本书全面系统地讲述电磁兼容的基本原理与设计方法，全书分为两大部分。第1部分讨论基本的电磁学原理，综述电磁场理论，传输线和天线的重要概念。第2部分讨论了EMC的原理和设计，解释了怎样利用基本原理去设计电子系统，尤其是数学系统，并能在干扰源存在的情况下可靠工作。本书讲述深入浅出，配合典型例证，实用性强。在每章后面附有相当数量的习题并提供部分答案，帮助读者理解主要概念。

无

本教材适用于大学电磁兼容（EMC）课程，也可作为对EMC设计感兴趣的专业工程人员的参考书。学习本教材的先决条件是已经修完了以下几门本科电气工程专业的基本课程：电路、信号与系统、电磁和电磁场。本教材的理论基础是这几门课程所涵盖的基本概念和基本原理。本教材将这些基本概念和基本原理应用于电子系统的设计，使得所设计的系统能与其他电子系统相兼容，并符合各项有关辐射和传导发射的政府法规。实质上，EMC主要解决电子系统的干扰问题，早期称作为EMI（电磁干扰的缩写）或RFI（射频干扰的缩写）。现在用更明确的词汇“兼容”代替了“干扰”一词。
　　过去10年中，EMC在美国变得越来越重要，主要是因为美国联邦通信委员会（FCC）对数字设备强制执行的辐射和传导发射限制。时钟频率超过了9KHz的数字设备不允许在美国市场上出售，除非它们经过检测确认，其辐射和传导发射没有超过FCC所设定的限值。在强制执行FCC的法规以前，数字设备在其他国家出售时，也必须服从相应国家类似的必须严格遵守的法规。据说，目前EMC已被全世界的数字产品制造商所关注。在对数字产品强制执行FCC的法规以前，在美国市场上出售的电子系统中，只有军用系统的干扰受军用标准控制，而对商业产品只是根据自愿的原则，看是否符合产品制造商的要求。对某些会干扰无线电和有线通信的电子系统产品则受到FCC的控制。
　　由于当今市场的价格竞争，全世界的工厂现在都对EMC表现出强烈的兴趣。如果一个产品不符合规定的限值，那么，无论它具有多么创新的设计，都不能出售。为了修改产品的设计以符合要求，可能需要增加额外的抑制器件，并/或者改进产品的物理结构。这些费用由制造商承担，有可能造成产品的价格在市场上不再具有竞争性。为了改进产品而耽误的时间有可能使产品的发布错过最佳时机，导致销售量降低。此外，还有其他影响产品质量的EMC方面。最好的例子就是对静电放电（ESD）的敏感性。如果一种数字产品对ESD非常敏感以至于在干燥的气候中不能可靠工作，那么消费者将很快停止购买这种产品。总之，如果在产品的设计阶段不考虑EMC问题，将对产品的盈利和制造商在业界的名誉带来不利的影响。
　　目前的电气工程（EE）专业课程中没有明确提到EMC，本教材填补了这个空白。第1章给出了几个干扰的例子，并介绍了EMC发展的历史和分贝的概念。第2章通过讨论政府的法规和有关产品质量的各种不同的设计要点提出了学习EMC的另外“动机”。
　　本教材的其余部分分为两部分。第一部分讨论基本的电磁学原理，主要包括电磁场理论（第3章）、传输线（第4章）和天线（第5章）的重要概念。
　　第二部分讨论了 EMC设计，解释了怎样利用基本原理去设计电子系统，尤其是数字系统，使它们能满足政府法规的要求，并能在干扰源存在的情况下可靠工作。一个工程师将EMC问题有效融入设计中的能力的一个重要方面是理解电子元器件的非理想化特性，这将在第6章中讨论。第6章也讨论了典型的抑制元件，如铁氧体磁芯。第7章分析了信号时域表达式和频域表达式之间的关系。大多数的EMC法规都是基于频域写的，因此，设计者能够在时域或频域任一域中同样灵活地分析信号是很重要的。本章还强调了数字信号的上升/下降时间与信号谱分量之间的重要关系。测量仪器，如频谱分析仪，也在本章中进行了讨论。第8章提供了能给出一阶预测的简单发射和敏感度模型。这些模型定性地强调了影响产品辐射发射和敏感度的重要因素。同样重要的是通过产品电源线传递的噪声干扰。EMC的这一重要方面在第9章中讨论。第10章讨论EMC常常被忽略的一面：产品自我干扰的本质。这将结合导线间及印制电路板上带状线的串扰来分析。第11章的内容是屏蔽外壳。EMC的这一方面常常用来补救较差的设计，而实际上理想的屏蔽性能往往难以实现。第12章讨论了静电放电，阐明了静电放电的概念，并提出了降低静电放电危害的设计技术。最后，第13章讨论了前面所讨论的有关系统设计的所有内容。常常被误解的接地问题与系统的物理结构一起讨论。印制电路板的布线和设计是数字系统能否符合EMC法规的关键所在，这也在本章中进行讨论。最后一章是本教材的最高点。学习完本教材后，读者将能理解EMC设计的基本原理。虽然本书将重点放在数字系统上，但所涉及的概念可以应用于其他电子系统。
　　每章的最后设计了一些习题，有的答案附在习题后面，有一些重要的理论，也有其他一些应强调的应用，还提供了详细的解答指南。此外，每章还包含了参考资料，并注明了参考处。
　　要深入理解本教材，做实验非常重要。实验能帮助理解电流测量设备的局限性和对预测数据的实际评价。出于这个原因，在本课程的学习过程中应建立几个能举例说明基本原理的“小实验”。现在的EMC测试设备相当复杂（昂贵），并不是所有大学都能够拥有这种设备，而本地做EMC测试的厂商倒有可能以“现场实习”的形式给学生提供机会，使他们能利用厂商的测试设备去获得有关本教材的感性认识。
　　很多EMC领域的人们为作者编写本教材提供了帮助，从Henry W先生那里获得的见识极大地影响了作者的EMC观点。作者也十分感谢与Robert FGerman和Keith B先生的多次讨论，收获良多。还有其他很多人也同样影响了作者的EMC观点，对他们，作者一并表示感谢。作者还非常感谢Carol Gage对手稿的编辑整理和她的鼓励。

