Littérature scientifique sur le sujet « CEM conduite et rayonnée »

Introduction: La b-card (Boussignac Cardiac Arrest Resuscitation Device) est un dispositif permettant d'assurer une oxygénation passive continue lors des manoeuvres de compressions/décompressions réalisées dans le cadre d'un arrêt cardiaque. Ce dispositif fonctionne par création d'une valve virtuelle induite par l'accélération d'un débit d'oxygéne via des micro-canalicules. Cette valve est censée s'opposer aux flux de gaz entrant et sortant de la cage thoracique lors des compressions/décompressions. Elle permettrait d'obtenir une pression positive intra thoracique lors des compressions, et une pression intra thoracique négative lors des décompressions. L'expérimentation conduite a pour but de mesurer la pression statique créée dans le dispositif par le débit d'oxygène, ainsi que les valeurs de pressions et de flux générés en intra thoracique. Methods: La b-card est almimentée par un débit d'oxygène de 15 L/min, et connectée via différentes interfaces à un poumon test pourvu de capteurs:-Capteur de pression des voies aériennes (PAW en cm H2O).-Capteur de débit au niveau des voies aériennes.-Capteur de pression “intra thoracique” (PIT max et min; et Pression Expiratoire Intra Thoracique).Les mesures sonrt effectuées sans b-card, puis avec b-card connectée à un masque facial, un masque laryngé, une sonde trachéale.Results: La pression “statique”, celle de la valve virtuelle, mesurée au niveau de la b-card reste stable à 6 cm d'H2O, sous un débit de 15 L/min. Elle permet une résistance à hauteur de cette valeur aux flux de gaz entrant ou sortant du thorax expérimental en fonction des compressions/décompressions. Les pressions intra thoraciques positives mesurées lors des compressions restent équivalentes autour de 25 à 30 cm H2O, et ce quelle que soit l'interface utilisée. Les pressions intra thoraciques négatives mesurées lors des décompressions restent équivalentes autour de 10 à 15 cm d'H2O, et ce quelle que soit l'interface utilisée. Conclusion: Les pressions intra thoraciques obtenues en associant une oxygénation passive par la b-card à des compressions/décompressions continues permettent d'assurer une ventilation efficace et synchrone. Les pressions mesurées au niveau du dispositif sont constamment inférieures à la pression d'ouverture moyenne oesophagienne, ce qui éviterait toute insufflation gastrique.

Dans l’industrie automobile, le nombre d’équipements électroniques ne cesse de croître alors que les temps de développement diminuent. Cette multiplication des équipements électroniques peut entraîner des phénomènes d’auto-perturbation dans les véhicules, notamment au niveau des récepteurs embarqués. Ceci se traduit par des parasites audibles au niveau des haut-parleurs de l’autoradio. Dans le but de prévenir ces effets indésirables, des essais en compatibilité électromagnétique (CEM) sur véhicule et sur les équipements isolés sont effectués. Dans chacun de ces essais, il s’agit de vérifier que le niveau de perturbation mesuré est inférieur à une limite acceptable. Les essais sur les équipements isolés ont pour objectif d’anticiper la validité des équipements lors des essais sur véhicule. Le travail de la thèse consiste à mettre au point une méthode permettant de calculer les limites à respecter lors des essais sur table, qui garantissent la validation des équipements lors des essais sur véhicule. La méthode a été validée dans un cas simple, et dans le cas d’un véhicule simplifié. Dans ce cas, nous avons utilisé la méthode des plans d’expériences pour tenir compte de la variabilité des configurations d’essais sur véhicule

La transition vers le véhicule électrique (VE), motivée par les politiques de décarbonation des transports et les avancées technologiques significatives en matière de stockage et de conversion de l'énergie électrique va se poursuivre dans les décennies à venir. En outre, les futurs chargeurs embarqués (On Board Charger - OBC) bidirectionnels en puissance vont contribuer à une plus grande stabilité du réseau, à l'effacement des pointes, voire même à améliorer l'intégration des ressources énergétiques renouvelables : on parle du concept "véhicule-à-réseau" (V2G). Cela signifie que non seulement le nombre de VE augmentera, mais aussi leurs temps de charge et de décharge connectés au réseau.Les besoins de compacité des équipements, favorisés par la disponibilité de composants à grande vitesse de commutation (SiC GaN) ont incité les constructeurs à accroitre les fréquences de fonctionnement des chargeurs embarqués ( > 50-100 kHz) avec comme corolaire l'augmentation de leurs émissions électromagnétiques conduites et rayonnées. En conséquence, ces sources de bruit restent connectées au réseau et fonctionnent durant des périodes prolongées, ce qui rend nécessaire d'anticiper de potentiels problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM) dans les réseaux d'énergie : c'est le propos général de ce travail.L'un