修改，更新和扩版的《电磁兼容原理与应用——方法、分析、电路、测量 （原书第3版）》一书，为读者提供了在电气和电子设备和系统中涉及的设计，问题解决和电磁兼容（EMC）测试等全面而实用的方法。

本版新书也为电磁兼容技术的理论、应用、评估、电磁计算程序，适用的预估方法方面提供了新的知识和资料，此外，本书还提供了69个电路级的电磁干扰（EMI）硬化和费效比好的EMI问题的解决方案，还有1130个插图和表格，包括广泛的器件数据资料及它们的正确安装和应用。至于那些常见的所谓神奇功能，错误应用和错误概念等情况，在讨论EMC和EMI的时候，也会得到处理和纠正。

读者可以从www.emcconsulhnninc.com网站上免费获得关于包括壳体缝隙耦合、天线对天线耦合的预估方面的计算机程序。

《电磁兼容原理与应用——方法、分析、电路、测量（原书第3版）》的主要内容包括电磁兼容（EMC）的基本概念和原理，各种电磁干扰产生的机理和模型，减少干扰及提高抗扰度的方法，电磁场的生物效应与人体暴露限值，系统的EMC和天线耦合的分析，电磁干扰（EMI）的预估技术和计算机电磁建模的方法，以及各种民用与军用EMC标准的限值要求和测试方法。《电磁兼容原理与应用——方法、分析、电路、测量（原书第3版）》还提供了69个电路层级的EMI固化（EMI Hardening）解决方案，1130个插图和表格，包括丰富的器件数据资料以及它们的正确安装和应用方法。《电磁兼容原理与应用——方法、分析、电路、测量（原书第3版）》阐述从EMC技术的工程应用角度出发，所讨论问题的思路清晰，图文并茂，内容丰富、翔实、具体，便于实际应用。此外，《电磁兼容原理与应用——方法、分析、电路、测量（原书第3版）》还提供了一些可供选用的EMI诊断技术和费效比 优良的解决方案，是一本非常实用的参考书。

《电磁兼容原理与应用——方法、分析、电路、测量（原书第3版）》适合从事电气和电子产品研发、设计、制造、质量管理、检测与维修工作的工程技术人员使用，也可供科研院所、检测机构、大型工程项目等专业技术人员作为EMC分析、测试和设计的参考书，还可作为电气与电子工程、精密仪器、通信和计算机技术、生物医学工程、人工智能等 专业师生的教学参考书。

大卫A.韦斯顿（David A. Weston）是EMC顾问和获得美国国家无线电和电信工程师协会（iNARTE）认证的加拿大安大略梅里克维尔（Merrickville，Ontario，Canada）EMC咨询公司的EMC工程师，他也是美国电气与电子工程师学会（IEEE）的终身会员。韦斯顿从事电子设计工作已经长达44年，在过去的34年里专攻EMC领域内的控制、预估、测量、整改（问题解决）、设计。1960-1965年，韦斯顿在克罗伊登技术学院（Corydon Technical College）学习，1965年获得伦敦研究院城市和行会学院（the City and Guilds of the London Institute）颁发的两项广播与电视证书，这两个机构均在英国。

“本书第3版比第2版增加了60%以上的新知识。凡千变万化的电气/电子设备中所涉及的各种电磁兼容问题，书中都以更加新颖和更加实用的方法来诠释这些问题。”

——Ion Boldea ，University Politechnica Timisoara , Romania

“这是一本完整的著作，包含了大量的实用信息和实例。”

