电子电路中，为什么频率高就会出现EMC问题？
核心原因：信号变化的“速度”与“空间”
咱们把问题拆开来看，频率高，本质上意味着信号在单位时间内变化得更快，或者说，一个周期的时间更短。这就像是有人说话，语速快了，内容密了，自然就容易听不清，或者说，容易跟其他人的话混在一起。
在电子电路里，这种“变化快”会带来几个关键的影响，直接导致EMC问题的产生：
1. 辐射能力的增强（天线效应）：
啥叫辐射？ 任何变化的电流或电压都会在周围产生电磁场。而电磁兼容，很大程度上就是处理这些“不希望存在的”电磁场（辐射）以及对这些电磁场的“不希望存在的”接收。
频率与天线长度的关系： 咱们都知道，天线的效率和它能有效辐射或接收的电磁波波长有关系。一个常见的经验法则是，当电路中导体的长度（比如PCB上的走线、连接线、元件引脚）与其工作的电磁波波长相比，达到一定比例（比如大于λ/20或λ/10）时，这个导体就会变成一个有效的“小天线”。
频率高，波长短： 波长（λ）和频率（f）是成反比的，即 λ = c/f （c是光速）。所以，当频率升高时，波长自然就变短了。这意味着，在同样的物理尺寸下，高频信号更容易让原本不是设计来做天线的导体（比如PCB上的铜箔走线）变成一个有效的辐射体。
结果： 这些“意外”的天线就会把电路内部的信号，甚至是高速开关信号产生的电磁脉冲，向外辐射出去，干扰到其他设备，或者自己内部的其他电路。反过来，外部的电磁干扰也更容易被这些“天线”接收进去。
2. 耦合的加剧（串扰、感应）：
啥叫耦合？ 耦合就是能量通过电磁场从一个电路传递到另一个电路。在低频时，这种耦合可能很弱，影响不大。但高频时，情况就不同了。
电场耦合（容性耦合）： 变化的电场会在附近的导体上感应出电荷，产生电压。频率越高，电场变化越快，感应的电荷就越多，耦合就越强。PCB上两条靠近的走线，就像是电容器的两个极板，当一个走线上的信号快速变化时，另一个走线上就会被“感应”出信号，这就是串扰。
磁场耦合（感性耦合）： 变化的磁场会在附近的导体上感应出电流。频率越高，磁场变化越快，感应出的电流就越大，耦合就越强。特别是在电流变化率很大的情况下（比如高速开关电源、数字信号的上升沿），会产生强烈的变化的磁场，很容易耦合到其他线路上。
结果： 高频信号的快速变化特性，使得电路中任何靠近的导体都更容易通过电场和磁场的方式相互影响，导致信号失真（串扰）、功能错误，甚至是不正常的辐射。
3. 阻抗变化的显著性：
阻抗是啥？ 阻抗是电路对交流电的阻碍作用。它不仅包括电阻，还包括电感和电容。
高频下电感和电容的影响： 在高频下，电感（XL = 2πfL）和电容（XC = 1/(2πfC)）的阻抗会变得非常显著。这意味着，即便是一小段导线，在高频下它固有的电感就可能变得很大，影响信号的传输。一个看似简单的元件（比如一个引脚），在高频下可能表现得像个滤波器或谐振电路。
阻抗匹配的重要性： 在高速电路设计中，阻抗匹配非常重要，就像一个水管接口，如果粗细不匹配，水流就会受阻，能量就会反射。在高频下，不匹配的阻抗会导致信号反射，这些反射信号会叠加在原始信号上，造成信号失真，而且反射信号也可能被辐射出去。
PCB走线： PCB上的走线并不是理想的导线，它们有寄生电感和寄生电容。在高频下，这些寄生参数的影响会变得非常明显，使得走线的特性阻抗不再是零，而是需要精心设计的几十欧姆或一百多欧姆。如果阻抗不匹配，就会产生反射，这是EMC问题的一个重要来源。
4. 瞬态电流和电压的冲击：
啥是瞬态？ 瞬态是信号在非常短的时间内的快速变化，比如数字信号的上升沿或下降沿。
