由大阪大學工程學研究生院的安部雅之教授和東京宏志教授領導的一組研究人員，開發(fā)了一種高精度的時域三維電路模擬器，用于量化電磁(EM)噪聲并闡明其來源，以便進行電子和電氣電路布局以降低EM噪聲。在日常生活中，普通電器插入電壓插座就會啟動，當電器插上電源時，電勢的“差”就會施加到插頭上，產(chǎn)品中的電路就會被驅動。然而，電磁噪聲來源于電勢的“和”，這是我們通常不太注意的。

由于很難想象電勢的“總和”在電路中產(chǎn)生的原因、地點和時間，因此噪聲處理僅基于技術訣竅。這項研究結果不僅可以量化傳統(tǒng)電路理論中通常使用的物理量的“差”，而且可以量化物理量的“和”，這可以作為電磁噪聲現(xiàn)象的根源。隨著用電設備的普及，我們的生活變得越來越方便，電磁噪聲引起的問題風險也增加了。

因此，可視化電磁噪聲的產(chǎn)生過程，并了解它是如何產(chǎn)生在尖端電路設計中是非常重要的。在這項研究中，該小組開發(fā)了一種量化導致電磁噪聲物理量“總和”的計算方法，以及一種可以可視化噪聲現(xiàn)象來源的模擬器。具體地說，是能夠直接計算以標量勢、電荷、矢量勢和電流為變量的聯(lián)立偏微分積分方程，這些變量是構成電路三維導體中的電磁物理量。

此外，該小組還開發(fā)了一種連接電路元件（電壓源、電阻器等）的算法。以任意邊界作為輸入，這項研究中開發(fā)的方法，使可視化導電材料中的物理量如何隨時間傳播和變化成為可能。因此，可以直觀地了解EM噪聲產(chǎn)生的原因、地點和時間，并開發(fā)出從根本上消除EM噪聲來源的電路設計，該方法還考慮了高精度確定電路特性的導體形狀。

在演示實驗中，觀察了本研究開發(fā)的計算技術，以逼真地再現(xiàn)實驗波形。未來，該小組將利用這項研究技術，闡明各種常用電路導體產(chǎn)生的電位“總和”造成電磁噪聲現(xiàn)象，并將研究結果應用于無噪音電路設計。該研究小組的目標是實現(xiàn)一個“無噪音”設備，并期望理論和計算可以導致低功耗的無噪音設備。從麥克斯韋方程出發(fā)，計算了多層平面電路中的電磁現(xiàn)象。

研究提出了一種計算二維導體中電勢和電流密度的數(shù)值方法，將其隨時間發(fā)展看作是波的傳播現(xiàn)象。與部分單元等效電路法類似，研將平面導體劃分為小的有限體積單元，然后用時域有限差分方法求解輸運方程。在此基礎上，應用在多傳輸線中所用的方法，提出了一種多層平面邊界的計算方法。描述了多層平面與集總參數(shù)電路耦合的邊界條件，并從多傳輸線情況引入了一種算法來降低與二維擴展密切相關的計算代價。

原文標題：從麥克斯韋方程出發(fā)，計算電路中的電磁現(xiàn)象，開發(fā)無噪音設備！

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責任編輯：haq