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Les chambres réverbérantes en électomagnétisme
Livre Les chambres réverbérantes en électomagnétisme

par Démoulin, Bernard

Hermès science publications-Lavoisier

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  • Disponible - 621.51 DEM

    Niveau 3 - Techniques

Livre

Les chambres réverbérantes en électomagnétisme

Auteur(s) : Démoulin, Bernard Découvrir l'auteur

Résumé

Une présentation de l'analyse du brassage des modes, des propriétés de distribution du champ et des applications des chambres réverbérantes illustrée d'exemples de mesures tirées de diverses installations.

  • Autre(s) auteur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • impr. 2010
  • Notes
    • Notes bibliogr. Index
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (422-IX p.) : ill.,, couv. ill. en coul. ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-7462-2592-3
  • Indice
    • 621.51 Électronique, électromagnétisme
  • Quatrième de couverture

    • Le déploiement d'équipements électroniques adoptant des signaux de fréquences de plus en plus élevées entraîne une évolution inévitable des méthodes de test destinées à connaître leurs comportements électromagnétiques.

      Consacré aux chambres réverbérantes, cet ouvrage mène progressivement le lecteur du principe physique des cavités électromagnétiques aux procédés de brassage de modes. Il propose diverses applications illustrées par des tests d'immunité d'équipements, des mesures d'émission d'objets et par la détermination de l'efficacité des blindages.

      Aux aspects purement applicatifs s'ajoutent des éléments de théories électromagnétique et statistique. Ces rappels, présentés dans un but didactique, viennent éclairer certains aspects du fonctionnement des cavités et permettent de faciliter la mise en place de procédures de calibrage normalisées.

      Les chambres réverbérantes en électromagnétisme offre également des indications sur la position des chambres vis-à-vis de l'usage plus traditionnel des cellules TEM ou des chambres anéchoïques. Ce livre est issu des travaux du GDR Ondes du CNRS.


