2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the Origin of Radiation by using Combined Conduction and Radiation Analysis of Electric Circuits in terms of Electromagnetic Potentials
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22K14302
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
神野 崇馬 大阪工業大学, 工学部, 講師 (70885508)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電磁ポテンシャル / 電磁ノイズ / 放射 / 伝導 / 電磁回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電気回路内に発生する電磁ノイズ現象の解明に向け、電気回路内の伝導と電気回路外部へと放射する現象を同時に扱う理論と数値計算手法の開発に取り組んだ。初年度では、電気回路の計算に必要な導体と誘電体を含む任意の構造の回路の計算を実現し、実験結果を再現することを示した。
最終年度である本年度では、更なる数値計算手法の高周波化に向けて、オームの法則の量子効果を取り入れた定量化手法を考案した。具体的には、ドルーデモデルを用いることで電子の運動方程式から導かれるオームの法則を用いた定式化を実現した。実験検証については保有する測定器では、帯域が最大50GHzであり、量子効果を優位に観測できるほど高い周波数で測定することができなかった。
次に、本研究の主題である電磁ポテンシャルを用いた伝導・放射複合解析の方法について検討した。本研究により、導体や誘電体で構成された電気回路とその周りの電磁ポテンシャルを時間領域で数値計算することを実現した。これにより、信号を印加した後の電気回路の周りを伝搬する電磁ポテンシャルの過渡現象を可視化した。しかし、それだけでは遠方へと放射するノイズ成分を抽出することはできなかった。文献調査の結果、電磁ポテンシャルを用いたエネルギーの計算による伝導現象と放射現象を分離する理論研究を発見した。その理論をもとに、本研究で実現した数値計算を実施すると、解析空間における回路内を伝導するエネルギーと回路外部へと放射するエネルギーを分離して定量化することができ、それぞれのエネルギーが変換される過程を定量化することができた。これらの結果は解析空間全体のエネルギーを積分したマクロな現象であるため、今後はエネルギーの空間分布を詳細に解析することで、伝導現象から放射現象へと変換するメカニズムを明らかにする。
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