电磁干扰(ElectroMagneticInterference，EMI)是指任何能引起装置、设备或系统性能下降或对无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁干扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。理论与实验的研究表明，不管是复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备3个条件：首先必须具备干扰源；其次必须有传播干扰能量的途径；再次还必须具备敏感器件与设备。图2.1为电磁干扰三要素的示意图。
电磁干扰根据其干扰源、传播途径及被干扰的敏感设备分为不同类型。对于人工电磁干扰，其干扰源可以分为传导干扰源与辐射干扰源，按干扰的传输途径可以分为两大类：传导干扰、辐射干扰。传导干扰是指通过导体传播的干扰。辐射干扰是指以电磁波的形式传播的干扰，这类干扰的能量是由干扰源辐射出来，通过介质(包括自由空间)以电磁波的形式的特性和规律传播的。传导干扰与辐射干扰的界限并不是非常明显，除频率非常低的干扰信号外，许多干扰信号的传播可以通过导体和空间混合传播，在某些场合先以传导的形式，通过导体将能量转移到新的空间，再向空中辐射。而在另一些场合，干扰信号先在空中传播，在其传播的过程中遇到导体，就会在导体中感应出干扰信号，变成传导干扰，沿导体继续传播。
干扰源的能量必须通过一定的传播途径耦合作用给敏感设备。在实际电磁干扰问题中。
2.1传导干扰
传导干扰是通过金属导体传播的干扰，如电线、金属构件等。传导干扰耦合包括通过导电线路的直接电路性耦合、导电体间的电场(电容性)和磁场(电感性)作用所形成的耦合。在一个实际工程电磁干扰问题中，这三种耦合方式往往同时存在，相互影响，相互制约。它们的一般性质包括频谱、幅度、波形和出现率。
1.频谱
根据干扰电磁能量包含的频率性质分为窄带干扰和宽带干扰。窄带干扰的带宽往往只有几十赫兹到几百赫兹，例如，调幅(AM)、调频(FM)、移相键控(PSK)或单边带发射机(SSB)的单工无线电系统；某些多路复用的模拟或数字系统；通信发射机的谐波输出；基本电源(50Hz及400Hz)输出及其谐波；本地振荡器；无线电测高仪等。
宽带干扰，是指传导电磁能量频谱分布从几十赫兹到几百兆赫兹甚至更宽的范围内，通常由上升沿陡峭的窄脉冲形成，脉冲的上升和下降越快，频谱覆盖范围就越宽。
2.幅度
电磁干扰能量幅度可表现为多种形式，一些是可用某种确定幅度出现的概率来表示；而另外一些干扰的幅度是不易确定的、随机的，例如，来自通信或发射机的某些乱真发射、宇宙噪声等热噪声和内燃机点火系统、电源线放电、马达电刷产生的火花等冲击噪声。
对于冲击噪声，其电流或电压峰值正比于频带，但其平均值与频带无关。
3.波形
电磁干扰能量有各种各样的表征形式——波形，如矩形波、三角波、正弦波、高斯形波，等等。波形是决定干扰带宽的重要因素，波形的上升斜率越陡，则带宽越宽。所以为控制电磁能量的不必要传输，使电磁干扰减至最小，则应在保证可靠工作的情况下使电磁波形具有尽可能长的上升时间，即上升沿比较平缓。
4.出现率
干扰信号在时间上的重现情况及规律称为出现率。电磁干扰信号具有各种形式，通常是脉动的和随机的，但也常见有周期性的。
2.2传导路径和路性干扰
2.2.1电路性干扰耦合模型
电路性传导干扰耦合是最常见的传导耦合方式，其中至少存在两个相互耦合的电路。电路性传导干扰主要靠连接线路的电流和电压起作用，故在不同频率下，其处理方法是不同的。
在低频域，即当传输线的几何尺寸l远小于工作波长(l)时，一般模拟电路可作为集中参数电路处理。而对数字电路，则还应考虑脉冲宽度，只有在脉冲宽度t远小于线路内信号的传输时间时，才能作为低频处理。在高频域，即当l与可比拟时，线路应视作分布参数电路，其特性主要决定于分布电感L和分布电容C，其中最主要的参数为传输电磁能量的传输速度v和线路的特性阻抗ZC：
由叠加定理可知，在图2.2所示的每个回路中流过的电流是该回路本身的电流与另一相耦合的电路在其中产生的电流总和。设U01为信号源，U02为干扰源，当U02=0时，U01产生的若在给定的工作频率内，如果干扰电流或干扰电压足够大，以至超过了干扰对象的敏感门限区，则将出现电磁干扰，产生不良后果。
