Modélisation électromagnétique de la pénétration du champ dans un boitier électronique blindé - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Electromagnetic modeling of the penetration of electromagnetic field in a shielded electronic box

Modélisation électromagnétique de la pénétration du champ dans un boitier électronique blindé

Résumé

The increase of new functionalities in on-board systems integrating technologies constantly evolving leads to space requirement problems. These systems must necessarily have an optimized architecture adapted to the environment and to the space allocated. This space is all the more reduced since it includes the means of protection put in place against external disturbances.In ElectroMagnetic Compatibility (EMC) are usually used shielded boxes in which the onboard electronic systems are integrated. The conditioning of these systems, often made up of several electronic cards, is quite complex. The number of these cards and their arrangements entails the understanding of internal physical phenomena difficult to study which reduces the box disturbed by external electromagnetic radiations as a black box. Many studies to estimate the internal electromagnetic field have been on empty housings and electronic housings. In our study we start with the study with a receiving loop and we introduce an approach using Kron's methodology of a more complex case containing the notions of multi-cavities. These cavities are formed by the electronic cards arranged inside the case and the walls to the latter. First, after having expressed the industrial need involving the creation of the thesis and given a synthesis of the state of the art of the various analytical and numerical methods of electronic box modeling, we apply the Kron's method associated with the Branin's formalism assimilating the case to a waveguide with a short-circuited at its end. Then, we proposed a hybrid model for a wide band injection frequency study taking into account high frequency propagation and low frequency losses. Then, we introspect the study of the estimation of the electric field internal to the case containing a receiving loop. We perform various experiments on a test bench and in a reverberation chamber, setting up various injections in the case and outside the case. Thus, we demonstrate that injection is essential to remain in convergence with theoretical and practical conditions imposed because it can be considered as the first filter of potential resonances that the shape and dimensions of the case allow. We confirm that Kron's methodology associated with resonators to model the subsystems of the housing is relevant and coincides with the experimental results obtained.In a last part, we introduce an approach for estimating the field in a case made up of several cavities. The methodology used is always that of Kron because it allows the study of complex multi-scale problematic, in this way we access the physical quantity on the scale of the component then allowing the calculation of the electric field. This analysis also makes it possible to understand the path of the energy distributed in the housing through the cavities.
L'augmentation de nouvelles fonctionnalités dans les systèmes embarqués intégrant des technologies en constante évolution entrainent des problématiques d'encombrement et de cohabitation. Ces systèmes doivent nécessairement avoir une architecture optimisée et adaptée à l'environnement et à l'espace alloué. Cet espace est d'autant plus réduit qu'il inclut les moyens de protection mis en place contre des perturbations extérieures. En Compatibilité Électromagnétique (CEM) sont usuellement utilisés des boîtiers blindés dans lesquels les systèmes électroniques embarqués sont intégrés. Le conditionnement de ces systèmes souvent composés de plusieurs cartes électroniques, est assez complexe. Le nombre de ces cartes et leurs dispositions rendent la compréhension des phénomènes physiques internes difficiles à étudier ce qui ramène le boîtier perturbé par des rayonnements électromagnétiques externes à une boite noire. De nombreuses études d'estimation du champ électromagnétique interne ont été menées sur des boîtiers vides et des boîtiers intégrant de l'électronique. Dans notre étude nous démarrons par l'étude intégrant une boucle réceptrice et nous introduisons une démarche utilisant la méthodologie de Kron d'un boîtier plus complexe intégrant les notions de multi-cavités. Ces cavités sont formées par les cartes électroniques disposées à l'intérieur du boîtier et les parois de ce dernier. Dans un premier temps, après avoir exprimé le besoin industriel impliquant la création de la thèse et donné une synthèse de l'état de l'art des différentes méthodes analytiques et numériques de modélisation de boîtier électronique, nous appliquons le formalisme de Kron associé au formalisme de Branin assimilant le boîtier à un guide d'onde court-circuité à son extrémité. Nous avons ensuite proposé un modèle hybride pour une étude en large bande de fréquences d'injection prenant en compte la propagation en haute fréquence et les pertes en basses fréquences. Ensuite, nous poussons l'étude de l'estimation du champ électrique interne au boîtier contenant une boucle réceptrice. Nous effectuons différentes expérimentations sur banc d'essai et en chambre réverbérante, mettant en place différentes injections dans le boîtier et à l'extérieur du boîtier. Ainsi, nous démontrons que l'injection est primordiale pour rester en convergence avec des conditions théoriques et pratiques imposées car elle peut être considérée comme le premier filtre de potentielles résonances que la forme et les dimensions du boîtier permettent. Nous confirmons que la méthodologie de Kron associée aux résonateurs pour modéliser les sous-systèmes du boîtier est pertinente et coïncide avec les résultats expérimentaux obtenus. Dans une dernière partie, nous introduisons une démarche pour l'estimation du champ dans un boîtier composé de plusieurs cavités. La méthodologie employée est toujours celle de Kron car elle permet l'étude de problématique complexe multi-échelle, de cette manière nous accédons à la grandeur physique à l'échelle du composant permettant ensuite le calcul du champ électrique. Cette analyse permet également de comprendre le cheminement de l'énergie distribuée dans le boîtier à travers les cavités.
Fichier principal
Vignette du fichier
tharisoeun.pdf (24.3 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03511995 , version 1 (05-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03511995 , version 1

Citer

Thari Soeun. Modélisation électromagnétique de la pénétration du champ dans un boitier électronique blindé. Autre [cond-mat.other]. Normandie Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021NORMR064⟩. ⟨tel-03511995⟩
174 Consultations
31 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More