FR2729472A1 - Dispositif de controle de l'influence electromagnetique d'appareils electroniques, comportant un guide d'ondes tem - Google Patents

Abstract

Un dispositif de contrôle de l'influence électromagnétique d'appareils électroniques comporte un guide d'ondes TEM en forme de pyramide comportant un conducteur extérieur fermé (1) et un conducteur intérieur en forme de plaque (2) monté de façon dissymétrique, et une paroi arrière (8) comportant des absorbeurs HF (10). La paroi est plane et les absorbeurs (10) sont formés de plaques de ferrite, un réseau de résistances CMS sur des plaquettes à circuits imprimés est prévu comme terminaison de ligne, et le réseau de résistances est perpendiculaire à la direction de propagation des ondes derrière les absorbeurs (10).

Description

I Dispositif de contrôle de l'influence électromagnétique d'appareils

électroniques, comportant un guide d'ondes TEM L'invention concerne un dispositif de contrôle de O l'influence électromagnétique (EMI) d'appareils électro- niques, comportant un guide d'ondes TEM, qui s'élargit en pyramide, qui comporte un conducteur extérieur fermé et un conducteur intérieur en forme de plaque et disposé de façon dissymétrique et qui est fermé par une paroi arrière10 comportant des absorbeurs haute fréquence. Le conducteur intérieur a une terminaison de ligne ohmique. "EMI" est l'abréviation usuelle de "ElectroMagnetic Interference", c'est-à-dire interférence électromagnétique, et peut être traduit par "influence électromagnétique ou possibilité15 d'influence électromagnétique". "TEM" est l'abréviation de "Transversal-Elektro-Magnetisch", c'est-à-dire "électro- magnétique transversal" et "HF" est l'abréviation de haute fréquence. Un dispositif de ce genre pour le contrôle EMI d'appareils électroniques est connu par la demande de brevet européen EP 0 246 544 Bl. Par rapport à d'autres dispositifs de mesure, ces dispositifs présentent, lors du contrôle EMI, des avantages importants du fait de leur distribution de champ définie dans une plage étendue de25 fréquences, ainsi qu'en raison de leur caractère approprié également pour la mesure d'émission à large bande. Dans le cas du dispositif décrit dans le document cité précédemment, le guide d'ondes TEM est fermé par une paroi constituée par des absorbeurs HF en pointe, la paroi de l'absorbeur étant cintrée à la manière d'une calotte sphérique de telle sorte que le centre de courbure se trouve dans la zone de la pointe du guide d'ondes de forme pyramidale TEM. Le conducteur intérieur disposé de façon dissymétrique et en forme de plaque est relié, au travers de la paroi de l'absorbeur, à un certain nombre de

résistances de terminaison.

Le dispositif connu présente un inconvénient consistant en ce que le volume de contrôle est fortement limité par l'utilisation d'absorbeurs HF en pointe. Environ 0,5 m de longueur utilisable dans la zone de la largeur maximale du conducteur extérieur sont perdus en raison de l'étendue axiale importante de l'absorbeur en pointes en

forme de pyramide.

D'autre part, on peut considérer qu'un inconvénient réside dans le fait que dans le dispositif connu, les absorbeurs HF en pointe sont montés sur une surface sphérique, qui requiert une construction complexe pour loger les divers absorbeurs. De même, il s'est avéré qu'il20 apparaît des hétérogénéités locales indésirables, qui dépendent de la fréquence, du champ de l'onde, notamment

dans la zone de l'absorbeur HF et dont la cause réside entre autres dans le fait que la plage de fréquences, dans laquelle la partie, liée au champ, de l'énergie des ondes25 électromagnétiques est absorbée, est relativement étroite, ce par principe, dans le cas des absorbeurs en pointe.