在图2.2中，如果Z3=Z4=0，则成为如图2.3所示的情况。当多个电流回路共用一根导线时便会出现这种情况，如公共电源耦合电路或公共接地耦合电路。
显然，当耦合阻抗ZK趋于零时，则通过Z11的干扰电流和在ZK上的干扰电压USK均将消失。此时，在有效电流电路与干扰电流电路间即使存在电气连接，它们彼此也不再互相干扰。
此外，电路性干扰还可能通过线路与地之间的耦合阻抗引入。图2.4中的电路中就是一种典型的通过接地阻抗的传导耦合方式。干扰电流I在两个回路的共有阻抗ZK产生一个电压US，这个US将与信号源U源的值合成作为下一级电路的输入。耦合阻抗ZK通常可看成由电阻R和电感L所组成，由于集肤效应，ZK只与较高的频率相关，它的表达式为从上式可以看到，这种路性干扰的出现并不取决于导线的长度，而是取决于干扰阻抗的大小，由于干扰阻抗随着频率的增高而增大，所以，这种路性干扰在高频时应该特别受到关注。在工程实际中，路性干扰常常出现下列情况：
外壳导体，特别是参考电位点与参考导体；
供电线路的进线和回线；
接地保护导体。
2.2.2共模干扰与异模干扰
1.共模和异模
电压、电流的变化通过导线传输时有“共模”和“异模”两种形态。设备的电源线、信号线、与其他设备进行信息交换的通信线路，都至少有两根连接导线，这两根导线作为输送电力和信号的往返线。很多时候，除了上述的两根导线之外还有第三个连接导体，即常见的“地线”。由此，干扰电压或电流的传输行为就有两种方式。一种方式是两根连接导线作为往返传输线路，另一种方式是两根连接导线都作为去路，而第三导体(即地线)作为回路。将这两种方式中的前者称为“异模”，后者称为“共模”。异模干扰为在任意两条载流导线之间的无用电位差。共模干扰为在任意载流导线和参考地之间的无用电位差。
2.异模干扰
异模干扰电流Id出现在电流回路的往返线上，而异模干扰电压Ud出现在电路的往返线之间，即出现在负载电路的入口端，干扰是与信号源电流在同一线路上引入的，如图2.6所示。
由此可见，此时流过一边导线的电流与另一边导线上的电流幅值相同，方向相反。
一个对称电路中出现的异模干扰电压也是对称的，如图2.7所示。
由于异模干扰与信号源一起在电路中传输，它可能引起负载测量错误和功能紊乱。例如，在图2.6中，由干扰源Ug引起的异模电流Id，可以在负载(接收端阻抗)ZE上引起一个附加电压Ud。
对干扰信号Ug而言，由于输入端阻抗ZE往往比信号源阻抗ZQ大，所以干扰电压Ud有时比信号源更高，所以在接收端异模信号将淹没正常信号，造成严重的干扰。
3.共模干扰
实际上，干扰源并不总是连接在两根导线之间。由于干扰源的多样性，因此，在两根导线与地线之间也会有电压，这时导致流经两导线的干扰电流幅值不同，如图2.8所示。共模干扰的影响有时只是引起电路中各处的电位升高，而电路里并没有任何干扰电流流过，如图2.9所示。
因为共模干扰电压引起的干扰在实际电路中是通过在它内部出现的寄生电容和线间感应电感上体现的，因此，共模干扰电流一般出现在频率较高的电路之中，这种干扰随着频率的增高逐渐增强。图2.10显示了共模干扰在高频下通过两个寄生电容Cs1和Cs2在电路中引起共模干扰电流的情况。
共模电压在电路中形成一个共模信号电流，它存在于寄生电容和大地之间构成的回路。
所以，在图2.10中有两个共模电流IC1和IC2分别流过寄生电容Cs1和Cs2，并通过大地回流到电源。在这种情形下，由于寄生电容是对称出现的和电路结构本身的对称性，负载上并没有干扰电压出现。
4.共模和异模的转换
如果阻抗和寄生电容并不是对称的，而且数值也不相同，这时在回路上的共模电压会引起各种较大的电流，并在线路上造成各种电压降，特别是对地电压的增加，就会出现所谓的共模-异模转换现象，即去线与回线上不相等的阻抗会使最初的共模电压全部或部分转变为异由于共模干扰一般是在接地部分中出现，因此，接地回路是引起路性共模干扰最常见的原因之一。下面分析一下由接地回路导致的干扰情况。图2.11是由一个信号发生器与一个示波器的连接而构成的接地回路的典型例子。这里假设电缆上的阻抗远小于信号发生器的内阻ZQ和示波器的内阻ZE而被忽略，而且在线缆上不考虑集肤效应。
