Figura 1. Configurazioni del circuito a tre linee utilizzate in questo studio, che considerano l'ambiente intorno al circuito elettrico (a) Struttura geometricamente asimmetrica / connessione elettricamente asimmetrica (b) Struttura geometricamente simmetrica / connessione elettricamente simmetrica. Credito:Università di Osaka
I dispositivi più comuni sono azionati e controllati da energia elettrica. Segnali e potenza possono essere inviati trasferendo energia elettrica attraverso un circuito elettrico composto da conduttori che conducono corrente elettrica. Però, interazioni tra un circuito e il suo ambiente, come il suolo e la terra, generare rumore EM, causando malfunzionamenti e generando calore. Le equazioni sviluppate in questo studio hanno verificato teoricamente che il rumore EM è stato causato non solo dall'interferenza tra le linee di trasmissione, ma anche dalle condizioni degli elementi collegati al circuito elettrico.
Poiché è difficile trovare le cause del rumore EM invisibile, sono state adottate varie misure basate sull'esperienza e sul know-how di ingegneri formati per ridurlo. Per descrivere il rumore EM, i ricercatori hanno utilizzato un circuito a tre linee (linea di trasmissione multiconduttore (MTL)), a cui erano collegati i circuiti a parametri concentrati. Oltre a una configurazione di circuito a due linee convenzionale, un'altra linea conduttrice è stata collegata sul lato sorgente come terra. (Fig. 1)
Così, questo team di ricercatori ha derivato equazioni telegrafiche, equazioni d'onda, e coefficienti di riflessione nel modo normale (NM) che rappresenta i segnali del circuito e nel modo comune (CM) che è generato dall'interazione con l'ambiente e provoca vari disturbi. Considerando la conversione della modalità rumore nell'MTL, hanno derivato equazioni che descrivono i comportamenti del MN e del CM.
Di conseguenza, hanno teoricamente dimostrato che il CM convertito in NM a causa di (a) la relazione geometrica tra il circuito e l'ambiente e (b) i collegamenti elettrici tra l'MTL e gli elementi collegati all'MTL, generare rumore EM.
Figura 2. La conversione della modalità di rumore da CM a NM, che è derivato utilizzando equazioni sviluppate in questo studio. Nella struttura del circuito elettricamente simmetrico (Fig. 1 (a)) e nella struttura del circuito asimmetrico (Fig. 1 (b)), la distanza d13 tra il circuito, riga 1-1', e l'ambiente circostante, linea 3−3′, è cambiato. Più si verifica la conversione della modalità di rumore da CM a NM, più rumore EM viene generato. Quando la conversione della modalità rumore è zero, non viene generato alcun rumore EM. La conversione del rumore EM diventa zero solo nella struttura circuitale elettricamente e geometricamente simmetrica. Credito:Università di Osaka
Il loro metodo ha consentito calcoli teorici di circuiti elettrici con varie configurazioni e connessioni elettriche, confermando che una configurazione simmetrica di tre linee di trasmissione insieme a circuiti concentrati era l'unica soluzione per eliminare il rumore EM. (figura 2)
Questo metodo consente la quantificazione del comportamento del rumore EM e l'analisi nel dominio del tempo, permettendo di comprendere intuitivamente il rumore EM. Questo metodo ha il potenziale per eliminare fondamentalmente la causa principale del rumore EM.
Il prof. Abe dice, "Oltre al miglioramento delle prestazioni del dispositivo, miriamo a sviluppare una "infrastruttura EM senza rumore" per creare una società in cui le persone possano utilizzare dispositivi ad alto valore aggiunto, dispositivi con bassissimo consumo energetico e bassissimo calore disperso."
L'articolo "Meccanismo di generazione di rumore di modo comune nelle linee di trasmissione multiconduttore" è stato pubblicato in Rapporti scientifici .
