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RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de rappeler et de fournir les fondamentaux théoriques et pratiques sur la compatibilité électromagnétique (CEM). Sont ainsi abordées les définitions et les descriptions des principales interactions électromagnétiques, depuis les interactions conduites, de champ proche, aux interactions rayonnées en champ lointain. Les mécanismes fondamentaux à la base des interactions entre des particules chargées et des composants, ainsi que les mécanismes de base qui permettent de comprendre les bruits engendrés par les circuits électroniques numériques de grandes tailles, sont détaillés.
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INTRODUCTION
Cette partie a pour objet le rappel de notions fondamentales pour la CEM, qui pourront être utilisées dans l'ensemble des articles traitant de la CEM de projets. Des renvois sont effectués lorsque les notions rejoignent celles des cours d'électromagnétisme pour l'ingénieur. On s'attache ici à rappeler des notions plus spécifiques au métier de la compatibilité électromagnétique. On aborde tout d'abord les principes qui prévalent aux interactions conduites ou de champs proches (interactions électrostatiques, magnétostatiques). Puis on aborde les interactions d'ondes guidées ou rayonnées. Une méthode de calcul dite « méthode de Kron » est présentée dans le paragraphe 3, qui permet de calculer rapidement de nombreux problèmes et d'une façon très efficace. Cette méthode permettra à tout ingénieur d'évaluer des problèmes de CEM déjà complexes et qui ne seraient pas, ou très difficilement, calculables par l'intermédiaire des outils disponibles sur le marché. Comme la méthode est utilisée dans tous les paragraphes comme exemple et support d'exercices, nous la présentons en premier. Enfin nous abordons les effets des particules sur les composants et les approches « CEM » de ces derniers.
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- Version courante de nov. 2016 par Olivier MAURICE
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3. Méthode de calcul de Gabriel Kron. Comment calculer les interactions de façon simple
La méthode de Gabriel Kron [1][2][3], telle que nous l'utiliserons dans sa forme la plus simple, permet d'établir les équations des courants dans des réseaux. Son étendue et ses capacités dépassent largement le cadre de cet ouvrage. Le lecteur désireux de se spécialiser dans son emploi pourra se référer aux documents qui la décrivent.
On s'autorise, de manière à atteindre plus d'efficacité et de simplicité pour cet exposé, à perdre en rigueur dans sa formulation littérale, sans pour autant modifier la méthode dans son application simple. Notre objectif ici est avant tout de montrer tout ce que peut apporter cette méthode et tout l'apport de la théorie, apport qui ne consomme que de la matière grise et peut nécessiter très peu de moyens. On suppose l'algèbre matricielle connue. Par ailleurs pour calculer ces courants, nous utiliserons une simple calculatrice. Les lecteurs transposeront facilement les exemples donnés sous SCILAB, MathLab, Mathématica, Maple, ou tout autre outil similaire en pouvant même automatiser les calculs dans des bandes de fréquences larges.
3.1 Notion de graphe de représentation
Sous le formalisme de Kron, un problème démarre d'un graphe ou d'un schéma où l'ingénieur a représenté son problème. Nous allons donner tout de suite un exemple simple pour illustrer la technique. Considérons le schéma électrique présenté 10 et le graphe correspondant dans la même figure. Ce graphe est constitué de quatre branches, quatre nœuds et deux mailles. Deux réseaux sont présents, sachant que l'on considère comme réseau tout ensemble de branches connectées. Quand deux circuits n'interagissent que par rayonnement, le graphe correspondant comprend deux réseaux.
Plus formellement, deux ensembles qui interagissent par l'intermédiaire d'une corde (couplage par rayonnement noté « M ») sont disjoints et constituent deux réseaux distincts. Il existe une relation topologique fondamentale imposant que le nombre de mailles (Ma) moins le nombre de branches (B) plus le nombre de nœuds (N) et moins le nombre de réseaux (R) soit nul. Autrement dit :
( 1 )
On...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRON - Tensorial Analysis of Networks - (1939).
-
(2) - MAURICE (O.) - La compatibilité électromagnétique des systèmes complexes - Hermès-Lavoisier (2007).
-
(3) - ANGOT (A.) - Compléments de mathématiques pour l'ingénieur - Masson (1957).
-
(4) - * - http://www.scilab.org
-
(5) - NOUGIER (J.P.) - Méthode de calcul numérique - Hermès-Lavoisier (2001).
-
(6) - PAUL (C.R.) - Electromagnetics for Engineer - Wiley ( ).
-
(7) - VABRE (J.P.) - Monographie sur les lignes...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Ibis Spécifications des différentes normes IBIS sur http://www.eda.org/ibis/home/specs/specs.htm (page consultée le 28/10/10)
IEC Spécifications des différentes normes modélisation composants (projet IEC 62433), méthodes de mesure en émission (IEC 61967) et immunité (IEC 62132) sur http://www.iec.ch. Voir détails dans la section « Normes et standards » ci-après (page consultée le 28/10/10)
ITRS The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), http://www.itrs.net, version 2009 (page consultée le 28/10/10)
HAUT DE PAGE
International Electrotechnical Commission IEC http://www.iec.ch/
IEC 62433 - (2010) - EMC IC modelling – Part 1 : General modelling framework IEC 62 433-1 47A/840/DTS. - -
IEC 61967-1 - (2002-03) - Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz – Part 1 : General conditions and definitions IEC 61967-1 - -
IEC 61967-1-1 - (2010) - Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions – Part 1-1 : General conditions and definitions – Near-field scan data exchange format IEC/TR 61967-1-1 - -
IEC 61967-1-1 - (2005) - Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions, 150 KHz to 1 GHz – Part 3 : Measurement of radiated emissions – Surface scan method IEC/TS 61967-3 - -
IEC 61967-2 - (2005) - Integrated circuits –...
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