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RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de rappeler et de fournir les fondamentaux théoriques et pratiques sur la compatibilité électromagnétique (CEM). Sont ainsi abordées les définitions et les descriptions des principales interactions électromagnétiques, depuis les interactions conduites, de champ proche, aux interactions rayonnées en champ lointain. Les mécanismes fondamentaux à la base des interactions entre des particules chargées et des composants, ainsi que les mécanismes de base qui permettent de comprendre les bruits engendrés par les circuits électroniques numériques de grandes tailles, sont détaillés.
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Olivier MAURICE : Directeur de la recherche et du laboratoire - ESIGELEC – IRSEEM EA4353, Saint-Étienne du Rouvray, France
INTRODUCTION
Cet article a pour objet le rappel de notions fondamentales pour la CEM, qui pourront être utilisées dans l’ensemble des articles traitant de la CEM de projets. Des renvois sont effectués lorsque les notions rejoignent celles des cours d’électromagnétisme pour l’ingénieur. On s’attache ici à rappeler des notions plus spécifiques au métier de la compatibilité électromagnétique. On aborde tout d’abord les principes qui prévalent aux interactions conduites ou de champs proches (interactions électrostatiques, magnétostatiques). Puis on aborde les interactions d’ondes guidées ou rayonnées. Une méthode de calcul dite « méthode de Kron » est présentée dans le paragraphe 3, qui permet de calculer rapidement de nombreux problèmes et d’une façon très efficace. Cette méthode permettra à tout ingénieur d’évaluer des problèmes de CEM déjà complexes et qui ne seraient pas, ou très difficilement, calculables par l’intermédiaire des outils disponibles sur le marché. Comme la méthode est utilisée dans divers paragraphes comme exemple et support d’exercices, nous la présentons en premier. Enfin nous abordons les effets des particules sur les composants et les approches « CEM » de ces derniers. Il faut bien discerner l’exercice de simulation d’un problème de CEM, qui exploite des schémas numériques s’appuyant sur des maillages et réalisant par là des expériences virtuelles, de l’exercice d’analyse théorique du problème qui s’appuie sur une description faite par l’ingénieur du système traité. La notion de démonstration se raccroche à l’accord entre une prédiction théorique et une expérience, qu’elle soit réelle ou virtuelle, dès lors que les schémas employés dans l’expérience virtuelle sont en adéquation avec la précision et la pertinence recherchées vis-à-vis du problème réel et de la maîtrise que l’on a de ses paramètres et phénomènes physiques.
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- Version archivée 1 de mai 2011 par Olivier MAURICE, Alain REINEIX, Etienne SICARD, Guillaume HUBERT
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5. Notion de champ lointain
La notion de rayonnement peut être ambiguë. On parle de rayonnement également pour les lignes de champ électrostatiques ou magnétostatiques. On veut ici clairement distinguer deux types de champs électromagnétiques : les champs d’ondes et les champs évanescents. Les premiers sont issus d’accélération de charges, les seconds de charges statiques ou de courants constants. Nous allons détailler ces notions essentielles pour la CEM.
5.1 Potentiels
Un système de charges fixes ou en mouvement engendre des potentiels scalaire et vecteur. On caractérise les moments dipolaires électrique et magnétique comme respectivement le produit de la charge par la distance entre charges, et le produit du courant par la surface conscrite par la circulation de courant (figure 15). De ces moments on peut déduire les potentiels qui sont les solutions des équations de Maxwell, puis en déduire les expressions des champs électriques et magnétiques.
Le lecteur intéressé pourra retrouver la démonstration des expressions des potentiels dans le cours de Feynman ou dans l’article [E1020].
HAUT DE PAGE5.2 Vecteur de Poynting
À grande distance (toujours relativement à la longueur d’onde), le rapport entre les deux champs E électrique et B magnétique est la célérité c. Or le rayonnement à grande distance est caractérisé par une quantité empirique : le vecteur de Poynting. Poynting définit un vecteur p suivant :
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Notion de champ lointain
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRON - Tensorial Analysis of Networks - (1939).
-
(2) - MAURICE (O.) - La compatibilité électromagnétique des systèmes complexes. - Hermès-Lavoisier (2007).
-
(3) - ANGOT (A.) - Compléments de mathématiques pour l'ingénieur. - Masson (1957).
-
(4) - * - http://www.scilab.org
-
(5) - NOUGIER (J.P.) - Méthode de calcul numérique. - Hermès-Lavoisier (2001).
-
(6) - PAUL (C.R.) - Electromagnetics for Engineer, - Wiley ( ).
-
(7) - VABRE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Ibis Spécifications des différentes normes IBIS sur http://www.eda.org/ibis/home/specs/specs.htm (page consultée le 28/10/10)
IEC Spécifications des différentes normes modélisation composants (projet IEC 62433), méthodes de mesure en émission (IEC 61967) et immunité (IEC 62132) sur http://www.iec.ch. Voir détails dans la section « Normes et standards » ci-après (page consultée le 28/10/10)
ITRS The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), http://www.itrs.net, version 2009 (page consultée le 28/10/10)
HAUT DE PAGE
International Electrotechnical Commission IEC http://www.iec.ch/
IEC 62433 ((2010)), EMC IC modelling – Part 1 : General modelling framework IEC 62 433-1 47A/840/DTS.
IEC 61967-1 ((2002-03)), Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz – Part 1 : General conditions and definitions IEC 61967-1
IEC 61967-1-1 ((2010)), Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions – Part 1-1 : General conditions and definitions – Near-field scan data exchange format IEC/TR 61967-1-1
IEC 61967-1-1 ((2005)), Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions,...
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