38-EFT.WP.EDX.EMI v1.0 | 第8章 S↔Z 与场量映射（I40 EMI）

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第8章 S↔Z 与场量映射（I40 EMI）

I. 章节目标与结构

1. 目标：给出发射/抗扰场景下从多端口 S 参数到张度地形化阻抗 Z_eft(omega) 的规范映射与混合模（DM/CM）归一流程，并建立由 ΔZ_rad(omega) 推导近/远场包络与 I_CM(omega) 的场量映射口径，固化记录字段与发布 QA。
2. 结构：变量与域 → I40-EMI 映射与归一 → 端口→辐射等效与场量换算 → 工程实现与记录 → 可证伪准则 → 合规模板 → 跨章闭环。
3. 共享到达时口径（两式等价，须显式 gamma(ell) 与 d ell 并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 变量与域（Symbols & Domain）

• 频域与端口：omega，S(omega) ∈ ℂ^{N×N}，Znorm(omega)，Z_eft(omega)，Z_c(omega)。
• 混合模：T_mm（SE→MM 变换），Z0_mm（DM/CM 归一阻抗），S_mm、Z_mm。
• 辐射与场量：ΔZ_rad(omega)（约束 Re{ΔZ_rad} ≥ 0）、P_rad(omega)、E_rad(omega,r)、H_rad(omega,r)、I_CM(omega)。
• 路径与权重：gamma(ell)、d ell、w_{p,m}(omega)。
• QA 硬门：check_dim=pass、passivity(Re{Z_eft}≥0)、KK_consistency=pass、两口径 T_arr 一致。

I40-EMI｜S↔Z 映射与混合模归一（规范口径）

I40-EMI-1（N 端口 S→Z 映射）
设 Z0 = Znorm(omega)、I 为单位阵：
Z_eft(omega) = Z0^{1/2} · ( I + S(omega) ) · ( I − S(omega) )^{-1} · Z0^{1/2}
要求：(I−S) 可逆且映射后必须通过 passivity/KK；Znorm(omega) 记录为数组或常数。

I40-EMI-2（混合模域归一与回投）
单端域 S_se 通过 T_mm 得 S_mm = T_mm · S_se · T_mm^{-1}，再以 Z0_mm 归一：
Z_mm = Z0_mm^{1/2} · ( I + S_mm ) · ( I − S_mm )^{-1} · Z0_mm^{1/2}
回投单端前需保证功率守恒与互易性；T_mm/Z0_mm 版本与来源须记录。

I40-EMI-3（端口相位—到达时口径）
相干窗内：arg Z_eft(omega) ≈ omega·T_arr + φ_T(omega)；相位先进行同步改正：
arg Z_corr(omega) = arg Z_raw(omega) − ( omega · Δt_sync )；随后再做解缠与线性拟合。

端口→辐射等效与场量映射（Power/Field Mapping）

I40-EMI-4（端口—辐射功率等效）
P_rad(omega) ≈ (1/2) · Re{ΔZ_rad(omega)} · |I_port(omega)|^2，
其中 ΔZ_rad(omega) = Z_eft(omega) − ( Z_ref(omega) + ΔZ_T(omega) )，且 Re{ΔZ_rad} ≥ 0。

I40-EMI-5（近/远场包络换算）
在距源 R、已知天线/探头因子的条件下：
|E_rad(omega,R)| ≈ K_E(omega,R) · √P_rad(omega) , |H_rad(omega,R)| ≈ K_H(omega,R) · √P_rad(omega)
K_E/K_H 由标定文件（版本化）给出；检测器 detector∈{pk,qpk,avg} 的 IF 带宽/时间常数须随数据记录。

I40-EMI-6（共模电流一致性）
若共模端口由 LISN/注入网络表征：
I_CM(omega) = H_cm(omega) · u_inj(omega)，其频率趋势与 Re{ΔZ_rad}(omega)、P_rad(omega) 保持单调一致。

