Etude de l'impact de l'environnement du véhicule sur les performances radioélectriques des récepteurs embarqués

Study of the vehicle's environment impact on the radioelectric performances of embedded receivers

• Auteur / Autrice : Raëd El Makhour
• Direction : M'hamed Drissi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Jury : Président / Présidente : Marc Hélier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François de Daran, Erwan Fourn
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lionel Pichon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Ondes

Radiofréquences

Antennes (électronique)

Électromagnétisme

Résumé

Les contraintes de Compatibilité Électromagnétique (CEM) et Radiofréquence (RF) dans l’industrie automobile sont particulièrement sévères et nécessitent la mise en œuvre de méthodologies qui couvrent l’ensemble du développement des projets tout au long de leur conception. Pour accompagner l’implantation des produits dans le système, nous avons mis en place des actions qui couvrent les risques d’interaction des composants avec leur environnement proche, ces interactions ayant un impact à la fois sur l’aspect CEM des électroniques, et fonctionnel des systèmes RF. Une des difficultés pour concevoir ces équipements RF est que la spécification, c'est-à-dire le besoin final, est décrite par rapport au véhicule complet. Or au moment du développement de l’antenne le véhicule est souvent mal connu, voire n’existe pas encore. De plus, l’accélération du développement des véhicules permet de moins en moins d’attendre l’implantation finale pour adapter le produit à son environnement. Il faut donc développer des outils adaptés à ce besoin. Ces travaux de recherche proposent une méthodologie de simulation pour prédire le comportement des récepteurs RF en tenant compte de leur environnement de fonctionnement. Le premier chapitre est dédié à un panel dressant les généralités sur les antennes, l’état de l’art sur l’intégration système ainsi qu’une brève description des méthodes de calcul numérique. Ensuite, le deuxième chapitre est consacré à l’analyse de l’adaptation de l’antenne intégrée dans l’équipement, où nous énumérons, par le biais d’un plan d’expériences, les principaux paramètres provoquant le désaccord et la désadaptation. Afin de disposer d’un outil de prédiction, nous modélisons l’équipement sous une formulation circuit, de façon à mieux quantifier ces paramètres caractéristiques et pouvoir proposer des préconisations de design en phase amont. Enfin, Le troisième chapitre est consacré au rayonnement. Il prévoit d’étendre l’utilisation de la simulation numérique à la prédiction des diagrammes de rayonnement des dispositifs RF. Dans cette optique, nous proposons un modèle simplifié d’antenne qui peut être intégré facilement lors de l’évaluation du système complet.

Electromagnetic Compatibility (EMC) and Radiofrequency (RF) constraints in the automotive industry are particularly stringent and require the implementation of methodologies that cover the entire project’s development throughout the design phase. In order to predict the installed performance of products in their operational environment, we developed actions that cover the coupling risks between components and their surroundings, these couplings having an impact on both EMC and functional aspects of RF systems. The main difficulty in designing RF equipments is that the specification, which means the final requirement, is described in relation to the whole vehicle. But during the development phase of a new product, the vehicle is often unavailable, or practically doesn’t exist yet. Furthermore, accelerating the development of vehicles allows less to wait for the final implementation, to be able to tune the product to its environment. A reason that pushes us to develop tools adapted to those needs. This thesis proposes a simulation methodology to predict the behavior of RF receivers taking into account their operational environment. The first chapter is devoted to a panel drawing up the generalities of antennas, the state of the art in system integration and a brief description of numerical methods. Then, the second chapter is devoted to the ''detuning'' phenomena, where we list, through an experimental approach, the parameters causing the detuning of an antenna. In order to obtain a predictive tool, we model the equipment using a circuit approach, to better quantify these parameters and to propose design rules in the early phases of projects development. Finally, the third chapter is devoted to the radiation analysis. It plans to expand the use of numerical simulation to predict the radiation patterns of RF devices. In this context, we propose a simplified model of an antenna that can be easily integrated at vehicle level.