Nouvelles approches de conception en vue de la limitation des risques de compatibilité électromagnétique et de fuite d'information sur les équipements électroniques embarqués

New design approaches to limit the risks of electromagnetic compatibility and information leakage on on-board electronic equipment

• Auteur / Autrice : Florent Delaporte
• Direction : Philippe Besnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 03/07/2020
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Thales Communications & Security
• Jury : Président / Présidente : Geneviève Duchamp
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Costa, Alexandre Boyer, Pierre Bonnet, Béatrice Azanowsky, Alexandre Amédéo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Costa, Alexandre Boyer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique numérique

Compatibilité électromagnétique

Processus gaussiens

Mots clés libres

Méta-modélisation

Processus gaussien

CEM

Émissivité rayonnée

Conception électronique amont

Surrogate modelling

Gaussian process

EMC

Radiated emissivity

Early electronic design

Résumé

Le marché actuel des systèmes électroniques est très compétitif. D’un point de vue de la CEM, ceci impose la conception de produits fonctionnels et respectant les normes, dans des délais les plus courts possibles. Pour répondre à ces besoins, il faut prendre en compte la CEM au plus tôt dans le design. Dans le contexte de conception de carte électroniques, deux problèmes demeurent pour parvenir à cet objectif. Premièrement, les contraintes normatives définies au niveau de l’équipement sont difficiles à décliner au niveau de la carte. Deuxièmement, beaucoup de paramètres sont indéterminés en amont de la conception, rendant difficile l’analyse et la prise de décision. Ce mémoire propose de répondre à ces problématiques dans le cadre d’une étude d’émissivité rayonnée. Pour cela, une démarche de création de modèle paramétrique de rayonnement de carte électronique est proposée. L’utilisation de la puissance totale rayonnée (PTR) comme sortie du modèle sert de passerelle entre une représentation de la carte et celle de mécanique, au niveau système, répondant à la première problématique. Le modèle de carte électronique ainsi obtenu doit être capable de réaliser une analyse de sensibilité pour répondre à la deuxième problématique. L’utilisation de méta-modèles sur la simulation numérique permet d’obtenir des modèles à la fois rapides et fiables. Cette méthode, proposée dans cette thèse, est éprouvée sur des scénarios d’une relative complexité, pour démontrer son utilité dans la prise de décision lors de la conception d’un circuit imprimé.

Today electronic systems market is very competitive. From an EMC point of view, it implies designing functional products, which pass EMC standards, in a minimum amount of time. To meet these needs, designers have to consider EMC as soon as possible in their design. In the context of electronic board design, there are two challenges to reach this goal. Firstly, the constraints in standards are equipment-level defined. Convert them to a board level is hardly accessible. Secondly, many parameters are undetermined at the beginning of the design, which prevents analysis and decision-making. This dissertation put forward some answers in a radiated emissivity context. To do so, a procedure to create a parametric model for the emissivity of an electronic board is proposed. The total radiated power as output of the model consists of the input at a system level model. This solves the first problem. The model built must be able to provide a sensitivity analysis to solve the second problem. Surrogate modeling based on electromagnetic (but time and resource consuming) simulation offers reliable and fast models. This is the methodology proposed by this thesis. It is tested on scenarios of moderate complexity, to prove how useful it is in decision-making during the conception of a stackup of a board.