Essais & Simulations n°108

Compatibilité

Compatibilité électromagnétique of the time required by the software used in the past. We can say that the key to the successful simulation in this application is the boundary condition for the modeling of the ferrite tiles which increases the time step that can be used. Being able to predict the performance of semianechoic chambers with precision makes it possible for the designer to evaluate many more alternatives during the design process by means of efficient and reliable virtual prototyping. About the authors Figure 3 : Comparison between measurement and simulation horizontal polarization Figure 4 : Comparison between measurement and simulation vertical polarization deviation between the simulation and the measurements was in 99% of the cases lower than +/-1dB and in every case lower than +/-1.5dB, which was sufficient to optimize the performance of semi or full anechoic chambers. The result is a successful product The new SIEPEL anechoic chamber, developed with the aid of the simulation methods described here, makes it possible to perform full compliance radiated EMI and EMS measurements, according to the most commonly used international standards. The optimized design, with for example partial lining, saves space inside the chamber, providing a comfortable work environment. In addition to the ferrite absorbers described above, the anechoic chamber also uses a low-carbon loaded pyramidal absorber that is transparent in the low frequency band but preponderant above 1 GHz. Since the reception antenna is directional above 1GHz, the pyramidal absorber only needs to cover the specular zone (optimized design). Anechoic chamber manufacturer Siepel has validated the ability of CST MICROSTRIPES software to meet its demanding accuracy requirements while reducing compute time to less than 5% Gwenal Dun is Research and Development Engineer at SIEPEL (http:// www.siepel.com ) in La Trinité sur Mer, FRANCE. Gwenal is currently working toward Ph.D. degree in electronics with the LEST-ENST Bretagne. His current research interest is electromagnetic modeling of anechoic chamber. Paul Duxbury is a Senior Sales and Application Engineer with CST (http:// www.cst.com) GmbH. He received a BEng(Hons) in Electrical and Electronic Engineering from Hertfordshire University in 1995. That same year he joined BSI, involved with EMC testing and the verification of BSI’s OATS. In 1997, he joined IFR with responsibility for EMC test and design of their own products and the external commercial activities of the laboratory. Paul has been providing technical support since 2000 to users of MICROSTRIPES (www.microstripes.com) across Europe and Asia/Pacific, with a particular emphasis on EMC applications. He also works closely with the product development team on developing product requirements ● Gwenal Dun R&D Engineer SIEPEL La Trinité sur Mer, FRANCE Paul Duxbury Senior EM Engineer CST UNITED KINGDOM 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 2 5

Compatibilité électromagnétique Méthodes Mesure de l’impédance de transfert et de l’atténuation d’un câble blindé Un câble blindé est caractérisé le plus souvent par son impédance de transfert. Ce paramètre peut être mesuré suivant différentes méthodes. Mais un câble blindé peut également être défini par son atténuation vis-à-vis des perturbations extérieures. Après avoir défini ces paramètres, nous présenterons deux méthodes de mesure et comparerons les résultats extraits de ces mesures. Caractérisation d’un écran Impédance de transfert Définition L’impédance de transfert d’un câble blindé est définie par le rapport entre le courant circulant sur l’extérieur d’un écran et le champ électromagnétique généré à l’intérieur de cet écran. Zt = EintIext Ω/m transfert représente la dégradation de l’impédance de transfert. Ce phénomène est principalement lié aux imperfections de l’écran. Calcul de la tension induite Lorsque la longueur du câble est petite devant la longueur d’onde, la tension induite à l’extrémité du câble se calcule simplement par la relation : U=Zt.Iext . L devient inductive et est voisine de 1 µH/m. En HF, les capacités parasites par rapport à la masse environnante ne sont plus négligeables et l’écran se comportera comme une ligne de transmission dont la valeur est comprise entre 100 Ω et 500 Ω suivant sa position par rapport aux masses. Relation entre l’impédance de transfert et l’atténuation d’écran Uint=Zt.Iext . L Iext=UextZécran Uint=Zt. UextZécran . L Att= UintUext= Zt . LZécran L’impédance de transfert ne dépend que des formes géométriques et des caractéristiques électriques de l’écran. La structure interne du câble (coaxial, multipaires, etc.) n’a aucune influence sur l’impédance de transfert. L’impédance de transfert peut se modéliser par la relation simple : Zt=R0+jLfω R 0 : Résistance de l’écran Lf : inductance de transfert. En basse fréquence (BF), l’impédance de transfert d’un écran est égale à sa résistance. Pour un écran de type tubulaire, l’impédance de transfert très faible en BF s’améliore à partir de quelques dizaines de kilohertz. L’effet de peau « concentre » en effet les courants sur la partie externe du blindage, le champ interne devenant alors négligeable. Pour les câbles dont l’écran est constitué par un tressage, l’inductance de Atténuation d’écran L’atténuation d’un écran (parfois appelé Effet Réducteur) est le rapport entre la tension appliquée entre les 2 extrémités de l’écran et la tension induite à l’intérieur du câble. A(dB) = 20.logUindUext Relation entre l’impédance de transfert et l’atténuation d’écran Courant circulant sur l’écran Pour établir la relation entre l’impédance de transfert et l’atténuation d’un écran, il est nécessaire de connaître la valeur du courant circulant dans la boucle constituée par l’écran, le raccordement aux masses aux deux extrémités et la masse. Nous considèrerons dans un premier temps que l’impédance de la masse et des raccordements sont négligeables. Il faut donc déterminer l’impédance de l’écran. En BF, cette impédance est égale à la résistance de l’écran. Puis l’impédance Zt=Att × ZecranL Caractérisation d’un écran – Méthodes de mesure L’ensemble des normes CEI 62153 décrit les différentes méthodes pour mesurer l’impédance de transfert ou l’atténuation d’écran des câbles. L’ensemble de ces méthodes de mesure normalisées permettent de déterminer directement l’impédance de transfert mais nécessitent des mises en œuvre et des modes opératoires souvent complexes. Les modes opératoires présentés sont plus simples à mettre en œuvre. Méthode de la pince d’injection Cette méthode de mesure, également appelée méthode des deux pinces, utilise le principe des mesures BCI. Une pince de courant permet d’injecter un courant sur l’écran du câble à caractériser. 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 2 6