Intégration de la CEM dans la conception des équipements
publicité
Cours CEM INTRODUCTION A LA CEM Le problème général de la CEM Les modes de transmission des perturbations électromagnétiques Principales victimes des perturbations électromagnétiques et comportement Unités en CEM Conversion temps/fréquences Spécifications de la CEM CESI_part1_ 1 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM OBJECTIF DE LA CEM RENDRE COMPATIBLE LE FONCTIONNEMENT D’UN SYSTEME SENSIBLE AVEC SON ENVIRONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE CESI_part1_ 2 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM INTERFERENCES ELECTROMAGNETIQUES Une interférence électromagnétique est le résultat de la perturbation d’un système électrique, électronique, etc. par un autre circuit, ou un phénomène électrique extérieur au système. L’interférence n’est pas le signal perturbateur lui-même mais le fait qu’il se couple avec un système suffisamment vulnérable pour être affecté. CONCEPT DE SOURCE/VICTIME CESI_part1_ 3 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SITUATION TYPIQUE D’INTERFERENCE Source EMI (perturbateur) Chemin de transmission Control de l’émission (réduire le niveau de la source de bruit) (limiter la propagation) conduite rayonnée Récepteur (victime) Control de la susceptibilité (augmenter l’immunité de la victime) (limiter la propagation) conduite CESI_part1_ 4 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden rayonnée Cours CEM SITUATION TYPIQUE D’INTERFERENCE Il y a situation d’interférences dès que la somme des perturbateurs dépasse le seuil de susceptibilité du circuit sous test (zone hachurée) CESI_part1_ 5 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM LES MODES DE TRANSMISSION DES PERTURBATIONS ELECTROMAGNETIQUES CESI_part1_ 6 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM MODE COMMUN / MODE DIFFERENTIEL Le mode commun est LE problème récurrent de la CEM Tous les mécanismes de couplage en mode commun sont efficaces en HF: • Impédance commune • Diaphonie inductive et capacitive • Champ à câble ou piste • Champ à boucle de masse CESI_part1_ 7 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM LES MODES DE TRANSMISSION DES PERTURBATIONS ELECTROMAGNETIQUES COUPLAGE PAR IMPEDANCE COMMUNE COUPLAGE PAR DIAPHONIE COUPLAGE PAR RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE CESI_part1_ 8 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR IMPEDANCE COMMUNE CESI_part1_ 9 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR IMPEDANCE COMMUNE Survient chaque fois que différents circuits se partagent des conducteurs en commun, principalement la masse. S’aggrave quand la fréquence augmente car l’impédance des conducteurs est surtout inductive. CESI_part1_ 10 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CALCUL DE L’IMPEDANCE D’UN PLAN DE CUIVRE En basse fréquence : Z ,2 e17 mm En haute fréquence : Z 370 F MHz APPLICATION : IMPEDANCE D’UN PLAN DE CUIVRE DE 10cm*10cm A LA FREQUENCE DE 30 MHz Z 2m CESI_part1_ 11 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CALCUL DE L’IMPEDANCE D’UNE PISTE L’IMPEDANCE D’UNE PISTE DE CIRCUIT IMPRIME DE LONGUEUR «L», DE LARGEUR «d» ET D’EPAISSEUR «e» SE CALCULE PAR : • EN BASSE FREQUENCE : R m • EN HAUTE FREQUENCE : 17 L ed 2* L d e Z R 0 * L* Ln 0,5 0.2235 * F(Hz) L d e (L en m, d et e sont exprimés en mm) (L, d et e sont exprimés en mètres) APPLICATION : IMPEDANCE D’UNE PISTE DE LONGUEUR L=10cm, DE LARGEUR d=1mm ET D’EPAISSEUR e=35µm A LA FREQUENCE DE 30 MHz : Z 20 CESI_part1_ 12 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR DIAPHONIE CESI_part1_ 13 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR DIAPHONIE INDUCTIVE Couplage entre un champ magnétique et une boucle. • La diaphonie inductive apparaît lorsque deux circuits sont parallèles sur une certaine longueur. B Ip Iv • Un courant Ip variable dans le temps crée un champ H. Par phénomène d’induction, un courant Iv apparaît dans la ligne victime. • Ce type de diaphonie est prédominant en HF car