Essais & Simulations 149

DOSSIER environnement

DOSSIER environnement logiciel de simulation électromagnétique complet et intégré qui évalue les performances d'antennes installées sur des systèmes complexes et calcule le découplage entre antennes installées. AXS-AP repose sur une approche non intrusive de synthèse de modèles d’antennes à partir de nombreuses sources de caractérisations possibles d’antennes.s Présentation générale des partenaires ART-Fi, PME française de 36 personnes créée en 2010, a pour vocation de proposer des solutions expertes de mesures radiofréquences vectorielles en champs proches. L’approche consiste à soutenir l’innovation et la complexité des mesures électromagnétiques avec une technologie à fort potentiel, robuste, précise et ultra rapide. AxesSim est une PME strasbourgeoise fondée en 2007 (essaimage du groupe Thales), comptant actuellement douze personnes pour un revenu annuel d’environ 1.2 M€. AxesSim conçoit et développe un ensemble d’outils de simulation électromagnétique fédérés au sein d’une plateforme (CuToo) permettant leur mise en œuvre industrielle et leur interopérabilité. Thales SIX GTS France est un groupe industriel français qui développe et intègre des équipements et sous-systèmes pour le compte des forces. A l’intérieur du groupe, le Département « Dissuasion et électromagnétisme stratégiques » (DES) est en charge de la qualification du durcissement électromagnétique des équipements. Dans le projet, DES mettra à profit ses connaissances des besoins des armées pour spécifier une liste d’équipements cibles du produit développé pour le Rapid. DES apportera par ailleurs son expérience concernant le prototypage et la qualification électromagnétique d’équipements communicants équipant les grands systèmes et/ou infrastructures militaires. Cette nouvelle approche de mesure du DAS basée sur l’utilisation d’un scanner vectoriel en champ proche sera associée à de nouvelles fonctions de post-traitements électromagnétiques (issues des fonctionnalités présentes dans AXS-AP) afin d’obtenir à partir des mêmes données brutes de mesures d’autres caractéristiques électromagnétiques de l’objet mesuré : • Une première étape permettra d’évaluer le DAS et les performances de rayonnement en champ lointain TRP (Total Radiated Power) et le diagramme de rayonnement 3D (dit « Diag3D »). L’accès à ces quantités, qui pour un concepteur d’équipement sont primordiales et antagonistes pour les performances de l’équipement, lui permettra d’affiner son « design » pour optimiser ces compromis de performances. • Une seconde étape du projet permettra d’accéder au concept de « Mesure augmentée ». La mesure augmentée consiste - au-delà des performances intrinsèques de l’équipement (DAS, TRP et Diag3D) - à évaluer les performances de l’équipement dans son environnement final. Le DAS cumulé sur un corps humain se présente comme une première application porteuse de ce nouveau concept pour répondre à un besoin que seule la simulation pouvait estimer difficilement avant cette approche proposée ici. D’autres applications potentielles telles que la connaissance de l’exposition humaine dans un véhicule connecté par exemple seront aussi accessibles. 46 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022

VIE DE L’ASTE CARACTÈRE INNOVANT DU PROJET Plusieurs innovations, tant sur le plan scientifique que sur le plan d’usage, sont apportées par le projet SAM. Les plus innovantes, ainsi que les retombées scientifiques et les verrous qui leurs sont associés, sont résumés ci-dessous : 1. La mesure vectorielle du champ-proche électromagnétique induit dans un milieu simulant des tissus humains : • Art-Man étant le seul système capable de réaliser la mesure directe du champ électromagnétique sur le plan de ses capteurs vectoriels, il permet d’appliquer avec une approche rigoureuse la synthèse de sources dipolaires équivalentes. Cela en tenant compte de l’effet des interactions du dispositif rayonnant avec le milieu simulant du corps humain (e.g. la désadaptation d’impédance) pour parvenir à une synthèse du DAS cumulé et à une évaluation de l’implantation des antennes avec une précision accrue et une approche unique. • Le réseau de capteurs vectoriels est immergé dans le mannequin plan. Le milieu du mannequin plan simulant les tissus humains est à haut indice de réfraction et à forte absorption du champ E, il permettra une synthèse des sources dipolaires avec une très haute résolution spatiale. 2. La mesure dans le domaine radiofréquence, avec sélectivité fréquentielle, du champ-proche EM. • Cette capabilité rend possible l’évaluation du DAS cumulé en une bande de fréquences d’analyse spécifique grâce à la somme vectorielle des champs électromagnétiques associés à chacun des transmetteurs qui potentiellement émettent à des bandes de fréquences se recouvrant partiellement ou complètement. 3. Le calcul du modèle des sources dipolaires à partir de mesures poly-planaires (e.g. sur un parallélépipède) du champ-proche EM induit dans le mannequin simulant des tissus en considérant des distances de placement du transmetteur, face au mannequin, qui peuvent varier d’une face de mesure à une autre. • L’optimisation de la géométrie et de la taille de la surface fermée des mesures du champ EM offrent des degrés de liberté afin d’atteindre un compromis entre le niveau d’exposition et la performance de rayonnement. L’objectif étant d’accroître la précision du DAS « cumulé » et celle de la caractérisation des performances de rayonnement. 4. Mesure de certification de conformité en DAS et en Diag3D sur une seule plateforme de mesure. APPLICATIONS CIVILES / MILITAIRES ET MARCHÉS VISÉS Les applications – qu’elles soient civiles ou militaires – relèvent de la même problématique. Dans un cas, le fantassin est doté de plus en plus d’équipements sans fils communicants pour diverses raisons opérationnelles, dans l’autre les civils ont de plus en plus d’usages d’équipements rayonnants à leur contact direct que ce soit dans leur habitat ou durant leur mobilité. Cette multiplicité des émetteurs à proximité du corps humain augmente son exposition aux ondes électromagnétiques. Les systèmes de mesures actuels sont incapables d’évaluer ce niveau d’exposition. La recombinaison des différentes sources d’émissions n’est pas faisable à ce jour. Une approche irréaliste pourrait consister à sommer toutes les valeurs de DAS de chaque équipement mais comme le champ maximum ne se trouve pas nécessairement aux mêmes endroits, cela perd de son sens. Le résultat serait une information catastrophiste là où, en réalité, il serait plus pertinent de connaître la valeur exacte pour décider des bonnes mesures à implémenter. La solution proposée dans ce projet consiste à mesurer chaque source de rayonnement en amont et à recombiner le champ vectoriel mesuré dans le corps humain par post traitement. Cette approche se trouve être la solution la plus efficace pour mesurer la valeur réelle de DAS « cumulé ». De plus, cette solution s’avère être un puissant outil pour améliorer le design des systèmes complexes en optimisant les antennes en vue de répondre à la fois aux deux contraintes contradictoires : maximiser l’efficacité de fonctionnement tout en minimisant l’exposition humaine. Les constructeurs d’équipements rayonnants civils ou militaires, les laboratoires de tests et de certification de ces équipements ainsi que les organismes de régulation sont les clients utilisateurs visés par ce projet ● ESSAIS & SIMULATIONS • N°143 • décembre 2020 - janvier 2021 I47