Sommaire
Introduction. . . 62
3.1 Moyens expérimentaux en CEM et MFP . . . 62
3.1.1 Mode conduit et rayonné . . . 62
3.1.2 Mode conduit : exemple de l’injection directe de puissance . . . 64
3.1.3 Mode conduit : exemple de l’injection par boucle de courant . . . 64
3.1.4 Mode rayonné : injection en champ proche . . . 65
3.1.5 Mode rayonné : champ lointain, exemple de l’application MFP. . . 65
3.1.6 Choix de l’approche expérimentale . . . 66
3.2 Présentation du banc de susceptibilité conduite. . . 67
3.2.1 Indicateurs à observer . . . 67
3.2.2 Détermination de la forme d’onde utilisée . . . 67
3.2.3 Puissance du signal incident . . . 69
3.2.4 Banc de mesure . . . 69
3.2.5 Évolution du banc de mesure . . . 80
3.2.6 Appareils de mesure . . . 81
3.3 Caractérisation du banc et traitement des signaux mesurés . . . 82
3.3.1 Décomposition en blocs fréquentiels . . . 82
3.3.2 Correction des signaux. . . 84
3.3.3 Importance de la directivité du coupleur . . . 89
Introduction
Suite au choix et la conception du circuit sous test dans le chapitre 2, une approche
expérimentale a due être établie pour étudier sa susceptibilité auxMFP. Cette approche doit être
cohérente avec la réalité du contexteAED EM, mais également réalisable sur le plan technique et
métrologique.
C’est pourquoi une présentation des différentes approches expérimentales utilisées enCEM
est effectuée en premier lieu, puis restreinte au cas particulier des étudesMFP, qui souffrent de
limitations techniques similaires à celles présentées au chapitre 1 concernant les limitations des
AED EM.
Ainsi, après avoir présenté le choix d’approche expérimentale pour notre étude, le banc expérimental mis en place est présenté. Celui-ci permet d’effectuer des mesures d’injection conduite en temps réel avec observation des signaux d’intérêt, ainsi qu’une caractérisation dans le domaine fréquentiel, par mesure de paramètres S. Un travail de caractérisation a été effectué en premier lieu afin de pouvoir maîtriser l’aspect temporel des mesures. Une méthode de correction des signaux acquis au travers de ces éléments a ensuite été mise en place. Enfin, dans
l’optique d’améliorer les procédés expérimentaux MFP (Micro-Ondes de Forte Puissance)mais
aussi de susceptibilité en général, le banc a été amélioré et amené vers un fonctionnement semi-automatisé détaillé en fin de chapitre.
3.1 Moyens expérimentaux enCEMetMFP
Après avoir expliqué la différence entre mode conduit et rayonné, cette section présente les principes expérimentaux utilisés en CEM. Plutôt que de fournir un catalogue des méthodes de mesures existantes et normalisées, cette section fournit les concepts principaux desquels dérivent les bancs expérimentaux utilisés en CEM, les plus fréquents étant présentés par la suite.
3.1.1 Mode conduit et rayonné
Il existe en CEM deux approches expérimentales d’étude de susceptibilité : conduite et
rayonnée. Les protocoles expérimentaux utilisés se distinguent ainsi également en ces deux catégories.
En mode conduit, la perturbation est injectée directement sur le système par conduction ou par induction. Elle est généralement couplée sur une entrée du système (une entrée d’alimentation par exemple) ou un autre point d’accès, ou même sur un élément métallique quelconque du système. Les avantages du mode conduit sont nombreux, en particulier, le point d’injection est maîtrisé et la susceptibilité du système ou circuit sous test peut-être étudiée de
manière précise, en isolant la réponse d’un ou plusieurs sous-ensembles ou composants de ce système. De manière analogue, les caractéristiques de la perturbation peuvent être plus facilement dimensionnées, car il y a moins de phénomènes de propagation et de couplage à prendre en compte, la perturbation étant propagée au moyen d’éléments conducteurs plus facilement modélisables. Enfin, ce type d’étude est plus accessible sur le plan matériel, par rapport à l’approche rayonnée qui requiert, pour reproduire des niveaux de contraintes similaires, de pouvoir émettre plusieurs ordres de grandeur de puissance de plus qu’en conduit, ce qui implique un coût matériel plus élevé. De plus, certaines expérimentations rayonnées nécessitent d’avoir à disposition un environnement anéchoide ou faradisé.
Ces avantages peuvent aussi être vus comme des inconvénients. En effet, le fait de localiser une perturbation sur un système peut être utile pour obtenir la réponse de ce système dans un cas très particulier, ou à des fins de diagnostic. Cela ne permet cependant pas d’obtenir la susceptibilité complète d’un système, c’est-à-dire dans le cas où celui-ci est globalement illuminé par une perturbation comme il le serait en situation réelle. De plus, le mode conduit interdit de s’intéresser aux problématiques de propagation et de couplage aérien. On introduit alors le mode rayonné, où l’onde est d’abord générée puis propagée d’une certaine distance vers le système sous test dont la réponse est observée. L’avantage majeur du mode rayonné est donc de fournir des données sur la susceptibilité du système dans un environnement proche du réel. Le mode rayonné et le mode conduit sont complémentaires pour une étude complète de susceptibilité.
Enfin, le principal inconvénient de l’approche conduite est le fait de devoir connaître, ou au moins pouvoir mesurer, l’impédance du point d’injection. En effet, toute expérimentation en mode conduit met en jeu un générateur, et son impédance de sortie. Le point d’injection, peut être vu comme un récepteur électrique, doté lui aussi de son impédance. Ainsi, le signal généré par la source ne sera pas couplé de la même manière en fonction de l’impédance du point d’injection. Un travail amont est donc nécessaire pour dimensionner la perturbation.
On différencie cependant deux cas fréquents où ce problème peut être outrepassé :
— Une des deux impédances est négligeable devant l’autre. C’est typiquement le cas lors d’une injection haute fréquence sur une entrée haute impédance d’un système, comme
une entrée numérique ou la grille d’un transistor à effet de champ. Par exemple, en [2], la
source présente une impédance de 50 Ω sur l’entrée haute impédance d’un AOP
(Amplificateur Opérationnel).
— Les impédances du générateur et de la cible sont égales. C’est le cas lors d’une expérimentation en injection front-door sur l’entrée d’un circuit RF, ce qui est également le cas de notre étude.
3.1.2 Mode conduit : exemple de l’injection directe de puissance
L’injection directe de puissance ouDPI Direct Power Injection, est un procédé expérimental
normalisé (IEC-62132-4) illustré de manière simplifiée en figure3.1. La perturbation est injectée
sur le circuit sous test au travers d’un condensateur dont la valeur est accordée selon la fréquence
de la perturbation [10].