EMC设计

差模 / 共模辐射场强预估

依据 Paul 电小环与双导体模型,分别估算差模、共模最大远场并比较主导辐射模式。

FORMULAv2.0.0
INPUT PARAMETERS

选择辐射模式并输入单频参数

依据 Paul 电小环与双导体模型估算最大远场;默认值对应公开文献算例,结果不是 EMI 扫频或合规结论。

CALCULATION RESULT

计算结果

本地计算

输入参数后点击计算,结果和模型假设会显示在这里。

FORMULA & TRACEABILITY

公式依据与适用条件

计算公式、变量含义和模型边界公开展示;参考资料最近核验于 2026-08-28.

5 个公式 · 3 项来源
CORE EQUATIONS

核心计算公式

直接参与主要结果计算,是本工具的核心模型。

2 个
F01

差模小环最大远场

E_DM,max = η₀k²I_DA/(4πr) = (η₀π/c²)·f²I_DA/r

把等幅反向的差模电流回路视为电小环,计算最大辐射方向上的远区电场包络;SI 系数由 η₀π/c² 推导,约为 1.316×10⁻¹⁴。

I_D
一根导体上的差模频率分量幅值A
A
差模电流环路面积
f
频率Hz
r
观测距离m
η₀
真空波阻抗Ω
适用条件
  • 环路尺寸远小于波长
  • 自由空间远场最大辐射方向
  • 电流沿电小环近似等幅同相
F02

共模双导体最大远场

E_CM,max = (η₀/c)·fI_CL/r = μ₀·fI_CL/r

按 Paul 两根相邻导体承载等幅同相电流的模型,计算最大远区电场;SI 系数 η₀/c=μ₀,约为 1.257×10⁻⁶。

I_C
每根导体上的同相共模电流A
L
两根导体的有效辐射长度m
f
频率Hz
r
观测距离m
μ₀
真空磁导率H/m
适用条件
  • L 远小于波长
  • 两根导体电流等幅同相且沿长度近似均匀
  • 自由空间远场最大辐射方向
DERIVED & CONVERSION

派生与换算公式

由核心量进一步推导单位、电平或辅助工程量。

2 个
F03

线束电流钳读数换算

I_sum = I₁ + I₂ = 2I_C ⇒ I_C = I_sum/2

当电流钳同时包围模型中的两根导体时,读数是两根同相电流的代数和;核心公式需要的是每根导体电流 I_C。

I_sum
电流钳测得的两导体线束合计电流A
I_C
每根导体上的同相共模电流A
适用条件
  • 恰有两根被建模导体
  • 电流方向定义一致且等幅同相
  • 若已知单根导体电流则不除以 2
F04

场强电平换算

L_E = 20·log₁₀(E / 1 μV/m) = 20·log₁₀(E[V/m]) + 120

把线性电场强度换算为以 1 μV/m 为参考量的 dBμV/m 电平。

L_E
电场强度电平dBμV/m
E
线性电场强度V/m
适用条件
  • E > 0
  • 线性场强与对数结果采用同一幅值口径
BOUNDARIES & RULES

边界与规则公式

用于检查模型适用范围、测量条件或法规规则。

1 个
F05

电尺寸适用性筛查

λ = c/f; C_loop/λ ≪ 1; L/λ ≪ 1

文献要求环路和导体长度相对波长足够小。本工具在比值达到 0.1 时发出保守提醒,但 0.1 不是标准限值,也不能替代完整的近远场判定。

C_loop
按相同面积折算的圆环周长m
L
共模导体有效长度m
λ
自由空间波长m
适用条件
  • 用于模型适用性提示,不是合格判定
  • 接近谐振或电流分布不均匀时应仿真或实测
REFERENCES

参考文献

01Wiley · Paul, C.R., 2nd ed., ISBN 978-0-471-75500-5Introduction to Electromagnetic Compatibility2006 · 差模小环和共模双导体辐射模型的教材来源,给出模型推导、变量定义与适用假设。
02IEEE Standards Association · IEEE SA technical presentation, p.5Navigating EMC Challenges in Automotive Ethernet2024 · 公开列出差模 1.32×10⁻¹⁴ 与共模 1.257×10⁻⁶ 的 SI 形式,并说明电短与远场假设。
03Honda R&D Technical Review · Vol.26 No.1, equations (1)–(2)プリント基板におけるノイズ低減設計2014 · 给出 SI 方程和可复核算例;本项目自动测试复现其 100 MHz 差模与共模结果。
工程使用说明

结果基于页面列出的模型与假设,用于设计阶段估算和预认证风险判断。复杂结构、材料频散、近场耦合及测试布置可能造成显著偏差。

FAQ

常见问题

共模辐射和差模辐射有什么区别?

差模电流在信号环路内流动,回路面积小、场相互抵消;共模电流沿整根线缆同向流动,以大地为回路,等效辐射天线长,通常是辐射超标的主因。

为什么很小的共模电流就能导致超标?

共模回路面积是线缆全长对大地,无法靠回流抵消,几 μA 量级的共模电流在 30–230 MHz 就可能产生超限辐射;差模需要 mA 级以上才有同等影响。

怎么抑制线缆共模辐射?

共模电感/磁环、缩短和整理线缆、靠近接地面走线、Y 电容提供低阻抗回流路径、屏蔽层 360° 环接接地。

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