Nous avons exploité dans cette partie une quantité très appréciable de données issues des mesures que nous avons effectuées dans la CRBM de l’IRSEEM selon différentes configurations de charge de la chambre. Une qualification complète de la CRBM a été entreprise, à travers les critères normatifs et les tests statistiques d’ajustement (goodness-of-fit
tests) appliqués aux données empiriques, dans l’objectif d’étudier expérimentalement le comportement EM de cette chambre en présence d’éléments dissipatifs. Cette étude pourrait constituer une véritable base de comparaison et d’analyse pour la communauté des CRBM, elle contient notamment quelques conclusions importantes quant à l’utilisation d’une charge pour améliorer le fonctionnement de la CRBM dans les basses fréquences, ainsi que des remarques sur le nombre de positions d’antenne préconisées pour l’évaluation des paramètres de calibrage.
Nous sommes partis de l’hypothèse répondue chez la communauté CRBM selon laquelle la dégradation du facteur de qualité de la chambre, grâce à l’insertion d’un objet dissipatif, améliorerait l’effet réverbérant en basses fréquences. Cette idée, quoi qu’elle puisse paraitre vraie quand on observe les données sur une seule fréquence ou en prenant en compte que les critères normatifs [79], devrait être abandonnée puisque nous avons pu démontrer expérimentalement que l’augmentation de la charge accentuait sensiblement la corrélation entre les échantillons observés. En conséquence, le nombre d’échantillons indépendants devient faible et ne permet pas l’application du théorème de la limite centrale même si on augmente le nombre de pas de brasseur.
Nous avons démontré également que la quantité de charge est tributaire plutôt de la géométrie et de la position de l’objet dissipatif au lieu de son volume, cela est relié à la polarisation ainsi que la direction d’incidence du champ sur l’objet. Ainsi, la quantité de charge induite par deux objets dissipatifs identiques, placés proches et séparés l’un de l’autre dans le volume de test de la chambre, est plus importante que celle induite par les deux objets disposés de façon à former une seule masse solidaire. Ce phénomène pourrait conduire aussi à des évaluations différentes de la charge induite par un même objet dans différentes CRBMs.
Par ailleurs, les tests statistiques d’ajustement ont montré que les critères normatifs ne sont pas assez sévères dans l’évaluation de l’uniformité statistique du champ dans la CRBM. L’utilisation de ces seuls critères pourrait conduire à une mauvaise appréciation de l’uniformité statistique. Cependant, les lois de distributions statistiques proposées dans le modèle de Hill pour une CRBM idéale ne reflètent pas exactement la distribution des mesures observées dans le cas réel où les pertes sont à prendre en compte. La loi de Weibull a déjà été proposée [119,120] et semble plus convenable pour modéliser la distribution des champs EM dans une chambre réelle. L’investigation pour trouver d’autres lois de distribution théoriques est préconisée. D’autres travaux sur la loi de Weibull ou d’autres lois inédites dans le domaine des CRBM, ainsi que sur la distribution spatiale d’objets dissipatifs de géométries différentes (ex. sphérique) dans le volume de test pourraient constituer une suite très intéressante pour cette étude.
Troisième partie
APPLICATION À LA MÉCATRONIQUE :
ÉTUDE DE L’EFFET DU STRESS
THERMIQUE SUR L’IMMUNITÉ RAYONNÉE
D’ÉQUIPEMENTS AUTOMOBILES DANS UN
Chapitre 5
Elaboration et intégration d’une enceinte
thermo-régulée dans une CRBM pour des tests
d’immunité rayonnée sous contrainte de la
température d’équipements automobile
105
Chapitre 5
Elaboration et intégration d’une enceinte
thermo-régulée dans une CRBM pour des
tests d’immunité rayonnée sous contrainte de
la température d’équipements automobile.
Introduction
L’avènement de la mécatronique a bouleversé les protocoles de qualification d’équipements embarqués (domaines automobile ou aéronautique) qui se déroulaient auparavant de manières distinctes ; les tests CEM étant toujours conduits séparément de la qualification thermique. Par ailleurs, l’association de l’électronique aux moteurs, dans le domaine de l’automobile par exemple, fait que les contraintes de fonctionnement deviennent multiphysiques. L’environnement moteur ainsi que les commutateurs de puissance engendrent des variations de température extrêmes, allant de 25°C à plus de 150°C, et la proximité de sources de perturbations électromagnétiques locales ou externes rendent l’équipement mécatronique plus vulnérable. L’étude et la qualification de ces équipements dans un environnement qui soit le plus proche possible de leur milieu de fonctionnement pourrait aider à améliorer leur fiabilité. La reproduction des contraintes thermiques et électromagnétiques en laboratoire doit donc être appropriée. En effet, si on veut une illumination de l’EST à quelques centaines de V/m sur une gamme de fréquences allant de 200 à 3000 MHz, le choix de la chambre réverbérante (CRBM) s’impose. La contrainte thermique doit être reproduite à l’aide d’un banc de test qui accueillera l’EST et qui sera composé principalement d’une enceinte thermo-régulée pouvant être intégrée dans la CRBM. Cependant, le comportement EM de la CRBM ne doit pas être modifié par l’insertion du banc de test (Chapitre 4), le choix des matériaux constituant l’enceinte thermo-régulée doit donc être fait avec le plus grand soin.
L’influence de la température sur le rayonnement EM de composants électroniques sur silicium a été investiguée par Dienot puis Ben Dhia (et al.) [98,99]. Baffreau (et al.) a étudié l’impact de l’environnement thermique sur le comportement en immunité conduite d’un microcontrôleur 16-bits en utilisant la technique DPI (Direct Power Injection), il a montré que l’immunité du microcontrôleur face à l’injection des perturbations sur certaines broches était tributaire de la température.
106
Par ailleurs, l’utilisation des CRBM en association avec l’effet thermique pour le test d’équipements électroniques n’a jamais été expérimentée à notre connaissance. L’étude expérimentale présentée dans cette partie a pour objectif, dans un premier temps, le développement et la validation d’un banc de test (enceinte thermo-régulée) incorporable à la CRBM (section 5.1), capable de reproduire une contrainte thermique allant de la température ambiante à 135°C, pour tester l’impact de la température sur les niveaux d’immunité rayonnée d’un EST. Des tests en CRBM appliqués sur un équipement automobile seront présentés dans un deuxième temps en vue de la validation du protocole de mesures avec le banc de test élaboré (section 5.2). Pour rappel, ces travaux rentrent dans le cadre du sous-projet MCEM (Modélisation des Composants Électroniques des Environnements Moteurs) faisant partie du grand projet collaboratif O2M (Outils de conception et de Modélisation Mécatronique) soutenu par les pôles de compétitivité MOV’EO (Automobile) et
System@matic (Systèmes Embarqués). Notre contribution dans ce projet réside dans la caractérisation des effets de la température sur la CEM au niveau système et par la suite d’aider à la validation par des données expérimentales des modèles multiphysiques développés par d’autres partenaires pour être intégrés dans une plateforme unique d’outils de simulation et de conception mécatroniques.