Cadre physique de la métrologie en compatibilité électromagnétique - Descriptif général

La métrologie suivie en compatibilité électromagnétique, appelée succinctement « métrologie CEM », couvre un domaine d’application tellement varié qu’il est bien illusoire d’en détailler le contenu dans l’espace d’un seul article. Ces raisons ont donc conduit l’auteur à limiter l’exposé à l’évaluation de l’émission ou de l’immunité électromagnétique d’un appareil électronique ainsi qu’aux mesures des ondes radiofréquences porteuses de champs faibles ou de champs forts.

Au regard de la terminologie officielle, on rappellera que l’émission s’adresse aux champs électromagnétiques indésirables rayonnés à distance d’un appareil et capables d’engendrer des interférences pouvant altérer le fonctionnement d’un appareil voisin.

Inversement, l’immunité d’un appareil caractérise son aptitude à présenter un fonctionnement inaltéré en présence de champs électromagnétiques répondant à une gamme de fréquences et à une intensité préalablement fixées par un protocole d’essai.

Le sujet sera développé en deux parties bien distinctes composant deux articles reliés par des propriétés physiques communes.

Dans la première partie exposée ci-après et intitulée « Descriptif général », le texte aborde les protocoles de mesures d’émission et d’essais d’immunité électromagnétique ainsi que les antennes réceptrices utilisées lors de mesures pratiquées aux basses fréquences.

La seconde partie contenue dans l’article [R 935] est intitulée « Analyse des phénomènes », l’objectif vise à expliquer la contribution des différents facteurs physiques agissant à l’échelle des principaux composants passifs ou actifs constituant l’appareil sous test.

Revenons sur la première partie pour procéder à un bref descriptif du premier paragraphe. On cherchera tout d’abord à définir ce que représente un appareil soumis à une mesure d’émission ou à un essai d’immunité. L’exposé insistera sur la nature physique des variables entrant dans le contexte de la métrologie CEM puis sur le partage du spectre en trois gammes de fréquences couvrant respectivement les basses fréquences situées entre 150 kHz et 30 MHz, les hautes fréquences allant de 100 MHz à 1 GHz et les fréquences intermédiaires comblant la lacune 30 MHz à 100 MHz. Nous verrons sur la base d’exemples que cette division du spectre n’est pas arbitraire mais justifiée par les propriétés des antennes à large bande de fréquences et par la nature des variables pressenties pour effectuer les mesures ou accomplir un essai. Les protocoles de mesures ou d’essais généralement pratiqués en chambres semi-anéchoïques seront aussi examinés afin de mettre en exergue différentes sources d’incertitudes.

Le second paragraphe aborde l’analyse du fonctionnement des antennes réceptrices adoptées lors de certaines mesures d’émission pratiquées entre 150 kHz et 30 MHz. Nous regarderons le lien entre le champ électrique ambiant et la tension capturée à la base d’un monopole récepteur ainsi que les incertitudes pouvant survenir lors de la mesure du champ magnétique pratiquée avec une boucle réceptrice.

Le texte fait fréquemment appel à des démonstrations ou à des formules exposées dans l’article [R 931] consacré aux antennes rencontrées en CEM. En outre, la consultation des articles [D 1 300], [D 1 305] et [R 930], de portée plus générale que les sujets élaborés par la suite, complétera efficacement la lecture.

Remarque importante : les valeurs numériques des tolérances d’émission ou de contraintes d’immunité signalées en exemple ne sont qu’indicatives, le lecteur désireux de déterminer avec rigueur ces données est invité à consulter les normes génériques sur la CEM.