我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拇蠖鄶?shù)設(shè)備都是通過(guò)電力操作和控制的。從安全性和電力的緊張供求的角度來(lái)看，滿足低電磁噪聲和節(jié)能的電路設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重要。

在電路中，電信號(hào)在導(dǎo)體內(nèi)部傳輸，電磁場(chǎng)在導(dǎo)體外部輻射。此外，電磁場(chǎng)在空氣中傳播，并轉(zhuǎn)換為自身和其他電路的信號(hào)，從而導(dǎo)致電磁噪聲。現(xiàn)在，大阪大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)制定了一種數(shù)值方法，以可視化信號(hào)如何根據(jù)導(dǎo)體的形狀傳播和輻射，從而使我們能夠在電路設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)電磁噪聲的原因。

“必須同時(shí)計(jì)算電信號(hào)和外部輻射現(xiàn)象以處理電磁噪聲。為此，我們的目標(biāo)是精確求解標(biāo)量電勢(shì)(電勢(shì))U和從麥克斯韋方程導(dǎo)出的矢量電勢(shì)A的延遲積分方程，如圖1所示。”第一作者Souma Jinno說(shuō)。

在傳統(tǒng)方法中，如圖2所示，延遲時(shí)間由不依賴于空間的常數(shù)來(lái)近似，但是該數(shù)值計(jì)算是不穩(wěn)定的。這項(xiàng)研究通過(guò)更嚴(yán)格考慮延遲時(shí)間的數(shù)值計(jì)算(離散化)方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)值穩(wěn)定性。該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一種算法，可以同時(shí)計(jì)算歐姆定律，連續(xù)性方程和邊界的電路元素(集中參數(shù)電路)。

“通過(guò)將我們的方法應(yīng)用于圖3所示的電路，并將其與忽略輻射的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，我們將顯示輻射對(duì)傳導(dǎo)信號(hào)的影響，分別用紅線和藍(lán)線表示。通過(guò)比較這兩個(gè)結(jié)果，我們可以看到有輻射的計(jì)算立即被衰減并收斂到零，而沒(méi)有輻射的計(jì)算繼續(xù)無(wú)衰減地振蕩，因?yàn)榧俣▽?dǎo)體的電阻分量為零，所以沒(méi)有因傳導(dǎo)而造成的損耗。結(jié)果，傳導(dǎo)信號(hào)電流衰減由于外部輻射。衰減指示單個(gè)導(dǎo)體不適合，因?yàn)閺V泛的外部輻射的傳導(dǎo)的信號(hào)。通常，電路 使用兩個(gè)導(dǎo)體，它們可以傳導(dǎo)較少的輻射。” Souma Jinno解釋說(shuō)。

“為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(SDGs)，社會(huì)正在走向電氣化移動(dòng)。然而，快速電氣化等供求緊張的電力和無(wú)形的環(huán)境造成污染的電磁噪聲的潛在問(wèn)題。使用電磁發(fā)達(dá)的電路仿真器通過(guò)這項(xiàng)研究，我們旨在通過(guò)正確處理和消耗電力來(lái)進(jìn)一步降低電路的噪聲和功耗，以實(shí)現(xiàn)'可持續(xù)的電氣化社會(huì)'。”

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