开发电子电路中降低电磁噪声的计算算法

为了设计无噪声电磁(EM)设备，有必要阐明EM噪声背后的机制，并进行理论计算，并对设备的预测评估进行计算机模拟。大阪大学的两位研究人员开发了一种用于电路中EM噪声(干扰)数值计算的算法。

EM噪声是一个已被证明难以解决的问题。由传输线和连接部件的干扰引起，已采取各种方法来减少它，例如向电路添加滤波器和/或无源器件或使用配置的对称性。

本研究中开发的算法用于电路的计算机模拟，其中传输线与集总元件模型连接。通常，使用偏微分方程来执行沿传输线的问题的解决方案，而在集总常数电路中的问题的解决方案使用常微分方程。为了连接这两个不同的微分方程并解决这些问题，这对研究人员，Masayuki Abe教授和Hiroshi Toki教授介绍了电路理论和时域阻抗中发现的关联矩阵，后者是一个新概念。

以前，该解决方案需要一种用传输线代替集总常数电路的方法，但是这种新方法不需要这样的替换，允许更实际的计算。这项研究的结果发表在科学报告上。

根据使用该算法的计算结果，两位研究人员证明，通过使用电路的对称3线配置可以降低EM噪声。他们的计算方法是针对一维多导体传输线，但他们已经在二维和三维多导体传输线(专利申请中)中开发了一种计算算法，使其有可能推进其应用研究。

该计算方法还可以发展成用于EM噪声(和信号)的延迟效应的计算方法，其难以通过传统的计算机模拟来计算。目前，研究人员正在开发一种计算这些延迟效应的计算算法。除了分析EM噪声的时域和频域之外，该算法还将用于各种应用，例如通过噪声产生热量，超材料和天线分析。

“最终，我们的目标是开发'EM无噪音基础设施'。除了提高设备性能外，我们还希望实现一个人们可以使用高附加值设备的社会，例如具有超低功耗和超低废热的设备，“安倍教授说。“具体来说，我们理论上将阐明电子电路的无噪声结构，并证明EM噪声的大幅减少可以带来突破，从而实现低功耗。”

Toki教授说：“我们的目标是利用我们的方法将先进技术发展成通用技术，并制定指导方针，将无噪音电子设备概念发展为具有社会和经济影响的项目。”