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Cours de CEMG. ANDRIEUA. REINEIXVersion Novembre 20071
Les moyens d’essaisCEM2
Plan• Généralités• Le site ouvert• <strong>La</strong> <strong>cellule</strong> <strong>Stripline</strong>• Les <strong>cellule</strong>s TEM et GTEM• <strong>La</strong> chambre anéchoïque• <strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modes3
Plan• Généralités• Le site ouvert• <strong>La</strong> <strong>cellule</strong> <strong>Stripline</strong>• Les <strong>cellule</strong>s TEM et GTEM• <strong>La</strong> chambre anéchoïque• <strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modes4
GénéralitésDéfinition de la CEM : Aptitude d’un appareil ou d’unsystème à fonctionner dans son environnementélectromagnétique de façon satisfaisante (immunité)sans produire lui-même des perturbationsintolérables pour tout ce qui se trouve dans cetenvironnement (émission).Mise en oeuvre de tests permettant de vérifierl’accord des nouveaux produits avec ladéfinition CEM5
GénéralitésPrincipe général des essais en immunitéPerturbation EM(antenned’émission)L’appareil doit fonctionnernormalement en présence dela perturbationAppareil électroniqueen fonctionnementPrincipe général des essais en émissionL’appareil en fonctionnement nedoit pas produire un rayonnementEM trop importantAppareil électroniqueen fonctionnementMesure du champ EM rayonné(antenne de réception)L’amplitude de la perturbation EM en immunitéet le niveau de perturbation rayonnée tolérableen émission sont fixés par des normes<strong>La</strong> réussite des tests permettentla mise en vente de l’appareilélectronique6
Plan• Généralités• Le site ouvert• <strong>La</strong> <strong>cellule</strong> <strong>Stripline</strong>• Les <strong>cellule</strong>s TEM et GTEM• <strong>La</strong> chambre anéchoïque• <strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modes7
Le site ouvertVue schématiqueAntenned’émission oude réceptionAppareil enfonctionnement8
Le site ouvertAvantagesCoût nulVolume de test infiniInconvénientsPas protégé del’environnementélectromagnétique extérieur(émetteurs, radars, FM, …)Dépendant des conditionsmétéorologiquesNon limité en fréquenceCaractéristiques du sol malconnues (conductivité, …)9
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<strong>La</strong> <strong>cellule</strong> <strong>Stripline</strong>AvantagesInconvénientsPeu coûteuxPas protégé del’environnementélectromagnétique extérieur(émetteurs, radars, FM, …)Volume de test important(avion, voiture,…)Dépendant des conditionsmétéorologiquesLimité en fréquence (h
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<strong>La</strong> <strong>cellule</strong> TEMFréquence maximale d’une <strong>cellule</strong> TEMf > f max= fréquence decoupure du modefondamental du guided’ondes (mode TEM)fmax =C2* l argeurl argeur=λ2Apparition demodes guidés detype TE ou TMPrésence d’ondesstationnaires dans la sectiontransversale de la ligne15
Objectif<strong>La</strong> <strong>cellule</strong> GTEM (Giga TEM)Augmenter la fréquence maximale d’utilisation / <strong>cellule</strong> TEMComment ?f max d’une <strong>cellule</strong> TEMfixée par sa largeurAugmentation progressive dela largeur de la <strong>cellule</strong> GTEMVue schématiqueEnceinteblindéeChargeadaptée (50Ω)Absorbants(pour éviter lesréflexions)SeptumSource detension HF(Z in=50Ω)H ϕθE θAnglesd‘ouvertures θet ϕ (nonreprésenté)Volume de test(propagation d’une ondeplane progressive)Amplitude de E θet H ϕdécroîtproportionnellement à la distancede la source16
Les <strong>cellule</strong>s TEM et GTEMAvantagesInconvénientsPeu coûteusesVolumes de test faiblesProtégées del’environnement extérieurLimitées en fréquenceUtilisable pour des testsd’immunité uniquement17
Plan• Généralités• Le site ouvert• <strong>La</strong> <strong>cellule</strong> <strong>Stripline</strong>• Les <strong>cellule</strong>s TEM et GTEM• <strong>La</strong> chambre anéchoïque• <strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modes18
