Technique de caractérisation de textiles nouvelle génération pour le blindage électromagnétique

Characterization Techniques for new generation of Textiles for electromagnetic shielding

• Auteur / Autrice : Jalal Alaa eddine
• Direction : Fabien Ndagijimana, Emmanuel Pistono
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance le 03/12/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Schanen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Vollaire, Charles Jullien
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Moncef Kadi, Valérie Madrangeas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Impédance de transfert

Compatibilité électromagnétique

Composites

Blindage (rayonnements)

Mots clés libres

Effiacité de blindage

Compatibilité electromagnétique

Impédance de transfert

Cem

Essais CEM

Shielding efficiency

Electromagnetic compatibility

Transfer impedance

EMC tests

Emc

Résumé

Le blindage électromagnétique consiste à réduire le champ électromagnétique au voisinage d'un objet en interposant une barrière entre la source du champ et l'objet à protéger. L’objectif de la thèse est le développement de techniques de caractérisation et prédiction de performances de blindage nouvelle génération à base de textiles et polymères pour des applications avioniques entre le DC et 1 GHz. Elle se déroule dans le cadre du projet FUI NextGen qui s’inscrit dans le domaine de la protection de câblage aéronautique.La thèse est composée de deux grandes parties : 1) la caractérisation de l’efficacité de blindage à partir des tests sur des échantillons plans (matériau plein ou tresse métallique), 2) la mesure d’impédance de transfert pour des gaines.Dans la littérature, la mesure de l’efficacité de blindage (SE en anglais pour shielding efficiency) est généralement obtenue soit en espace libre soit dans une chambre réverbérante ou anéchoïque. Dans ces méthodes, le matériau sous test est placé entre deux antennes, la valeur de l’efficacité de blindage mesurée dépend alors de la bande d’opération des antennes (> à quelques MHz) ne permettant pas d’atteindre des fréquences basses de quelques kHz. L’efficacité de blindage est obtenue en mesurant l’atténuation du champ électromagnétique à travers un matériau par rapport à la transmission du champ sans matériau. Dans notre cas, la mesure d’efficacité de blindage est réalisée à l’aide d’une cellule coaxiale en prenant en compte les paramètres affectant la mesure comme le contact électrique, le dynamique de mesure… Dans cette cellule, l’efficacité de blindage peut être mesurée à partir du DC, ce qui est en accord avec la demande du domaine aéronautique. Ces mesures sont validées à l’aide de modélisations théoriques et de simulations électromagnétiquesConcernant la mesure d’impédance de transfert Z_t des gaines, elle est réalisée avec une cellule triaxiale. L’impédance de transfert est alors définie comme le quotien de la tension V_1 induite au circuit intérieur par le courant I_2 introduit dans le circuit externe sur une longueur de couplage donnée. La norme actuelle de la mesure de l’impédance de transfert est définie jusqu’au 100 MHz. Dans la cellule développée dans le cadre de cette thèse, la mesure atteint la fréquence de 300 MHz sans adaptation.Enfin pour faire le lien entre l’efficacité de blindage et l’impédance de transfert, un modèle de prédiction de l’impédance de transfert à partir de la mesure de l’efficacité de blindage est proposé.Jalal ALAA EDDINE

Electromagnetic shielding consists in reducing the electromagnetic field in the vicinity of an object by interposing a barrier between the source of the field and the object to be protected. The objective of the thesis is the development of techniques for characterizing and predicting new generation armor performance based on textiles and polymers for avionics applications between DC and 1 GHz. It takes place within the framework of the FUI NextGen project which is part of the field of aeronautical wiring protection. The thesis is composed of two main parts: 1) the characterization of the shielding efficiency from tests on plane samples (solid material or metal braid), 2) the transfer impedance measurement for sheaths.In the literature, the measurement of shielding efficiency (SE) is generally obtained either in free space or in a reverberating or anechoic chamber. In these methods, the material under test is placed between two antennas. The value of the measured shielding efficiency depends on the operating band of the antennas which starts at a few MHz and cannot reach low frequencies in the band of a few kHz. Shielding efficiency is obtained by measuring the attenuation of the electromagnetic field through a material relative to the transmission of the field without material. Herein, the shielding efficiency measurement is made by a coaxial cell, considering all the parameters that affect the measurement such as electrical contact, measurement dynamics, etc., allowing leasuring the effectiveness of shielding from DC to 1 GHz and this suits the demand in the aeronautical field. These measurements are validated with theoretical modeling and electromagnetic simulations.Concerning the sheath transfer impedance, its measurement is carried out with a triaxial cell. The transfer impedance (Z_t) is defined as the quotient of the voltage (V1) induced in the internal circuit by the current (I2) introduced into the external circuit over a given coupling length. The current standard of transfer impedance measurement is defined up to 100 MHz while in our developed cell the measurement reaches the frequency of 300 MHz without adaptation.Finally, to make the link between the shielding efficiency and the transfer impedance, a model for predicting the transfer impedance from the measurement of the shielding efficiency is proposed.Jalal ALAA EDDINE