Afin de concevoir des dispositifs électromagnétiques (EM) silencieux, il est nécessaire de clarifier le mécanisme derrière le bruit EM et des calculs théoriques et des simulations informatiques sont effectués pour l'évaluation des prédictions des appareils. Deux chercheurs de l'université d'Osaka ont développé un algorithme pour le calcul numérique du bruit électromagnétique (interférence) dans les circuits électriques.

Le bruit électromagnétique est un problème qui s'est avéré difficile à résoudre. Causé par les interférences des lignes de transmission et des pièces de connexion, diverses approches ont été adoptées pour le réduire, comme l'ajout de filtres et/ou de dispositifs passifs aux circuits ou l'utilisation de la symétrie de la configuration.

L'algorithme développé dans cette étude est destiné à la simulation informatique de circuits électriques dans lesquels les lignes de transmission sont connectées à des modèles d'éléments localisés. D'habitude, la résolution des problèmes le long d'une ligne de transmission est effectuée à l'aide d'équations aux dérivées partielles, tandis que la solution des problèmes dans un circuit constant localisé utilise des équations différentielles ordinaires. Afin de relier ces deux équations différentielles différentes et de résoudre ces problèmes, la paire de chercheurs, Prof. Masayuki Abe et Prof. Hiroshi Toki, introduit la matrice d'incidence trouvée dans la théorie des circuits et l'impédance du domaine temporel, ce dernier étant un nouveau concept.

Précédemment, cette solution nécessitait une méthode pour remplacer les circuits constants localisés par des lignes de transmission, mais cette nouvelle méthode ne nécessite pas un tel remplacement, permettant des calculs plus pratiques. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Rapports scientifiques .

Sur la base des résultats des calculs utilisant cet algorithme, les deux chercheurs ont démontré que le bruit électromagnétique pouvait être réduit en utilisant la configuration symétrique à 3 lignes du circuit. Leur méthode de calcul est pour les lignes de transmission multiconductrices unidimensionnelles, mais ils ont déjà développé un algorithme de calcul dans les lignes de transmission multiconductrices bi et tridimensionnelles (brevet en instance) également, permettant de faire avancer sa recherche appliquée.

Cette méthode de calcul peut également être développée en une méthode de calcul des effets retardateurs du bruit EM (et des signaux), qui sont difficiles à calculer via des simulations informatiques classiques. Actuellement, les chercheurs développent un algorithme informatique pour calculer ces effets retardateurs. En plus de l'analyse des domaines temporel et fréquentiel du bruit EM, cet algorithme sera utilisé pour diverses applications, comme la génération de chaleur par le bruit, métamatériaux, et analyse d'antenne.

"Finalement, nous visons à développer une « infrastructure EM sans bruit ». En plus d'améliorer les performances de l'appareil, nous aimerions réaliser une société dans laquelle les gens peuvent utiliser des équipements à haute valeur ajoutée, tels que les équipements à ultra-faible consommation d'énergie et ultra-faible chaleur résiduelle, " dit le professeur Abe. " Plus précisément, nous clarifierons théoriquement une structure sans bruit de circuits électroniques et démontrerons qu'une réduction drastique du bruit EM peut conduire à une percée qui permet une faible consommation d'énergie."

Le professeur Toki dit, "Notre objectif est d'utiliser notre méthode pour développer une technologie de pointe en technologie à usage général et d'établir des lignes directrices pour développer le concept d'appareils électroniques silencieux dans des projets ayant un impact à la fois social et économique."