................ 383
10.1 综合电力系统电磁干扰控制 .................................................................................... 383
10.1.1 舰船大功率电能变换系统的电磁兼容要求 .............................................. 384
10.1.2 舰船大功率电能变换系统的干扰源 .......................................................... 385
10.1.3 舰船大功率电能变换系统的电磁兼容设计 .............................................. 387
10.2 瞬态脉冲系统的电磁敏感度设计 ............................................................................ 392
10.2.1 瞬态脉冲系统的电磁兼容要求 .................................................................. 392
10.2.2 瞬态脉冲系统的干扰源和敏感器件 .......................................................... 393
10.2.3 瞬态脉冲系统的电磁干扰诊断与防护设计 .............................................. 394
10.3 电磁兼容测量新技术 ................................................................................................ 400
10.3.1 瞬态脉冲干扰频谱的测量技术 .................................................................. 400
10.3.2 虚拟暗室技术 .............................................................................................. 402
10.3.3 宽带时域电磁干扰测量技术 ...................................................................... 403
参考文献........................................................................................................................... 412
缩略术语表....................................................................................................................... 419