  • Tables des matières

      • Les chambres réverbérantes en électromagnétisme

      • Bernard Démoulin

      • Philippe Besnier

      • Hermes Science

      • Lavoisier

      • Avant-propos15
      • Préface17
      • Paolo Corona
      • Introduction21
      • Chapitre 1. Position des chambres réverbérantes dans les tests électromagnétiques usuels27
      • 1.1. Introduction27
      • 1.2. Champs électromagnétiques et ondes planes28
      • 1.2.1. Définition et propriétés des ondes planes29
      • 1.2.1.1. Equation d'ondes30
      • 1.2.1.2. Relations liant le champ électrique et le champ magnétique31
      • 1.2.1.3. Onde plane animée de variations harmoniques entretenues31
      • 1.2.1.4. Résolution de l'équation d'ondes32
      • 1.2.1.5. Longueur d'onde32
      • 1.2.1.6. Impédance de l'onde plane33
      • 1.2.2. Représentation générale de l'onde plane33
      • 1.2.3. Assimilation du champ lointain à une onde localement plane34
      • 1.2.4. Induction produite par les ondes planes36
      • 1.2.4.1. Calcul par l'induction du vecteur champ magnétique (...)37
      • 1.2.4.2. Calcul par l'interaction du vecteur champ électrique (...)38
      • 1.3. La pratique des essais électromagnétiques en milieux confinés39
      • 1.3.1. Emission d'une petite boucle rectangulaire41
      • 1.3.1.1. Formules des champs de proximité42
      • 1.3.1.2. Formules du champ lointain42
      • 1.3.2. Tests pratiqués dans une cellule TEM43
      • 1.3.2.1. Réalisation d'un test d'immunité44
      • 1.3.2.2. Mesure de l'émission en cellule TEM47
      • 1.3.3. Mesures pratiquées dans une chambre anéchoïque blindée48
      • 1.3.4. Position des chambres réverbérantes dans les tests en milieux confinés50
      • 1.3.4.1. Test d'immunité confiné dans une chambre réverbérante50
      • 1.3.4.2. Descriptif sommaire d'une chambre réverbérante à brassage de modes52
      • 1.4. Discussion53
      • 1.4.1. Sur l'usage du concept d'ondes planes53
      • 1.4.2. Sur la marge d'incertitude des mesures pratiquées en CRBM54
      • 1.5. Bibliographie55
      • Chapitre 2. Principales propriétés physiques des cavités électromagnétiques57
      • 2.1. Introduction57
      • 2.2. Réduction des modes dans une cavité unidimensionnelle58
      • 2.2.1. Description de la cavité unidimensionnelle58
      • 2.2.2. Solutions de l'équation d'ondes unidimensionnelle59
      • 2.2.2.1. Equation d'ondes générale59
      • 2.2.2.2. Equation d'ondes pour le régime harmonique60
      • 2.2.2.3. Solutions de l'équation d'ondes60
      • 2.2.3. Recherche des modes propres61
      • 2.2.4. Assimilation d'une cavité à une infinité de résonateurs LC63
      • 2.2.5. Contribution du coefficient de qualité de la cavité66
      • 2.2.6. Couplage optimal de l'énergie sur un mode propre69
      • 2.2.7. Glissement des fréquences modales produit par un obstacle70
      • 2.2.8. Mise en place du brassage de modes72
      • 2.3. Propriétés physiques d'une cavité parallélépipédique vide72
      • 2.3.1. Description géométrique de la chambre réverbérante72
      • 2.3.2. Calcul des fréquences des modes propres73
      • 2.3.3. Le mode fondamental75
      • 2.3.4. Les modes d'ordre supérieur77
      • 2.3.5. Espacement et densité de modes80
      • 2.3.6. Coefficient de qualité de la cavité à trois dimensions82
      • 2.3.7. Rôle imparti aux conditions d'excitation de la cavité87
      • 2.3.8. Spectre d'ondes planes92
      • 2.3.9. Influence des dissipations d'énergie sur le spectre d'ondes planes95
      • 2.4. La cavité 3D fonctionnant en modes brassés97
      • 2.4.1. Rôle imparti au brassage de modes97
      • 2.4.2. Le brassage mécanique de modes99
      • 2.4.3. Preuve expérimentale de l'excursion modale102
      • 2.5. Discussion106
      • 2.5.1. Sur la géométrie des chambres réverbérantes106
      • 2.5.2. Sur l'usage des résonateurs RLC107
      • 2.5.3. Sur la contribution des interférences modales107
      • 2.6. Bibliographie108
      • Chapitre 3. Propriétés statistiques des ondes brassées dans une cavité surdimensionnée111
      • 3.1. Introduction111
      • 3.2. Descriptions du champ électromagnétique idéalement désordonné112
      • 3.2.1. Le champ électromagnétique assimilable à une variable aléatoire112
      • 3.2.2. Enoncé du postulat d'un champ idéalement désordonné115
      • 3.2.3. Conventions de présentation des variables aléatoires116
      • 3.2.3.1. Amplitude absolue du champ électrique116
