电磁兼容设计基本原则:我们的产品正在帮助我们(下)

对于波动电流来说，最大的不同点在于有时被称作“隐形原理”——杂散电容和电感的阻抗，是电磁能流入的路径，成功的EMC 工程师每当在考虑传导结构时都会将此路径显示出来。

电流回路的每一部分都有几个可选路径。这些路径可能是沿着导体或者通过元件和设备，抑或是通过在绝缘体，PCB 基片，空气中的杂散路径。

这看起来和电磁波传播无关。我们所设计的导体，元件和设备以及我们不曾设计过的杂散电容/ 电感耦合，还有不想要的（但是不能完全避免的）“意外天线”发射（见7.2），这些看起来都只是导纳不同（阻抗的倒数）而已。

比如，电磁波的部分能量可能会离开一个导体并且沿着空气继续传播——如（电容，电场）位移电流——如果它能识别出阻抗与导体阻抗可比拟的空气路径。

当一个导体回路以高阻抗的形式产生谐振时（如阻抗匹配不好的传输线， 见7.6）， 而空气的“杂散电容”可以轻易创造一个低阻抗回路，从而对于波动电流来说，最大的不同点在于有时被称作“隐形原理”——杂散电容和电感的阻抗，是电磁能流入的路径，成功的EMC 工程师每当在考虑传导结构时都会将此路径显示出来。

电流回路的每一部分都有几个可选路径。这些路径可能是沿着导体或者通过元件和设备，抑或是通过在绝缘体，PCB 基片，空气中的杂散路径。

这看起来和电磁波传播无关。我们所设计的导体，元件和设备以及我们不曾设计过的杂散电容/ 电感耦合，还有不想要的（但是不能完全避免的）“意外天线”发射（见7.2），这些看起来都只是导纳不同（阻抗的倒数）而已。

比如，电磁波的部分能量可能会离开一个导体并且沿着空气继续传播——如（电容，电场）位移电流——如果它能识别出阻抗与导体阻抗可比拟的空气路径。

当一个导体回路以高阻抗的形式产生谐振时（如阻抗匹配不好的传输线， 见7.6）， 而空气的“杂散电容”可以轻易创造一个低阻抗回路，从而PI 和EMC——我们就要控制好各个路径的导纳，我们可以通过调节各路径的导纳使需要的信号或能量电流主要沿着我们设计的路径流动。

比如，如果可以设计一个可以“掉入”多条路径的无信号或能量的电流，那么就一定不存在串扰，发射，并且——直接导致——我们的产品有一个完美的SI 和PI，它的电磁发射为零（见[2]）。而且，通过互惠原则（见如下7.2）可知，它具有良好的RF 抗扰度。

当然，我们从未达到过绝对的完美，但是我们可以将发射总量减少到一个足够小的值，并且尽可能地提高抗扰度，并且这个过程仅仅是运用物理定律而整体的制作成本没有显著增加。

相关详情请见[6] 中的第2 章，[7] 的2.3 节或者[10]中的10.1.4。

7.2所有导体都是“无意天线”

7.3电流回路的大小和耦合
当电磁能量从一个导电回路转移到另一个导电回路——不管刻意与否——都叫做电磁耦合。可以用耦合系数来描述这种耦合，该系数与频率相关，因为它包含了杂散电容和电感。

截止到第一个谐振频率，接收/ 回流电流路径的总回路越大，阻抗就越大，导纳就越小，由此产生的电场和磁场就越大，因此它与其他导体的耦合就越强。

图5 电场耦合实例

图6 磁场耦合实例

如图5 电场所示，图6 磁场（和图10，见下文）所示，电流回路越大，需要的电流与受扰回路耦合的比例就越高，流入不想要回路的噪声电流水平就越高，引起了所需信号的波形畸变，并造成发射和抗扰度恶化。

图5 和图6 说明对于所有电路，减小发射/ 接收电流回路面积的重要性——无论它们是意外发射还是接收电磁噪声，都是为了使它们的SI，PI 和EMC 最优化。

详情请见[6] 中第五章，[7] 中2.7 或者[10] 中10.1。

7.4所有电流（包括杂散电流）都会自然选择阻抗最小的路径
电流天生“偏爱”面积最小的回路和最低阻抗（见上述6 描述），这是我们知道的唯一一个对SI，PI 和EMC 设计者有用而不是背道而驰的物理定律。

发射天线就是一个将其自身电压和电流产生的电磁能刻意泄漏到空气中的导体。一个接收天线也就是一个从周围电磁场接收电压和电流的导体。

当然，通常情况下我们并不想导体发射（泄漏）它们的电磁能量，或者从环境中接收噪声。EMC 工程师通常称这种泄漏和接收现象为：“意外的天线行为”或者“无意的天线行为”。

当导体暴露在电场，磁场或电磁波在它的绝缘媒介中传播（比如空气）时，它的电气/ 电子线路就会产生噪音电压和电流，如果我们想在导体中产生同样的场强，就需要产生这样相同的噪音电压和电流。这叫做互易定理。

互易定理也适用于无意天线。所以当电流流过一个导体，而这个导体并未控制好电流回路，那么就会造成噪音发射，同样它也会从周围电磁环境中接收噪音。