电磁兼容性问题的分析和解决可以从三大要素着手：干扰源、耦合途径和敏感设备，如图4-1所示。电磁兼容性的解决措施主要为根据设备需要满足的标准要求和具体的应用场合，确定EMC方案，做好设备和相关系统的EMC设计。

图4-1 EMC三要素

1.电磁干扰源

一般来说，电磁干扰源主要分为自然干扰源和人为干扰源两种。

自然干扰源是指由自然现象引发的电磁干扰，主要包括雷电、静电放电、大气噪声、太阳异常电磁辐射、地球外层空间的宇宙噪声、沉积静电噪声以及热噪声等。因为无法在源头对自然干扰源进行有效控制，所以为了减小这些干扰源对设备的影响，设计人员只有从耦合路径或敏感设备层面采取措施，去减小自然干扰源的危害。

人为干扰源是指由机电或其他人工装置产生的电磁干扰，其中专门用来发射电磁能量的装置称为有意发射干扰源，如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备，这一类电磁干扰也称为功能性干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射称为无意发射干扰源，如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等，这一类电磁干扰也称为非功能性干扰源。对于功能性干扰源，要限制那些功能性发射电磁能量以外的伴随干扰源，主要是谐波发射和与谐波发射无关的乱真发射；非功能性干扰源是必须被抑制的，是电磁兼容性解决措施的关注对象。

2.耦合途径

从各种电磁干扰源传输电磁干扰至敏感设备的通路或媒介，称为耦合途径，有两种方式：一种是传导耦合方式^[1]；另一种是辐射耦合方式^[2]。

（1）传导耦合

传导耦合是干扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一，是通过导电媒介将干扰源上的干扰耦合到敏感设备上，属于频率较低部分（低于30MHz）的耦合。传导耦合可以通过电源线、信号线、接地导体等进行耦合。

在低频时，因为电源线、接地导体、电缆的屏蔽层等会出现低阻抗，所以电流注入这些导体时易于传播。当噪声传导到其他敏感设备时，就可能产生干扰作用。解决传导耦合的方法就是要防止导线感应噪声，即采用适当的屏蔽或将导线分离，或者在干扰进入敏感设备之前，用滤波方法从导线上滤除噪声。

传导耦合的主要形式如下：

1）直接耦合。传导耦合最普遍的方式是干扰信号通过导线直接传导到敏感设备中，从而造成对设备的干扰。这些导线可以是设备之间的信号连线、电路之间的连接线（如地线和电源线），也可以是供电电源与负载之间的供电线。如图4-2所示，这些导线在传递有用信号的同时，也将传递干扰信号。

在图4-2中，R_S为干扰源内阻，U_S为干扰源信号的干扰电压，R_Z为连接导线的等效电阻，该电阻随着干扰信号频谱的变化而变化，R_L为敏感设备的等效电阻负载，该等效电阻也随着干扰信号频谱的变化而变化。

2）共阻抗耦合。当两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。在电源线和接地导体上传播的干扰电流，通常都是通过共阻抗耦合进入敏感电路的。

共阻抗耦合之一的典型公共地线阻抗耦合（又称共地阻抗耦合）如图4-3所示，图中电路1和电路2共用一段地线，电路1的干扰电流（地电流）通过公共地线阻抗耦合到电路2，从而对电路2造成干扰，反之亦然。

图4-2 直接耦合

图4-3 共阻抗耦合之一

图4-4所示为共地阻抗耦合的另一个例子，图中U₁为干扰源电压，U₂为敏感电路信号电压，干扰源和敏感电路之间有共地阻抗Z_g。敏感电路的负载R_L2上的干扰电压U_n是干扰源电压U₁、公共地阻抗Z_g及负载R_L2的函数。

