前言

早在20世纪60年代，作者作为飞行训练器设计团队的一名成员，设计这样的飞行训练器设备： 模拟计算机产生一组梯形光栅的波形，并显示在一个飞点扫描器的屏幕上； 屏幕的光可以照亮一条5英里(1英里≈1609米)宽的可连续移动的屏幕，且投射到屏幕上的光通过一个准直透镜聚焦到光电倍增管产生电影； 视频输出模拟了安装在低空飞行导弹上的摄像机。 

该系统运作良好，但从来没有圆满解决被大范围干扰的问题。其事实的根本原因是，在项目初期，客户坚持在设备机架的底部采用单点接地端子和三线编织的方式连接单点地。这些指定的“模拟地”“逻辑地”和“电源地”，星点与欧姆阻抗点相连。在设备中的其他位置，参考“地”被彼此隔离，这可能是最坏的布局方式。

即便如此，“星点接地”的概念已被工程领域广泛接受。其他流行的误导性的概念是“等电位地”，并且需要“避免接地环路”。

本书作为一份研究报告，提倡使用一套准则取代一些误导性的概念。工程师们持怀疑态度，总有人可以指出推理的缺陷。因此，我们收集了很多背景材料，进行了充分的试验，做出了进一步的分析,最终可以清楚地看出利用电路模型可以有效地分析耦合机制。

但仍有批评者指出，这种做法不能用于解决高频模拟问题。所以，电路模型分析方法的深入发展需要分析传输线的影响，且应该考虑电缆作为天线的作用。最终的结果是，需要一种可用于评估和分析电磁干扰（EMI）相关联的问题的技术。这项技术需要解决以下几个方面的问题： 

 公共阻抗； 

 电场（电容感应）； 

 磁场（磁感应）； 

 电磁场（平面波）。

下面将提供一些电路模型模拟各种传导EMI和辐射EMI问题。这些模型使用简单独特的分析方法，并且很容易实现。

这些内容对各类设计工程师是有用的，如电路设计师、印制电路板设计者、电子系统工程师、电力系统工程师、电磁兼容（EMC）工程师和EMC顾问。设计者的时间很宝贵，建议设计者首先阅读第9章，该章描述了自上而下的方法，并提供了一套简单的指导方案。如果该系统的方法可以实现，那么设计可以基本完成。然后，值得一读的是第8章，其大部分技术可以降低EMI的耦合程度，并阐述了有关的技术原理。前面几章的内容可以作为详细推荐内容的补充材料进行阅读。

本书讲述了实际设计的基本概念，对电子电路设计（如模拟、数字、切换模式、射频等）相关课程的老师非常有用。

通过阅读本书，电气工程的学生将受益匪浅，因为EMC不再是一个可选的课题，以下几章介绍的方法可能是最简单的。

基于本书提出了一种不同的方法来分析电磁干扰问题，因此，对开设电磁兼容课程的大学非常有用。本书不需要具有电磁场理论的数学能力，可以作为工程师的参考书。

书中第7章的测试确定了一个事实，即天线模式电流传播比差模电流更快，并且展示了如何进行速度测量，研究员对此将会比较感兴趣。

有很多书描述了各种干扰耦合机制，并找出了切实可行的设计方案。也有部分书深入地研究和分析了电磁场的传播。因为上述内容可以在其他书籍上找到，因此本书没有必要重复分析，这样可以使得本书比较简洁。

以下是本书的主要内容。

第1章指出了基本概念，总结了电路模型方法。

第2章定义了所有电路模型并派生出熟悉的简单模型的结构，如共模电路和差模电路的耦合，这些模型对了解耦合机制是非常有用的，且这些模型适合使用SPICE软件进行分析。当信号波长是电缆长度的十分之一时，仿真响应相当精确地反映响应的频率。

第3章开发的分析方法，允许在复杂的部件情况下仿真电磁耦合，如飞机机翼或多层板。虽然这些模型的频率响应与简单结构的限制一样，但是应用范围被大大拓展了。

当信号的波长等于四分之一线长时，开路线将产生一个谐振频率，短路线将谐振在半波频率。在谐振频率，干扰水平将达到峰值。如果希望仿真任何信号链路的干扰耦合特性，那么模型应能够处理信号达到和超越线的半波的频率。

第4章通过调用传输线理论关系实现了这一目标。

第5章进一步研究了这个分析过程，以模拟电缆作为天线的性能。

第6章导出了一个电路模型，可以复制一条双导体电缆作为天线的瞬态特性。

第7章阐述了电路模型如何用来模拟实际台架试验的硬件响应，这是联系理论和实践的重要纽带。

第8章描述了许多工程师用于提高EMC的技术，并与前面章节中的干扰耦合机制设计和识别衔接起来。

第9章概述了利用系统的方法分析在研系统的电磁兼容特性。它清晰地建立了正规的EMC设计要求和设备的性能之间的联系。S.I.系统单元贯穿全书。

虽然分析过程比使用电磁场理论简单，但是计算仍需要使用计算机。SPICE仿真程序可以处理如第2章所述的简单结构，但不能处理后面的章节中描述的计算，还需要数学软件来协助分析。

Mathcad是理想的软件，因为它可以把电磁场传播和电路分析方程结合起来。它可以接收待审查硬件的几何测量数据，并将这些数据和硬件测试数据结合起来。附录A给出了该软件的简单介绍，Mathcad软件的工作表副本可以从www.designemc.info网站下载。

本书给出了一个操作实例，把Mathcad翻译成MATLAB的.m文件，这些也可以从网站www.designemc.info下载。附录B确立了两个软件包之间的关系，可以帮助熟悉MATLAB的工程师阅读和理解Mathcad工作表的内容。

分析的主要特点之一是采用传输线理论方程得到传输公式。附录C提供了分布参数概念的简要介绍，并在第4章的开始得到了混合方程。

尽管本书中使用的许多概念是电气和电子工程师熟悉的内容，但也有一些概念是新的。因此，附录D提供了一些新概念的定义。

经过进一步测试和分析的报告将在完成后发布在网站www.designemc.info，读者可以通过该网站进行反馈。

作者

2019年8月