För att designa ljudlösa elektromagnetiska (EM) enheter, det är nödvändigt att klargöra mekanismen bakom EM-brus och teoretiska beräkningar och datorsimuleringar utförs för förutsägelsebedömning av enheter. Två forskare vid Osaka University utvecklade en algoritm för numerisk beräkning av EM-brus (interferens) i elektriska kretsar.

EM-brus är ett problem som har visat sig vara svårt att lösa. Orsakad av störningar från transmissionsledningar och anslutande delar, olika tillvägagångssätt har vidtagits för att minska den, som att lägga till filter och/eller passiva enheter till kretsar eller använda konfigurationens symmetri.

Algoritmen som utvecklats i denna studie är för datorsimulering av elektriska kretsar där transmissionsledningar är sammankopplade med modeller med klumpade element. Vanligtvis, lösningen av problem längs en transmissionsledning utförs med hjälp av partiella differentialekvationer, medan lösningen av problem i en klumpad konstant krets använder vanliga differentialekvationer. För att koppla ihop dessa två olika differentialekvationer och lösa dessa problem, forskarparet, Prof. Masayuki Abe och Prof. Hiroshi Toki, introducerade incidensmatrisen som finns i kretsteori och tidsdomänimpedans, varav det senare är ett nytt koncept.

Tidigare, denna lösning krävde en metod för att ersätta klumpade konstantkretsar med transmissionsledningar, men denna nya metod kräver inte en sådan ersättning, möjliggör mer praktiska beräkningar. Resultaten av denna forskning publicerades i Vetenskapliga rapporter .

Baserat på resultaten av beräkningar med denna algoritm, de två forskarna visade att EM-brus kunde reduceras genom att använda den symmetriska 3-linjers konfigurationen av kretsen. Deras beräkningsmetod är för endimensionella flerledartransmissionslinjer, men de har redan utvecklat en beräkningsalgoritm även i två- och tredimensionella flerledarledningar (patentsökt), gör det möjligt att främja sin tillämpade forskning.

Denna beräkningsmetod kan också utvecklas till en beräkningsmetod för de retarderande effekterna av EM-brus (och signaler), som är svåra att beräkna via konventionella datorsimuleringar. För närvarande, forskarna utvecklar en beräkningsalgoritm för att beräkna dessa retarderande effekter. Förutom analys av tids- och frekvensdomäner för EM-brus, denna algoritm kommer att användas för olika applikationer, såsom generering av värme genom buller, metamaterial, och antennanalys.

"Så småningom, vi strävar efter att utveckla en "EM-brusfri infrastruktur." Förutom att förbättra enhetens prestanda, vi skulle vilja förverkliga ett samhälle där människor kan använda utrustning med högt mervärde, såsom utrustning med ultralåg strömförbrukning och ultralåg spillvärme, " säger prof. Abe. "Närmare bestämt, vi kommer teoretiskt att klargöra en ljudlös struktur av elektroniska kretsar och visa att drastisk minskning av EM-brus kan leda till ett genombrott som tillåter låg strömförbrukning."

Prof. Toki säger, "Vårt mål är att använda vår metod för att utveckla avancerad teknik till generell teknologi och fastställa riktlinjer för att utveckla konceptet med ljudlösa elektroniska enheter till projekt med både social och ekonomisk påverkan."