《電磁兼容原理與信息系統(tǒng)安全》教學(xué)大綱

1、電磁兼容原理與信息系統(tǒng)安全Principle of Electromagnetic Compatibility andThe Information System Security一、課程基本情況課程類別：專業(yè)主干課課程學(xué)分： 3 學(xué)分課程總學(xué)時： 48 學(xué)時，其中講課： 48學(xué)時，實驗（含上機(jī)）： 學(xué)時，課外 學(xué)時課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：電路分析基礎(chǔ)、電磁場理論、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信原理適用專業(yè)： 安全工程教 材：楊克俊編著電磁兼容的原理與設(shè)計技術(shù)（第二版），人民郵電出版社，2011年開課單位： 大氣物理學(xué)院 雷電科學(xué)與技術(shù)系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)電磁兼容原理與信息系統(tǒng)安

2、全是安全工程專業(yè)的必修課程。該課程的先修課程主要有電磁場理論、電路分析基礎(chǔ)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信原理。該課程的主要內(nèi)容有電磁兼容的基本概念，靜電防護(hù)技術(shù)，電磁騷擾的耦合途徑，接地技術(shù)，屏蔽原理和屏蔽技術(shù)，濾波技術(shù)，計算機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)，暫態(tài)過電壓的傳輸過程，信息系統(tǒng)防雷技術(shù)概述，計算機(jī)機(jī)房的技術(shù)條件和安全要求，信息系統(tǒng)設(shè)備，信息系統(tǒng)通信介質(zhì)和接口標(biāo)準(zhǔn)，信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及通信原理，雷電能量在信息系統(tǒng)中的耦合計算，雷電科學(xué)試驗，信息系統(tǒng)雷電防護(hù)綜合設(shè)計技術(shù)，等等。課程的重點(diǎn)是電磁騷擾耦合途徑的分析，三大電磁兼容設(shè)計技術(shù)，如接地技術(shù)，屏蔽技術(shù)和濾波技術(shù)，雷電能量在信息系統(tǒng)中的耦合計算，雷電科學(xué)試

3、驗以及信息系統(tǒng)雷電防護(hù)綜合設(shè)計技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確電磁兼容和信息系統(tǒng)安全的基本內(nèi)容、基本要求及其重要性，掌握電磁干擾源的分類和特性、干擾耦合的計算、電磁干擾防護(hù)設(shè)計的基本技術(shù)，掌握信息系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計的基本流程和方法，掌握典型信息系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計方法，能進(jìn)行電磁兼容和信息系統(tǒng)安全工程的設(shè)計。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 電磁兼容技術(shù)概述（4學(xué)時）(1) 了解電磁兼容的研究內(nèi)容及其發(fā)展、電磁兼容學(xué)科的特點(diǎn)及其重要性。(2) 理解電磁兼容的基本概念、技術(shù)術(shù)語，如電磁兼容、電磁騷擾、電磁干擾、電磁敏感性、抗擾度、電磁環(huán)境，等等。（3）掌握電磁兼容的設(shè)計內(nèi)容。電磁干擾源的分類，自然騷擾源，

4、人為騷擾源。計算機(jī)外界干擾來源。重點(diǎn)：電磁兼容的設(shè)計內(nèi)容。難點(diǎn)：電磁兼容設(shè)計的三要素：騷擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。第2章 靜電防護(hù) （2學(xué)時） （1）了解靜電定義，常用靜電名詞，如表面電阻率。靜電的特點(diǎn)。靜電的物理現(xiàn)象。靜電的危害。（2）理解靜電的形成。靜電積累和流散規(guī)律。（3）掌握靜電放電產(chǎn)生的電磁騷擾。靜電放電能量傳播的方式。靜電放電對電子產(chǎn)品的危害。信息系統(tǒng)環(huán)境里靜電的防護(hù)措施。重點(diǎn)：信息系統(tǒng)環(huán)境里靜電的防護(hù)措施。難點(diǎn)：靜電放電能量傳播的方式。第3章 電磁騷擾的耦合途徑（4學(xué)時） （1）了解電磁騷擾的耦合途徑分類，如傳導(dǎo)耦合，輻射耦合，等等。（2）理解電感應(yīng)耦合，磁感應(yīng)耦合。屏蔽層和芯線