高频的本质： 高频信号可以看作是无数个不同频率的正弦波叠加而成。低频信号的瞬态变化是缓慢的，而高频信号的瞬态变化是剧烈的，包含了很多高次谐波。
尖峰电压和电流： 当信号快速开关时，会产生非常尖锐的电压和电流变化。这些快速变化的尖峰，携带了大量的能量，非常容易通过耦合机制（前面提到的容性和感性耦合）传播到其他地方，或者通过辐射出去，造成干扰。
地弹和电源噪声： 快速的电流变化也会在电路的电源和地线（Power/Ground plane）上产生瞬态电压变化，这叫做“地弹”或“电源噪声”。这些噪声会影响其他需要干净电源和地的电路。
简单来说，就像是：
低频时： 信号像是在平静的湖面上划船，波纹很小，不容易影响到岸边的东西，岸边的东西也基本听不到船上的声音。
高频时： 信号就像是在怒涛中的快艇，速度快，激起的水花（电磁场）大，容易溅到岸边（其他电路），岸边的声音（干扰）也容易传上来。而且，快艇的螺旋桨（变化的电流）搅动的水（磁场）也非常厉害，会影响到附近的其它船只。
所以，针对高频电路的EMC设计，就是要围绕着如何“控制”这些快速变化的信号，减少它们的辐射和耦合，保证信号的完整性和电路的“安静”。 这也是为什么在设计高速PCB、选择元件、布局布线时，都需要考虑这些问题，并且采取一些特殊的滤波、屏蔽、接地等措施。
网友意见
简单回答一下：
1，关于信号完整性（SI），电源完整性（PI）设计。
电路频率升高带来的挑战可以从两方面考虑：
1.1 PCB上的走线，通孔，焊盘等等，都不是理想的导线。除寄生电阻和频率无关外，寄生电感/电容的阻抗都是频率相关的，Z=jwL，Z=1/（jwC）。频率足够高时，电感/电容的阻抗影响会非常严重。打个比方，信号走线上有一个通孔via，万用表量下，恩，是通的；但是对于高频信号来说，via电感太大，对不起信号过不去。此外寄生电容和走线电阻可以构成的低通滤波器，对高频信号有显著衰减作用，例如一段20inch的走线之后，信号幅度只剩下原来的1%了（40dB衰减）。此外还有更高难度挑战，寄生电感电容电阻可以构成各种千奇百怪的谐振网络，频率特性优化堪称玄学。
1.2 电路中信号传播速度是有限的，这个速度至少小于光速（事实上信号在PCB走线传播速度要显著低于光速，可以根据传输线理论计算，跟走线的结构、材料都有关。只有真空中才严格等于光速，空气中近似等于光速）。对于低频电路来讲，信号传播时间可忽略。整条信号线在电路中近似为同一个节点；但是对于高频电路，比如说一段10cm的走线，对于一个1GHz的信号来讲，发送端和接受端可能就错开一个周期了。更麻烦的是，PCB上信号走线的任何一点不连续、粗细变化、拐角、通孔，都会导致高频信号通过该点时发生反射，多次反射。接收端最终收到的信号是发送端信号的延迟+各次反射回波的叠加。
2，关于电磁兼容（EMC）
这个不是我的专长。
简单来讲。电路中的走线从射频的角度来讲都是天线。当这个天线的尺寸和交流信号的波长可比拟的时候，它的发射/接受效率是更高的。因此对于同样物理尺寸的一块PCB来说，它的工作频率越高，那么它向周边空间中发射的电磁波能量就越大，同时也更容易受到空间电磁波的干扰。
如果用一句话来回答， 那就是频率越高， 布线的长短越容易接近该频率的有效“天线口径（Antenna Aperture）”， 辐射效率越高。 书上有公式。
不单是布线， 机箱或者屏蔽罩上的缝隙等效于微波高增益 "波导缝隙天线"，这是绝大多数人忽略或者从来没有意识到的。
十多年前，