Dans la demande de brevet européen EP 0 363 831 Bl, on décrit une terminaison sans réflexion d'un guide d'ondes TEM, dans lequel une onde TEM est guidée par un conducteur30 intérieur et un conducteur extérieur et est absorbée, à une extrémité du guide d'ondes TEM, par un absorbeur HF destiné à absorber l'énergie liée au champ et à une terminaison de ligne ohmique pour l'absorption de l'énergie, liée au conducteur, de l'onde TEM. Cette terminaison de ligne se35 trouve dans une surface, qui est définie par le conducteur intérieur et qui se trouve dans la direction des ondes, est sous la forme d'une résistance ohmique, qui provoque un affaiblissement graduel en série du conducteur intérieur, et compense localement une capacité linéique engendrée en supplément par l'absorbeur HF sur la terminaison de ligne. De même dans le cas de cette terminaison d'un guide d'ondes TEM, l'absorbeur HF a la forme d'une calotte sphérique et est équipé d'absorbeurs HF en pointe. Les inconvénients déjà indiqués plus haut de cette forme de10 réalisation apparaissent par conséquent également dans le cas de cette terminaison. En plus, dans le cas de cette terminaison, il apparaît un inconvénient consistant en ce que la résistance de terminaison est située à l'intérieur des absorbeurs HF en pointe ou entre ces derniers. De ce15 fait, il apparaît entre la résistance de terminaison et les absorbeurs HF en pointe, un couplage capacitif qui a une influence négative sur l'allure en fréquence et sur l'homogénéité du champ électromagnétique à l'intérieur du guide d'ondes TEM.20 Par l'article "A Triple-TEM Cell: Three Polarisations in one Setup" de F.B. J. Leferink dans le document "1993 International EMC Symposium, Zûrich", pages 573-578, on connaît une cellule TEM, dans laquelle deux champs polarisés peuvent être excités à l'aide de deux conducteurs25 intérieurs perpendiculaires entre eux, un troisième champ de polarisation peut être excité à l'aide d'un plateau rotatif. On utilise des absorbeurs en ferrite en tant qu'absorbeurs HF. L'invention a pour but de perfectionner un dispositif du type décrit au début du présent mémoire de manière que la fabrication soit simplifiée et que le volume de contrôle utilisable soit augmenté pour des dimensions extérieures identiques. Simultanément, il faut améliorer le comportement d'absorption de la terminaison du guide35 d'ondes dans des plages étendues de fréquence et améliorer l'homogénéité du champ électromagnétique à l'intérieur du

guide d'ondes TEM.

A partir d'un dispositif du type décrit au début du présent mémoire, ce problème est résolu par le fait que la paroi arrière est plane et les absorbeurs HF sont sous la forme d'absorbeurs formés de plaques, qu'il est prévu comme terminaison de ligne un réseau de résistances de résistances CMS (c'est-à-dire formant composants montés en surface) disposées sur des plaquettes à circuits imprimés, et le réseau de résistances est disposé perpendiculairement à la direction de propagation des ondes derrière les

absorbeurs HF.

Par rapport aux absorbeurs HF en pointe utilisés dans les dispositifs selon l'état de la technique, l'utilisation d'absorbeurs formés de plaques de ferrite permet un gain important en place, étant donné que l'étendue des absorbeurs formés de plaques dans la direction de l'axe longitudinal de la pyramide ne représente qu'une fraction de la longueur axiale des absorbeurs HF en pointe. La20 longueur utilisable du guide d'ondes TEM dans la direction axiale est de ce fait accrue d'environ 0,5 m, cette

augmentation s'effectuant dans une zone, dans laquelle le conducteur extérieur en forme de pyramide a une très grande largeur, c'est-à-dire que le gain en volume est plus que25 proportionnel à l'augmentation de la longueur axiale du guide d'ondes TEM.

En utilisant des absorbeurs formés de plaques, il n'est d'autre part plus nécessaire qu'à son extrémité large, le conducteur extérieur soit élargi en forme de30 cadre sur une longueur d'environ 0,5 m de manière à permettre ainsi de loger des absorbeurs HF en pointe également dans les zones marginales. Comme, suivant l'invention, la forme idéale de pyramide du conducteur extérieur reste conservée, le champ électromagnétique à35 l'intérieur du guide d'ondes TEM se caractérise par une

très grande homogénéité.