5、之間的耦合。（3）掌握公共地阻抗耦合，公共電源阻抗耦合。輻射耦合，短單極天線，小環(huán)天線的近場和遠(yuǎn)場分析。重點(diǎn)：電感應(yīng)耦合，磁感應(yīng)耦合。難點(diǎn)：輻射耦合分析。第4章 接地技術(shù)（學(xué)時）(1)了解信息系統(tǒng)接地的分類，接地設(shè)計的一般原則。(2) 理解接地系統(tǒng)設(shè)計的目的和要求。供電接地制式。（3）掌握直流工作地的設(shè)計。直流地與大地的連接方式。交流工作地，安全保護(hù)地的設(shè)計。屏蔽接地設(shè)計。解決地回路干擾的措施。靜電接地設(shè)計及測量。幾類接地之間的關(guān)系。機(jī)房內(nèi)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。重點(diǎn)：屏蔽接地設(shè)計。 難點(diǎn)：直流工作地的設(shè)計。第5章 屏蔽原理和屏蔽技術(shù)（學(xué)時）（1）了解屏蔽技術(shù)的分類，如電場屏蔽，磁場屏蔽，電磁場

6、屏蔽。（2）理解屏蔽原理，如電場屏蔽的原理，磁場屏蔽的原理，電磁場屏蔽的原理?；靖拍?，如屏蔽系數(shù)，屏蔽效能。不完整屏蔽對屏蔽效果的影響。（3）掌握屏蔽體設(shè)計的原則。屏蔽材料的選擇。多層屏蔽設(shè)計。屏蔽體上通風(fēng)孔，連接部件的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計。重點(diǎn)：屏蔽原理，如電場屏蔽的原理，磁場屏蔽的原理，電磁場屏蔽的原理。難點(diǎn)：屏蔽材料的選擇。第6章 濾波技術(shù)（4學(xué)時）(1)了解濾波器概念。濾波器的作用和分類，如反射式濾波器，吸收式濾波器。(2)理解反射式濾波器的工作原理。組成濾波器的元件，如電感器，電容器的特性。吸收式濾波器的工作原理。共模騷擾信號和差模騷擾信號。濾波器的插入損耗。 （3）掌握濾波器的安裝要求。

7、重點(diǎn)：反射式濾波器和吸收式濾波器的工作原理。難點(diǎn)：濾波器的安裝要求。第7章 計算機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)（2學(xué)時）(1)了解計算機(jī)干擾源；影響計算機(jī)電磁兼容性的因素。計算機(jī)電磁兼容性問題。計算機(jī)傳輸通道的電磁兼容性問題。(2)理解計算機(jī)接地系統(tǒng)的抗干擾問題。屏蔽技術(shù)。計算機(jī)電源系統(tǒng)的電磁兼容性問題。計算機(jī)空間電磁干擾的防護(hù)設(shè)計技術(shù)。(3)掌握計算機(jī)元、部件抗干擾措施。計算機(jī)接口電路的抗干擾措施。單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾措施。計算機(jī)機(jī)房的電磁兼容設(shè)計等。重點(diǎn)：計算機(jī)元、部件抗干擾措施。難點(diǎn)：計算機(jī)機(jī)房的電磁兼容設(shè)計。第8章 瞬態(tài)干擾分析及暫態(tài)過電壓的傳輸過程 （2學(xué)時）(1) 了解EFT、雷擊浪涌、ESD

8、等瞬態(tài)干擾的特性。非線性保護(hù)器件的作用。(2) 理解均勻傳輸線方程的建立。無損線的波動方程。（3）掌握波的折射和反射。折射系數(shù)，反射系數(shù)。波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容時的反射和折射特性。重點(diǎn)：均勻傳輸線方程的建立。無損線的波動方程。 難點(diǎn)：波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容時的反射和折射特性。第9章 信息系統(tǒng)防雷技術(shù)概述 （2學(xué)時）（1）了解信息系統(tǒng)防雷技術(shù)的設(shè)計思想。（2）理解雷電能量侵入到建筑物的基本途徑。（3）掌握信息系統(tǒng)防雷的主要技術(shù)措施。重點(diǎn)：雷電能量侵入到建筑物的基本途徑。難點(diǎn)：信息系統(tǒng)防雷的主要技術(shù)措施。第10章 計算機(jī)機(jī)房的技術(shù)條件和安全要求 （3學(xué)時）（1）了解計算機(jī)機(jī)房的安全分類。（2）