虽然信号发生器和示波器这两种仪器本身是满足保护接地标准的，但当它们接地点不同时，这时在接地回路中就会出现共模电压Ugs。由于这个电压的存在，在线缆的内导体(芯线)和外壳导体上就会出现电流，这时在示波器的输入端就会出现共模-异模转换现象。如同上面的分析，作为系统内部的异模干扰电压Ust，将在阻抗ZE上显示出来。而共模电压则在施加在信号接收端上。
2.3电路性耦合干扰的计算
2.3.1电路性耦合干扰的分频特性
电路传导耦合主要是靠传输线路中的电流和电压而起作用，而传输线路在不同频率下所呈现的性质是有较大区别的，因此，分析电路耦合的处理方法在不同的频率下也有差别。下面介绍所谓的“低频”和“高频”情况。
1.低频时的集中参数电路
据电磁场理论，低频域时的电路可作为集中参数来处理，进而可利用电路理论来研究分析传导耦合问题。
对于数字电路，若脉冲宽度t远小于线路内信号的传输时间，也可作为低频处理。此时l？vt(l为传输线路的几何长度，v为传输速度，t为脉冲宽度)。满足上面两个条件的电路传导耦合即可作为低频电路处理。
对于图2.12所示的工作电路，低频时的等效电路如图2.13所示，其中将分布在整个线路的寄生电容集中在一个地方，用集中电容Cl接在线路中间来表示，连接导线的电阻用等值的电阻串接在回路之中表示，当信号源角频率为的低频正弦信号源，即满足条件当线路阻抗Rl很小时，接收端电压Ur则由电源阻抗Rs和负载阻抗Rr来决定。
2.高频域的分布参数电路
与低频域相反，若线路的几何长度l与工作波长可比拟时，电路中就不能看成仅有集中参数元器件了，还应充分考虑连接导体的分布参数，整个电路应看成分布参数电路。线路的特性主要决定于分布电感参数L、分布电容参数C。其中最主要的性能参数是线路传输波的传输速度v和线路的特性阻抗ZC。线路的特性阻抗由于只与分布参数有关，因而对于线路间距离一定、线径大小一定的均匀线路，其特性阻抗可由下式确定：
2.3.2电路性干扰的实例计算
【例2.1】如图2.14为两个分别接地的设备，信号由连接电缆进行传递。由于接地点不同，形成了接地回路，其共用接地阻抗上的地电流形成一共模噪声电压Ui，此电压如同一电磁干扰源使回路ABCDEFGHA和ABCIJFGHA上流动着噪声电流，此噪声电流会在放大器或逻辑电路输入端产生一电位差，而此电位差即是电磁干扰的来源。计算流经地回路的电流和共地阻抗ZC上产生的共模干扰电压。
解因要求流经地回路的电流，而流经整个共用阻抗的电流可能源自独立的信号源和干扰源。以上问题可用图2.15的等效电路来简化。
两接地点间流经的地面电流Ig包括电流中性线上的电流等，其表示式为。
【例2.2】50Hz、220V交流电源的中性地线与其负载的地线都接于1mm厚钢板上，试计算其接地阻抗上的电流及其共模干扰电压。已知负载的消耗功率为1kW，电源的第10次谐波约为基频的2%，1mm钢板ZC的值在50Hz时约为110，在500Hz时约为320。
2.4.1电容性耦合的模型
由于电路中的传导线往往是由两导体构成，因此，这种电路中的连接导线就构成了一种电容，这种电容是导线之间的寄生电容。由于这个电容的存在，一条导线中的能量就能够耦合到另一条导线中，这种耦合方式是通过电场作用的形式产生的，故称之为电场耦合或电容耦合。
电容耦合也是一种最常见的干扰耦合形式。比如在电话中有时混入其他人的话音就是一种最常见的电容耦合干扰的例子。
电容耦合出现在两个存在电位差的电路系统或导线上，当每一个电路系统部分(导线、外壳、线圈绕组等)相对于其余的电路系统存在部分电容(这种电容并不是通常意义上的电容器，而是无形的，是一种电场作用效果)，便构成了干扰传递的途径，所以，在分析研究中常用虚线来标识。
图2.16为两个靠近的电路通过导线间的分布电容形成耦合干扰的示意图。干扰源电路的内阻为Rs，被干扰电路的源内阻为Ri。干扰信号从干扰源Uq通过耦合电容Ck传递到负载电路。
2.4.2电容性耦合的频率特性
当研究被干扰电路通过耦合电容Ck的干扰情况时，可令被干扰电路中的源Un为零。
2.中频段时
上，比如一些快速数字开关等。干扰信号在这种情况下可能严重地影响这些器件的正常工作。
3.高频段时
由于频率升高，电容耦合增强，因此有。
它的耦合变化为：首先频率升高导致耦合增强，但频率升高到一定程度，耦合类型的重点将发生转变，改变为以辐射耦合为主，这时电容耦合反而下降，如图2.18所示区域III。
2.4.3电容性耦合干扰的计算
下面通过一个典型例子来说明电容性耦合干扰的计算。
【例2.3】两线路位置示意如图2.19所示。
