Investigation of the Origin of Radiation by using Combined Conduction and Radiation Analysis of Electric Circuits in terms of Electromagnetic Potentials

電磁気学現象を利用して、我々の生活は飛躍的に便利になってきた。電磁気学現象はMaxwell方程式を原理として応用が進んでいるが、実用上、電気回路内の伝導現象と外部への放射現象は切り離されて発展してきた。しかし、近年では予期しない放射が電磁ノイズの原因となり、現場における製品開発の遅延などの問題を引き起こしている。現在の回路設計には、伝導と放射を統一した電磁ノイズの解析手法が必要とされている。本研究は、電磁ノイズ現象を考慮した回路設計を実現するために、伝導と放射現象の基本的な物理変数である電磁ポテンシャルを用いて、伝導と放射現象を統一したシミュレーション手法の確立と実験による検証を目指した。本年度はシミュレーション手法の確立と実験検証の両方に進展があった。回路解析では、集中定数回路の接続や、誘電体などの媒質を考慮することが必要とされており、本研究手法でも達成することができた。これにより、汎用に用いられているプリント基板配線のシミュレーションを実現した。さらに実験では、時間領域反射法（TDR法）を用いることで、プリント基板に流れるノーマルモード電圧やコモンモード電圧を測定した。その結果、回路形状によって、コモンモード電圧が伝搬の際に放射によって減衰することを確認した。さらに、本年度開発した手法により、これらの実験結果を再現することに成功した。この結果から、実験では端子電圧しか測定できなかったが、シミュレーションにより、基板全体を電磁ポテンシャルがどのように伝搬し、回路のどのような形状が原因となっているのかを確認することができた。これにより、シミュレーション環境で電磁ノイズ特性を評価することが可能になり、開発における試作を減らし、開発期間の短縮に役立てることが期待できる。

電磁気学現象を利用して、我々の生活は飛躍的に便利になってきた。電磁気学現象はMaxwell方程式を原理として応用が進んでいるが、実用上、電気回路内の伝導現象と外部への放射現象は切り離されて発展してきた。しかし、近年では予期しない放射が電磁ノイズの原因となり、現場における製品開発の遅延などの問題を引き起こしている。現在の回路設計には、伝導と放射を統一した電磁ノイズの解析手法が必要とされている。本研究は、電磁ノイズ現象を考慮した回路設計を実現するために、伝導と放射現象の基本的な物理変数である電磁ポテンシャルを用いて、伝導と放射現象を統一したシミュレーション手法の確立と実験による検証を目指した。本年度はシミュレーション手法の確立と実験検証の両方に進展があった。回路解析では、集中定数回路の接続や、誘電体などの媒質を考慮することが必要とされており、本研究手法でも達成することができた。これにより、汎用に用いられているプリント基板配線のシミュレーションを実現した。さらに実験では、時間領域反射法（TDR法）を用いることで、プリント基板に流れるノーマルモード電圧やコモンモード電圧を測定した。その結果、回路形状によって、コモンモード電圧が伝搬の際に放射によって減衰することを確認した。さらに、本年度開発した手法により、これらの実験結果を再現することに成功した。この結果から、実験では端子電圧しか測定できなかったが、シミュレーションにより、基板全体を電磁ポテンシャルがどのように伝搬し、回路のどのような形状が原因となっているのかを確認することができた。これにより、シミュレーション環境で電磁ノイズ特性を評価することが可能になり、開発における試作を減らし、開発期間の短縮に役立てることが期待できる。