Les sources d’interférences électromagnétiques

La compatibilité électromagnétique : CEM

Selon le décret français n°92-587 relatif aux appareils électriques et électroniques, la compatibilité électromagnétique CEM est définie comme étant ´´l’aptitude d’un dispositif, d’un appareil ou d’un système à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques de nature à créer des troubles graves dans le fonctionnement des appareils ou des systèmes situés dans son environnement´´ [2].

Des niveaux d’immunité et d’émission ou de perturbation ont alors été mis en place sous forme de limites standards pour gérer le couplage entre les sources de perturbation et les équipements voisins [3] (Figure I.1). Ces limites régissent la résistance de l’appareil aux perturbations en provenance de son environnement (le niveau d’immunité) et la quantité de la production des perturbations par l’appareil (le niveau d’émission). Un niveau de compatibilité est alors défini conventionnellement comme la valeur maximale associée aux perturbations appliquées à l’appareil. Il est considéré comme une valeur de référence sur laquelle se base la coordination entre le niveau de perturbation et le niveau d’immunité .

Les sources d’interférences électromagnétiques

Une interférence électromagnétique (IEM) est tout phénomène ou perturbation électromagnétique susceptible de détériorer les performances d’un système ou d’un dispositif électronique. Deux grandes catégories de sources d’interférences électromagnétiques peuvent exister. La première catégorie est d’origine naturelle, par exemple, la foudre, les décharges électrostatiques, les aurores boréales, rayonnements… Et la deuxième catégorie est d’origine artificielle. Cette dernière se révèle comme la principale source de perturbation. Elle est constituée de :

➤ sources qui génèrent directement des émissions à fréquence fixe tels que les émetteurs hertziens comme la radio, la télévision, les radars… et les appareils HF industriels, scientifiques et médicaux.
➤ sources qui engendrent indirectement les émissions à large bande de fréquence comme les circuits numériques, les microprocesseurs, les composants électromécaniques, les convertisseurs à découpage, les gradateurs et variateurs de vitesse, l’oscillateur local d’un récepteur radio, l’allumage des véhicules…

Le blindage électromagnétique

Le blindage électromagnétique permet de protéger les équipements électriques contre les effets indésirables des couplages électromagnétiques. Il a pour but d’accroître l’immunité électromagnétique d’un dispositif et de diminuer l’émission des ondes indésirables. Il se comporte comme une barrière vis-à-vis des phénomènes de perturbations électromagnétiques, isolant les constituants électriques ou confinant les sources d’émission dans un volume restreint.

La protection apportée par les blindages se résume dans la plupart des cas à une association de composants où se conjuguent des câbles blindés, des enceintes blindées et des connecteurs. L’usage de ces protections varie selon l’application et l’environnement visés. Elles peuvent jouer un double rôle, à savoir : la réduction du champ électromagnétique reçu par les composants internes de l’enceinte blindée, et l’élimination du champ électromagnétique émis des sources se trouvant à l’extérieur de l’enceinte. Pour évaluer ce rôle, une efficacité de blindage électromagnétique est déterminée pour estimer la capacité d’un système ou d’un matériau à arrêter les interférences ou les ondes électromagnétiques.

Les différents phénomènes qui contribuent à l’efficacité de blindage sont :
➤ les pertes par réflexion μ la réflexion sur la paroi gauche est due à l’inadaptation de l’onde électromagnétique rencontrant un changement de milieu.
➤ les pertes par absorption μ l’absorption est une perte due à la traversée de l’onde électromagnétique d’une certaine épaisseur de matériau (d). Une proportion pénètre dans la paroi et est atténuée par un facteur dépendant de l’épaisseur de peau (į).
➤ les pertes par réflexions et transmissions multiples : ces réflexions sont ignorées si l’épaisseur du matériau est très importante par rapport à l’épaisseur de peau, et la seule transmission initiale sera considérée. Quand l’épaisseur d << į, de multiples réflexions se produisent entre les parois du blindage. La somme de ces termes diminue de façon importante l’efficacité de blindage totale.

L’efficacité du blindage SE, exprimée en dB, est donnée par l’équation (I. 2) et peut être divisée en trois termes :

SEdB = RdB + AdB + MdB (I. 2)

Avec
RdB: représente les pertes par réflexions (R > 0).
AdB: représente les pertes par absorption dans la paroi (A > 0).
MdB: représente les réflexions et transmissions multiples additionnelles (M < 0). La valeur négative de ce dernier facteur diminue l’efficacité de blindage.

L’électromagnétisme des matériaux composites

Actuellement, une attention particulière a été accordée aux matériaux absorbants radars (RAM) en raison de leur grande capacité de contrôler les problèmes créés par les interférences électromagnétiques (IEM). De nombreuses études ont été réalisées pour la fabrication d’un matériau possédant à la fois une forte absorption dans une large bande de fréquence. Le développement des RAM a porté principalement sur les matériaux composites à base de polymères conducteurs intrinsèques (PCI) et de ferrites [7-9].

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Table des matières

Introduction Générale
I. Rappels d’électromagnétisme
I. 1. Historique
I. 2. La compatibilité électromagnétique : CEM
I. 3. Les sources d’interférences électromagnétiques
I. 4. Le blindage électromagnétique
I. 5. L’électromagnétisme des matériaux composites
II. Propriétés électromagnétiques du milieu
II. 1. Les équations électromagnétiques fondamentales de Maxwell
II. 2. Les propriétés magnétiques statiques
II. 2. 1. Différents types de comportements magnétiques
II. 2. 2. Domaines de Weiss et parois de Bloch
II. 2. 3. Grandeurs magnétiques expérimentales
II. 3. Les propriétés magnétiques dynamiques
II. 3. 1. Perméabilité relative
II. 3. 2. Perméabilité initiale
II. 3. 3. Perméabilité initiale complexe
II. 4. Les propriétés des milieux diélectriques
II. 4. 1. Permittivité diélectrique
II. 4. 2. Permittivité complexe et conductivité complexe
II. 4. 3. Mécanismes de polarisation
II. 4. 4. Relaxation diélectrique
III. Les polymères conducteurs
III. 1. Généralités sur les polymères conducteurs
III. 2. Classification des polymères conducteurs
III. 3. Structure électronique des polymères conducteurs
III. 4. Dopage des polymères conducteurs
III. 5. Porteurs de charges
IV. La Polyaniline
IV. 1. Présentation
IV. 2. Dopage de la Polyaniline
IV. 3. Synthèse de la Polyaniline
IV. 4. Application de la Polyaniline
V. Les ferrites
V. 1. Généralités
V. 1. 1. Les ferrites spinelles (XFe2O4; X μ métal bivalent = Co, Ni, Zn …)
V. 1. 2. Les ferrites grenats (X3Fe5O12; X = terre rare ou yttrium)
V. 1. 3. Les ferrites hexagonaux
V. 2. Propriétés des hexaferrites
V. 2. 1. Composition chimique
V. 2. 2. Propriétés structurales de l’hexaferrite de baryum
V. 3. Propriétés magnétiques
V. 3. 1. Le moment magnétique
V. 3. 2. L’anisotropie magnétocristalline
V. 3. 3. Substitution de l’hexaferrite de baryum
V. 4. Les différentes méthodes de synthèse de l’hexaferrite de baryum
V. 4. 1. Voie solide
V. 4. 2. Voie humide
Conclusion Générale