Le dispositif selon l'invention présente d'autre part l'avantage consistant en ce que la plage de fréquences, dans laquelle se produit une absorption de la partie, liée au champ, de l'énergie des ondes électromagnétiques, est plus étendue dans le cas d'absorbeurs formés de plaques que

dans le cas d'absorbeurs HF en pointe. Ceci a des effets positifs sur l'allure en fréquence dans le dispositif selon l'invention.10 Des absorbeurs formés de plaques de ferrite sont disponibles sur le marché sous la forme d'articles usuels.

Ils sont constitués en un matériau ferromagnétique et ont une propriété remarquable d'absorber l'énergie, qui est liée au champ, d'ondes électromagnétiques dans une plage15 étendue de fréquences. Les absorbeurs formés de plaques de ferrite agissent par conséquent aussi bien dans la plage

des basses fréquences que dans la plage de fréquences élevées.

Les résistances CMS ou SMD utilisées ("SMD" est l'abréviation de "Surface Mounted Devices", c'est-à-dire composants montés en surface soit CMS en abréviation) n'ont, contrairement à des résistances usuelles, aucune connexion par fil métallique, mais sont montées directement sur une plaquette à circuits imprimés. L'utilisation de25 résistances CMS est par conséquent particulièrement avantageuse étant donné qu'en raison de l'absence de connexion par fil métallique, le comportement en hautes fréquences de ces résistances est nettement amélioré. Les capacités et inductances parasites des connexions dans le30 cas de résistances CMS n'agissent que dans le cas de fréquences très supérieures à ce qui est le cas pour des résistances usuelles comportant des connexions par fil. En raison du comportement nettement amélioré en hautes fréquences des résistances CMS, l'homogénéité du champ est35 obtenue dans la zone de la terminaison de ligne, et

également dans le cas de fréquences très grandes.

Par un agencement sous la forme d'un réseau de résistances, on peut adapter de façon simple la résistance globale de toutes les plaquettes à circuits imprimés 5 branchées en parallèle, à l'impédance caractéristique du guide d'ondes TEM. En utilisant des résistances CMS, qui

peuvent être montées automatiquement sur les plaquettes à circuits imprimés, on peut obtenir toute répartition souhaitée de résistances sur une plaquette à circuits10 imprimés.

La disposition du réseau de résistances dans la direction de propagation des ondes derrière les absorbeurs

HF et perpendiculairement à la direction de propagation des ondes fait qu'un couplage capacitif ne peut plus apparaître15 entre les absorbeurs formés de plaques et la terminaison de ligne.

Si le réseau de résistances est disposé à l'intérieur de la paroi arrière, la terminaison de ligne est protégée

de manière à être étanche aux hautes fréquences et empêche20 une émission d'ondes électromagnétiques dans l'espace utilisé pour l'installation du dispositif.

Comme en même temps un élément de recouvrement pouvant être retiré de l'extérieur est associé au réseau de résistances, on peut remplacer de façon simple des résistances défectueuses éventuellement globalement avec la plaquette à circuits imprimés considérée, sans dépense importante du point de vue temps et montage. D'autre part, selon un mode de réalisation de l'invention, il est proposé que les résistances CMS soient disposées sur une plaquette à circuits imprimés sur les deux faces de celle-ci et en étant décalées les unes par rapport aux autres dans une direction perpendiculaire à la plaquette à circuits imprimés. Ceci permet de se dispenser d'équiper les plaquettes à circuits imprimés de résistances35 SMD directement en vis-à-vis et facilite l'évacuation de

l'énergie convertie en chaleur par les résistances.

En outre, selon un mode de réalisation de l'invention, il est proposé que le conducteur intérieur comporte des fentes, qui s'étendent sensiblement parallèlement à des parois du conducteur extérieur disposées perpendiculairement au conducteur intérieur. Cette réalisation du conducteur intérieur, dans lequel les fentes sont séparées de préférence par une distance égale à un quart de la plus petite longueur d'onde des ondes électromagnétiques introduites dans le guide d'ondes TEM, l'excitation de modes d'ondes supérieurs est empêchée

efficacement par le conducteur intérieur.

