Figura 1. Configurações de circuito de três linhas usadas neste estudo, que consideram o ambiente em torno do circuito elétrico (a) Estrutura geometricamente assimétrica / conexão eletricamente assimétrica (b) Estrutura geometricamente simétrica / conexão eletricamente simétrica. Crédito:Universidade de Osaka
Os dispositivos mais comuns são acionados e controlados por energia elétrica. Sinais e energia podem ser enviados pela transferência de eletricidade por meio de um circuito elétrico composto de condutores que conduzem corrente elétrica. Contudo, interações entre um circuito e seu ambiente, como o solo e a terra, gerar ruído EM, causando mau funcionamento e gerando calor. As equações desenvolvidas neste estudo verificaram teoricamente que o ruído EM era causado não apenas pela interferência entre as linhas de transmissão, mas também pelas condições dos elementos conectados ao circuito elétrico.
Uma vez que é difícil encontrar as causas do ruído EM invisível, várias medidas baseadas na experiência e know-how de engenheiros treinados foram tomadas para reduzi-lo. Para descrever o ruído EM, os pesquisadores usaram um circuito de três linhas (linha de transmissão multicondutor (MTL)), aos quais os circuitos de parâmetros concentrados foram conectados. Além de uma configuração convencional de circuito de duas linhas, outra linha condutora foi conectada no lado da fonte como o terra. (Figura 1)
Assim, esta equipe de pesquisadores derivou equações telegráficas, equações de onda, e coeficientes de reflexão no modo normal (NM) que representa os sinais do circuito e o modo comum (CM) que é gerado pela interação com o ambiente e causa vários ruídos. Considerando a conversão do modo de ruído no MTL, eles derivaram equações que descrevem os comportamentos do NM e do CM.
Como resultado, eles demonstraram teoricamente que o CM foi convertido em NM devido (a) à relação geométrica entre o circuito e o ambiente e (b) às conexões elétricas entre o MTL e os elementos conectados ao MTL, gerando ruído EM.
Figura 2. A conversão do modo de ruído do CM para o NM, que é derivado usando equações desenvolvidas neste estudo. Na estrutura do circuito eletricamente simétrico (Fig. 1 (a)) e na estrutura do circuito assimétrico (Fig. 1 (b)), a distância d13 entre o circuito, linha 1-1 ', e o ambiente circundante, linha 3−3 ′, Mudou. Quanto mais ocorre a conversão do modo de ruído de CM para NM, mais ruído EM é gerado. Quando a conversão do modo de ruído é zero, nenhum ruído EM é gerado. A conversão de ruído EM torna-se zero apenas na estrutura de circuito elétrica e geometricamente simétrica. Crédito:Universidade de Osaka
Seu método permitiu cálculos teóricos de circuitos elétricos com várias configurações e conexões elétricas, confirmando que uma configuração simétrica de três linhas de transmissão junto com circuitos concentrados era a única solução para eliminar o ruído EM. (Figura 2)
Este método permite a quantificação do comportamento do ruído EM e análise no domínio do tempo, permitindo compreender intuitivamente o ruído EM. Este método tem o potencial de eliminar fundamentalmente a causa raiz do ruído EM.
Prof. Abe diz, "Além da melhoria do desempenho do dispositivo, pretendemos desenvolver uma "infraestrutura EM sem ruído" para criar uma sociedade na qual as pessoas possam usar dispositivos de alto valor agregado, dispositivos com consumo de energia ultrabaixo e calor residual ultrabaixo. "
O artigo "Mecanismo de geração de ruído em modo comum em linhas de transmissão multicondutores" foi publicado em Relatórios Científicos .
