Figure 1. Configurations de circuits à trois lignes utilisées dans cette étude, qui considèrent l'environnement autour du circuit électrique (a) Structure géométriquement asymétrique / connexion électriquement asymétrique (b) Structure géométriquement symétrique / connexion électriquement symétrique. Crédit :Université d'Osaka
La plupart des appareils courants sont entraînés et contrôlés par l'énergie électrique. Les signaux et la puissance peuvent être envoyés en transférant de l'électricité à travers un circuit électrique composé de conducteurs qui conduisent le courant électrique. Cependant, interactions entre un circuit et son environnement, comme le sol et la terre, générer du bruit EM, provoquant des dysfonctionnements et générant de la chaleur. Les équations développées dans cette étude ont vérifié théoriquement que le bruit EM était causé non seulement par l'interférence entre les lignes de transmission, mais aussi par les conditions des éléments connectés au circuit électrique.
Comme il est difficile de trouver les causes du bruit EM invisible, diverses mesures fondées sur l'expérience et le savoir-faire d'ingénieurs formés ont été prises pour la réduire. Pour décrire le bruit EM, les chercheurs ont utilisé un circuit à trois lignes (ligne de transmission multiconducteur (MTL)), auquel les circuits à paramètres localisés étaient connectés. En plus d'une configuration de circuit à deux lignes classique, une autre ligne conductrice a été connectée du côté source en tant que terre. (Fig. 1)
Ainsi, cette équipe de chercheurs a dérivé des équations télégraphiques, équations d'onde, et des coefficients de réflexion dans le mode normal (NM) qui représente les signaux de circuit et le mode commun (CM) qui est généré par interaction avec l'environnement et provoque divers bruits. Compte tenu de la conversion du mode bruit dans le MTL, ils ont dérivé des équations qui décrivent les comportements du NM et du CM.
Par conséquent, ils ont théoriquement démontré que le CM s'est converti en NM en raison de (a) la relation géométrique entre le circuit et l'environnement et (b) les connexions électriques entre le MTL et les éléments connectés au MTL, générer du bruit EM.
Figure 2. La conversion du mode bruit du CM au NM, qui est dérivé en utilisant les équations développées dans cette étude. Dans la structure de circuit électriquement symétrique (Fig. 1 (a)) et la structure de circuit asymétrique (Fig. 1 (b)), la distance d13 entre le circuit, ligne 1-1', et le milieu environnant, ligne 3−3′, est changé. Plus la conversion du mode bruit de CM en NM se produit, plus le bruit EM est généré. Lorsque la conversion de mode de bruit est nulle, aucun bruit EM n'est généré. La conversion de bruit EM ne devient nulle que dans la structure de circuit électriquement et géométriquement symétrique. Crédit :Université d'Osaka
Leur méthode a permis des calculs théoriques de circuits électriques avec diverses configurations et connexions électriques, confirmant qu'une configuration symétrique de trois lignes de transmission avec des circuits localisés était la seule solution pour éliminer le bruit électromagnétique. (Fig. 2)
Cette méthode permet la quantification du comportement du bruit EM et l'analyse dans le domaine temporel, permettant de comprendre intuitivement le bruit EM. Cette méthode a le potentiel d'éliminer fondamentalement la cause première du bruit électromagnétique.
Le professeur Abe dit, "En plus de l'amélioration des performances des appareils, nous visons à développer une "infrastructure sans bruit EM" pour créer une société dans laquelle les gens peuvent utiliser des appareils à haute valeur ajoutée, appareils avec une consommation d'énergie ultra-faible et une chaleur résiduelle ultra-faible."
L'article "Mechanism of common-mode noise generation in multi-conductor transmission lines" a été publié dans Rapports scientifiques .
