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Article

1 - DÉMARCHE CEM DES SYSTÈMES

2 - PRINCIPALES ÉTAPES D’UN DÉVELOPPEMENT CEM SYSTÈME

3 - SPÉCIFICITÉS CEM SYSTÈME – LANCEURS SPATIAUX

4 - ÉVOLUTION DE LA CEM DANS LES SYSTÈMES FUTURS

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SIGLES

Article de référence | Réf : E1305 v2

Évolution de la CEM dans les systèmes futurs
Notions de CEM des systèmes

Auteur(s) : Florent TODESCHINI

Date de publication : 10 nov. 2018

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RÉSUMÉ

Par opposition à la CEM des composants ou des équipements électronique, l’approche de la CEM de niveau système présente des spécificités. Jusqu’au stade final de la qualification, il est important de maîtriser la définition du système et des travaux par phases successives. Ces étapes sont jalonnées par les spécifications, les analyses d’interactions entre les contributeurs CEM, les modélisations et des essais. Dans cet article, sont présentés les aspects spécifiques de la CEM rencontrés sur un système et la démarche incrémentale dans la logique de démonstration. Des exemples inspirés du domaine des lanceurs spatiaux seront utilisés pour illustrer les différents points évoqués.

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ABSTRACT

ECM basis of systems

In contrast with EMC of components or electronic equipments, the approach of systems EMC presents specificities. Up to the final stage of qualification, it is important to master definition of system and to work by successive phases. These stages are punctuated by specifications, analysis of correlations between EMC contributors, modellings and tests. In this article, we present specific aspects of EMC that we meet on system and incremental approach about the logic of demonstration. Examples inspired by the domain of space launchers will be used to illustrate the different evoked points.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Le traitement de la CEM (compatibilité électromagnétique) d’un système doit être abordée avec méthode tant il est complexe d’en acquérir une justification qui soit couvrante vis-à-vis des exigences de performance attendues. Les principales difficultés portent sur la coexistence d’équipements électriques et électroniques de natures différentes qui peuvent composer le système, ainsi que les câbles qui les relient. Sur ce point, les contraintes d'aménagement peuvent imposer des proximités favorables à la diaphonie qu’il faut alors gérer en adaptant les protections. À ceci s’ajoute bien souvent des contraintes d’environnement électromagnétique externe qui nécessitent que les chaînes électriques soient aussi robustes à ces agressions.

Autres aspects, la taille du système qui introduit des effets de perte en ligne que l’on ne retrouve pas à l’échelle d’un équipement, ou encore des phénomènes de résonance relatifs aux grandes longueurs de câblage. Comme nous le verrons dans cet article, les matériaux (métalliques, composites), qui constituent le système, interviennent dans l’approche CEM, puisqu’ils participent, selon leur caractéristiques intrinsèques et selon la qualité des métallisations, à la circulation de courants. On associe à ceci les thématiques du grounding et du bonding qui font partie intégrante des règles à considérer dans la conception, car elles peuvent impacter à différent degré, les niveaux de spécification CEM à destination des équipements qui composent le système. Tous ces points sont abordés et illustrés dans cet article au travers d’exemples issus du domaine des lanceurs spatiaux.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.

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KEYWORDS

EMC   |   system   |   electrical chains

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e1305


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4. Évolution de la CEM dans les systèmes futurs

Ces dernières années, les principaux impacts sur la CEM des systèmes ont plusieurs origines. Le premier est propre à l’utilisation des composites carbones dans les structures impactant les règles de métallisation et, par voie de conséquence, les gabarits de susceptibilité conduites des équipements qui, dans certains cas, nécessitent d’être adaptés. Autres points, la densification des électroniques et l’omniprésence des sources RF augmentent les risques de susceptibilité (figure 6). Concernant le dernier point, le secteur de l’automobile est une bonne illustration.

Parmi les évolutions dans le secteur aéronautique et spatial, l’avionique modulaire se développe de plus en plus et apporte son lot de difficulté en matière de CEM. Le principe est de centraliser les fonctions électroniques qui étaient jusqu’alors réparties dans le système. Cette approche présente un avantage certain dans la réduction de la quantité de câblage et des coûts, puisque la centralisation réduit les distances entre les différentes unités avioniques réunies dans un même module. En revanche, la cohabitation de cartes électroniques de natures différentes (numérique, convertisseur, capteur analogique, lignes d’ordre, etc.) avec une forte proximité implique des diaphonies difficiles à maîtriser au niveau circuit. Précisons que ce type de problématique peut se retrouver au niveau des fonds de panier au même titre que les couplages observables entre les câblages dans un système.

Au niveau des composants, nous avons pu observer que depuis les années 1990 le niveau d’intégration a considérablement augmenté. L’une des conséquences au niveau CEM a été la réduction des tensions d’alimentation de ces circuits, ce qui implique une augmentation de la sensibilité de ces derniers.

D’autre part, dans les lanceurs, au-delà de la quantité et de la longueur des faisceaux électriques aménagés dans ces systèmes, on retrouve des familles de signaux relativement variées, ce qui implique la nécessité de les faire cohabiter à travers des contraintes d’éloignement et/ou de prévoir des liaisons blindées avec des performances plus ou moins importantes. L’une des voies d’évolution est le recours à des bus hauts débits. En associant ce type de liaison à une architecture rationnalisée, telle l’avionique modulaire,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Marshall Space Flight Center Electromagnetic Compatibility Design and Interference Control (MEDIC) Handbook.  -  NASA Reference Publication 1368 (1995).

  • (2) -   Electrical Grounding Architecture For Unmanned Spacecraft – NASA Technical Hadbook.  -  NASA-HDBK-4001 (1998).

  • (3) - MAURICE (O.) -   Compatibilité électromagnétique des systèmes complexes.  -  Hermès – Sciences (2007).

NORMES

  • Space Engineering – Electromagnetic Compatibility. - Norme ECSS-E-ST-20-07c - (7 février 2012)

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