des objets de cette thèse concerne la méthode normalisée de mesure des émissions conduites dans laquelle l'impédance de mesure du bruit via le réseau de stabilisation de l'impédance de ligne (RSIL) n'est pas toujours représentative de l'impédance du réseau BT, ni évidemment de ses possibles fluctuations. Ainsi, les différents systèmes de mise à la terre fournis-sent des chemins présentant des impédances HF différentes qui peuvent modifier le niveau des émissions. Par conséquent, l'écart entre la configuration normative avec RSIL et l'impédance réelle au point d'accès du réseau électrique peut impacter l'efficacité du filtrage CEM, entraînant de potentiels dysfonctionnements dans les systèmes voisins et/ou connectés sur le même réseau.Le besoin d'analyse des variations d'impédance et les conséquences sur les filtres CEM nous ont conduit à développer et mettre en œuvre une méthodologie pour mesurer l'impédance HF de la terminaison de bruit en fonctionnement sous tension réseau nominale et en l'absence du RSIL. Cette approche permet de mesurer l'impédance en ligne de divers équipements et alimentations, en particulier le réseau de distribution. Partant de ces observations, l'étude de l'impact de l'impédance réelle du réseau sur le volume optimisé d'un filtre CEM a été abordé au travers de scénarios où différents niveaux normatifs ont été considérés.Afin d'examiner les émissions conduites causées par notre prototype de chargeur embarqué bidirectionnel dans un environnement contrôlé sans RSIL, un micro-réseau relié au réseau réel via un transformateur d'isolation a été réalisé. Ceci nous a permis de contrôler ses paramètres : impédance de source, longueur des câbles, système de mise à la terre et de maîtriser les variations d'impédance dues aux charges localement connectées. Les émissions conduites ont été ensuite mesurées et analysées en différents points du micro-réseau selon différentes configurations (régime de terre et différentes charges sur le micro-réseau).Parallèlement, un modèle fréquentiel du micro-réseau a été établi avec une nouvelle approche basée sur l'utilisation d'un solveur de type SPICE et sur l'acquisition expérimentale d'impédances élémentaires, permettant une simulation plus rapide pour des grands systèmes. Ce travail a été suivi par des procédures de vérification rigoureuses pour assurer la précision et la fidélité du modèle. Un modèle comportemental de type « boîte noire » a été développé pour l'OBC, définissant la source de bruit et ses impédances. Il est ainsi possible de simuler les ni-veaux de courant parasites en tout point du micro-réseau, quelque soit les charges connectées
The transition to electric vehicles (EVs), driven by policies to decarbonize transport and significant technological advances in electrical energy storage and conversion, will continue over the coming decades. What's more, future on-board chargers (OBCs) with bidirectional power supply will contribute to greater grid stability, peak-shaving, and even improved integration of renewable energy resources: we're talking about the "vehicle-to-grid" (V2G) concept. This means that not only will the number of EVs increase, but also their charging and discharging times when connected to the grid.The need for compact equipment, favored by the availability of high-speed switching components (SiC GaN), has prompted manufacturers to increase the operating frequencies of OBCs (> 50-100 kHz), with the corollary of increasing their conducted and radiated electromagnetic emissions. As a result, these noise sources remain connected to the grid and operate for extended periods, making it necessary to anticipate potential Electromagnetic Compatibility (EMC) problems in energy networks: this is the general aim of this work.One of the subjects of this thesis concerns the standardized method of measuring conduct-ed emissions, in which the noise measurement impedance via the Line Impedance Stabilization Network (LISN) is not always representative of the impedance of the LV network, nor of course of its possible fluctuations. Thus, different grounding systems provide paths with different HF impedances, which can alter the level of emissions. Consequently, the discrepancy between the normative configuration with LISN and the actual impedance at the point of access to the power network can impact the effectiveness of EMC filtering, leading to potential malfunctions in neighboring systems and/or those connected to the same network.The need to analyze impedance variations and their consequences on EMC filters led us to develop and implement a methodology for measuring the RF impedance of the noise termination while operating at nominal mains voltage and in the absence of the LISN. This approach makes it possible to measure the line impedance of various equipment and power supplies, in particular, the distribution network. Based on these observations, the study of the impact of actual network impedance on the optimized volume of an