Blindages et frontière topologique
Blindages électromagnétiques

L’élaboration de circuits électroniques traitant des signaux de faible amplitude exposés à des contraintes électromagnétiques, exige fréquemment l’utilisation de blindages. Ces derniers englobent, des câbles blindés, des connecteurs, des filtres, des boîtiers métalliques, mais aussi des fonctions spécifiques en relation avec les contacts aux réseaux de terre et la participation de protections complémentaires. Cette énumération sous-entend également que l’efficacité d’un blindage doit s’harmoniser avec chaque composant d’une installation, pour répondre aux normes de compatibilité électromagnétique, ainsi qu’à des compromis liant les critères de coût, de fiabilité, de sécurité électrique et de sûreté de fonctionnement.

Ce contexte a donc infléchi l’analyse scientifique de l’article, sur l’exemple d’un équipement électronique générique, configuré pour collecter, transmettre et amplifier des signaux analogiques. Ces fonctions et composants se prêteront ainsi plus aisément à l’exposition à diverses contraintes, représentées par des champs électromagnétiques, couvrant une vaste gamme de fréquences, auxquels s’ajouteront aussi des courants dérivés dans le sol.

Nous verrons que le recours à l’équipement générique débouchera directement sur le concept de frontière topologique, matérialisée par l’enchaînement des divers types de blindages, s’opposant à la pénétration des contraintes évoquées plus haut. Sachant que cette barrière physique est imparfaite, nous serons amenés à la caractériser par des paramètres accessibles aux mesures, ou au calcul des tensions résiduelles parvenant sur un circuit ou un composant considérés vulnérables.

Dans l’esprit du préambule, nous procéderons dans le premier chapitre à la description de l’équipement générique, complétée de sa frontière topologique. Nous abordons, dans un deuxième chapitre, l’étude de la pénétration des ondes planes dans des blindages plans. Cette étape préliminaire s’efforcera de relier l’atténuation d’un blindage à sa structure interne, suivant qu’il est composé d’un métal homogène très conducteur, d’une grille métallique, ou d’un substitut composite. Le troisième chapitre traite la question des enceintes blindées, nous analyserons leur comportement face à l’exposition à des champs électriques et magnétiques couvrant une large gamme de fréquences, ainsi qu’aux courants dérivés sur leur structure métallique. Le quatrième chapitre s’intéresse aux câbles blindés, une attention particulière sera accordée à l’évaluation des tensions résiduelles engendrées par l’impédance de transfert. Le cinquième chapitre, consacré aux connecteurs, insiste sur leur lien avec le concept d’immunité électromagnétique. Le sixième chapitre présente quelques procédés complétant l’action des blindages, tels que les limiteurs d’amplitude, les anneaux de ferrite, ainsi que les câbles filtrants ou absorbants.

En règle générale, chaque chapitre sera assorti d’exemples, permettant de cerner les ordres de grandeur des données physiques, touchant aussi bien les paramètres qualifiant les blindages, que les contraintes électromagnétiques.

Ajoutons que le lecteur désireux d’approfondir l’analyse des blindages ou des phénomènes de couplage électromagnétique, pourra consulter d’autres articles figurant dans les bases des TI et rappelés dans le texte et le Pour en savoir plus.