Essais & Simulations n°108

Compatibilité

Compatibilité électromagnétique Figure 4 : Niveau de puissance nécessaire avec une CRBM type EOLE400 pour répondre aux exigences de champ pulsé requis durant les tests de susceptibilité selon la catégorie L de la norme RTCA DO160G. Figure 5 : Mesure du niveau de champ selon la norme RTCA DO160 pour 1 Watt au niveau du connecteur de l’antenne dans une EOLE1000 aluminium. Figure 6 : Comparatif entre les niveaux de champ normalisé d’une Eole1000 par rapport à une Eole400. Figure 7 : Enveloppes basses des champs normalisé – en rouge la combinaison des 2 CRBM -en vert l’enveloppe basse du champ normalisé entre 1 et 18 GHz d’une CRBM type Eole400. Un élément à prendre en compte dans le calcul des amplificateurs est l’évaluation de la charge provoquée par l’introduction de l’Equipement Sous Test (EST). La charge d’un équipement est difficilement prédictible. On connait uniquement les bonnes pratiques. Il faut notamment éviter d’introduire l’EST avec sa palette de bois. Il faut réduire au minimum les longueurs des câbles électriques présents dans la CRBM. La courbe verte de la figure 4 montre le niveau de puissance nécessaire des amplificateurs pour une charge de 3 dB (CLF : Chamber Loading Factor = 3 dB). Deux moyens d’essais pour couvrir la bande de fréquence Il faut reconnaître que malgré les qualités intrinsèques des CRBM pour réaliser du champ fort, les niveaux de puissance des amplificateurs restent parfois très élevés et le coût de ces amplificateurs demeure très important. En examinant la figure 1, on distingue 2 bandes de fréquences. Tout d’abord entre 400 et 1000 MHz, le niveau de champ pulsé demandé se situe entre 730 et 1400 V/m puis de 1 à 18 GHz il est bien plus important : entre 1100 et 7200 V/m. Il faut noter que pour les autres catégories, on observe également les 2 bandes de fréquences pour des niveaux moindres. Une manière de contourner la difficulté de générer du champ fort est de scinder le test de susceptibilité sur deux CRBM. L’une, la plus grande, dotée d’une LUF de 400 MHz et l’autre plus petite (Eole1000) dotée d’une LUF de 1 GHz et possédant des niveaux de champ normalisé plus élevés. La comparaison des enveloppes basses des champs normalisés met nettement en avant le gain obtenu (voir figures 6 & 7). La figure 8 montre l’intérêt de la combinaison de deux CRBM pour réduire le niveau de puissance des amplificateurs. Pour la catégorie L de la norme RTCA DO160G qui est la catégorie la plus contraignante, on montre que la puissance RF maximale nécessaire se réduit de 12kW à 4 kW. D’un point de vue économique le gain est considérable. Le surcoût d’une petite CRBM supplémentaire est largement couvert par l’économie réalisée sur l’achat des amplificateurs. Par ailleurs, il faut noter que d’un point de vue pratique la catégorie L de la norme DO160G pose quelques difficultés. A notre connaissance les amplificateurs pulsés type TOP de 12 kW n’existent pas sur le marché. E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● O C TO B R E , N OV E M B R E , D É C E M B R E 2 0 1 1 ● PAG E 1 7

Compatibilité électromagnétique Niveau de puissance RF pour les autres catégories Tout le long de cet article nous avons pris pour exemple la catégorie L de la Catégories Figure 9 : Vue intérieure d’une EOLE1000. norme RTCA DO160G qui est la catégorie la plus exigeante. Le raisonnement reste le même pour des niveaux de champ inférieur. Dans le tableau 2, nous présentons les niveaux de puissance F G L CW/Pulsé CW/Pulsé CW/Pulsé Champ (V/m) 100 / 1500 200 / 3000 400 / 7200 Puissance (W) 1 / 180 4 / 72 13 / 4100 Tableau 2 : Puissance RF en mode CW ou pulsé en fonction des catégories de la norme RTCA DO160G. Figure 8 : Niveau de puissance nécessaire avec la combinaison de 2 CRBM pour répondre aux exigences de champ pulsé requis durant les tests de susceptibilité selon la catégorie L de la norme RTCA DO160G. requis selon d’autres catégories avec les mêmes hypothèses (pertes coaxiales ou guidées de 1 dB et charge de l’EST : CLF = 3 dB) Comparaison avec les systèmes de génération en espace libre Les systèmes de champ fort en espace libre les plus optimisés utilisent des cornets longs à bande étroite et à fort gain (entre 21 et 24 dBi dans la bande de fréquence 4 à 6 GHz) des réseaux de cornets. Néanmoins ils ne réalisent que des fenêtres d’illumination de 150 à 200 mm de diamètre ce qui rend fastidieux et coûteux un essai exhaustif. Dans la bande de fréquence la plus critique (4 à 6 GHz), les chiffres sont éloquents : pour générer 3 kW/m à la distance d’un mètre en espace libre ou en chambre anéchoïque, il faut environ 2.3 kW de puissance RF. En CRBM de petites dimensions, il faut seulement 700 W. Pour les niveaux de la catégorie L, il faudrait une puissance RF de 14 kW en espace libre pour générer les 7200 V/m. Or, comme nous l’avons souligné précédemment, de tels amplificateurs (TOP) n’existent pas à l’heure actuelle. Conclusion Outre l’exhaustivité de l’illumination de l’équipement sous test déjà reconnue comme un point fort des CRBM, nous avons démontré que les chambres réverbérantes sont une solution optimale pour générer du champ fort à un moindre coût. La technique est bien éprouvée et est appelée par la normalisation dans les secteurs automobile, aéronautique et militaire. Avec un couple de CRBM du type EOLE400 et EOLE1000, il est possible de générer des champs forts à partir de 400 MHz et de réduire de 70 à 80% les niveaux de puissance des amplificateurs par rapport à l’illumination en espace libre. Ainsi la même instrumentation et un seul logiciel permettent de travailler sur les deux moyens d’essais au bénéfice de l’obtention d’un champ plus élevé ● Jean-François Rosnarho Directeur R&D SIEPEL E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● O C TO B R E , N OVEMBRE, D É C E M B R E 2 0 1 1 ● PAG E 1 8