      • 3.2.3.2. Puissance collectée sur une antenne117
      • 3.2.3.3. Variables réduites de champ et de puissance117
      • 3.2.3.4. La variable X2118
      • 3.2.3.5. Amplitude absolue réduite du champ électrique118
      • 3.2.4. Loi de probabilité du X2118
      • 3.2.5. Fonction densité de probabilité de l'amplitude absolue du champ119
      • 3.2.6. Fonction densité de probabilité de la variable puissance120
      • 3.3. Simulation des propriétés d'un champ désordonné121
      • 3.3.1. Reconstitution du spectre d'ondes planes122
      • 3.3.2. Construction des interférences par les tirages aléatoires125
      • 3.3.3. Usage du théorème limite centrale129
      • 3.4. La contribution des tests statistiques131
      • 3.4.1. Rôle imparti à la taille N de l'échantillon statistique132
      • 3.4.2. Confrontation des données expérimentales aux lois de probabilité135
      • 3.4.2.1. Données de puissance collectées sur un récepteur135
      • 3.4.2.2. Données de tension collectées sur un capteur de champ électrique138
      • 3.4.3. Estimation des variances et moyennes139
      • 3.4.3.1. Recherche de l'estimateur procurant le maximum de vraisemblance140
      • 3.4.3.2. Evaluation de l'erreur de biais141
      • 3.4.4. Le test de Kolmogorov-Smirnov142
      • 3.4.4.1. Description du protocole adopté dans le test de KS142
      • 3.4.4.2. Constitution de la table de Massey145
      • 3.4.4.3. Simulation du test de KS146
      • 3.5. Bilan des puissances dans une chambre réverbérante148
      • 3.5.1. Rappels des principales propriétés des antennes148
      • 3.5.1.1. Rendement de l'antenne148
      • 3.5.1.2. Directivité d'une antenne150
      • 3.5.1.3. Gain d'une antenne150
      • 3.5.2. Antenne réceptrice plongée dans un champ idéalement désordonné150
      • 3.5.3. Mesure de la puissance rayonnée par un objet dans une CRBM155
      • 3.6. Discussion157
      • 3.6.1. Sur l'hypothèse du champ idéalement désordonné157
      • 3.6.2. Sur la simulation d'un champ désordonné par tirages d'ondes planes158
      • 3.7. Bibliographie159
      • Chapitre 4. Impacts des paramètres physiques et technologiques d'une chambre réverbérante à brassage de modes161
      • 4.1. Introduction161
      • 4.2. Paramètres de conception d'une chambre réverbérante163
      • 4.2.1. Enumération des principaux paramètres de construction163
      • 4.2.2. Impact des paramètres géométriques et physiques de la chambre164
      • 4.2.3. Facteurs agissant sur le coefficient de qualité d'une chambre166
      • 4.2.3.1. Coefficient de qualité Q1 associé aux dissipations dans les parois168
      • 4.2.3.2. Coefficient de qualité Q2 associé aux antennes168
      • 4.2.3.3. Coefficient de qualité Q3 attaché aux objets sous test170
      • 4.2.3.4. Comportement du coefficient de qualité global avec la fréquence d'excitation172
      • 4.2.3.5. Rôle imparti à l'antenne d'émission174
      • 4.2.4. Corrélation spatiale d'un champ électromagnétique idéalement désordonné175
      • 4.3. Les principaux procédés de brassage de modes179
      • 4.3.1. Le brassage mécanique de modes179
      • 4.3.1.1. Brassage en mode continu181
      • 4.3.1.2. Brassage en mode pas à pas182
      • 4.3.1.3. La mesure de l'efficacité du brassage de modes182
      • 4.3.1.4. Le double brassage de modes183
      • 4.3.2. L'agitation fréquentielle de modes ou brassage électronique183
      • 4.3.2.1. Agitation par sauts de fréquences186
      • 4.3.2.2. Agitation continue de fréquence186
      • 4.3.2.3. Combinaison de l'agitation de fréquence au brassage mécanique187
      • 4.3.3. Brassage par commutations d'antennes d'émission188
      • 4.3.4. Le brassage de modes par modulation dimensionnelle de la chambre188
      • 4.4. La qualification des chambres réverbérantes à brassage de modes190
      • 4.4.1. Objectifs de la qualification des chambres réverbérantes190
      • 4.4.2. Evaluation de l'efficacité du brassage de modes191
      • 4.4.2.1. Mesure de la dislocation modale191
      • 4.4.2.2. Mesure de la dynamique de brassage192
      • 4.4.2.3. Estimation de l'intervalle de corrélation du brasseur de modes194
      • 4.4.3. Uniformité statistique de répartition du champ électromagnétique196
      • 4.4.3.1. Estimateur de moyenne du champ196
      • 4.4.3.2. Estimation de l'écart type sigmav198
      • 4.4.3.3. Test d'uniformité statistique de l'amplitude moyenne du champ198
      • 4.4.3.4. Statistique d'ordre N199
      • 4.4.3.5. Estimation de l'amplitude maximale du champ200