——John F. Dawson , University of York , United Kingdom

译者序

原书序

第1章电磁兼容1

11电磁干扰简介1

111电磁干扰产生的影响1

112电磁干扰的耦合方式2

113总结2

12电磁干扰规范概述4

121军用规范5

122商用规范5

123非管制的设备5

13电磁环境概述5

131自然电磁噪声源6

132人为电磁噪声源8

14工业、科学和医疗设备8

141FCC18部分8

142从工业设备测得的场强9

143由高压输电线路和其附近的电场和磁场产生的干扰11

15交通、荧光灯、微波炉的噪声和家庭及办公室里的磁场干扰17

16医院的电磁环境19

17有意发射器20

18低功率有意辐射体21

19高功率有意辐射体24

110电源线的传导噪声25

参考文献26

第2章电场与磁场、近场与远场、辐射体、感受器、天线28

21静态场和准静态场29

211直流电场29

212直流磁场29

213双绞线30

214由环路产生的直流场和准静态场33

22导线上和自由空间中的电波34

23辐射功率45

24测量单位48

25天线的接收性能49

251功率密度转换为电场强度49

252根据天线增益将功率密度转换为电场强度49

253天线系数50

254孤立导线/电缆的接收性能57

255作为测量设备和用于电磁兼容性预估的单极子天线58

26简单易做的电场天线和磁场天线63

27非电离电磁场的暴露安全限值82

28计算机程序90

281计算导线辐射的计算机程序90

282用于计算电场/磁场耦合到导线/电缆中的电流的计算机程序93

参考文献98

第3章典型的噪声源及其辐射和传导发射特性100

31噪声源简介100

311单脉冲和周期性脉冲产生的谐波相关噪声100

312阶跃函数的频谱占有率109

32傅里叶变换法和计算机程序110

33案例分析３１：由ＤＣ-ＤＣ变换器产生的噪声电平110

331通用测试配置和方法111

332根据输入功率测试结果对24V－24V变换器的传导发射(CE102）和辐射发射(RE102）情况小结112

333在24V-5V变换器输出端的差模和共模传导噪声114

334变换器输出功率的辐射发射116

34发射机产生的噪声127

参考文献128

第4章PCB印制线、导线、电缆间的串扰和电磁耦合129

41串扰和电磁耦合简介129

42导线和电缆间的容性串扰和电场耦合131

43导线和电缆间的感性串扰和磁场耦合137

44感性串扰和容性串扰的合成146

参考文献190

第5章元件，减小发射的方法及抗扰度191

51元件191

52电源线滤波器242

53信号线滤波器271

54减小发射的方法288

55噪声抗扰度292

56噪声源和噪声电平320

57减小辐射发射的方法328

58瞬态脉冲防护328

581瞬态保护器件329

59雷击防护332

510静电防护341

511电磁脉冲防护344

参考文献345

第6章电磁屏蔽346

61反射、吸收和屏蔽效能346

62屏蔽效能351

621使用屏蔽效能公式的注意事项358

63新型屏蔽材料：导电漆和热塑性塑料、塑料涂层和胶水360

64缝隙、接合处、通风缝隙和其他孔隙399

65有接头和孔隙的外壳对磁场的衰减420

66衬垫理论、 衬垫的转移阻抗、 衬垫类型和表面处理437

67波导衬垫 450

68导电表面处理、直流（DC）电阻和腐蚀对衬垫材料的影响451

69实际的屏蔽和对屏蔽效能的限制457

610分隔 457

611建筑物的屏蔽效能 458

612评估屏蔽效能的计算机程序460

参考文献462

第7章电缆屏蔽、电场和磁场产生的耦合、电缆发射464

71电缆耦合和发射简介464

72电缆屏蔽效能/转移阻抗464

73半刚性电缆503

74长线效应504

75转移导纳506

751 长电缆的屏蔽效能506

76屏蔽终端对转移电压的影响510

77电场和磁场产生的耦合511

78运用NEC程序对在自由空间或接近自由空间条件下的电缆耦合建模515

79吉赫兹频率下的电缆屏蔽效能521

710频率达到12GHz的电缆屏蔽效能525

711入射场的极化和角度529

712屏蔽层对地端接 529

713电缆和导线的发射533

714降低电缆产生的电场和磁场的辐射543

715屏蔽连接器、后壳和其他的屏蔽端接方法544

716以太网和USB连接器558

717其他电缆屏蔽层端接方法571

718符合军标 MIL-STD/DO-160C或商用辐射发射要求的电缆屏蔽的实际水平576

719屏蔽层连接到壳外还是壳内580

参考文献586

第8章接地和搭接588

81接地简介588