Enfin, il est également avantageux que dans la zone d'une pointe du conducteur extérieur en forme de pyramide, sur les faces intérieures des parois du conducteur extérieur, qui sont disposées perpendiculairement au

conducteur intérieur, soit disposé un insert parabolique, qui est symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la pyramide et auquel le conducteur intérieur est adapté de20 façon correspondante.

L'introduction des ondes électromagnétiques dans le conducteur intérieur s'effectue habituellement au moyen d'une douille de contact N. à laquelle est raccordé un câble coaxial arrivant du générateur d'ondes. A l'aide de25 l'insert parabolique, on obtient dans la zone d'entrée du guide d'ondes TEM, une adaptation d'impédance, qui est

nécessaire car la géométrie de la douille de contact N est cylindrique alors que celle du guide d'ondes TEM est rectangulaire. Par conséquent, suivant l'invention, on30 obtient une transition, qui présente peu de réflexions, de la structure cylindrique à la structure rectangulaire.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après

prise en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels:35 - la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention, avec vue de l'intérieur du guide d'ondes au travers des zones arrachées de parois du conducteur extérieur; - la figure 2 est une vue comme à la figure 1, de la face extérieure de la paroi arrière; - la figure 3 est une coupe longitudinale schématique d'un conducteur extérieur, parallèlement au conducteur intérieur; - la figure 4 représente une coupe longitudinale comme à la figure 3, mais perpendiculaire au conducteur intérieur; - la figure 5 est une coupe transversale de la paroi arrière du dispositif, prise suivant la ligne v-v sur la

figure 1; et15 - la figure 6 représente une vue en plan d'un conducteur intérieur représenté schématiquement.

Sur les figures 1 et 2 on peut voir qu'un guide d'ondes TEM faisant partie du dispositif selon l'invention

est constitué d'un conducteur extérieur fermé 1 ainsi que20 d'un conducteur intérieur 2 en forme de plaque, disposé de façon dissymétrique à l'intérieur du conducteur extérieur.

Le conducteur extérieur 1 est formé de quatre parois 4, 5, 6 et 7, qui convergent en une pointe 3, et a la forme d'une pyramide ayant une surface de base rectangulaire. Le guide d'ondes TEM est fermé par une paroi arrière 8, qui est en un matériau conducteur du point de vue électrique et magnétique et est relié d'une manière conductrice de l'électricité aux parois conductrices de l'électricité 4, 5, 6 et 7. Dans la paroi arrière 8 est ménagée une fente 9, dans laquelle le conducteur intérieur 2 est guidé sur toute sa largeur. Sur la face intérieure de la paroi arrière plane 8 sont disposés des absorbeurs HF 10, qui sont sous la forme d'un absorbeur formé d'une plaque. Comme absorbeurs formés d'une plaque, on utilise, dans le35 dispositif selon la figure 1, des carreaux de ferrite usuels dans le commerce, qui sont reliés d'une manière magnétiquement conductrice à la face intérieure de la paroi arrière 8. Si on utilise une multiplicité de carreaux de ferrite, il faut veiller à ce que les fentes d'air situées entre les divers carreaux de ferrite n'aient pas une largeur supérieure à environ 0,2 mm, afin d'obtenir un flux magnétique continu parallèlement au plan de la paroi arrière 8. Une terminaison de ligne 11 du conducteur intérieur 2 est sous la forme d'un réseau de résistances 12. Le réseau de résistances 12 est constitué à nouveau par une multiplicité de plaquettes à circuits imprimés 13, sur lesquelles sont disposés une multiplicité de résistances CMS 13'. Le réseau de résistances 12 est recouvert d'un élément de recouvrement 13", qui peut être retiré vers

l'extérieur.

Un appareil électrique ou électronique G devant être contrôlé dans le dispositif selon l'invention peut être inséré au moyen d'un clapet K présent dans la paroi 4 du conducteur extérieur 1, à l'intérieur du guide d'ondes TEM.20 En raison de la disposition dissymétrique du conducteur intérieur 1, la distance de la paroi 4 à la paroi 5 est égale approximativement à seulement un tiers de la distance par rapport à la paroi 6 de sorte qu'on obtient un volume

important disponible pour effectuer le contrôle, entre le25 conducteur intérieur 2 et la paroi 6.