EMC filter was approached through scenarios where different normative levels were considered.In order to examine the conducted emissions caused by our prototype bidirectional on-board charger in a controlled environment without LISN, a microgrid connected to the real net-work via an isolation transformer was built. This enabled us to control its parameters: source impedance, cable length, grounding system and to control impedance variations due to locally connected loads. Conducted emissions were then measured and analyzed at various points on the microgrid, according to different configurations (grounding regime and different loads on the microgrid).In parallel, a frequency model of the microgrid was established using a new approach based on the use of a SPICE-type solver and the experimental acquisition of elementary impedances, enabling faster simulation for large systems. This work was followed by rigorous verification procedures to ensure model accuracy and fidelity. A "black box" behavioral model has been developed for the OBC, defining the noise source and its impedances. This makes it possible to simulate parasitic current levels at any point in the microgrid, whatever the connected loads.As a result, the model of the entire system has enabled us to analyze impedance variations and conducted emissions in an extended version of the realized system. The thesis will present a synthesis of the results

Le "bon échange" des informations entre unités électroniques repose essentiellement sur l'immunité aux agressions électromagnétiques des liaisons filaires. Dans sa première partie, notre travail a porté sur la modélisation et la simulation d'un câble coaxial à blindage homogène situé au-dessus d'un plan de masse, présentant un défaut du type ouverture, dans le cas d'une excitation par onde électromagnétique plane. L'influence de l'impédance de transfert et l'influence d'une ouverture ont été simulées explicitement par des modèles à constantes localisées. La seconde partie de notre travail a concerné la détection d'une ouverture présente au sein d'un câble coaxial à blindage tressé. Différentes approches ont été expérimentées dans le cadre de cette détection : une approche électromagnétique par l'utilisation de sondes de champ proche, une approche électrique par réflectométrie fréquentielle et enfin une approche par cartographie infrarouge du rayonnement électromagnétique émis par l'ouverture (méthode EMIR). Ces différentes approches ont été discutées et comparées
Right exchange between different electronic devices depends essentially on the electromagnetic immunity of cables. In its first part, our study has concerned the modelling and the simulation of a homogeneous shielded coaxial cable with an aperture in the sheat when excitated by a plane electomagnetic wave. Transfert impedance and effect of the aperture have been simulated explicitely by localised constantes models. The second part of our work has concerned the experimental detection of an aperture present on a braided coaxial cable. Different kinds of approaches were experimented : an electromagnetic one by the use of near field probes, an electric approach based on frequency reflectometry and at least an approach by infrared cartography of the aperture's radiated fields (EMIR method). These different approaches have been discuted and compared

Dans cette thèse nous proposons l'analyse par l'expérimentation de l'effet de la charge sur les propriétés statistiques du champ électromagnétique mesuré dans le volume utile de la chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM) ; mais aussi, le développement d'une nouvelle application de la CRBM permettant de réaliser des tests d'immunité rayonnée en conjuguant le stress thermique à l'agression électromagnétique. Dans un premier temps, nous nous intéressons à l'évaluation des principaux paramètres de calibrage dans le cas d'une chambre vide ou en présence d'un ou de plusieurs objets dissipatifs. Une attention particulière a été réservée au nombre de positions d'antenne choisi pour le relevé des mesures. En effet, les normes en vigueur traitant des mesures en chambre réverbérante apportent très peu d'explications quant au nombre de positions d'antenne requis, et un minimum d'informations sur l'influence de la charge sur le comportement électromagnétique de la chambre. Les lois de distribution des mesures de champ et de puissance, relevées au sein du volume de travail, sont évaluées à l'aide de tests statistiques d'ajustement (goodness-of-fit tests). Nous mettons en évidence de manière expérimentale la dégradation de l'indépendance des échantillons relevés sur un tour de brasseur après introduction d'objets dissipatifs faisant paraitre un meilleur ajustement des distributions statistiques aux lois de distributions idéales. Cette confusion est la source d'interprétations erronées quant à l'amélioration des propriétés statistiques du champ en CRBM en dessous de sa fréquence minimale