Radiated sources identification based on time reversal technique : an EMC application in the near field
Identification des sources de perturbations par retournement temporel : application à la compatibilité électromagnétique en champ proche
Résumé
The technological progress, in particular the increase in frequencies and the integration of embedded systems, creates critical problems of electromagnetic interference (EMI). Hence, the presence of multiple disturbance sources may affect the proper functioning of electronic circuits. Therefore, the characterisation of these sources becomes essential for the evaluation of radiated emissions and the prediction of the behaviour of electronic devices. The main purpose of this thesis is to study the development of equivalent radiation models that allow EMC considerations and reduce EM disturbances. First, the implementation of the inverse time domain (TD) method based on the electromagnetic time reversal technique has been carried in the near field. The aim here is to use the proposed method for structures that emit transient signals. A validation of the proposed method has been performed based on EM field maps calculated with analytical equations that describe the radiated EM field.In this case, structures under test contain radiating sources that are controlled in advance and excited by a Gaussian type signal. In addition, an experimental validation of the proposed method has been also performed using near field measurements in two different cases of real structures and using a well-chosen excitation signal, which contains many frequencies of resonance. Furthermore, in addition to the academic circuits, we have carried out an experimental application of the proposed method using a power electronics circuit (AC/DC converter). Finally, in order to evaluate the performance of the inverse TD method based on electromagnetic time reversal, a comparative study has been conducted using the classical inverse method based on genetic algorithms in both frequency and time domains. Predicted resulted have shown the high performance and the efficiency of the proposed method and demonstrated that it provides an adequate equivalent model of the device under test on a wide frequency band and in a limited calculation time.
Le progrès technologique, en particulier la montée en fréquences et l’intégration des systèmes embarqués, crée des interférences électromagnétiques (EMI) et des problèmes critiques. D’où la présence de multiples sources de perturbation pouvant affecter le bon fonctionnement des circuits électroniques et électriques. C’est pourquoi la caractérisation de ces sources est devenue essentielle permettant ainsi l’évaluation des émissions rayonnées et la prédiction du comportement des dispositifs électroniques. Les travaux présentés dans cette thèse s’intéressent à l’élaboration de modèles de rayonnement équivalents qui permettent de prendre en compte les aspects CEM pour réduire les perturbations EM. Premièrement, l’étude réalisée consiste à la mise en œuvre d’une méthode inverse temporelle basée sur le retournement temporel électromagnétique en utilisant le champ proche mesuré au-dessus du système. Ensuite, nous avons exploité la méthode proposée pour analyser des structures qui émettent des signaux transitoires. Une validation de la méthode proposée a été réalisée dans une première étape en se basant sur des cartographies de champs EM calculés avec les équations analytiques qui décrivent le champ EM rayonné.Dans ce cas, les structures sous tests contiennent des sources de rayonnement connues à l’avance et qui sont excités chacune par un signal temporel de type gaussien. En deuxième étape, la validation expérimentale de la méthode a été effectuée en utilisant des mesures en champ proche au-dessus des structures réelles et en utilisant des signaux d’excitation judicieusement choisis et qui sont riches en fréquences. Les résultats obtenus ont pu montrer la robustesse de notre méthode vis-à-vis des erreurs de mesures. En plus des validations sur des circuits académiques, nous avons appliqué la méthode proposée à un circuit de l’électronique de puissance : un convertisseur de commerce de type AC/DC. Enfin, pour évaluer la performance de la méthode inverse temporelle basée sur le retournement temporel électromagnétique, nous avons mené une étude comparative avec la méthode inverse classique basée sur les algorithmes génétiques dans les deux domaines fréquentiel et temporel. Les résultats obtenus ont montré les performances et l’efficacité de la méthode proposée à fournir un modèle équivalent du système étudié sur de larges bandes de fréquences en un temps de calcul restreint.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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