Aux figures 3 et 4, on a représenté la manière dont un insert parabolique 15 symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la pyramide est disposé dans la zone d'une pointe aplatie 14 du conducteur extérieur en forme de30 pyramide 1, sur les faces intérieures des parois 4 et 7 du conducteur extérieur 1, qui sont perpendiculaires au conducteur intérieur 2. Le conducteur intérieur 2 est disposé à distance de cet insert 15 et a, à son extrémité, un contour parabolique adapté à l'insert 15. Le conducteur35 intérieur 2 est relié à un contact central d'une douille 17 de contact N, par l'intermédiaire d'un connecteur 16 en forme de patte. Le conducteur extérieur de cette douille 17 de contact N est relié à un insert 15 en un matériau métallique. Un câble coaxial usuel non représenté est 5 raccordé à la douille 17 de contact N pour introduire des ondes électromagnétiques correspondantes dans le guide d'ondes TEM. Sur la figure 5, on peut voir que le réseau de résistances 12 est disposé dans un évidement à l'intérieur de la paroi arrière 8 et qu'il est recouvert de l'élément de recouvrement amovible 13". Les plaquettes à circuits imprimés 13 s'étendent aussi bien au-dessus qu'au-dessous du conducteur intérieur 2 traversant la fente 9. Les résistances CMS 13' sont disposées sur les plaquettes à15 circuits imprimés 13 sur les deux faces de celle-ci en étant décalées les unes par rapport aux autres dans une direction perpendiculaire à la plaquette à circuits

imprimés respective 13. Les absorbeurs HF 10, qui sont sous la forme d'absorbeurs formés de plaques de ferrite, sont20 disposés en une couche sur la paroi arrière 8.

La figure 6 montre qu'il est ménagé dans un conducteur intérieur 2 des fentes 18, qui s'étendent sensiblement

parallèlement aux parois non représentées du conducteur extérieur, qui sont perpendiculaires au conducteur25 intérieur 2.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de contrôle de l'influence électromagnétique d'appareils électroniques, comportant un guide d'ondes TEM, qui s'élargit en pyramide, qui comporte un conducteur extérieur fermé et un conducteur intérieur en forme de plaque et disposé de façon dissymétrique et qui est fermé par une paroi arrière comportant des absorbeurs haute fréquence, le conducteur intérieur ayant une terminaison de ligne ohmique, caractérisé en ce que la paroi arrière (8) est plane et les absorbeurs haute fréquence (10) sont sous la forme d'absorbeurs formés de plaques de ferrite, - il est prévu comme terminaison de ligne (11) un réseau (12) de résistances (13') CMS, qui sont disposées sur des plaquettes à circuits imprimés (13), et - le réseau (12) de résistances est disposé perpendiculairement à la direction de propagation des

ondes derrière les absorbeurs haute fréquence (10).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément (13") de recouvrement pouvant être retiré de l'extérieur est associé au réseau (12) de

résistances disposé à l'intérieur de la paroi arrière (8).

3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que les résistances (13') CMS sont disposées sur une plaquette à circuits imprimés (13) sur les deux faces de celle- ci et en étant décalées les unes par rapport aux autres dans une direction perpendiculaire à

la plaquette à circuits imprimés (13).

4. Dispositif suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conducteur

intérieur (2) comporte des fentes (18), qui s'étendent sensiblement parallèlement à des parois (4 ou 7) du conducteur extérieur (1) disposées perpendiculairement au

conducteur intérieur <2).

5. Dispositif suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans la zone

d'une pointe (14) du conducteur extérieur en forme de pyramide (1), sur les faces intérieures des parois (4 ou 7) du conducteur extérieur (1), qui sont disposées perpendiculairement au conducteur intérieur (2), est disposé un insert parabolique (15), qui est symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la pyramide et auquel le conducteur intérieur (2) est adapté de façon correspondante.