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1 - BLINDAGES ET FRONTIÈRE TOPOLOGIQUE

2 - PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES BLINDAGES PLANS

3 - ENCEINTES BLINDÉES

4 - CÂBLES BLINDÉS

5 - LES FONCTIONS IMPARTIES AUX CONNECTEURS

6 - PROTECTIONS COMPLÉMENTAIRES AUX BLINDAGES

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : D1320 v2

Conclusion
Blindages électromagnétiques

Auteur(s) : Bernard DéMOULIN, Pierre DEGAUQUE

Date de publication : 10 févr. 2024

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RÉSUMÉ

Cet article traite des techniques de blindage d'un système électronique vis-à-vis  de contraintes électromagnétiques. L'immunité globale dépend évidemment des caractéristiques intrinsèques de chacun des blindages utilisés, mais également de la manière dont ils sont connectés entre eux. Un équipement générique a donc été choisi et permet d'introduire la notion de frontière topologique.

Les atténuations apportées par des plans métalliques ou composites, des enceintes et des connecteurs sont successivement étudiées et le rôle des résistances de contact est mis en évidence. L'apport de protections supplémentaires, comme les anneaux de ferrites et câbles filtrants, concluent cette présentation.

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Auteur(s)

  • Bernard DéMOULIN : Professeur émérite, - Université de Lille, faculté des Sciences et Technologies, groupe TELICE de l’IEMN, UMR CNRS 8520, Lille, France

  • Pierre DEGAUQUE : Professeur émérite, - Université de Lille, faculté des Sciences et Technologies, groupe TELICE de l’IEMN, UMR CNRS 8520, Lille, France

INTRODUCTION

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.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d1320


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7. Conclusion

Si le support de l’équipement générique a grandement facilité l’usage du concept de frontière topologique, notamment pour l’évaluation de l’atténuation apportée par les blindages, il parait important au terme de cet article de bien dissocier les notions de seuil de susceptibilité et de seuil d’immunité. Suivant la définition adoptée au § 1.3.2 de l’article [R 932], la susceptibilité d’un équipement électronique, correspond, sur toute une gamme de fréquences, à l’amplitude minimale de la contrainte électromagnétique conduisant à une anomalie franche et non à une interférence dégradant ses performances nominales, sinon le seuil d’immunité n’est pas atteint. En conséquence, nous entendons par anomalie franche, associée au seuil d’immunité, la destruction d’un composant actif, sa mise en défaut temporaire, ou l’affichage d’une donnée erronée dans un cycle de traitement du signal.

Prenons pour exemple le boîtier contenant le circuit imprimé sur lequel est installé l’amplificateur, considéré comme la fonction et le composant le plus vulnérable. Procédons à un test de susceptibilité avec le boîtier dépourvu de blindage (hormis le socle métallique recevant le câble blindé et la connexion de terre). À la fréquence de 100 MHz et sous un champ électrique de 10 V/m, l’anomalie se manifeste par une altération du gain de l’amplificateur. Ce seuil de susceptibilité est toutefois sans rapport direct avec le seuil d’immunité, fixé par la tension minimale qui, appliquée sur l’amplificateur provoque l’anomalie. L’analyse topologique de l’équipement, montre que l’anomalie observée lors du test de susceptibilité est due à l’induction du champ électrique sur les pistes du circuit imprimé reliées au composant vulnérable. Précisons que ces phénomènes d’induction font l’objet...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SCHELKUNOFF (S.A.) -   Electromagnetic Waves.  -  Van Nostrand Éd. (1943).

  • (2) - SCHULZ (R.B.), PLANTZ (V.C.), BRUSCH (D.R.) -   Shielding Theory and Practice.  -  IEEE Trans. on Electromagn. Compat., vol. 30, n° 3, pp. 187-201 (1988).

  • (3) - CASEY (K.F.) -   Electromagnetic Shielding Behavior of Wire-Mesh Screens.  -  IEEE Trans. on Electromagn. Compat., vol. 30, n° 3, pp. 298-306 (1988).

  • (4) - LEE (K.S.H.) -   EMP Interaction : Principles, Techniques and Reference Data.  -  Summabook (1986).

  • (5) - CHU (G.), DUDLEY (D.G.), BRISTOL (T.L.) -   Interaction between an electromagnetic plane wave and a spherical shell.  -  J. of Applied Physics, vol. 40, n° 10, pp. 3904-3914 (1969).

  • (6) - DEGAUQUE (P.), HAMELIN (J.) -   Compatibilité...

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