BBS 上就有一份 《摩托罗拉：电路板极的电磁兼容设计》。
http://www.edatop.com/down/faq/emc/emc-%E6%91%A9%E6%89%98%E7%BD%97%E6%8B%89%E7%94%B5%E8%B7%AF%E6%9D%BF%E6%9E%81%E7%9A%84%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%85%BC%E5%AE%B9%E8%AE%BE%E8%AE%A1.pdf https://u.dianyuan.com/bbs/u/22/1097418458.pdf https://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_37/ourdev_623353QY5O7S.pdf https://www.amobbs.com/thread-4617401-1-1.html
摩托骡拉树倒猢狲散。
电子电路中为什么频率高就会出现EMC问题？
“听过一个比喻说：说传输低频信号就相当于在散步，路的（电路设计）好坏影响不大，不用遵守太多规则，传输高频时就是在百米冲刺，路况（电路设计）就会影响到信号的好坏，稍微不注意就会出现各种EMC。有句话叫作量变是质变的基础，在频率的变化过程中引起了电路的哪些质变，导致了EMC问题的出现”
只要您读过上面任何一本书， 就不会用 “比喻”来讨论一个能仿真和建模分析的东西。
飞思卡尔的官网上也有一份 《电路板极的电磁兼容设计》。
https://www.nxp.com/docs/zh/application-note/AN2321.pdf https://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_33/ourdev_581698AYT41W.pdf
现在 NXP 的官网上还有一份 《电路板极的电磁兼容设计》。
https://www.nxp.com/docs/zh/application-note/AN2321.pdf https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN2321.pdf
自从早期的无线电和电报通信以来，人们已经知道一个火花间隙产生的电磁波具有丰富的频谱内容（频率成分）。火花间隙产生的电磁波具有丰富的频谱内容（频率成分）。这些波可以在各种电子和电气设备中造成干扰或噪音，如无线电接收器和电话通信。许多其他的电磁辐射源，如闪电、继电器。直流电动机和荧光灯也会产生电磁波。丰富的频谱内容，可对这些设备造成干扰。
还有一些电磁辐射源只包含一个狭窄的频率带。高压输电线路产生电磁辐射 在电源频率[60赫兹；欧洲为50赫兹]。无线电发射器 通过将信息（语音、音乐等）编码在一个载波频率上，发射所需的辐射。无线电接收机拦截这些电磁波，将其放大，并提取被编码在波中的信息。
另一个重要且日益重要的来源是与数字计算机特别是数字电子设备有关的 和一般的数字电子设备。这些数字设备利用脉冲来表示一个二进制数字，0（关闭）或1（打开）。数字和其他符号被表示为作为这些二进制数字的序列。脉冲的转换时间从 脉冲从关到开，反之亦然，这也许是决定脉冲频谱内容的最重要因素。
EMC的设计不仅对所需的功能性能很重要。设备还必须满足世界上几乎所有国家的法律要求的法律要求，然后才能出售。设计一个电子产品来执行一个新的和令人兴奋的功能，如果它不能被投放到市场上，那就是白费力气了!