d'utilisation. Nous apportons également un éclaircissement sur le nombre minimal de positions d'antenne à respecter pour les mesures en CRBM. Dans un second temps, nous mettons en œuvre un protocole expérimental permettant une meilleure compréhension de la variation de la charge en fonction des paramètres physiques ou position spatiale des objets introduits dans la CRBM. Cette investigation apporte des réponses sur la façon dont un équipement sous test charge la chambre, et met en évidence la relation entre la charge et la section efficace d'absorption de l'objet au lieu de son volume. Les études scientifiques récentes, préconisant de ne pas dépasser le ratio de 8% du volume total de la chambre pour l'équipement sous test, s'avèrent incomplètes. En effet, le paramètre du volume uniquement est insuffisant pour déterminer la quantité de charge. Dans un troisième temps, nous présentons une application des mesures en CRBM dans un contexte CEM (compatibilité électromagnétique) et mesures multiphysiques. Le développement d'un banc de test intégrable à la CRBM sans modifier notablement les propriétés statistiques du champ électromagnétique généré, en se basant en partie sur les résultats issus de cette thèse, permet notamment d'adapter celle-ci aux essais multiphysiques répondant aux exigences de qualification d'équipements mécatroniques intégrés dans les véhicules. Nous montrons les résultats de mesures d'immunité rayonnée d'un équipement automobile soumis au stress thermique et l'investigation de l'influence de la température sur l'immunité rayonnée de cet équipement.

Le marché actuel des systèmes électroniques est très compétitif. D’un point de vue de la CEM, ceci impose la conception de produits fonctionnels et respectant les normes, dans des délais les plus courts possibles. Pour répondre à ces besoins, il faut prendre en compte la CEM au plus tôt dans le design. Dans le contexte de conception de carte électroniques, deux problèmes demeurent pour parvenir à cet objectif. Premièrement, les contraintes normatives définies au niveau de l’équipement sont difficiles à décliner au niveau de la carte. Deuxièmement, beaucoup de paramètres sont indéterminés en amont de la conception, rendant difficile l’analyse et la prise de décision. Ce mémoire propose de répondre à ces problématiques dans le cadre d’une étude d’émissivité rayonnée. Pour cela, une démarche de création de modèle paramétrique de rayonnement de carte électronique est proposée. L’utilisation de la puissance totale rayonnée (PTR) comme sortie du modèle sert de passerelle entre une représentation de la carte et celle de mécanique, au niveau système, répondant à la première problématique. Le modèle de carte électronique ainsi obtenu doit être capable de réaliser une analyse de sensibilité pour répondre à la deuxième problématique. L’utilisation de méta-modèles sur la simulation numérique permet d’obtenir des modèles à la fois rapides et fiables. Cette méthode, proposée dans cette thèse, est éprouvée sur des scénarios d’une relative complexité, pour démontrer son utilité dans la prise de décision lors de la conception d’un circuit imprimé
Today electronic systems market is very competitive. From an EMC point of view, it implies designing functional products, which pass EMC standards, in a minimum amount of time. To meet these needs, designers have to consider EMC as soon as possible in their design. In the context of electronic board design, there are two challenges to reach this goal. Firstly, the constraints in standards are equipment-level defined. Convert them to a board level is hardly accessible. Secondly, many parameters are undetermined at the beginning of the design, which prevents analysis and decision-making. This dissertation put forward some answers in a radiated emissivity context. To do so, a procedure to create a parametric model for the emissivity of an electronic board is proposed. The total radiated power as output of the model consists of the input at a system level model. This solves the first problem. The model built must be able to provide a sensitivity analysis to solve the second problem. Surrogate modeling based on electromagnetic (but time and resource consuming) simulation offers reliable and fast models. This is the methodology proposed by this thesis. It is tested on scenarios of moderate complexity, to prove how useful it is in decision-making during the conception of a stackup of a board