III. 工程实现与记录（最小执行口径）

1. 必填字段：
   S(omega)、Znorm(omega)、（若用）T_mm/Z0_mm、Z_eft(omega)/argZ、Z_c(omega)、ΔZ_rad(omega) 与 Re_Zrad_min、I_port(omega)（或等效端口量）、E_rad/H_rad 标定与测距信息、I_CM(omega)（如采集）、binding_ref、arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}、qa_gates{check_dim,passivity,KK}。
2. 一致性检查：
   • 映射后 Re{Z_eft}≥0 且 KK=pass；
   • P_rad 与 |E_rad|/|H_rad| 频率趋势单调一致；
   • 两口径 T_arr 一致；
   • 混合模回投保持功率/互易。

IV. 可证伪准则（I40-EMI 对应）

• J-EMI-8-1（正实与因果）：若 Re{Z_eft}<0 或 KK 失败，否决归一/映射或端口基。
• J-EMI-8-2（端口—场量不一致）：P_rad 与 |E_rad|/|H_rad| 趋势不一致，否决功率等效或场探头/天线口径。
• J-EMI-8-3（混合模闭环）：S_se→S_mm→Z_mm→Z_se 循环功率或互易性断裂，否决 T_mm/Z0_mm 或回投步骤。
• J-EMI-8-4（两口径一致）：|T_arr^{(1)}−T_arr^{(2)}| > u(T_arr)，拒绝发布。

V. 合规模板（可直接粘贴）

• 映射记录（YAML）
• i40_emi_mapping:
• band_GHz: [f_min, f_max]
• sparams: "/artifacts/S.s2p"
• Znorm_ohm: [50.0, 50.0]
• mixed_mode:
• enabled: true
• T_mm: "/cfg/T_mm.yaml"
• Z0_mm_ohm: [100.0, 25.0]
• arrival:
• form: "n_over_c" # 或 "one_over_c_times_n"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• Tarr_s: 1.234e-09
• u_Tarr_s: 6.0e-12
• delta_form: "n_over_c"
• impedance:
• Z_eft: {real:[...], imag:[...]}
• deltaZ_rad: {Re_ohm:[...], Im_ohm:[...]} # Re ≥ 0
• currents_fields:
• I_port_A: [ ... ]
• I_CM_A: [ ... ] # 可选
• E_rad_peak_dBuV_m: [ ... ]
• H_rad_peak_dBA_m: [ ... ]
• qa_gates: {check_dim:"pass", passivity:"pass", KK:"pass"}
• 数值流程（伪代码）
• # S→Z 映射与混合模归一
• S_mm = T_mm @ S_se @ inv(T_mm)
• Z_mm = Z0_mm**0.5 @ (I+S_mm) @ inv(I-S_mm) @ Z0_mm**0.5
• Z_se = back_to_single_ended(Z_mm, T_mm) # 如需回投
• assert min(Re(Z_se)) >= 0.0 and KK_consistency(Z_se)
• # 端口—场量等效
• ΔZ_rad = Z_se - (Z_ref + ΔZ_T)
• P_rad = 0.5 * Re(ΔZ_rad) * abs(I_port)**2
• E_env = K_E(ω,R) * sqrt(P_rad); H_env = K_H(ω,R) * sqrt(P_rad)
• assert corr(P_rad, E_env) > rho_gate and corr(P_rad, H_env) > rho_gate
• # 到达时一致性
• assert abs(Tarr_n_over_c - Tarr_one_over_c_times_n) <= u_Tarr

VI. 跨章引用与闭环

• 依赖：第2章（术语与符号）、第3章（P10-EMI 公设）、第4章（最小方程与等效源）、第6章（电缆/连接与混合模）、《EDX.HighSpeed》第8章（S↔Z 映射）。
• 对接：第9章（计量链与合规口径，用该映射出具 EMI 字段）、第10章（实验设计与证伪，基于端口—场量一致性判据）、第11章（工程规则：屏蔽/接地/返回路径），以及附录（实现 API/数据卡）用于发布与回归。