Modélisation et optimisation de chambres anéchoïques pour applications CEM

Modeling and optimisation of anechoïc chamber for EMC applications

• Auteur / Autrice : Gwenaël Dun
• Direction : Philippe Gelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologies pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compatibilité électromagnétique

Résumé

La compatibilité électromagnétique est l'aptitude des équipements électroniques à fonctionner dans un environnement électromagnétique. Pour mettre en conformité ces équipements, les chambres anéchoïques constituent les emplacements d'essais classiques. Ces chambres sont des cages de Faraday partiellement ou totalement recouvertes d'absorbants ferrites ou d'absorbants mousses chargés en carbone. Les performances de ces installations doivent respecter des normes internationales au regard de différents critères standardisés. Les objectifs de cette thèse concernaient l'élaboration de modèles électromagnétiques prédictifs de ces performances, la simplification de ces modèles et l'optimisation des chambres grâce aux modèles développés. Nous avons pour cela défini une nouvelle condition aux limites pour les absorbants ferrites qui suppriment le maillage excessif des tuiles absorbantes. Les modèles prennent aussi en compte les antennes utilisées lors des recettes du fait d'importants effets de champs proches. Cette démarche permet de prédire efficacement les performances des chambres (déviation de l'atténuation normalisée d'emplacement). L'optimisation des chambres par des algorithmes évolutionnaires reste toutefois difficile à mettre en oeuvre sur des moyens standards de calcul. Pour contourner cette difficulté, nous avons proposé une approche physique basée sur l'analyse itérative en fréquence des cartographies de champ, aboutissant à une réduction globale des dimensions des chambres et de la quantité de tuiles ferrites. L'impact est très significatif sur le coût global des chambres anéchoïques, tout en en conservant le respect rigoureux des critères de validation. .

Electromagnetic compatibility is the capacity of electronic equipments to work in an electromagnetic environment. To make compliant these equipments, anechoic chambers constitute the classical test site. These installations are shielded enclosure, partially or totally lined with ferrite or carbon loaded foam absorbers. Chambers’ performances have to be compliant with international standards towards various standardized criteria. The objectives of this thesis concerned elaboration of electromagnetic predictive models of these performances, the simplification of these models and optimization of chambers thanks to the developed models. We defined for it a new boundary condition for ferrite absorbers which eliminate the excessive meshing of the tiles. The models also take into account antennas used during measurements to take into account important near field effect. This step allows us to predict with good accuracy the chambers’ performances (Normalized site attenuation deviation). It remains however difficult to implement chambers’ optimization with evolutionary algorithms on standard workstation. To by-pass this difficulty, we proposed a physical approach based on frequency iterative analysis of field cartographies, ending in a global reduction of room dimensions and ferrite tiles quantity. The impact is very significant on the global cost of anechoic chambers, while preserving the rigorous respect of validation criteria.