一、電場與磁場
　　電場（E場）產(chǎn)生于兩個具有不同電位的導(dǎo)體之間。電場的單位為m／V，電場強(qiáng)度正比于導(dǎo)體之間的電壓，反比于兩導(dǎo)體間的距離。磁場（H場）產(chǎn)生于載流導(dǎo)體的周圍，磁場的單位為m／A，磁場正比于電流，反比于離開導(dǎo)體的距離。當(dāng)交變電壓通過網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)體產(chǎn)生交變電流時，會產(chǎn)生電磁（EM）波，E場和H場互為正交同時傳播。

　　同時傳播電磁場的傳播速度由媒體決定；在自由空間等于光速3×108 m ／s。在靠近輻射源時，電磁場的幾何分布和強(qiáng)度由干擾源特性決定，僅在遠(yuǎn)處是正交的電磁場。當(dāng)干擾源的頻率較高時，干擾信號的波長又比被干擾的對象結(jié)構(gòu)尺寸小，或者干擾源與被干擾者之間的距離r＞λ／2π 時，則干擾信號可以認(rèn)為是輻射場即遠(yuǎn)場，它以平面電磁波形式向外輻射電磁場能量進(jìn)入被干擾對象的通路。干擾信號以泄漏和耦合形式，通過絕緣支撐物等（包括空氣）為媒介，經(jīng)公共阻抗的耦合進(jìn)入被干擾的線路、設(shè)備或系統(tǒng)。當(dāng)干擾源的頻率較低時，干擾信號的波長λ比被干擾對象的結(jié)構(gòu)尺寸長，或者干擾源與干擾對象之間的距離r＜λ／2π，則干擾源可以認(rèn)為是近場，它以感應(yīng)場形式進(jìn)入被干擾對象的通路。近場耦合用電路的形式來表達(dá)就是電容和電感，電容代表電場耦合關(guān)系，電感或互感代表磁場耦合關(guān)系。這樣輻射干擾信號可以通過直接傳導(dǎo)方式引入線路、設(shè)備或系統(tǒng)。圖2是輻射場中近場、遠(yuǎn)場、磁場、電場與波阻抗的關(guān)系。

　　二、天線檢測信號的方法
　　天線具有兩種轉(zhuǎn)換的功能：轉(zhuǎn)換電磁波為電路可以使用的電壓和電流，轉(zhuǎn)換電壓和電流為發(fā)射到空間的電磁波。信號是通過電磁波傳輸?shù)娇臻g中的，電磁波由分別用V／m和A／m來度量的電場和磁場構(gòu)成。依據(jù)要檢測的場的種類，天線具有特定的結(jié)構(gòu)。如圖3（a）所示的設(shè)計來拾取電場的天線由棒子和金屬板構(gòu)成，而如圖3（b）所示的用來拾取磁場的天線則由線環(huán)構(gòu)成。有時電子電氣產(chǎn)品中的一部分（如電纜、長印制線等）就會無意識地具有這樣的特性而成為天線。EMC其中一個很重要的任務(wù)就是關(guān)注并消減這些無意識的天線。當(dāng)電場（V／m）碰上天線時，它沿長度方向感應(yīng)一個相對于地的電壓值（m·V／m＝V）。與天線互連的接收機(jī)檢測天線與地之間的電壓。這種天線模型也可以等效為測量空間中電位的電壓表的一條引線，另一條電壓表引線是電路的地。

　　一些天線由線環(huán)構(gòu)成。這些天線探測磁場而不是電場，它們是磁場天線。正像流過線圈的電流可以產(chǎn)生穿過線圈的磁場一樣，當(dāng)磁場通過線圈時線圈中也會感應(yīng)出電流。磁場天線的兩端被固定在一個接收電路上，這樣可以由環(huán)天線引入的電流來探測磁場。磁場一般垂直于場的傳播方向，所以環(huán)面應(yīng)該與波傳播方向平行來檢測場。輻射電場的天線具有兩個互相絕緣的單元。簡單的電場天線是偶極子天線，它的名字非常自然地暗示了它有兩個單元。兩個導(dǎo)體元作用類似電容器極板，只是電容板間的場是輻射到空間中，而不是被限制在兩極板之間。另外，構(gòu)成磁場天線的線圈類似電感，它的場被輻射到空間而不是禁錮在一個封閉的磁路中。