      • 4.4.3.6. Discussion sur le rapport des amplitudes maximales et moyennes202
      • 4.4.4. Mesures du coefficient de qualité203
      • 4.4.4.1. Méthode de la séparation de modes203
      • 4.4.4.2. Méthode du bilan de puissance204
      • 4.4.4.3. Méthode de la constante de temps d'amortissement206
      • 4.4.5. Localisation de la fréquence minimale d'utilisation de la chambre210
      • 4.5. Discussion213
      • 4.5.1. Sur le respect de la loi des grands nombres213
      • 4.5.2. Sur l'impact du volume des gros objets214
      • 4.6. Bibliographie215
      • Chapitre 5. Les essais d'immunité rayonnée en chambre réverbérante217
      • 5.1. Introduction217
      • 5.2. Le calibrage218
      • 5.2.1. Procédures de mesure pour la vérification de l'uniformité statistique de la distribution du champ219
      • 5.2.1.1. Nature de l'estimation statistique219
      • 5.2.1.2. Les gabarits Smax (f)224
      • 5.2.1.3. Sélection des points de mesure et positions de brasseur pour le calibrage. Normes EN 61000-4-21 et DO 160 section 20.6228
      • 5.3. Exemples de résultats de calibrage230
      • 5.4. Mise en oeuvre de l'essai sur l'équipement en test235
      • 5.4.1. L'effet de chargement de l'objet235
      • 5.4.2. Incidence sur l'uniformité statistique du champ239
      • 5.4.3. L'observation d'éventuels dysfonctionnements de l'objet sous test240
      • 5.4.4. Un exemple d'essai d'immunité240
      • 5.5. Essais d'immunité en chambre réverbérante et en chambre anéchoïque245
      • 5.5.1. L'approche classique d'illumination en chambre anéchoïque245
      • 5.5.2. L'illumination en chambre réverbérante247
      • 5.6. Composantes rectangulaires du champ électrique et champ électrique total250
      • 5.7. Discussion252
      • 5.7.1. Sur les gabarits d'uniformité statistique d'une norme à l'autre252
      • 5.7.2. Sur le choix du nombre de positions de brasseur d'une norme à l'autre253
      • 5.7.3. Sur la nature des essais d'immunité en chambre réverbérante253
      • 5.8. Bibliographie254
      • Chapitre 6. Les essais d'émissivité en chambre réverbérante257
      • 6.1. Introduction257
      • 6.2. Quelques notions d'antennes et du rayonnement électromagnétique258
      • 6.2.1. Origine du rayonnement électromagnétique258
      • 6.2.2. Propriétés du champ électromagnétique à distance de la source de rayonnement258
      • 6.2.3. Intensité et directivité du rayonnement électromagnétique260
      • 6.2.4. Polarisation et directivités partielles262
      • 6.2.5. Rendement ou efficacité et gain d'une antenne263
      • 6.2.6. Aire effective d'une antenne266
      • 6.2.7. Bilan de transmission entre deux antennes - Expression de Friis267
      • 6.2.8. Formulation et propriétés du rayonnement dans un repère sphérique267
      • 6.2.8.1. Expression générale du champ électromagnétique267
      • 6.2.8.2. Propriétés du rayonnement électromagnétique270
      • 6.2.8.3. Guide d'onde sphérique et troncature du développement en série d'harmoniques sphériques272
      • 6.3. La mesure de la puissance totale rayonnée en espace libre273
      • 6.3.1. Définitions273
      • 6.3.2. Procédures classiques de mesure de la puissance totale rayonnée274
      • 6.4. Mesure de l'émission non intentionnelle d'un dispositif sous test276
      • 6.4.1. Calibrage et évaluation de la puissance totale rayonnée en chambre réverbérante280
      • 6.4.1.1. Configuration de la mesure de calibrage280
      • 6.4.1.2. Calcul de la puissance totale rayonnée283
      • 6.4.1.3. Mode opératoire de la mesure de la puissance totale rayonnée en chambre réverbérante284
      • 6.4.1.4. Evaluation des pertes d'insertion sur une très large bande de fréquences285
      • 6.4.1.5. Mesures basées sur l'extraction des maximums de puissance286
      • 6.5. Exemples de mesure de puissance totale rayonnée286
      • 6.5.1. La phase de calibrage287
      • 6.5.2. La phase de mesure de l'objet sous test290
      • 6.6. Puissance totale rayonnée et émissivité rayonnée292
      • 6.7. Mesure du rendement et du gain de diversité d'antennes296
      • 6.7.1. Mesure de rendement d'antenne296
      • 6.7.2. Mesure du gain de diversité d'antennes297
      • 6.8. Discussion299
      • 6.8.1. Sur la mesure du pouvoir perturbateur d'un dispositif en chambre réverbérante299
      • 6.8.2. Sur les mesures de dispositifs radiofréquence en chambre réverbérante299
      • 6.9. Bibliographie300