les impédances en bout de ligne diminuent. CESI_part1_ 14 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR DIAPHONIE INDUCTIVE Modélisation du couplage par diaphonie Ligne 1 source I2 L1 M I1 Ligne 2 victime L2 V • Les deux lignes se couplent comme le primaire et le secondaire d’un transformateur par l’intermédiaire de la mutuelle inductance M. Tension induite dans la boucle victime U=2.P.F.M.Ip CESI_part1_ 15 F=Fréquence du courant perturbateur M=Mutuelle inductance entre les deux lignes Ip=Courant dans la ligne perturbatrice Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR DIAPHONIE CAPACITIVE COUPLAGE PAR DIAPHONIE CAPACITIVE Couplage entre un champ électrique et un fil • La diaphonie capacitive apparaît lorsque des circuits sont parallèles sur une certaine longueur. Vp Vv • La tension Vp crée un champ E qui lui même induit une tension Vv aux bornes de la ligne victime. Un courant Iv est ainsi établit dans la ligne victime. • Ce type de diaphonie est prédominant en BF car les impédances des circuits sont (habituellement) plus élevées que celles des lignes. CESI_part1_ 16 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR DIAPHONIE CAPACITIVE Modélisation du couplage par diaphonie capacitive Ligne 1 source i Cm V Ligne 2 victime • Les deux lignes se couplent par l’intermédiaire de la capacité ligne à ligne Cm qui matérialise le couplage capacitif. Courant induit dans le circuit victime I=2.P.F.Cm.Up F=Fréquence de la tension perturbatrice Cm=Capacité mutuelle entre les deux lignes Up=Tension perturbatrice CESI_part1_ 17 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM REDUCTION DES COUPLAGES PAR DIAPHONIE Diaphonie capacitive Diaphonie inductive source chemin de couplage • réduire la surface de • éloigner les lignes ou ne boucle pas les mettre • limiter les parallèle dI/dt victime • réduire la surface de boucle source • limiter les dV/dt • blinder le fil chemin de couplage victime • choisir un • éloigner les diélectrique lignes ou ne d’enrobage pas les mettre des fils avec parallèle er faible • utiliser des paires torsadées CESI_part1_ 18 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE CESI_part1_ 19 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COUPLAGE PAR RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE • • Le champ électrique est généré par une DDP entre deux points de l’espace Il a pour effet d’induire un courant sur les fils parallèles aux lignes de champ • • Le champ magnétique est généré par une circulation de courant Il a pour effet d’induire une DDP dans les boucles perpendiculaires aux lignes de champ UN CHAMP ELECTROMAGNETIQUE EST COMPOSE D’UN CHAMP ELECTRIQUE ET D’UN CHAMP MAGNETIQUE CESI_part1_ 20 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PROTECTION CONTRE UN RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE BLINDER ET ASSURER UNE BONNE CONTINUITE ELECTRIQUE MATERIAU (conductivité, absorption) EPAISSEUR DE METALLISATION TRAITEMENT DE SURFACE ETAT DE SURFACE OUVERTURE, FENTES CESI_part1_ 21 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM MECANISME DE L’EFFET DE BLINDAGE EN PRATIQUE, UN BLINDAGE EST UN ATTENUATEUR FONCTIONNANT SELON DEUX MECANISMES COMBINES : REFLEXION ET ABSORPTION EFFICACITE DE BLINDAGE (Eb) = Champ reçu en un point donné, sans blindage Champ reçu en un point donné, avec blindage CESI_part1_ 22 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM EFFICACITE DE BLINDAGE DES MATERIAUX CONDUCTEURS Eb = R + A + B (en dB) •R = S des pertes par réflexion (en dB) •A = S des pertes par absorption (en dB) •B = S des pertes par re-réflexion (en dB) CESI_part1_ 23 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PERTES PAR ABSORPTION L’absorption (A) est proportionnelle au rapport épaisseur de la barrière métallique (e) sur épaisseur de peau (d) à la fréquence considérée. L’absorption (A) est indépendante de l’impédance de l’onde (champ proche, champ lointain). e A (dB) = 8.69 d où d = épaisseur de peau e = épaisseur du blindage CESI_part1_ 24 