Champ proche

Caractérisation en champ proche de structures rayonnantes

Le contrôle du comportement électromagnétique des dispositifs électroniques embarqués et des contraintes de compatibilité électromagnétique (CEM) associées impose de disposer d’outils de modélisation fiables et rapides lors des phases de conception et de développement. Ceci concerne par exemple les systèmes d’électronique de puissance qui fonctionnent à des fréquences de plus en plus élevées et qui commutent des courants souvent très intenses. Ce type de fonctionnement conduit les conducteurs imprimés qui véhiculent ces signaux rapides et intenses à rayonner fortement. Les conséquences peuvent être graves : dysfonctionnements par couplages intra-système dans les cas extrêmes, coûts accrus des solutions de filtrage ou de blindage, échauffements.

Un banc champ proche permet de mesurer le rayonnement électromagnétique au plus proche d’un composant ou d’un dispositif électronique. Cette technique permet de caractériser différents éléments du composant au système (composants passifs et actifs, boitiers de blindage, connecteurs, câblages, carte de puissance, moteur électrique, … ). Les techniques de mesure en champ proche ont largement évoluées ces dernières années. Elles servent généralement à identifier les sources de rayonnement électromagnétique, extraire les modèles équivalents de rayonnement, caractériser les fuites électromagnétiques de blindage, valider les modèles issus de la simulation numérique, … . Le pôle vient d’acquérir un nouveau banc champ proche avec l’ensemble des équipements associés. Il est basé sur le principe de mesure directe à travers une sonde électrique ou magnétique sensible au champ électromagnétique qui va recueillir l’information locale du champ. Cette dernière est placée sur le bras d'un robot 4 axes qui se déplace au-dessus du dispositif sous test. Un tel banc de mesure champ proche permet ainsi le diagnostic CEM en émission et en immunité. Grâce aux données recueillies, il est possible de faire de l’investigation CEM en détectant les zones à fort champ, d’extraire des modèles permettant par exemple de calculer le champ à différentes distances du produit électronique ou encore d'étudier des couplages entre une perturbation et un circuit imprimé par exemple.

En se basant sur l’expertise déjà acquise dans le passé, les travaux au sein du thème CEM ont pour objectif de caractériser au mieux les sources de rayonnement et d’identifier des modèles appropriés selon la complexité des systèmes (prise en compte des matériaux de blindage, des fuites électromagnétiques par des joints etc.), en particulier pour les équipements embarqués au sein du véhicule automobile électrique ou hybride.

De façon plus générale la méthodologie de modélisation développée pour la CEM du véhicule automobile vise considérer le caractère multi-échelle des structures étudiées (câbles de faibles rayons, plans de masse de grande dimensions) ce qui s’avère dans ce domaine une difficulté majeure. Cette démarche de modélisation s’appuie sur des investigations expérimentales dans le domaine de la CEM « conduite » ou « rayonnée ».

Cette activité est menée en combinant des coopérations avec laboratoires académiques au niveau national ou international (SATIE, IRSEEM, Université de Tunis, Université de Sousse) et acteurs industriels du domaine de la CEM (Valeo, EFI Automotive).

Chaîne de mesure

Figure 1 : Chaîne de mesure

 

Champ magnétique mesuré au dessus d’un moteur à courant continu

Figure 2 : Champ magnétique mesuré au dessus d’un moteur à courant continu

 

Fig.3 : Champ magnétique rayonné par un boitier d’électronique embarquée

Fig.4 : Champ magnétique rayonné par un boitier d’électronique embarquée

Figure 3 et 4 : Champ magnétique rayonné par un boitier d’électronique embarquée


Quelques publications récentes
- Amin Frikha, Mohamed Bensetti, Lionel Pichon, Frederic Lafon,, Fabrice Duval, and Nabil Benjelloun, Magnetic Shielding Effectiveness of Enclosures in Near Field at Low Frequency for Automotive Applications , IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol.57, n° 6, pp 1481-1490, 2015.
- Amin Frikha, Mohamed Bensetti, Fabrice Duval, Nabil Benjelloun, Frédéric Lafon and Lionel Pichon, A New Methodology to Predict the Magnetic Shielding Effectiveness of Enclosures at Low Frequency in the Near Field , IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 51, n°3, 8000404, 2015.