EMC设计技术和方法已经成为设计的一个组成部分。因此EMC的设计已经成为电气工程师背景的基本组成部分。
电磁干扰（EMI）是一个双重作用的问题。
特别是在军事用途中，设备的辐射干扰不能超过规范所允许的水平，也不能被定义的外部干扰所影响。这些信号水平是针对辐射和传导定义的。
进入和离开设备的辐射干扰通常可以通过良好的接地技术和关键电路的屏蔽来阻隔。由电源、控制或负载线路传导的干扰可能需要安装低通滤波器。低通滤波器减少进入和离开设备的两个方向的传导噪声。
局部EMI会给仪器带来问题。隔离放大器的长引线会提供了一个大的环路，磁场可以穿透并诱发假电压。即使是双绞线，也有一个不太明显的环路。即使采取预防措施，在有交流或高纹波电流的电路中，也不可能总是消除所有杂散拾音。然而，污染信号可以通过适当的措施来中和。
例如， 分流计量的预防措施也适用于示波器在有干扰情况下对低电平信号的测量。示波器的接地线应沿着探头来回环绕，以尽量减少环路面积和由此产生的感应电压。
电磁兼容性（EMC）现在已经成为任何涉及电气和电子设备和系统的设计、建造、制造和安装项目的主要考虑因素。电气设备的设计不仅要满足功能技术性能的要求，还必须适当考虑到设备在预定工作地点与电磁环境的相互作用。
例如，如果设备要在钢铁厂中可靠地运行，那么设计者、购买者、安装者和操作者就必须了解电磁环境的性质以及可能导致设备误操作或故障的不必要的耦合。
例如，对于与安全有关的设备，对系统运行的任何干扰都会产生严重的后果。同样，设备本身产生的电磁干扰也会对无线电接收造成干扰。在家用无线电和电视接收的情况下，这可能会对接收质量产生不利影响，但也可能会阻碍紧急频道，在某些情况下，例如无线电控制的起重机，可能会导致故障，对可靠性和安全性产生潜在影响。
一般来说，控制设备的电磁“排放”和对预期工作环境中的电磁干扰提供足够的免疫力这两个方面是任何设备或系统设计的关键特征。多年来，人们已经认识到控制电磁污染的必要性，大多数国家已经出台了法律规定，以支持电磁频谱的有效利用。这体现在对EMC的要求上。
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电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）
指任何在传导或电磁场伴随着电压、电流的作用而产生会降低某个装置、设备或系统的性能，或可能对生物或物质产生不良影响之电磁现象。电子设备都会产生传导性电磁噪声干扰，还能透过电源线传导（一般称作Power Line Noise）。电磁干扰也是变频器驱动系统的一个主要问题。在许多国家，尤其在欧洲，对任何系统可能散发的电磁干扰有严格的限制。
电磁干扰是一种不断增加的环境污染形式。影响范围很广，从广播接收的噼啪声带来的小麻烦，到安全关键控制系统的损坏带来的潜在的致命事故。各种形式的电磁干扰可能会导致电气和电子故障，可以阻止射频（rf）频谱的正确使用，可以点燃易燃或其他危险的气氛，甚至可能对人体组织产生直接影响。随着电子系统更深入地渗透到社会的各个方面，干扰影响的可能性和EMI引起的严重事件的可能性都会增加。
电磁干扰的威胁是通过采用电磁兼容性（EMC）的做法来控制的。定义为："一个设备、设备单元或系统在其电磁环境中令人满意地运行，而不对该环境中的任何东西引入不可容忍的电磁干扰的能力。"
术语EMC有两个互补的方面：
它描述了电气和电子系统在不干扰其他系统的情况下运行的能力；（辐射量）
它描述了这些系统在特定的电磁环境中按预期运行的能力。（免疫力）
当电子设备暴露在电磁（EM）场中时可能发生电磁干扰（EMI）。任何有电子电路的设备都可能受到EMI的影响。随着电磁波谱的使用越来越多，电子设备越来越复杂和精密，电磁干扰的问题正在引起人们的注意。
在解决EMI问题时，要考虑一个源、一个路径和一个受体。
来自源的电磁能量通过路径传播，并干扰受体的操作。所有这三者都必须存在才能有EMI问题。路径可以是传导的、辐射的、电感的、或与电容耦合的、或与静电放电的，或上述任何一种的组合。要了解EMI的影响，要考虑两个因素。辐射和免疫力（易感性）。辐射是对来自射频源的电磁能量的一种衡量。免疫力涉及外部电磁能源对电子设备运行的干扰程度。设备在一定程度的电磁干扰下会有免疫力，而在超过这个水平时就会变得易受影响。
三个最常见的EMI问题是射频干扰、静电放电和电源干扰。
EMI包括任何不需要的、虚假的、传导的或辐射的电信号，这些信号会导致系统或设备性能不可接受的下降。