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM EFFET DE PEAU •L’effet de peau (pelliculaire) est un phénomène de conduction : le courant alternatif circule préférentiellement en surface des conducteurs. •L’affaiblissement de la densité surfacique du courant (enA/m) suit une loi exponentielle avec une constante d’espace notée d, appelée «épaisseur de peau». d m CESI_part1_ 25 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden 66 10 6 r r FMHz Cours CEM PERTES PAR REFLEXION La réflexion (R) est liée à la désadaptation entre l’impédance de l’onde Zch et l’impédance de la barrière métallique (Zb) Il faut distinguer 3 cas en fonctions de l’impédance de l’onde : En champ lointain (distance entre la source de rayonnement et la barrière d>l/2p, E/H120p) RdB ( ) 108 10 log F(MHz)r r ( si épaisseur barrière e > épaisseur de peau d En champ proche magnétique (d<l/2p, impédance de l’onde très petite R(dB) 74.6 20 log d (m) 10 log F ( MHz ) 10 log r r En champ proche électrique (d<l/2p, impédance de l’onde très grande RdB ( ) 1417 . 20 log d(m) 10 log CESI_part1_ 26 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden F3 (MHz)r r Cours CEM CHAMP PROCHE, CHAMP LOINTAIN IMPEDANCE D’ONDE CESI_part1_ 27 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PRINCIPES FONDAMENTAUX POUR REALISER UN BLINDAGE Le blindage des champs électriques: aux basses fréquences est dû à la réflexion, aux hautes fréquences est dû à l’absorption. Le blindage des champs magnétiques aux basses fréquences est dû à l’absorption. Un matériau de conductivité élevée à une influence positive sur l’absorption et la réflexion. Un matériau de perméabilité magnétique élevée donne une plus grande absorption, mais une plus faible réflexion: utiliser des écrans de blindage en matériau de perméabilité magnétique élevée seulement pour blinder des sources de champ magnétique très basse fréquence. CESI_part1_ 28 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PRINCIPES FONDAMENTAUX POUR REALISER UN BLINDAGE L’absorption augmente quand l’écran de blindage devient épais: le blindage des champs magnétiques nécessite des écrans épais, le blindage des champs électriques peut être réalisé avec des feuilles métalliques minces. La distance de la source à l’écran de blindage modifie les propriétés de la réflexion: Placer les sources de champ électrique proches de l’écran de blindage et les sources de champ magnétique loins de l’écran de blindage. CESI_part1_ 29 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PRINCIPES FONDAMENTAUX POUR REALISER UN BLINDAGE Avant de concevoir le blindage d’un boîtier électronique, il faut décider s’il s’agit de faire un blindage magnétique ou électrique, ou les deux: Dans la plupart des cas pour les applications spatiales, seul le blindage électrique a de l’importance pour tenir les spécifications CEM. Les performances CEM d’un écran de blindage sont déterminées par: les propriétés des matériaux utilisés, la bande de fréquences EMI, le type de source considérée (magnétique, électrique ou “électromagnétique”). En pratique d’autres facteurs sont prédominants: la localisation de la source par rapport à l’écran de blindage, les connexions entre différentes parties du blindage, les trous et fentes sur l’écran de blindage. CESI_part1_ 30 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PRINCIPES FONDAMENTAUX POUR REALISER UN BLINDAGE Blindage contre les champs magnétiques : En pratique: important seulement en basse fréquence (<30 MHz), L’atténuation augmente avec la fréquence, Les trous et les fentes dans le blindage ont peu d’importance. Blindage contre les champs électriques : En pratique: important seulement en haute fréquence (>30 MHz), Les trous et les fentes dans le blindage ont de plus en plus d’importance lorsque la fréquence augmente, La qualité de la résistance de contact (impédance) entre différentes parties du blindage est très importante (des parties isolées agissent comme des antennes !). CESI_part1_ 31 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM