Pénétration des ondes électromagnétiques haute fréquence dans des systèmes : analyse et évaluation par l'approche Power Balance

High frequency coupling mechanisms in complex systems : analysis and assessment by the Power Balance method

• Auteur / Autrice : Isabelle Junqua
• Direction : Pierre Degauque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 30/06/2010
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cavités résonnantes (microondes)

Avions -- Équipement électronique

Brouillage électromagnétique

Ondes électromagnétiques -- Diffraction

Compatibilité électromagnétique

Mots clés libres

Chambres réverbérantes

Topologie électromagnétique

Résumé

Ce travail de thèse s'intéresse à l'analyse et à l'évaluation de la pénétration des ondes électromagnétiques haute fréquence dans un système complexe surdimensionné, par l'approche dite Power Balance (PWB). La méthode développée dans ces travaux consiste à modéliser les interactions électromagnétiques du problème initial en appliquant les principes de la topologieélectromagnétique et lui adjoignant un formalisme basé sur des considérations énergétiques et macroscopiques de ces interactions. Dans un premier temps, on rappelle les fondements théoriques de la topologie électromagnétique, puis les principes de caractérisation de l'environnement électromagnétique dans une cavité surdimensionnée complexe par un modèle semi-probabiliste dérivé des techniques de chambres réverbérantes. En couplant ces 2 approches et en supposant les mécanismes de dissipation et/ ou de transfert d'énergie dans le système indépendants, on montre que les équations BLT de latopologie électromagnétique permettent de régir les interactions dans le système. Dans un second temps, des modèles PWB élémentaires de sections efficaces de couplage moyenne qui caractérisent ces mécanismes, comme les pertes par effet joule dans les matériaux, les couplages sur câbles ou les transferts par ouvertures, ont été développés et validés par desréférences bibliographiques ou par expérimentations. Finalement, l'approche PWB a été validée sur 3 exemples de systèmes de complexité croissante: une structure générique cylindrique, un équipement avionique et la zone centrale d'un avion rafale. Ainsi, la potentialité de la méthodologie PWB a été démontrée.

This work is dedicated to the analysis and assessment of high frequency coupling mechanisms in a complex oversized system, by the so called Power Balance method (PWB). The method, developed here, consists in modelling electromagnetic interactions of the initial problem by applying the fundamentals of the electromagnetic topology and by joining a characterization of interactions through energetic and macroscopic concepts. First, theoretical background of electromagnetic topology as well as principles to characterize electromagnetic environment in an oversized cavity by using mode stirring reverberation chamber techniques are recalled. By coupling these two approaches and by assuming that mechanisms of dissipation and/or transfer of energy in a system are independent from each other, we show how BLT equations of electromagnetic topology can be used to manage interactions in the system. In a second time, PWB elementary models of mean coupling cross sections which quantifythese mechanisms, as Joule losses in materials, coupling with cables, or energy transfer through apertures, have been developed and validated by comparison to bibliography or experimentation. Finally, the PWB approach has been validated with 3 examples of systems of increasing complexity: a generic cylindrical structure, embedded equipment and the central part of a Rafale aircraft. Therefore, the potentiality of the PWB methodology has been widely demonstrated