EMC问题的例子包括计算机干扰调频收音机的接收，运行中的吸尘器导致电视上出现 "雪花"，当你在电力线下行驶时，汽车收音机发出嗡嗡声，机场雷达干扰笔记本电脑的显示，以及电话被雷电引起的电话线浪涌损坏。虽然EMI的影响有时是轻微的，如电视上的瞬间干扰，其他时间的影响可能是更大的灾难性。例如，如果一个信号干扰了一个医疗设备的操作，而这个设备是用来监测一个在重症监护室的病人，就会产生严重的后果。
不需要的发射是传导的（电压或电流）或辐射的（电场或磁场）。
对于EMI的发生，必须存在3个基本要素：
一个电气噪声（EMI）源，一个耦合路径和一个受体。
从源头到受体的耦合路径可以是4个类别中的一个：
传导（电流），电感耦合（磁场），电容耦合（电场），和辐射（电磁场）。
电磁干扰源可以是任何传输、分配、处理或利用任何形式的电能的设备，其操作的某些方面会产生可能导致设备性能下降的传导或辐射信号。这些源可能有相互重叠的范围。
- 自然EMI源：与自然现象相关的源。包括大气中的电荷/放电现象，如闪电和静电，以及地外源，包括来自辐射星系源，如射电星、星系和其他宇宙源。所有的自然源都被分为宽带、非相干、辐射和非故意的。
- 人为EMI源：人造设备相关的源，如电力线、汽车点火器、荧光灯、LED灯等。
- 宽带EMI：电磁传导和辐射信号，延伸到大于受体的带宽的频率范围。
- 窄带EMI： 幅度随频率变化的电磁传导和辐射信号，其频率范围比感受器的带宽窄。
- 相干宽带信号：信号的相邻分量（在频域）具有明确的振幅、频率和相位关系。
- 非相干宽带信号： 信号的相邻成分（在频域）在相位或振幅上是随机或伪随机的（带宽有限）。
- 传导式EMI：通过电气传导路径（即电线、地平面等）传输的噪声信号。
- 辐射EMI：通过空间从源头到受体传输的电场和磁场。
- 有意的辐射发射器：主要功能取决于辐射发射器的发射器。例子包括（被许可的）电子通信系统。这些包括通讯、导航和雷达系统。
- 无意（机密）辐射设备：辐射无线电频率的设备，但不被视为其主要功能。
- 受限辐射设备：故意将电磁辐射用于通信或数据传输以外的目的的设备。(即车库门操作系统、无线麦克风等)。
变压器、螺线管和继电器这样的电感设备会产生低阻抗场，如果它们不受控制，就会成为EMI的来源。产生瞬态电流的设备也是 EMI 的来源。无线电频率干扰（RFI）是一个严重的问题，今天存在大量的无线电发射器。
无线电发射器的范围从大型、高功率发射器，如广播、通信和雷达，到小型、低功率设备，如手持收音机和移动电话。无线电发射器的问题是双重的，因为设备会对附近的无线电和电视接收器造成干扰，而且设备会被附近的发射器干扰。无线电和电视接收器可能非常容易受到附近电脑的射频干扰污染。数字信号含有谐波，可以扩展到GHz范围。这种不必要的能量可以通过作为天线的电缆和电线辐射，或通过交流电源系统传导。正是这种辐射问题，导致世界各国通过了EMI法规。
上世纪70年代，由于消费者对电视干扰的投诉，促使FCC在80年代启动了个人和商业计算机的强制性EMI测试。数字电路通常是发射的主要来源，而模拟电路比数字电路更容易受到射频干扰。
静电放电（ESD）也是一个EMI 来源。ESD事件开始于一个非常缓慢的能量积累，然后是一个非常快速的释放。这种快速击穿导致现代电子系统的EMI问题。静电放电产生的EMI频率高达数百兆赫兹。
【未完待续】
Miedzinski, J, “Electromagnetic screening — theory and practice,” The Electrical Research Association, Technical Report M/T135, 65 pages, 1959. Kaden, H, “Wirbelstrome und Schirmung in der Nachrichtentechnik,” 2nd Edition, Springer-Verlag, NY, 1959. Harrison, C W and Papas, C H, “On the attenuation of transient fields by imperfectly conducting spherical shields,” IEEE Trans on Antennas and Propagation, AP-13, pp 960–966, 1965.
On the Attenuation of Transient Fields by Imperfectly Conducting Spherical Shells https://authors.library.caltech.edu/93525/1/01138552.pdf 类似的话题
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