ATTENUATION D’UNE PAROI MUNIE D’UNE OUVERTURE l h dist. D Une ouverture de longueur L dans un écran se comporte comme un dipôle de même longueur et re-rayonne de l’autre côté de l’écran une partie de la puissance reçue. Pour L>l/2 : Eb 0dB L’atténuation est quasi nulle quel que soit le rapport L/h (en réalité Eb passe par des résonances et anti-résonances de la fente). CESI_part1_ 32 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM ATTENUATION D’UNE PAROI MUNIE D’UNE OUVERTURE Pour L<l/2 : l’ouverture présente une certaine atténuation. Eb=100-20 Log L -20Log F + 20 Log (1+2.3 Log L/h) perte par réflexion facteur de minceur L= grande dimension de l’ouverture en mm h= hauteur de l’ouverture en mm e= épaisseur de la paroi en mm F= fréquence en MHz Eb= efficacité de blindage en dB + 30 e L perte par traversée • La correction suivante doit être apportée à la formule lorsque l’on est en situation de champ proche (E ou H). prédominance électrique 48 C ( E ) 20 log D F CESI_part1_ 33 prédominance magnétique 48 C ( H ) 20 log D F avec D= distance de la source rayonnante (m) Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM EFFICACITE D’UNE OUVERTURE GUIDE Eff ( dB) 27,2 P L P L 1 ( F / Fc ) 2 Avec P>L et F<Fc L = plus grande dimension de l’ouverture (en mm) P = profondeur de l’ouverture guide (en mm) F = fréquence en MHz Fc = fréquence de coupure en MHz Fc = 150000/L Application spatiale •Trou d’évent des équipements embarqués sur satellite. Afin de maintenir un blindage supérieur à 80 dB en hyperfréquences, on impose P>3 L. Dans ce cas le trou est cylindrique et L correspond au diamètre de l’ouverture. CESI_part1_ 34 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CALCUL DE BLINDAGES Plaque d'alu de 0,8mm d'épaisseur 100MHz 924 Bande C 5281 Bande X 7425 Bande Ku 9788 Bande Ka 13302 Plaque d'alu de 0,1mm d'épaisseur 208 751 1019 1314 1753 Feuille d'or de 1µm d'épaisseur 107 113 116 119 125 Trou d'évent (diamètre 1mm, profondeur 3mm) 150 118 112 107 102 Trou pour liaison filaire a travers une plaque d'alu (diamètre 2mm, profondeur 1mm) 69 37 31 26 21 Fente entre vis de fixation d'un capot (longueur 18mm, hauteur 0,01mm, profondeur 5mm) 62 30 0 0 0 Fente pour connecteur SUB-D 25pts (longueur 40mm, hauteur 8mm, profondeur 10mm) 44 0 0 0 0 DES EPAISSEURS DE PAROIES TRES FAIBLES SUFFISENT EN HYPER POUR AVOIR UN BLINDAGE TRES IMPORTANT ATTENTION AUX OUVERTURES MEME DE DIMENSIONS REDUITES CESI_part1_ 35 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM PRINCIPALES VICTIMES DES PERTURBATIONS ELECTROMAGNETIQUES, ET COMPORTEMENT CESI_part1_ 36 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM COMPORTEMENT DES CIRCUITS VICTIMES A UN SIGNAL PERTURBATEUR A- CIRCUITS PASSE-BANDE OU ACCORDES (récepteur, radio, TV, radar, etc....) : - Très sensible à la fréquence de travail et à l’intérieur de leur bande passante. - Très peu sensibles hors bande (la réjection atteint 60 à 80 dB, en théorie). - En fait, la réjection hors bande est réduite à cause : des résonances dues aux selfs parasites des connexions et capacités parasites internes aux circuits. du phénomène de détection parasite d’enveloppe en HF, produit par toute jonction non linéaire (jonction PN ou NP, diodes écrêteuses, broche oxydée, etc...). B- CIRCUITS PASSE-BAS OU BANDE DE BASE (amplis opérationnels ou vidéo et circuits numériques) : - Moins sensibles, dans leur bande passante que la catégorie A. - Plus vulnérables à des signaux indésirables du fait de leur absence de sélectivité. CESI_part1_ 37 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES CIRCUITS ANALOGIQUES L’amplificateur analogique est supposé avoir : un seuil de sensibilité assez bas, une sortie proportionnelle à la tension d’entrée, dans la bande passante, une réjection en fréquence, au dessus de la fréquence de coupure Fco avec: Fco = BP à gain unitaire Gain En théorie, toute fréquence indésirable FEMI > FCO est atténuée dans le rapport: F ATTENUATION = EMI FCO n avec n = ordre ou nombre d’étages du filtre Un signal