La compatibilité électromagnétique (CEM) désigne l'étude des interactions entre les sources de perturbations électromagnétiques (naturelles, industrielles…) et les victimes (humains, systèmes électroniques…). Avec l'obligation du marquage CE (directive européenne 89/336/CEE), cette discipline est entrée de plain-pied dans toutes les industries électriques et électroniques.
• Quelle que soit son activité (installation, conception de systèmes, d'appareils ou de composants), le fabricant doit concevoir un produit conforme. Les niveaux d'émission et d'immunité électromagnétique d'un système doivent alors être mesurés et caractérisés. Pour répondre à ces exigences, mais aussi pour enseigner, former et contribuer au développement technologique des entreprises locales, l'UTBM* a complété ses équipements par l'installation d'une chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM) permettant de réaliser des prestations en compatibilité électromagnétique. On peut ainsi évaluer le niveau d'émission et d'immunité aux perturbations électromagnétiques, conduites et rayonnées, d'appareils ou de systèmes sous test. Il peut s'agir de systèmes en cours de développement, tels que capteurs, calculateurs, chaîne de transmission électrique avec une ou plusieurs sources d'énergie (pile à combustible, supercondensateurs…), de convertisseurs statiques ou de machines (synchrones, asynchrones ou à courant continu)… Les résultats d'essais démontrent la conformité ou la nécessité d'intervenir sur la conception et l'architecture de ces équipements. Le jeu en vaut la chandelle puisque dans la majorité des cas, les modifications nécessaires pour respecter les règles CEM apportent des solutions à des problèmes fonctionnels constatés sur sites industriels.
Qu'est-ce qu'une chambre réverbérante à brassage de modes ?
C'est surtout dans le domaine des hautes fréquences (> 1 GHz) que les problèmes de compatibilité électromagnétique se font de plus en plus nombreux, ce qui nécessite des moyens expérimentaux adaptés. Les chambres réverbérantes à brassage de modes, mises au point récemment pour l'industrie aéronautique et du transport, satisfont à ces exigences. Tous les autres secteurs industriels porteurs d'électronique peuvent en bénéficier.
Une CRBM est constituée essentiellement d'une cage de Faraday (enceinte blindée dans laquelle les propriétés des cavités électromagnétiques sont applicables), d'un brasseur de modes mécanique et d'une antenne d'émission. La distribution du champ électromagnétique dans la cage de Faraday peut être sensiblement modifiée de deux façons : en changeant ses dimensions ou en activant le brasseur de modes.
Une CRBM, en comparaison avec les essais réalisés en chambre anéchoïque**, apporte une évaluation plus sévère et plus exhaustive de l'influence de forts champs électromagnétiques (> 100 V/m) sur les systèmes. De plus, le temps d'immobilisation des matériels en essais est plus court car, la puissance rayonnée étant la même partout, on évite de les réorienter. Enfin, dans la mesure où les modes de résonance de la cavité sont exploités, la génération des champs élevés est assurée en injectant des puissances relativement faibles. Une modélisation des phénomènes de propagation qui se produisent permet de comprendre tous les phénomènes physiques apparaissant lors du fonctionnement de la CRBM.
Vue de la chambre réverbérante
à brassage de modes (CRBM)
UTBM, site de Belfort
Dimensions intérieures de la chambre :
L x l x H : 6,2 x 4,3 x 3 m soit 80 m3
Caractéristiques actuelles
Les performances ont été définies en fonction de la dimension de la CRBM et de la puissance des amplificateurs disponibles.
– Domaine de fréquence de 190 MHz à 4 GHz (voire 18 GHz). La fréquence basse de fonctionnement de 190 MHz est la fréquence à partir de laquelle les propriétés d'homogénéité statistique peuvent être observées. La fréquence haute de fonctionnement de 4 GHz dépend essentiellement de la dynamique de mesure (pertes de la chambre) et de l'instrumentation.
– Niveau de Champs de 200 V/m à 300 V/m
– Volume d'uniformité statistique
• largeur : 2 600 mm
• longueur : 3 100 mm
• hauteur : 2 000 mm
– Alimentation : 400 VAC 100 A ; DC 32 A.
Parmi les moyens de tests proposés, la chambre réverbérante apparaît comme un outil attractif de par ses caractéristiques. Elle permet d'examiner de façon plus efficace les comportements électromagnétiques des systèmes en phase de conception. À ce jour, moins de dix équipements existent en France.
• Le pôle de compétences en CEM est donc opérationnel et à disposition des industriels. Il apporte des ressources en proposant de la formation continue aux entreprises, organismes publics et collectivités, et en dispensant un enseignement théorique et pratique aux étudiants avec la possibilité d'acquérir une réelle expérience.
Un service de proximité aux industriels leur permettra de résoudre leur problématique et de pouvoir qualifier leurs produits, conformément aux directives européennes imposées pour l'obtention du marquage CE. Ce premier contact peut engendrer un partenariat industriel plus spécifique, sur contrat.
• Ce pôle a bénéficié du soutien de la DRIRE — direction régionale de l'industrie, de la recherche et de l'environnement — de Franche-Comté et du FEDER — fonds européen de développement régional.
* L'UTBM, à travers son département GESC — génie électrique et systèmes de commande — (créé en septembre 2001) et ses laboratoires de recherche SeT, L2ES et récemment l'institut fédératif Fuel Cell Lab, s'est fixé comme objectif de créer un pôle de compétence en matière de formation, de recherche et de transfert dans le domaine de l'énergie, de sa conversion et de son traitement. Les applications privilégiées sont celles retenues dans le cadre du pôle de compétitivité Alsace – Nord Franche-Comté Véhicule du futur Ÿ qui a été labellisé en 2005 et dans lequel l'UTBM est très fortement impliquée.
** Alors qu'une chambre anéchoïque est revêtue d'absorbants hyperfréquences qui coupent les échos, une CRBM réfléchit les ondes qui sont amplifiées grâce au brasseur de modes.
Abdellatif Miraoui – Béatrice Bouriot
Département génie électrique et systèmes de commande
Université de technologie de Belfort – Montbéliard
Tél. 03 84 58 34 10 / 38 77
abdellatif.miraoui@utbm.fr
beatrice.bouriot@utbm.fr
