Para diseñar dispositivos electromagnéticos (EM) silenciosos, Es necesario aclarar el mecanismo detrás del ruido EM y se realizan cálculos teóricos y simulaciones por computadora para la evaluación de la predicción de los dispositivos. Dos investigadores de la Universidad de Osaka desarrollaron un algoritmo para el cálculo numérico del ruido EM (interferencia) en circuitos eléctricos.

El ruido electromagnético es un problema que ha demostrado ser difícil de resolver. Causado por interferencia de líneas de transmisión y piezas de conexión, se han adoptado varios enfoques para reducirlo, como agregar filtros y / o dispositivos pasivos a los circuitos o usar la simetría de la configuración.

El algoritmo desarrollado en este estudio es para la simulación por computadora de circuitos eléctricos en los que las líneas de transmisión están conectadas con modelos de elementos agrupados. Generalmente, la solución de problemas a lo largo de una línea de transmisión se realiza mediante ecuaciones diferenciales parciales, mientras que la solución de problemas en un circuito constante concentrado usa ecuaciones diferenciales ordinarias. Para conectar estas dos ecuaciones diferenciales diferentes y resolver estos problemas, la pareja de investigadores, Prof. Masayuki Abe y Prof. Hiroshi Toki, introdujo la matriz de incidencia encontrada en la teoría de circuitos y la impedancia en el dominio del tiempo, el último de los cuales es un concepto nuevo.

Previamente, esta solución requería un método para reemplazar circuitos constantes agrupados con líneas de transmisión, pero este nuevo método no requiere tal reemplazo, permitiendo cálculos más prácticos. Los resultados de esta investigación fueron publicados en Informes científicos .

Según los resultados de los cálculos que utilizan este algoritmo, Los dos investigadores demostraron que el ruido electromagnético se podía reducir utilizando la configuración simétrica de 3 líneas del circuito. Su método de cálculo es para líneas de transmisión multiconductoras unidimensionales, pero ya han desarrollado un algoritmo de cálculo en líneas de transmisión multiconductores bidimensionales y tridimensionales (patente pendiente) también, posibilitando el avance de su investigación aplicada.

Este método de cálculo también se puede desarrollar en un método de cálculo para los efectos retardadores del ruido EM (y señales), que son difíciles de calcular mediante simulaciones informáticas convencionales. En la actualidad, los investigadores están desarrollando un algoritmo computacional para calcular estos efectos retardadores. Además del análisis de los dominios de tiempo y frecuencia del ruido EM, este algoritmo se utilizará para diversas aplicaciones, como la generación de calor por ruido, metamateriales, y análisis de antenas.

"Finalmente, Nuestro objetivo es desarrollar una 'infraestructura EM silenciosa'. Además de mejorar el rendimiento del dispositivo, nos gustaría hacer realidad una sociedad en la que las personas puedan utilizar equipos de alto valor añadido, como equipos con consumo de energía ultra bajo y calor residual ultra bajo, "dice el profesor Abe." Específicamente, Teóricamente aclararemos una estructura silenciosa de circuitos electrónicos y demostraremos que la reducción drástica del ruido EM puede conducir a un gran avance que permita un bajo consumo de energía ".

El profesor Toki dice:"Nuestro objetivo es utilizar nuestro método para desarrollar tecnología avanzada en tecnología de propósito general y establecer pautas para desarrollar el concepto de dispositivos electrónicos silenciosos en proyectos con impacto social y económico".