brouilleur hors-bande sort donc de l’amplificateur avec amplitude théorique égale à : VEMI (sortie) = VEMI(entrée) * ATTENUATION L’atténuation est limitée par des phénomènes parasites : offset détection d’enveloppe influence du boîtier CESI_part1_ 38 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES COMPOSANTS ANALOGIQUES PHENOMENE D’OFFSET V sortie V entrée R tension parasite continue base temps Emetteur temps R • Le signal HF est redressé par une diode de protection, par la jonction base émetteur d’un transistor, apparition d’une tension parasite continue en sortie Exemple CESI_part1_ 39 sur Ampli OP biFET : perturbateur de 1V/ 100 MHz en entrée offset de 100mv en sortie Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES COMPOSANTS ANALOGIQUES DETECTION D’ENVELOPPE V entrée V sortie HF modulée BF démodulée et amplifiée tps tps •un signal HF modulé par un signal BF est détecté par des diodes parasites d’un composant analogique •démodulation du signal BF et amplification CESI_part1_ 40 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES COMPOSANTS ANALOGIQUES INFLUENCE DU BOITIER Impédances parasites du boîtier Composant Entrée perturbations HF Puce Sortie • transmission directe du signal perturbateur de l’entrée vers la sortie via les impédances parasites du boîtier CESI_part1_ 41 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES CIRCUITS B- SUSCEPTIBILITE DES CIRCUITS NUMERIQUES - Leur seuil de détection relativement élevé semble les rendre moins vulnérables que les circuits analogiques. Par contre, leur grande vitesse, correspondant à une très large bande passante, les expose aux domaines de fréquences de pratiquement toutes les agressions ambiantes. - Le comportement d’une porte logique vis-à-vis d’un signal indésirable sera une fonction échelon. - Le paramètre décrivant le seuil de susceptibilité est la «marge de bruit». CESI_part1_ 42 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES CIRCUITS CHANGEMENT D’ETAT LOGIQUE DEPASSEMENT DES MARGES DE BRUIT ET COMMUTATION •MARGE STATIQUE DE BRUIT DES CIRCUITS NUMERIQUES Marge état haut = VS1min -Ve1min (impulsion négative en limite de déclenchement sur une entrée à l’état «1») Marge état bas = VS0max -Ve0max (impulsion positive en limite de déclenchement sur une entrée à l’état «0») CESI_part1_ 43 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SUSCEPTIBILITE DES CIRCUITS CHANGEMENT D’ETAT LOGIQUE DEPASSEMENT DES MARGES DE BRUIT ET COMMUTATION •MARGE DYNAMIQUE DE BRUIT DES CIRCUITS NUMERIQUES Durée de l'impulsion parasite vDynamique VStatique * Temps de propagation dans la porte Seuil de déclenchement des logiques courantes pour des impulsions parasites brèves CESI_part1_ 44 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CARACTERISTIQUES ESSENTIELLES DES FAMILLES NUMERIQUES CESI_part1_ 45 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM UNITES EN CEM CESI_part1_ 46 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM UNITES PRATIQUES (Dérivées des unités normales) 1 - On utilise les sous-multiples TENSION : COURANT: CHAMP ELECTRIQUE: (facteur 10-6) CHAMP MAGNETIQUE: µV µA au lieu de V (facteur 10-6) au lieu de A (facteur 10-6) µV/m au lieu de V/m pT µA/MHz µV/m/MHz au lieu de T au lieu de A/Hz au lieu de V/m/Hz 2 - On utilise les : dB au dessus de ..... dBµV dBµA dBµV/m dBpT dBµA/MHz dBµV/m/MHz au lieu de µV au lieu de µA au lieu de µV/m au lieu de pT au lieu de µA/Hz au lieu de µV/M/Hz 20 * log10 (facteur 10-12) (facteur 10-6) (facteur 10-6) V = 20 * log10 V (en V) 1V CESI_part1_ 47 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CONVERSION TEMPS/FREQUENCE CESI_part1_ 48 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CONVERSION TEMPS/FREQUENCE Il y a deux façons de définir un signal physique: • Par son évolution en fonction du temps, c’est à dire tel qu’on l’observe à l’oscilloscope. • Par son spectre de fréquences tel qu’on l’observe à l’analyseur de spectre. La représentation spectrale des perturbations est indispensable en CEM car elle est utilisée