Study of the effect of electromagnetic waves on the operation of electronic systems
Etude de l'effet d'onde électromagnétiques sur le fonctionnement de circuits électroniques - Mise en place d'une méthode de test des systèmes
Résumé
Imaging and wireless communication systems have become essential in this day and age. Current civilian and military applications need to present great immunity against electromagnetic aggressions. However, the electromagnetic susceptibility threshold of complex electronic circuits at the center of these systems is continuously decreasing due to the increase of their operating frequencies and to the decrease of their bias currents. In this context, the aim of this research work is to highlight the effects of electromagnetic aggressions on micro-wave systems. The method of the study consists on analyzing the electromagnetic susceptibility of each circuit which composes the system and then studying the susceptibility of the complete system by associating the circuits together. Electromagnetic studies are carried out with an electromagnetic characterization bench using near field probes. Probes are made from coaxial cables and are characterized. The behavior of a Schottky diode disturbed by an electromagnetic aggression is then studied. We highlight resonance phenomena on the track of the printed board. This was a preliminary approach for studying the electromagnetic susceptibility of a phase lock loop system. Following the method previously presented, we show the different effects of electromagnetic aggressions on analog and digital electronic circuits, including an OpAmp circuit, an oscillator circuit and a phase comparator circuit. Carrying out an analysis and classification of these effects has allowed us to determine the contribution of each circuit on the susceptibility of the phase lock loop system.
De nos jours, les systèmes de communication sans fil et d'imagerie sont devenus indispensables. Ces applications, tant civiles que militaires, doivent avoir une sûreté de fonctionnement éprouvée, et ce dans tous les domaines dont celui de la compatibilité électromagnétique. Pourtant les circuits électroniques complexes au cœur de ces systèmes voient leur seuil de susceptibilité électromagnétique diminuer. Cette diminution est causée premièrement par une augmentation de la fréquence de fonctionnement des circuits et deuxièmement par la réduction de leurs tensions d'alimentation. Dans ce contexte, ce travail de thèse a pour but de mettre en avant les effets d'agressions électromagnétiques sur un système électronique hyperfréquence complexe en suivant une méthode de test. Le principe consiste à étudier chaque circuit du système indépendamment les uns des autres. Ces différents circuits sont ensuite associés pour former une boucle à verrouillage de phase (PLL). La susceptibilité du système global est alors étudiée. Pour ces études de susceptibilité, nous utilisons un banc de caractérisation électromagnétique en zone de champ proche. Les sondes à base de câbles coaxiaux sont caractérisées. Nous avons d'abord étudié l'effet d'un signal d'agression hyperfréquence sur le comportement d'une diode Schottky. Nous avons mis en évidence sur le système diode - ligne, des phénomènes de résonance sur les pistes du circuit imprimé. L'ensemble de cette étude nous sert d'approche préliminaire pour l'analyse de la susceptibilité de la boucle à verrouillage de phase. En suivant la méthodologie décrite précédemment nous avons pu montrer plusieurs effets d'agressions électromagnétiques sur des circuits électroniques actifs du type oscillateur, amplificateur et comparateur de phase. L'élaboration d'une hiérarchie de ces effets a permis de déterminer la contribution de chacun de ces circuits sur la susceptibilité électromagnétique du système PLL.