　　Clayton RPaul
　　1991年7月

本书全面系统地讲述电磁兼容的基本原理与设计方法，全书分为两大部分。第1部分讨论基本的电磁学原理，综述电磁场理论，传输线和天线的重要概念。第2部分讨论了EMC的原理和设计，解释了怎样利用基本原理去设计电子系统，尤其是数学系统，并能在干扰源存在的情况下可靠工作。本书讲述深入浅出，配合典型例证，实用性强。在每章后面附有相当数量的习题并提供部分答案，帮助读者理解主要概念。

Clayton R.Paul：Clayton R.Paul: 肯塔基大学电子工程系名誉教授，在该大学电子工程系任教27年，现为莫瑟尔大学电子计算机工程系航天系统工程教授，在电子工程方面著有12本著作，并发表了200多篇技术论文。主要研究方向为电磁兼容、电子干扰系统等。他还是IEEE会士，以及Tau Beta Pi和Eta Kappa Nu会员。

闻映红 等：暂无简介

中国实行3C认证和市场准入制度以来，电磁兼容（EMC）得到了极大的关注和发展。各方面对EMC人才的需求越来越多，各种各样的培训班也层出不穷。但到目前为止，国内依然没有具权威性的、系统的EMC教材。Clayton RPaul的这本EMC教材系统而全面地阐述了EMC的基本原理及其应用，并非常精练地概述了EMC的基础理论所涉及的专业理论。本书内容全面而通俗易懂，很适合作为大学通信与弱电类专业EMC课程教材，也可作为研究生的学习参考书和广大工程技术人员的参考书。本书的理论基础是电磁场与电磁波、电路分析、信号与系统、传输线理论、天线和电波传播这几门课程所涵盖的基本概念和基本原理。
　　本书从总体上可分为两大部分：第一部分讨论基本的电磁学原理，包括电磁场理论、传输线和天线的重要概念等。第二部分讨论了 EMC的原理和设计，解释了怎样利用基本原理去设计电子系统，尤其是数字系统，使它们能满足政府法规的要求，并能在干扰源存在的情况下可靠地工作。
　　本书的翻译首先得到了张林昌老师的指点和帮助，其次得益于许多人的共同努力，梁婷、闫绍楠、吴翔、宋维嘉、姜山和肖猛等为本书的翻译付出了辛勤的劳动，在此一并表示衷心感谢。因译者水平和时间所限，本书内容不当之处，敬请各位同行指正。