par: • Les normes de CEM tant civiles que militaires. • Les documentations fournisseurs de tous les blindages, filtres, écrans de câble et composants antiparasites. • La majorité des méthodes de prédictions CEM simples. CESI_part1_ 49 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CONVERSION TEMPS/FREQUENCE Train d’impulsions trapézoïdales Pour un rapport cyclique de 50%, l’amplitude du fondamental = A - 4dB CESI_part1_ 50 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM CONVERSION TEMPS/FREQUENCE CESI_part1_ 51 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SPECIFICATIONS DE CEM (application dans le domaine spatial) CESI_part1_ 52 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SPECIFICATIONS L’ENSEMBLE DES REGLES ET LIMITES CEM APPARAIT EN GENERAL DANS 2 DOCUMENTS QUI SONT LA BASE EN CE QUI CONCERNE LA CONCEPTION CEM D’UN SATELLITE SPECIFICATIONS DE COMPATIBILITE ELECTROMAGNETIQUE NORMES DE REALISATION ELECTRIQUE (G.D.I.R) CES 2 SPECIFICATIONS ADAPTEES AU PROGRAMME A DEVELOPPER SONT DES DOCUMENTS AU NIVEAU SYSTEME. CES SPECIFICATIONS DE CEM SONT EN GENERAL DERIVES DES NORMES MILITAIRES AMERICAINES : MIL-STD-461C MIL-STD-462 MIL-STD-1541A MIL-B-5087B CESI_part1_ 53 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM SPECIFICATIONS EXIGENCES CEM AU NIVEAU DES SOUS-SYSTEMES / EQUIPEMENTS CONTRAINTES SUR LE BRUIT EMIS MAXIMUM (CE,RE) : •Domaine temporel ou spectral, •Conduit ou rayonné CONTRAINTES D’IMMUNITE AU BRUIT (CS,RS) : •Domaine temporel ou spectral, •Conduit ou rayonné CONTRAINTES DE REALISATION : •Exigences d ’interface alimentation (filtrage, protection), •référence des potentiels électriques (circuit zéro volt), •masse mécanique (continuité électrique), •règles de câblage, •mécanique des boîtiers (blindage) CESI_part1_ 54 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM EXIGENCES AU NIVEAU EQUIPEMENT/SOUS-SYSTEME RESPECT DES LIMITES DEFINIES DANS LA SPECIFICATION CEM AUSSI BIEN EN EMISSION QU’EN SUSCEPTIBILITE EXIGENCES EN EMISSION CONDUITE (CE) : •Lignes d ’alimentation, •Lignes de signaux EXIGENCES EN SUSCEPTIBILITE CONDUITE (CS) : •Lignes d ’alimentation, •Lignes de signaux EXIGENCES SUR LES EMISSIONS RAYONNEES (RE) : •Champ magnétique, •Champ électrique EXIGENCES EN SUSCEPTIBILITE RAYONNEE (RS) : •Champ magnétique, •Champ électrique EXIGENCES SUR LA TENUE AUX DECHARGES ELECTROSTATIQUES CESI_part1_ 55 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden Cours CEM EXEMPLES DE SPECIFICATIONS CEM A) LIMITE D ‘EMISSIONS CONDUITES B) LIMITE D ‘EMISSIONS RAYONNEES dBµA rms 100 100.00 90 90.00 80.00 80 70.00 70 dBuV/m 60.00 60 50.00 40.00 50 30.00 40 20.00 1 MHz to 42 GHz 10,7 GHz to 12,75 GHz 13,75 GHz to 14,5 GHz 19,7 GHz to 21 GHz 29,5 GHz to 30 GHz : : : : : 70 dBµV/ m 90 dBµV/ m 30 dBµV/ m 90 dBµV/ m 30 dBµV/ m 10.00 30 0.00 20 1E-2 0.01 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 0.10 1E+4 FREQUENCE (KHz) CESI_part1_ 56 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden 1.00 10.00 100.00 Frequency (MHz) 1000.00 10000.00 100000.00 Cours CEM EXEMPLES DE SPECIFICATIONS CEM A) SUSCEPTIBILITE AUX PERTURBATIONS CONDUITES B) SUSCEPTIBILITE AUX PERTURBATIONS RAYONNEES V(eFF) 100.000 MODE DIFFERENTIEL 1 10.000 ( V /m) 1.000 1 MHz to 42 GHz 10,7 GHz to 12,75 GHz 13,75 GHz to 14,5 GHz 19,7 GHz to 21 GHz 29,5 GHz to 30 GHz 0.100 : : : : : + 1 V/ m + 10 V/ m + 0.006 V/ m + 10 V/ m + 0,006 V/ m 0.010 MODE COMMUN 0,2 0.001 0.01 0.10 1.00 10.00 100.00 Frequency (MHz) 10 Hz 60 100 1 kHz 10 100 1 MHz 10 30 100 MHz CESI_part1_ 57 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden 1000.00 10000.00 100000.00 Cours CEM CRITERES DE SUCCES EN EMC CS ET RS EXEMPLE POUR UN EQUIPEMENT RF : Critère en CS SPURIOUS MODULATION Critère en RS IN-BAND EMC SPURIOUS EXEMPLE POUR UN EQUIPEMENT NUMERIQUE : Critère en CS et RS Choisir un critère de bon fonctionnement : • Mesure d ’un Taux d ’Erreur de Bit • Effectuer une séquence de test - Ex.: CESI_part1_ 58 Reproduction interdite ALCATEL ESPACE Reproduction forbidden