82安全接地、接大地和大系统接地589

821大地593

83信号地和电源地598

84信号接地准则611

85电源和接地电路图612

86雷击保护接地612

861避雷器612

862地电位616

863案例分析81：一个用于通信场地的雷电保护接地617

87搭接618

871概述618

872美国军标MIL-B-5087、MIL-HDB-419A和MIL-STD-464619

873腐蚀、不同类金属和氧化作用624

874搭接的测试方法628

875接地设计软件629

参考文献630

第9章EMI测量、控制要求和测试方法631

91简介631

911EMI测试实验室631

92测试设备633

93诊断测量664

94商用EMI要求和测量670

95屏蔽室、电波暗室、传输线以及蜂窝天线736

951屏蔽室内场和天线误差736

952GTEM、TEM和其他测试室753

96军用EMI要求和测量方法757

97RTCA/DO-160要求797

参考文献800

第10章系统EMC和天线耦合802

101系统级的EMC802

102天线耦合引起的EMI811

103环境场地的预估和调查864

1031无源互调865

1032案例分析102：场地的电磁环境预估和场地调查869

104案例分析103：HF相控阵雷达与HVAC线路的耦合873

1041EMI 电平的预估873

参考文献874

第11章印制电路板876

111概述876

112印制电路板（PCB）的辐射原理876

113低电平辐射的PCB布线：测试数据、布线的比较和建议878

114低频差分结构配置的辐射发射结果比较及结论综述889

115实际的PCB布线932

116逻辑器件类型的比较936

117降低电路电平的方法939

118PCB接地942

119印制板的屏蔽952

1110PCB的辐射、串扰预测以及 CAD 程序956

1111PCB去耦电容器、嵌入电容和电磁带隙（EBG）968

1112PCB布线案例分析970

11124案例分析114：电话设备的超限辐射发射974

1113增强PCB的抗扰度978

参考文献979

第12章EMI和EMC控制、案例研究、EMC预测技术和计算电磁建模980

121EMC控制980

122EMI调查984

123EMC预测：一般方法991

124EMC、计算电磁建模以及场求解的计算机程序1012

125静电场、静磁场、低频和准静场分析1043

126使用电磁分析程序的误差1046

参考文献1048

附录1049

附录A导体、导线和电缆特性阻抗1049

附录B单位和转换系数1051

附录C电场强度对磁场以及功率密度的转换1052

附录D常用有关公式1053

附录E铜实心裸导线的数据(线度、重量和电阻)1056

附录F材料的介电常数1057

缩略语表1060

原书序

本书的第3版，对第1版和第2版的内容进行了修改和更新，增加了 65%以上的内容, 其中包括：重新审定了原书中的计算机建模程序，补充了印制电路板（PCB）层级的串扰计 算方法；第5章中补充了许多有关信号滤波器与电源滤波器的设计方法；第10章中补充了 关于天线与天线之间的耦合分析；第9章提供了全新的民用和军用方面的电磁干扰（EMI） 的测试方法和要求。此外，还收录了壳体缝隙耦合，通用串行总线USB及以太网（Ethernet） 的连接器和电缆屏蔽方面的数据资料。所有的电子和电气设备都是潜在的EMI源。同 样地，这些设备在某些电磁环境电平下也可能不能达到设计性能。EMI产生问题的范围囊括 了从简单的杂扰（如电信设备的静电干扰）或数字设备误比特率（Bit Error Rates）的增加 一直到异常灾祸的发生（例如爆炸装置受到干扰而意外爆炸）。

使设备和系统达到电磁兼容的方法是首先对其运行所处的电磁环境进行评估（这种电 磁环境评估通常是依据相应的标准或技术要求来进行的），然后再进行设计和制造，使这些 设备和系统能在预定的工作环境中工作而自身不产生emi0

本书的读者对象是那些负责产品设计的工程师和系统工程师、技术专家、技术人员，或 者是从事设计、维护和制定规范的那些工程经理。这些规范可以确保设备满足EMC要求并 在给定的电磁环境下安全运行。

许多工程师往往都没有射频（RF）方面的经验。然而，运行中的数控设备或开关电源 设备往往就是一个RF系统。因此，想要理解EMC就必须了解元器件和简单辐射体的高频 特性以及电波理论。

为了使设计师在建造设备和系统时既考虑EMC，又不至于过度设计，本书将讲解EMI 预估技术。这是因为如果在设计研发过程中达到EMC，可以避免在产品量产后为了解决 EMI问题而产生的额外成本以及项目延迟。此外，鉴于EMI问题是普遍存在的现象，本书 还提供了一些可供选用的EMI诊断技术和费效比优良的解决方案。

