A fim de projetar dispositivos eletromagnéticos silenciosos (EM), é necessário esclarecer o mecanismo por trás do ruído EM e cálculos teóricos e simulações de computador são realizados para avaliação de previsão de dispositivos. Dois pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveram um algoritmo para cálculo numérico de ruído EM (interferência) em circuitos elétricos.

O ruído EM é um problema que se provou difícil de resolver. Causado por interferência de linhas de transmissão e peças de conexão, várias abordagens foram tomadas para reduzi-lo, como adicionar filtros e / ou dispositivos passivos aos circuitos ou usar a simetria da configuração.

O algoritmo desenvolvido neste estudo é para simulação computacional de circuitos elétricos em que linhas de transmissão são conectadas com modelos de elementos concentrados. Usualmente, a solução de problemas ao longo de uma linha de transmissão é realizada usando equações diferenciais parciais, enquanto a solução de problemas em um circuito constante concentrado usa equações diferenciais ordinárias. Para conectar essas duas equações diferenciais diferentes e resolver esses problemas, o par de pesquisadores, Prof. Masayuki Abe e Prof. Hiroshi Toki, introduziu a matriz de incidência encontrada na teoria do circuito e impedância no domínio do tempo, o último dos quais é um novo conceito.

Anteriormente, esta solução exigia um método para substituir circuitos constantes concentrados por linhas de transmissão, mas este novo método não requer tal substituição, permitindo cálculos mais práticos. Os resultados desta pesquisa foram publicados em Relatórios Científicos .

Com base nos resultados dos cálculos usando este algoritmo, os dois pesquisadores demonstraram que o ruído EM pode ser reduzido usando a configuração simétrica de 3 linhas do circuito. Seu método de cálculo é para linhas de transmissão multi-condutores unidimensionais, mas eles já desenvolveram um algoritmo de cálculo em linhas de transmissão multicondutores bidimensionais e tridimensionais (patente pendente) também, possibilitando o avanço de sua pesquisa aplicada.

Este método de cálculo também pode ser desenvolvido em um método de cálculo para os efeitos de retardo de ruído EM (e sinais), que são difíceis de calcular por meio de simulações convencionais de computador. Atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo um algoritmo computacional para calcular esses efeitos de retardo. Além da análise dos domínios do tempo e da frequência do ruído EM, este algoritmo será usado para várias aplicações, como geração de calor por ruído, metamateriais, e análise de antena.

"Eventualmente, pretendemos desenvolver uma 'infraestrutura EM sem ruído'. Além de melhorar o desempenho do dispositivo, gostaríamos de criar uma sociedade em que as pessoas possam usar equipamentos de alto valor agregado, como equipamentos com consumo de energia ultrabaixo e calor residual ultrabaixo, "diz o Prof. Abe." Especificamente, vamos, teoricamente, esclarecer uma estrutura silenciosa de circuitos eletrônicos e demonstrar que a redução drástica do ruído EM pode levar a um avanço que permite baixo consumo de energia. "

Prof. Toki diz, "Nosso objetivo é usar nosso método para desenvolver tecnologia avançada em tecnologia de uso geral e estabelecer diretrizes para o desenvolvimento do conceito de dispositivos eletrônicos silenciosos em projetos com impacto social e econômico."