      • Chapitre 7. Mesures de l'efficacité des blindages303
      • 7.1. Introduction303
      • 7.2. Sur les définitions de l'efficacité des blindages304
      • 7.2.1. Efficacité de blindage des câbles et connecteurs305
      • 7.2.2. Atténuation des enceintes blindées308
      • 7.2.3. Efficacité de blindage des matériaux309
      • 7.3. Mesures de l'efficacité des câbles blindés et de connecteurs en CRBM311
      • 7.3.1. Comportement physique des objets filiformes immergés dans une CRBM311
      • 7.3.2. La surface effective d'un câble ou d'un connecteur blindé314
      • 7.3.2.1. Configuration des éprouvettes en vue d'un calcul ou d'une mesure316
      • 7.3.2.2. Calcul de la surface effective du câble blindé317
      • 7.3.3. Lien entre la puissance de référence et le courant induit sur éprouvette318
      • 7.3.4. Passage réciproque de l'atténuation de blindage à l'impédance de transfert321
      • 7.3.5. Exemples de mesures d'efficacité de blindage de connecteurs322
      • 7.3.5.1. Description de l'éprouvette322
      • 7.3.5.2. Propriétés physiques de l'éprouvette323
      • 7.3.5.3. Confrontation de la loi théorique aux mesures324
      • 7.4. Mesure de l'atténuation des enceintes blindées326
      • 7.4.1. Comportements physiques attendus326
      • 7.4.2. Exemple d'atténuations mesurées sur une enceinte blindée327
      • 7.5. Mesure de l'efficacité de blindage des matériaux331
      • 7.5.1. Influence de la taille des éprouvettes rapportée à la longueur d'onde331
      • 7.5.1.1. Protocole de la cloison électromagnétique331
      • 7.5.1.2. Méthode de l'obturation d'une enceinte blindée333
      • 7.5.2. Exemples de mesures d'atténuations pratiquées sur un matériau334
      • 7.5.2.1. Description sommaire du matériau334
      • 7.5.2.2. Protocole d'installation de l'éprouvette335
      • 7.6. Discussion340
      • 7.6.1. Sur l'objectivité de la mesure d'atténuation de blindage des matériaux340
      • 7.6.2. Sur le tracé des courbes d'atténuation de blindage341
      • 7.7. Bibliographie342
      • Chapitre 8. La chambre réverbérante à brassage de modes : un outil de recherches345
      • 8.1. Introduction345
      • 8.2. Un champ électromagnétique non idéalement désordonné348
      • 8.2.1. Une estimation de la statistique d'une composante rectangulaire du champ électrique dans une chambre réverbérante réelle349
      • 8.2.1.1. L'estimation du paramètre de la loi de Rayleigh349
      • 8.2.1.2. Le test d'ajustement pour une loi de Rayleigh de paramètre inconnu a priori351
      • 8.2.1.3. Exemple de test de KS selon le critère de Massey et selon le critère de Stephens à partir de mesures en chambre réverbérante353
      • 8.2.2. Le recours à une loi de substitution : la loi de Weibull355
      • 8.2.2.1. La loi de Weibull à deux paramètres355
      • 8.2.2.2. Estimation des paramètres de la loi de Weibull356
      • 8.2.2.3. Test d'ajustement à la loi de Weibull et valeurs critiques associées357
      • 8.2.2.4. La loi de Weibull appliquée aux données de mesures en chambre réverbérante357
      • 8.3. L'étude de la corrélation des réalisations360
      • 8.3.1. Aperçu du lien entre corrélation et incertitude statistique360
      • 8.3.2. Une mesure de la corrélation361
      • 8.3.3. Etude de la corrélation linéaire lors d'estimations expérimentales362
      • 8.3.4. Distribution statistique du coefficient de corrélation linéaire363
      • 8.3.5. Tendance de l'estimateur de corrélation vers la loi normale365
      • 8.3.6. Corrélation résiduelle et impact sur la reproductibilité des mesures en chambre réverbérante368
      • 8.4. Quantification des champs diffus et cohérent dans une chambre réverbérante372
      • 8.4.1. Champ cohérent résiduel en chambre réverbérante et statistique de Rice372
      • 8.4.2. Test d'ajustement d'un canal de Rice en chambre réverbérante374
      • 8.4.3. Exemple d'évaluation d'un canal de Rice en chambre réverbérante375
      • 8.5. Discussion379
      • 8.6. Bibliographie381
      • Annexe 1. Eléments sur les probabilités385
      • Annexe 2. Formules du coefficient de qualité d'une cavité parallélépipédique401
      • Annexe 3. Variables de champ total et puissance totale405
      • Annexe 4. Calcul des variances de (...), (...), (...)411
      • Annexe 5. Formules du dipôle électrique413
      • Index417

  • Origine de la notice:
    • FR-751131015

  • Disponible - 621.51 DEM

    Niveau 3 - Techniques

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