Ce manuscrit se focalise sur l’effet de divers matériaux composites sur les différentes problématiques de compatibilité électromagnétique dans un véhicule automobile. Les modèles surfaciques des matériaux diélectriques sont validés en confrontant des résultats de mesures et de simulation de leurs permittivités. Ceux des matériaux conducteurs le sont en confrontant le modèle d’impédance de surface à un modèle filaire et en effectuant des mesures des simulations de paramètres S sur une structure majoritairement constituée par un matériau de ce type. Dans les deux cas, la technique de modélisation donne de bons résultats. L’évaluation de l’effet de ces matériaux sur les problématiques de CEM au niveau d’un véhicule est faite sur un démonstrateur qui intègre les équipements et les faisceaux embarqués dans un véhicule en les représentants par des monopôles et des fils conducteurs. L’évaluation des effets des différents matériaux composites sur les problématiques CEM est faite par mesure et simulation des couplages électromagnétiques à l’intérieur du démonstrateur et entre le démonstrateur et une antenne test. L’analyse des couplages électromagnétiques confirme que le modèle d’impédance de surface reproduit assez bien les comportements des matériaux composites étudiés. Concernant l’effet des matériaux composites sur les problématiques CEM au niveau d’un véhicule, cette étude mène à deux résultats majeurs du point de vue de la compatibilité électromagnétique. Le premier concerne l’usage des matériaux diélectriques qui augmente globalement la plupart des couplages mesurés de 5 dB à 30 dB. Le second porte sur le matériau conducteur étudié qui n’a quasiment aucun effet sur les différents couplages analysés en comparaison de la structure en acier
The main concern of this thesis is the characterization of the impacts of some composite materials on the main electromagnetic compatibility issues in a vehicle. The surface models of the dielectric materials are validated by confronting their simulated and measured permittivity. The surface model of the studied conductive material is validated by confronting it to a wire model and by measuring and simulating the S parameters on a structure constituted by such a material. It appears in both cases of dielectric and conductive composite materials that the surface impedance modeling technique gives a good description of the materials. The analysis of the effects of these materials on the EMC issues within a vehicle is done by use of a demonstrator representing the car body. The different equipment and harnesses embedded in a vehicle are represented in the demonstrator by some wires and monopoles. The evaluation of the impact of the composite materials on the EMC issues is done by measuring and simulating the different couplings within the demonstrator and between the demonstrator and a test antenna. The analysis of the different couplings confirms that the surface impedance material modeling approach describes well the materials under test. Concerning the impact of the composite materials on the EMC issues at a vehicle level, this analysis fulfills two main results. The first one concerns the dielectric materials. Indeed the use of these materials increases the different coupling by a value varying between at least 5 dB to 30 dB. The second conclusion concerns the use of conductive composite materials. It appears that they have no effect on the different couplings in comparison to the full steel structure

Ce travail constitue une première étape vers la compréhension des couplages involontaires des composant bobinés. Il se rapporte plus précisément aux inductances entrant dans un cube de 10 cm d'arête et travaillant entre 100 kHz et 10 MHz. Deux études sont particulièrement développées : l'outillage mathématique indispensable pour formuler, dans l'approximation du champ proche, le couplage magnétique de composants voisins et la métrologie nécessaire à la caractérisation de l'induction rayonnée par un composant de ce type. Quelques caractérisations de composants industriels sont présentées pour illustrer l'intérêt de ces travaux. L'induction magnétique entourant une inductance se décrit par la donnée de ses trois composantes en une multitude de points. Cette présentation est difficile à illustrer et elle ne permet pas de comparer facilement deux champs. Grâce au développement multipolaire, ces données se synthétisent, avec une précision suffisante, par 15 constantes au maximum. Habituellement, c'est le potentiel pseudo scalaire qui est développé. Malheureusement, ce potentiel n'est facile à relier ni aux courants qui le créent ni aux tensions qu'il induit. Le développement multipolaire du potentiel vecteur permet d'atteindre ce but et de prouver que les 15 composantes de l'émissivité d'un composant caractérisent aussi sa susceptibilité. Les harmoniques sphériques réelles et les harmoniques sphériques vectorielles sont des notions originales introduites par ce travail. Le banc de caractérisation déplace une antenne boucle selon les coordonnées angulaires. Un ordinateur commande ces déplacements et enregistre tes données issues d'une détection synchrone. De multiples précautions ramènent le bruit aux alentours de 30 nV, ce qui est indispensable pour mesurer des tensions de l'ordre du ^V. Grâce à ce banc, les rayonnements d'inductances électriquement équivalentes sont comparés, l'efficacité du blindage de certains composant est chiffrée et nous savons maintenant que le moment dipolaire d'un tore n'est pas axial.