　　闻映红
　　2005年10月

第1章电磁兼容概论
11EMC涉及的方面
12EMC历史
13例子
14电尺寸
15分贝与常用的EMC单位
151电缆的功率损耗
152信号源的特性
参考资料
习题
第2章电子系统的EMC要求
21政府的要求
211对美国市场上出售商品的要求
212对美国以外市场上出售商品的要求
213对美国市场上出售的军用产品的要求
214出于符合性验证目的产品的发射测量
215典型的产品发射
216说明满足规定限值困难性的例子
22额外的产品要求
221辐射敏感度
222传导敏感度
223静电放电（ESD）
23产品的设计限制
24EMC设计的优点
参考资料
习题
第一部分电磁原理基础
第3章电磁场理论
31矢量分析
32麦克斯韦方程组
321法拉第定律
322安培定律
323高斯定律
324电荷守恒定理
325媒质的本质参数
33边界条件
34正弦稳态
35功率流
36均匀平面波
361无耗媒质
362有耗媒质
363功率流
364导体与介质
365趋肤深度
参考资料
习题
第4章传输线
41传输线方程
42单位长度的电参数
43时域解（瞬态）
431图解
432数值方法
44频域解（正弦稳态）
441作为位置函数的电压和电流
442功率流
443有耗传输线总结
45集总参数电路近似模型
46时域至频域的转换
参考资料
习题
第5章天线
51偶极子天线
511电偶极子
512磁偶极子（环）
52半波偶极子和四分之一波长的单极天线
53天线阵
54天线的特性
541方向性和增益
542有效孔径
543天线因子
544平衡与平衡不平衡转换器的作用
545阻抗匹配和阻抗变换器的使用
55FRIIS传输方程
56反射的影响
561镜像法
562均匀平面波在媒质界面上的垂直入射
563多径效应
57宽带测量天线
571双锥天线
572对数周期天线
参考资料
习题
第二部分EMC设计的应用
第6章元件的非理想性能
61导线
611导线的电阻和内电感
612平行导线的外电感和电容
613平行导线的集中参数等效电路
614局部电感的概念
62印刷电路板（PCB）带状线
63元件引线的影响
64电阻
65电容
66电感
67铁氧体和共模扼流圈
68铁氧体磁珠
69电磁器件
691直流电动机
692步进电动机
693交流电动机
694螺线管
610数字电路器件
611元件可变性的影响
612机械开关
6121开关触点的电弧放电
6122电路的影响
6123电弧抑制
参考资料
习题
第7章信号谱
71周期信号
711正交基函数和级数展开式
712傅里叶级数表达式
713线性系统对周期信号的响应
714重要的计算技术
72数字电路波形的频谱
721梯形波（时钟）的频谱
722梯形波的频谱范围
723利用频谱范围计算线性系统输出信号频谱的范围
73频谱分析仪
731基本原理
732峰值和准峰值
74非周期波形的表示
741傅里叶变换
742线性系统对于非周期信号的响应
75从线性系统的频域响应求解时域响应
76随机信号的表示
参考资料
习题
第8章辐射发射和敏感度
81导线和PCB覆铜线的简单发射模型
811差模电流和共模电流
812差模电流发射模型
813共模电流发射模型
814电流探头
815实验结果
82导线和PCB覆铜线的简单敏感度模型
821实验结果
822屏蔽电缆和表面传输阻抗
参考资料
习题
第9章传导发射与传导敏感度
91传导发射测量
911电源线阻抗稳定网络（LISN）
912共模电流和差模电流增益
92电源滤波器
921滤波器的基本特性
922通用电源滤波器的结构
923滤波器元件对共模电流和差模电流的影响
924出于诊断目的将传导发射分为共模分量和差模分量
93电源
931线性电源
932开关电源（SMPS）
933电源器件对传导发射的影响
94电源和滤波器的布置
95传导敏感度
参考资料
习题
第10章串扰
101三导体传输线及串扰
1011时域串扰与频域串扰
1012传输线方程
1013单位长度参数
1014频域（正弦稳态）串扰
1015时域（瞬态）串扰
1016集总电路近似模型
1017无耗耦合传输线的精确SPICE模型
102屏蔽线
1021单位长度参数
1022感性耦合和容性耦合
1023软辫线的影响
1024多层屏蔽的作用
1025MTL模型预测
103双绞线
1031单位长度参数
1032感性耦合和容性耦合
1033扭绞的作用
1034平衡的作用
104多导体传输线和入射场的影响
参考资料
习题
第11章屏蔽
111屏蔽效能
112屏蔽效能——远场源
1121精确解
1122近似解
113屏蔽效能——近场源
1131近场与远场
1132电场源
1133磁场源
114低频磁场屏蔽
115开孔效应
参考资料
习题
第12章静电放电（ESD）
121ESD的起源
122ESD的影响
123减轻ESD的设计技术
1231防止ESD
1232硬件抗扰度
1233软件抗扰度
参考资料
习题
第13章EMC的系统设计
131接地
1311安全接地与信号地
1312单点与多点接地
1313接地环路
132系统结构
1321系统外壳
1322电源线滤波器的放置
1323印刷电路板的相互连接和数量
1324内部电缆的布线和连接器的布置
1325PCB和子系统的布局
1326去耦子系统
133印刷电路板设计
1331元件的选择
1332晶振/振荡器频率的分频
1333元件的布局
1334多方面的考虑
1335重要的PCB接地网
1336电源分布和去耦电容
1337环路面积的减小
134小结
参考资料
习题
索引