<strong>La</strong> chambre anéchoïquePrincipeVue schématiqueEnceinteblindéeEnceinte blindée dont toutes les parois sont recouvertes dematériaux absorbants pour limiter les réflexions internes et serapprocher du comportement en espace libreDUTAntenne largebanded’émission oude réceptionEn l’absence d’absorbants sur le plancher, onparle de chambre semi-anéchoïquePlateautournant19
<strong>La</strong> chambre anéchoïqueAvantagesInconvénientsReprésente unenvironnement en espacelibreCoûteux (protectionincendie : absorbants trèsinflammables)Protégé de l’environnementextérieurDurée des essais importantespour plusieurs orientationsde l’objet20
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<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesPrincipeExposer l’objet sous test à un champ homogène et isotropeVue schématiqueChamp EMindépendant de lapositionChamp EMindépendant de ladirectionEnceinteblindéeMoteurBrasseur de modesen rotationAntenne largebanded’émission oude réceptionDUTSupportisolant22
<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesPropriétés d’une cavité parallélépipédiquezLe champ E (ou H) s’établit en un pointquelconque P selon l’équation d’ondesuivante :xadby∂E2 2 22+ + − . E = 02 2 2 2∂x∂y∂zC222C ⎞ ⎞ ⎞f mnp=2∂⎛⎜⎝maE⎟⎠∂⎛+ ⎜⎝nbE⎟⎠ωSolutions non nulles à des fréquencesparticulières liées aux dimensions de la cavité :⎛+ ⎜⎝pd⎟⎠m, n, p ordre des modes23
24<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesModes de type TE (transverse électrique)⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛==dzpbynaxmdpkjHdzpbynaxmdpbnjHdzpbynaxmdpamjHHzyxππππωµπππππωµπππππωµ.sin.cos.cos.1.cos.sin.cos..1.cos.cos.sin..12222⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛= −⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛==0.sin.cos.sin.sin.sin.coszyxEdzpbynaxmamEdzpbynaxmbnEEππππππππyxzMode TE 250 yxE (plan xOy)a/2b/5Solutions pour un modese propageant en Oz
25<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesModes de type TM (transverse magnétique)yxzE (plan xOy)yxa/2b/5Solutions pour un modese propageant en Oz⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛==dzpbynaxmdpkjEdzpbynaxmdpbnjEdzpbynaxmdpamjEzyxππππωεπππππωεπππππωε.cos.sin.sin.1.sin.cos.sin..1.sin.sin.cos..12222⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛==0.cos.sin.cos.cos.cos.sinzyxHdzpbynaxmamHdzpbynaxmbnHHππππππππMode TM 253 z a/2d/3E (plan xOz)
<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesLe spectre de modes de la cavité vide est un spectre discontinurésonancefondamentale dela cavitéf 0fréquencef < f 0aucun mode dansla cavitéf > f 0densité de modesproportionnel à f• Amplitude du champ importanteuniquement aux résonances• Aux résonances, champ stationnairedéterministeNécessité de réaliser un« brassage de modes »26
<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesPrincipe du brassage de modesIntroduction d’un objet métallique en rotation qui va modifier ladistribution modale au sein de la cavitérotation dubrasseurf 0Position 1Position 2Position 3Position 4Position 5Caractéristiques d’un bon brasseur de modes• Taille suffisante par rapport au volume de la cavité• Pas de géométrie particulière (perpendiculaire aux parois, symétrie, …)27
<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesCaractéristiques d’une CRBM• Fréquence minimale• Coefficient de qualitéInversement proportionnelleau volume de la cavité vide• Volume de test‣ + il est élevé, + l’amplitude maximale du champpeut être élevée (test en champ fort)‣ Diminue avec l’introduction d’objets nonmétalliques et l’augmentation des pertes(métalliques sur les parois, antennes d’émission,fuites aux jointures, introduction du DUT,…)• Pertes d’insertionλ/4Volumede testλ/4PinsertionP inP out( f ) = P ( f ) − P ( f )injout28
<strong>La</strong> chambre réverbérante à brassage de modesAvantagesInconvénientsChamp interne intense pourune puissance d’excitationfaibleInstallation coûteuseIllumination de l’objet par unchamp isotrope et homogèneLimitée en basse fréquenceTemps d’essais réduitsPas besoin de faire subir unerotation à l’objet29
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