本书讨论了在给定的电磁环境中预期可能出现的典型的EMI源及其辐射发射和传导发 射的特性，还探讨了减少电磁发射和降低设备对EMI敏感度的方法。有一些EMI/EMC书籍 中的方程在理论上是完美的，但是它们往往并不能用来解决实际的EMI/EMC问题。大家会 发现本书中的所有方程在EMI预估和EMC设计中极为实用。而且在大多数情况下，它们都 经过了测量验证。读者可以从WWW.emcconsulhnninc.com网站上免费获得关于包括壳体缝 隙耦合、天线对天线耦合的预估方面的计算机程序。在大多数情况下，理论都是经过测量数 据实证过的。当出现异常的情况时，本书也给出了一些最可能的原因。本书也提供了大量的 参考文献，供读者对某个领域中的问题做进一步研究时使用。此外，全书中的预估和案例研 究中都给出了如何应用这些方程的实例。所有的电波和电路理论在实际应用中都会受到物体 尺寸和工作频率的限制，其中也包括寄生元件的影响。对于这些限制，本书也都做了分析。

对于那些让EMC背负“黑色魔法”名声的明显反常现象，例如，在进行EMC检测时, 当加了屏蔽、滤波器或接地之后，EMI发射电平或EMS敏感度反而增加的现象，本书也做 了解释。导致这些明显无法解释的结果的主要原因是因为我们对其基础理论尚没有理解透 彻。本书中所采用的写作方法是强调对于理论的理解，重点要放在其在EMC设计和EMI解 决方案的实际实现中的实用性，包括后续的实施和维护。

本书目的是使书中所包含的信息具有实际的应用价值或是用以加深对于EMC原理的理 解。例如，计算或公布衰减或屏蔽效能的数据，除了用于解释问题之外，几乎无用。因此, 上述计算或数据必须结合在给定的环境中预计可能的最坏情况下的辐射或传导噪声电平来使 用。所以必须对达成预期衰减或屏蔽效果的限制因素加以考虑。而后就可以预估对施加在系 统或电路上的噪声电平或抗扰度电平进行预估了。其目的是避免那种简单化的食谱式方法的 固有缺点，并将数学知识限制在实践工程师或技术员能理解使用的范围内。

书中还介绍了使用标准电子测量设备的实用而简单的测量技术。这些测量技术很适用于 设备的EMI诊断测量以及对那些必须满足商用标准如FCC、DO -160、EN及军用/航空航天 标准ML-STD-466等EMC要求的设备做“快速查验”。同时也介绍了进行认证和合格 EMC测试时，采用精密复杂的设备进行校正测量的技术和可能遇到的错误。

编著本书的基础是著者在EMC咨询方面的经验以及16年来所举办的1 ~4天的EMC专 题研讨会的课程笔记。本书也解答了研讨会的与会者和客户们所提出的许多问题。

感谢David Viljoen先生，他为本书的第1版做了大量的工作，没有他的贡献，本书就不 可能有今天的样子。

对于本书第3版的问世，我也要感谢Jennifer Gain和Kerri McDoegal所做的研发工作和 撰写的报告，本书中叙述的所有测量软件和分析软件都是Lome Kelly编写的，也要感谢 Robert Gray杰出的绘图和审查。还要特别感谢Calvin Gale以他的奉献精神和高学术水平完 成了最近所有的研发任务及他对本书编写中的章节布局、内容写作及EM软件的使用和编辑 所做的考虑。最后，我要特别感谢答应为本书提供图表的组织机构，尤其是加拿大航天局。

David A . Weston

译者序

自20世纪90年代始，在通信和计算机技术的发展带动下，信息技术(Information Technology ,n)和互联网技术(Internet Technology, iT)有了突飞猛进的发展。在21世纪的近 22 年来，航空航天技术 I Aeronaatih and Astronaatih Technology, AT )、机器人技术(Robot Technology, RT)、物联网(Internet of Things, IoT)、人工智能(Artificial In telliyeace, Al)、 无人驾驶(Autonomous Driviny, AD)等一大批高新技术如雨后春笋般地涌现问世。

