Belysning af årsagen til elektromagnetisk støj giver mulighed for EM-støjfrie elektriske kredsløb

De fleste almindelige enheder drives og styres af elektrisk strøm. Signaler og strøm kan sendes ved at overføre elektricitet gennem et elektrisk kredsløb, der består af ledere, der leder elektrisk strøm. Imidlertid, interaktioner mellem et kredsløb og dets miljø, såsom jorden og jorden, generere EM-støj, forårsager funktionsfejl og genererer varme. Ligningerne udviklet i denne undersøgelse bekræftede teoretisk, at EM-støj ikke kun var forårsaget af interferens mellem transmissionslinjer, men også af betingelser for elementer forbundet til det elektriske kredsløb.

Da det er svært at finde årsager til usynlig EM-støj, der er truffet forskellige tiltag baseret på erfaring og knowhow fra uddannede ingeniører for at reducere det. For at beskrive EM-støj, forskerne brugte et tre-line (multi-conductor transmission line (MTL)) kredsløb, hvortil klumpede parameterkredsløb var forbundet. Ud over en konventionel to-line kredsløbskonfiguration, en anden lederledning blev tilsluttet på kildesiden som jord. (Fig. 1)

Dermed, dette team af forskere udledte telegrafiske ligninger, bølgeligninger, og refleksionskoefficienter i den normale tilstand (NM), der repræsenterer kredsløbssignaler, og den fælles tilstand (CM), der genereres ved interaktion med omgivelserne og forårsager forskellig støj. I betragtning af støjtilstandskonverteringen i MTL, de udledte ligninger, der beskriver adfærd af NM og CM.

Som resultat, de demonstrerede teoretisk, at CM konverterede til NM på grund af (a) den geometriske relation mellem kredsløbet og miljøet og (b) de elektriske forbindelser mellem MTL'en og elementerne forbundet til MTL'en, genererer EM-støj.

Deres metode har muliggjort teoretiske beregninger af elektriske kredsløb med forskellige konfigurationer og elektriske forbindelser, bekræfter, at en symmetrisk konfiguration af tre transmissionslinjer sammen med klumpet kredsløb var den eneste løsning til at eliminere EM-støj. (Fig. 2)

Denne metode muliggør kvantificering af adfærd af EM-støj og tidsdomæneanalyse, gør det muligt for en intuitivt at forstå EM-støj. Denne metode har potentialet til fundamentalt at eliminere årsagen til EM-støj.

Prof. Abe siger, "Ud over forbedringen af ​​enhedens ydeevne, vi sigter mod at udvikle en "EM-støjfri infrastruktur" for at skabe et samfund, hvor folk kan bruge enheder med høj værditilvækst, enheder med ultralavt strømforbrug og ultralav spildvarme."

Artiklen "Mechanism of common-mode noise generation in multi-conductor transmission lines" blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .