Article de référence | Réf : R935 v1

Cadre physique de la métrologie en compatibilité électromagnétique - Analyse des phénomènes

Auteur(s) : Bernard DÉMOULIN

Relu et validé le 12 janv. 2022

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RÉSUMÉ

Cette seconde partie du dossier consacré à la métrologie CEM aborde l’analyse physique de l’émission ou de l’immunité d’un appareil électronique. Pour des raisons didactiques, l’étude sera restreinte au comportement d’une piste de circuit imprimé. Des formules analytiques permettront de situer l’émission ou l’immunité de la piste rapportée aux tolérances exigées par les normes CEM. Un second paragraphe concernera la mesure des champs électriques de faible ou de forte amplitude émanant d’ondes entretenues au-dessus de 100 MHz.

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ABSTRACT

Physical approach of EMC testing methods - Analysis of phenomena

Part two of this study devoted to EMC testing methods deals with the physical analysis of emission and immunity related to electronic equipment. For simplicity the study is restricted to one PCB trace. This simple approach leads to closed form expressions of electric field and voltage compared to the levels required by EMC standards. A second section focuses on the measurements of low or high amplitude electric field given by sine wave forms at frequencies above 100 MHz.

Auteur(s)

  • Bernard DÉMOULIN : Professeur émérite - Université Lille 1, groupe TELICE de l’IEMN, CNRS, UMR 8520

INTRODUCTION

Ce second article consacré au cadre physique de la métrologie CEM aborde le volet phénoménologique indispensable à la compréhension des mesures d’émission ou des essais d’immunité relatés dans l’article [R 932]. C’est un sujet difficile que l’auteur a préféré développer sur la base d’exemples simples, coordonnés par des calculs analytiques.

Dans cet esprit, le premier paragraphe exposera deux problèmes académiques résumant les mécanismes impliqués dans les concepts d’émission ou d’immunité. Le premier problème analyse le rayonnement d’une piste de circuit imprimé parcourue par des signaux occupant un large spectre de fréquences. Nous explorons ensuite, mais de manière purement qualitative, le couplage exercé entre le champ proche du circuit imprimé et la topologie interne à l’appareil. La configuration réduite à un câble blindé mettra en évidence l’existence de résonances corrélées aux connexions réalisées avec les diverses références de potentiel. Le second problème s’adresse à la tension capturée à l’extrémité de la piste soumise à un essai d’immunité produit par le champ électromagnétique d’une onde RF entretenue. Les questions afférentes aux notions de couplages, d’interférences et de critère d’immunité transportées sur cet exemple simple aboutiront à l’examen d’effets non linéaires agissant sur les composants actifs, en l’occurrence un amplificateur intégré.

Le second paragraphe aborde un sujet indépendant du précédent mais tout aussi révélateur de l’effort qu’il faut porter à l’interprétation d’expériences destinées à la mesure de champs faibles ou de champs forts. En guise d’illustration, on procédera à l’analyse attentive du protocole adopté pour mesurer l’atténuation d’une enceinte métallique efficacement blindée. L’analyse sera poursuivie par la démarche accomplie en vue de la mesure du champ rencontré à proximité d’un puissant émetteur d’ondes radiofréquences. Ces deux exemples partagent pour point commun la recherche de méthodes permettant de localiser et de réduire les incertitudes dues à l’autoperturbation des instruments de mesures.

Le texte fait fréquemment appel à des démonstrations ou à des formules exposées dans l’article [R 931] consacré aux antennes rencontrées en CEM. En outre, la consultation des articles [D 1 300], [D 1 305] et [R 930], de portée plus générale que les sujets élaborés par la suite, peut compléter efficacement la lecture.

Remarque importante : les valeurs numériques des tolérances d’émission ou de contraintes d’immunité prises en exemple ne sont qu’indicatives, le lecteur désireux de déterminer avec rigueur ces données est invité à consulter les normes génériques sur la CEM.

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KEYWORDS

transfer impedance   |   immunity   |   emission   |   far field   |   near field   |   electromagnetic coupling   |   electromagnetic interference   |   immunity threshold

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r935


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WADELL (B.C.) -   Transmission lines design handbook.  -  Artech house (1991).

  • (2) - LEROUX (E.) -   Conception et validation d’une méthode numérique hybride appliquée à la prédiction du rayonnement d’une carte électronique connectée à son câblage.  -  Thèse en électronique, université de Lille (juin 1998).

  • (3) - MARTY (F.) -   Caractérisation expérimentale et probabiliste du couplage d’une onde électromagnétique hyperfréquence à des circuits.  -  Thèse en électronique, université Paris VI (2001).

  • (4) - RIHA (Z.) -   Caractérisation et modélisation des phénomènes radiatifs en champ proche des composants et des dispositifs électroniques.  -  Mémoire d’habilitation à diriger les recherches, université de Rouen (novembre 2015).

  • (5) - DEMOULIN (B.) -   Étude de la propagation des ondes électromagnétiques à travers des blindages...

ANNEXES

  1. 1 Événements

    1 Événements

    Colloque international en langue française sur la CEM, manifestation biennale. Dernière édition, 10 au 13 Juillet 2016, Rennes

    EMC Europe symposia, annual meeting on EMC in European area. Last meeting, 5-9, September, 2016, Wrocław (Poland)

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    1/ Quiz d'entraînement

    Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

    2/ Test de validation

    Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

    Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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