然而，上述这一切高科技创新技术无一不是与各种电磁波在自由空间的辐射和线缆间的 传导及相互耦合等现象相联系着的。换言之，无论传统技术还是当代高新技术，各种电子电 气装置、设备、系统和设施在运行中，对外界既不能产生过强的“干扰电平”，而同时又要 能承受外界一定强度的“敏感度电平”，即它们的“干扰与抗干扰”性能之间应该能够相互 兼容。为了解决上述兼容问题，大约从22世纪80年代开始，逐渐形成了一门新的技术学科 电磁兼容(Electromayaetic Compatibility, EMC)。目前，电磁兼容技术研究的频率范围 是 0 ~ 400GHz。

电磁兼容是一门理论性和实践性都很强的技术学科。要解决实际的电磁兼容问题，不仅 需要自身理论的发展与指导，更需要那些能切实排除上述各种装备中出现的干扰与抗干扰的 措施、方法、经验等实际手段。这是从事电磁兼容工作应遵循的原则。

基于这样的理念和原则，译者认为加拿大著名的电磁兼容资深专家David A. Weston的 著作《Electromaaaetic Compatibility: Principles anf Applications， 2nf edition》是一本非常值 得推荐的电磁兼容优秀书籍，该书由杨自佑、王守三(美籍华裔教授)翻译，并在2006年 由机械工业出版社组织翻译出版发行，获得从事电磁兼容技术工作读者的普遍欢迎。为此， 在该书修订和扩充内容的第 3 版《Electromaaaetic Compatibility： Methods, Analysis， Circaits， and Measurement, 3rd edition》于2017年在美国发行后，机械工业出版社决定再次进行组织 翻译。

正如原书第3版原序言中所说的，第3版修改和更新了原书第7版、第2版中65%以上 的内容，包括对原书中计算机建模程序的再审定，补充了印制电路板(PCB)层级的串扰计 算方法，第5章中补充了许多有关信号滤波器和电源滤波器的设计方法，第7章中补充了 关于天线与天线之间的耦合分析，在第9章中提供了全新的民用与军用电磁干扰(EMI)的 测试方法和要求。此外，还收录了壳体缝隙耦合，通用串行总线(USB)及以太网(Ethernet) 的连接器和电缆屏蔽方面的数据资料。

本书的主要内容包括EMC的基本概念和原理，各种电磁干扰(Electromayaetic Interfer- eace, Em))产生的机理和模型，减少干扰及提高抗扰度的方法，电磁场的生物效应与人体 暴露限值，系统的EMC和天线耦合的分析，EMI的预估技术和计算机电磁建模的方法，以 及各种民用与军用EMC标准的限值要求和测试方法。书中还提供了 69个电路层级的Em) 固化(EMI Hardening)解决方案，1130个插图和表格，包括丰富的器件数据资料以及它们 的正确安装和应用方法。本书的阐述从EMC技术的工程应用角度出发，所讨论问题的思路 清晰，图文并茂，内容丰富、翔实、具体，便于实际应用。此外，本书还提供了一些可供选 用的EMI诊断技术和费效比优良的解决方案，是一本非常实用的参考书。

本书适合从事电气和电子产品研发、设计、制造、质量管理、检测与维修工作的工程技 术人员使用，也可供科研院所、检测机构、大型工程项目等专业技术人员作为EMC分析、 测试和设计的参考书，还可作为电气与电子工程、精密仪器、通信和计算机技术、生物医学 工程、人工智能等专业师生的教学参考书。

本书翻译工作由长期从事EMC工作的五人翻译团队完成。全书共有3章。其中杨自佑 翻译原书序言、全书目录、第3~3章；彭聪翻译第7章和第12章；陈倩翻译第6章和第8 章；黄敏超翻译第5章和第11章；夏俊杰翻译第4章；第9章和第13章的翻译由团队成员 共同完成。全书译稿由杨自佑、彭聪负责审阅、修改、定稿。彭聪还负责全部翻译稿的版面 布局和一些插图、表格的排列工作。此外，为了方便读者阅读和理解书中的电磁兼容术语, 标准化组织和机构等缩写词的含义，杨自佑和彭聪还编写了缩略语表。

译者对机械工业出版社一贯、长期、积极支持EMC书籍的出版工作表示由衷的感谢！

由于EMC技术发展迅速，加之译者水平有限，书中错误和不妥之处，敬请专家、读者 不吝赐教。

译者谨序