图4-5所示为电源内阻及公共线路阻抗形成的共阻抗耦合，图中电路2电源电流的任何变化都会影响电路1的电源电压，这是由两个公共阻抗造成的：电源线是一个公共阻抗，电源内阻也是一个公共阻抗。将电路2的电源引线靠近电源输出端可以降低电源引线的公共阻抗耦合。

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图4-4 共阻抗耦合之二

图4-5 共阻抗耦合之三

3）电容耦合。电容实际是由两个导体构成的，因此两根导线就可以构成一个电容，这个电容就被称为导线之间的寄生电容。由于寄生电容的存在，一根导线中的能量能够耦合到另外一根导线上，这种耦合称为电容耦合。电容耦合是指电位变化在干扰源与敏感电路之间引起的静电感应，又称静电耦合或电场耦合。电路的元件之间、导线之间、导线与元件之间都存在着分布电容，如果某一个导体上的信号电压（或噪声电压）通过分布电容使其他导体上的电位受影响，就产生电容耦合。

图4-6所示为平行布线的导线1和导线2之间的电容耦合，图中电容C是两根导线间的分布电容。流经导线1的信号，经分布电容C将信号能量注入导线2。导线1的电流信号由信号源向负载R_L1输送有用能量。当这些能量通过C耦合到导线2所在的电路后，就会对R_G2和R_L2产生干扰。

图4-6中的电容耦合并没有考虑两根导线与大地或其他导体之间的分布电容的影响。在实际设计中，导线与大地之间的分布电容是绝对不能忽略不计的。

图4-6 平行导线的电容耦合

4）电磁感应耦合。电磁感应耦合又称磁场耦合，根据法拉第电磁感应定律：感应电动势等于磁通变化率的负值，而磁通正比于回路面积。在任何载流导体周围都会产生磁场，若磁场是交变的，则对其周围闭合电路产生感应电动势。当电路与另一电路（敏感电路）链环时，结果出现电磁感应耦合，在另一电路中产生感应电压U_N，如图4-7所示。

图4-7 电磁感应耦合

a）实际电路 b）等效电路

U_N可表示为

U_N=jωMI₁=jωBScosθ （4-1）

式中，I₁为干扰电路中的电流，其频率为ω；M为两电路的互感；B为磁通密度；S为闭合回路面积；θ为B与S夹角；U_N为感应电压的有效值。

因此，由式（4-1）可以看出，为减小感应电压，可以采用如下措施：减小B的值，可利用加大电路间的距离或将导线绞绕，使绞线产生的磁通密度B能相互抵消掉；减小受干扰电路的面积S，可将导线尽量置于接地面，以减少回路所围的面积；减小cosθ的值，可通过重新安排干扰源与受干扰者的位置来实现^[3]。

（2）辐射耦合

电流产生磁场，电压产生电场。在交流电路中，导体中的交流电流和导体间的交流电压会在周围空间产生交变的磁场和电场，产生一种电磁波在空间中传播。处于这种电磁波中的导体，就会感应出相应的电动势。

电磁辐射干扰是一种无规律的干扰，这种干扰很容易通过电源线、信号线传播到系统中去。空间中的导线不仅能辐射电磁波也能接收电磁波，这就是所谓的天线效应。当导线的长度大于或等于空间中信号波长的1/4时，天线效应更加明显。

辐射耦合就是通过空间将一个电网络上的干扰耦合到另外一个电网络中去，属于频率较高的部分（30MHz）。

3.敏感设备

敏感设备是指在被关注的电磁环境中，被干扰的设备或可能受到电磁干扰影响的设备。敏感设备一般由一些电流回路或电压回路组成，因此有可能对外传导或辐射电磁能量，还可能通过前述耦合途径耦合到外界形成电磁干扰噪声，产生相应的电压或电流噪声，影响敏感设备的正常工作。因此，干扰源可以看成敏感设备，敏感设备也可以看成噪声源，EMC技术就是要使在同一个电磁环境中的设备互不干扰，在自然界电磁能量的影响下，能正常工作。