9、理解從防雷角度如何選擇計算機(jī)房的位置及重要設(shè)備的位置。（3）掌握計算機(jī)機(jī)房對供配電系統(tǒng)的技術(shù)要求。對機(jī)房供電額定容量的要求和選擇。諧波干擾對用電設(shè)備造成的危害。重點(diǎn)：計算機(jī)機(jī)房對供配電系統(tǒng)的技術(shù)要求。難點(diǎn)：從防雷角度如何選擇計算機(jī)房的位置及重要設(shè)備的位置。第11章 信息系統(tǒng)設(shè)備 （2學(xué)時）（1）了解常用信息系統(tǒng)設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器，網(wǎng)絡(luò)適配卡，集線器，交換機(jī)，中繼器，路由器，等等。（2）理解調(diào)制解調(diào)器的工作原理及作用。網(wǎng)卡的分類及選擇。（3）掌握HUB、交換機(jī)、路由器的工作原理。重點(diǎn)：常用信息系統(tǒng)設(shè)備的作用。難點(diǎn)：HUB、交換機(jī)、路由器的工作原理。第12章 信息系統(tǒng)通信介質(zhì)和接口標(biāo)準(zhǔn) （3學(xué)時）

10、（1）了解通信介質(zhì)的分類。（2）理解雙絞線的分類及作用。同軸電纜的分類及作用。光纖的工作原理及分類。無線傳輸方式，如衛(wèi)星通信。通信介質(zhì)的選擇原則。（3）掌握通信介質(zhì)的物理接口。物理接口的四個特性，機(jī)械特性，電氣特性，功能特性，規(guī)程特性。常用物理接口標(biāo)準(zhǔn)，如RS232接口。接口標(biāo)準(zhǔn)與防雷設(shè)計的關(guān)系。重點(diǎn)：通信介質(zhì)的分類及作用。難點(diǎn)：物理接口的四個特性，機(jī)械特性，電氣特性，功能特性，規(guī)程特性。第13章 信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及通信原理 （2學(xué)時）（1）了解幾類主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，等等。（2）理解網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，如基帶傳輸，寬帶傳輸。信道共享技術(shù)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。熟悉典型的

11、局域網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)則。廣域網(wǎng)技術(shù)。（3）掌握信號傳輸?shù)募m錯技術(shù)。分析信息系統(tǒng)安裝信號SPD以后可能對傳輸速率造成的影響。重點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。難點(diǎn)：信息系統(tǒng)安裝信號SPD以后可能對傳輸速率造成的影響。第14章 雷電能量在信息系統(tǒng)中的耦合計算 （4學(xué)時）（1）了解雷電能量耦合計算的基本方法。雷電流波形的數(shù)學(xué)表達(dá)。（2）理解雷電環(huán)境下，信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)部雷電電磁場的分布規(guī)律。雷電電磁能量耦合的計算模型。建筑物對雷電電磁場屏蔽效果分析。（3）掌握風(fēng)電機(jī)組內(nèi)電氣系統(tǒng)和信號系統(tǒng)對雷電電磁能量的耦合計算。重點(diǎn)：信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)部雷電電磁場的分布規(guī)律。難點(diǎn)：雷電電磁能量耦合的計算模型。第15章 雷電科學(xué)試驗 （2學(xué)時）

12、（1）了解野外雷電試驗的基本方法和原理。（2）理解架空電纜、埋地電纜等在自然閃電和人工觸發(fā)閃電條件下形成的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流特征分析。（3）掌握電源SPD、信號SPD、各種屏蔽措施在自然閃電和人工觸發(fā)閃電條件下性能分析。通信基站在真實雷電沖擊下的雷電防護(hù)效果分析，雷電試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，等等。重點(diǎn)：架空電纜、埋地電纜等在自然閃電和人工觸發(fā)閃電條件下形成的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流特征分析。難點(diǎn)：電源SPD、信號SPD、各種屏蔽措施在自然閃電和人工觸發(fā)閃電條件下性能分析。第16章 信息系統(tǒng)雷電防護(hù)綜合設(shè)計技術(shù) （4學(xué)時）（1）了解信息系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計流程和設(shè)計方法。（2）理解信息系統(tǒng)防雷工程設(shè)計使用的主要防護(hù)器件。電源保護(hù)電路和信號保護(hù)電路的設(shè)計。（3）掌握典型信息系統(tǒng)防雷工程設(shè)計分析，如，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)雷電防護(hù)技術(shù)分析，自動氣象站防雷設(shè)計，等等。重點(diǎn)：電源保護(hù)電路和信號保護(hù)電路的設(shè)計。難點(diǎn)：信息系統(tǒng)雷電防護(hù)綜合設(shè)計。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)： 5