　　三、天線的形成及對電磁場的輻射
　　正如前面提到的，電場天線可以與電容相關(guān)聯(lián)。如圖4（a）所示為簡單的平行板電容器，當(dāng)電荷堆積在板上時，板間就會產(chǎn)生電場。如果板被展開并置于同一個平面，板之間的電場就會伸展到空間中。相同的情形就發(fā)生在如圖4（b）所示的電場偶極子天線上。天線每部分的電荷在天線兩極之間就會產(chǎn)生一個進(jìn)入空間的場，偶極子天線的兩臂之間具有一個固有的電容，如圖4（c）所示。需要有電流來給偶極子臂充電，天線上每部分的電流朝相同的方向流動，這樣的電流被稱為天線模電流。這個條件很特殊，因為它導(dǎo)致了輻射的產(chǎn)生。當(dāng)應(yīng)用到天線兩極的信號振蕩時，場保持不斷換向并將波發(fā)送到空間中。
　　偶極子上的電荷和電流產(chǎn)生的場互相垂直。如圖5（a）所示，在天線上施加電壓，電場E從正電荷方向指向負(fù)電荷方向。天線上的充電電流產(chǎn)生磁場H，方向為環(huán)繞著金屬線并滿足右手定則，如圖5（b）所示。上帝創(chuàng)造了這個規(guī)律，當(dāng)電子沿著金屬線移動時，就會產(chǎn)生環(huán)繞著金屬線的磁力“風(fēng)”。將右手拇指指向電流的方向，環(huán)繞在金屬線上的手指方向就是磁場方向。磁場的環(huán)繞導(dǎo)致了天線的電感特性。天線因此是一個既具有來自于電荷分布的電容，又具有來自于電流分布的電感特性的電抗性器件。
　　E和H場是互相垂直的。它們以互相鏈接循環(huán)的方式從天線散布到空間中。當(dāng)天線上的信號振蕩時就形成了波。橫電磁（TEM）波是在E和H的相互垂直的情況下產(chǎn)生的。天線也可以將一個TEM波通過互易性的原理來轉(zhuǎn)換回電流和電壓，天線具有發(fā)射和接收的互補性。天線的輻射情況如圖6所示。天線的電抗部分在天線周圍的電場和磁場中儲存能量。電抗性的功率在天線的電源和電抗性元件間進(jìn)行后向和前向的交換。
　　正如在L－C電路中的電壓和電流具有90°的相位差，如果天線的電阻可以忽略，天線的E場（由電壓產(chǎn)生）和H場（由電流產(chǎn)生）具有90°的相位差。在一個電路中，只有當(dāng)負(fù)載的阻抗有實的分量，引起電流和電壓同相時，實的功率才能釋放出來。這個情況也適用于天線。天線具有一些小電阻值，所以存在于天線中產(chǎn)生消耗的實的功率成分。為了出現(xiàn)輻射，E場和H場一定是同相的，如圖5（c）所示。對于起電容和電感作用的天線來說，輻射是如何發(fā)生的呢？

　　同相分量是傳播延時的結(jié)果。來自于天線的波并不是在空間中的所有點同時瞬時形成，而是以光速來傳播。在遠(yuǎn)離天線的距離上，這個延時就導(dǎo)致了同相的E場和H場成分產(chǎn)生。這樣，E場和H場具有不同的分量，包含了場的能量儲存（虛部）部分或輻射（實部）部分。虛部部分由天線的電容和電感來決定，并主要存在于近場中。實部部分由稱為輻射電阻的東西來決定，它是由于傳輸延遲產(chǎn)生的，并存在于距離天線很遠(yuǎn)的遠(yuǎn)場中。接收天線（如那些在EMC測試中所使用的），可以被放置在距離源很近的位置，這時它們的近場效應(yīng)的影響就大于遠(yuǎn)場輻射的影響。在這種情況下，接收和發(fā)射天線間就通過電容和互感進(jìn)行耦合，這樣接收天線就成了發(fā)射部分的負(fù)載。

　　四、反射的重要性當(dāng)人看向一面鏡子時，會聯(lián)想到電磁輻射的反射效應(yīng)。為什么波會從金屬表面反射回來呢？這些輻射的反射結(jié)果是什么呢？反射的基礎(chǔ)是金屬表面的場邊界條件。

　　對于E場和H場的場邊界條件如圖6所示。在金屬的內(nèi)部，當(dāng)受電場影響時，電荷會自由移動，當(dāng)有時變磁場存在時會有電流產(chǎn)生。金屬附近的電荷會引起金屬表面電荷的遷移。E場的任何切向分量都會引起電荷的移動，直至 E 的切向分量為零。影響的結(jié)果是位于金屬表面之下的等效鏡像或虛電荷，如圖7（c）所示。鏡像不是真實的，而是對實際結(jié)果有等價效果的電荷的表征。時變磁場會在理想導(dǎo)體中感應(yīng)一個電流。電流會抵抗磁場，以使沒有法向分量可以穿透金屬表面。所示的電流鏡像就使得H的法向分量在金屬表面消失。
　　鏡像效應(yīng)非常重要，因為天線經(jīng)常在導(dǎo)電表面附近，如地球、汽車或飛機(jī)的金屬板，地平面，產(chǎn)品的金屬外殼，EMC測試時的參考接地板等。輻射到空間的場是來源于天線和鏡像的場的總和。如果考察偶極子的E場，是很容易看到這種效應(yīng)的。
　　顯示一個平行于導(dǎo)體的偶極子和它的鏡像。當(dāng)偶極子垂直于地平面時，具有反向電荷的偶極子鏡像存在于它的下面。在這兩個例子中，空間中一些點的場是來自于偶極子和它的鏡像場的總和。當(dāng)場從偶極子輻射到金屬體上時，反射就可以解釋為從鏡像傳出的波。

　　由此原理，單極天線也可以等效成偶極子天線，具有一半偶極子天線長度的單極天線由于地平面鏡像的作用，使其具有偶極子天線的等效長度，即偶極子天線的長度為單極天線長度的2倍。

　　五、天線阻抗與頻率的關(guān)系
　　天線阻抗是頻率的函數(shù)。天線上電流和電荷的分布是隨著頻率而變化的。偶極子上的電流一般是一個由頻率確定的關(guān)于天線位置的正弦函數(shù)。由于信號的波長依賴于頻率，在某個頻率上天線的長度等于一個波長的幾分之幾。偶極子上的電流對于不同的頻率分別為1／2和1倍的波長，如圖10（a）和圖10（b）所示。對于1／2波長的情況（單極天線為1／4波長），激勵源上的電流是的，因此在這個頻率天線的輸入阻抗是的，等于天線的電阻值（實際電阻＋輻射電阻）。在天線的長度為一個波長的情況，源的電流為零，因此，輸入阻抗為無限大。