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La CEM pour raison d’être

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NET-EMC

NET-EMCNEtwork Tool for ElectroMagnetic Compatibility

Prédiction des Interférences EM dans lesSystèmes Aéronautiques par la Méthode de Kron

PCB / Equipements / Systèmes


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PLAN

Contexte

I) Présentation de NET-EMC

II) Innovation : Principaux Axes

III) Applications Aéronautiques

Conclusion


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ContexteBesoin en Conception CEM

Evolution de l’environnement EM :

+ Electroniques (Avion tout électrique) + Equipements avioniques modulaires + Matériaux Composites Risques de Non respect des normes CEM Risques de Perturber le fonctionnement dessystèmes

Besoin :

Nouveaux outils pour anticiper les problèmes CEM le plus tôt possible dansles phases de conception


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I) NET-EMCPositionnement de l’outil :

Permettre à l’ingénieur CEM de répondre rapidement auxproblématiques de conception en phase amont des projets

Offre une analyse complémentaire à d’autres outils de simulation

Comment :Chasse au gaspillage de temps de calcul et de taille mémoire avec unereprésentativité et une précision au plus juste

Analyse des phénomènes EM par Activation/Désactivation des couplages

Analyse paramétrique ultra-rapide

Avec son PC de bureau


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Innovation 2

R&D modèles optimisés

Innovation 1

Méthodologie de simplification

Innovation 3

Implémentation numérique

I) NET-EMCPrincipe

V1,1

V2,1 V2,2

V3,2V3,1 V3,3 V3,4 V3,5

V1,1

V2,1 V2,2

V3,2V3,1 V3,3 V3,4 V3,5

V1,1

V2,1 V2,2

V3,2V3,1 V3,3 V3,4 V3,5

( )uPed

jkdk

PE

elm

jkd

elm

×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

=

−

.

.41)(

12212

12

2

0

0

εμ

π

5.0e+007 1.0e+008 1.5e+008 2.0e+008 2.5e+008 3.0e+008 3.5e+008 4.0e+008 4.5e+008 5.0e+008-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

Freq. (Hz)

|S21| (dB)

Measurement

Simulation


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II) Innovation 1Simplification du système

Chasse au gaspillage de temps de calcul et de taille mémoire avec unereprésentativité et une précision au plus juste

Représentation du système par des formes géométriques simples

Prendre en compte uniquement les paramètres dimensionnant

Interface utilisateur conviviale pour construire rapidement le modèle


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Analyse topologique

Hypothèses Physiques : Identifier les surfaces topologiques et les chemins de couplage

V(1,1)

V(2,1)V(2,2)

V(2,3)

V(3,1)V(3,2..3) V(3,4) V(3,5) V(3,6)

V(3,7..13)

V(3,14)

II) Innovation 1


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Hybridation des méthodesII) Innovation 2


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Analyse tensorielle des réseauxII) Innovation 3

Espace des Branches Espace des Mailles

I4I1 I3I2 I’1

I’2 I’3Matrice de transformation

d’espace

Représentation tensorielle

Interactions Conduites

Interactions Rayonnées

Couplage ElectriqueEspace des Branches

Couplage MagnétiqueEspace des Mailles

Espace des réseaux non connectés Espace des réseaux connectés

Matrice de transformationd’espace


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III) Applications

A) Gestion des Evolutions Equipements

B) Identification des Chemins de Couplage

C) Impact EM des Incertitudes Géométriques

xy

z

Validations par mesures effectuées par :Xlim, APPLUS et TUBITAK


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III) ApplicationsA) Gestion des Evolutions

Problématique – Plan Test

xy

z

Problématique :Etude de l’efficacité de blindage

Utilité du BlindageImpact des ouvertures sur l’efficacité de blindageEvolution du PCB

Plan Test :

PCB


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xyz

Blindage MeilleurCavité « plus résonante » (moins de pertes via ouvertures)

III) ApplicationsA) Gestion de l’évolution des ouvertures

Efficacité de blindageSeE=20.log(E/Eref) (dB)


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III) ApplicationsA) Gestion de l’évolution du PCB

SIMULATIONMESURE

Évolution du PCB

Scan champ proche à découvrir

au STAND NEXIO

PCB

Antenne 1Extérieure

Antenne 4

5 Ouvertures


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Gain en Coût de Calcul

200 pts Bande de fréquences : 20 MHz – 2 GHz PC DELL Vostro 1510 : Syst : 32 bits // Dual Core 2.10 GHz // RAM : 3 Go

MoM : 386 min (6 h 26 min)

NET-EMC : 3 secondes

xy

z

III) ApplicationsA) Gestion des Evolutions


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III) ApplicationsB) Identification des chemins de couplage

Problématique – Plan Test

X = 47 cmY = 29 cmZ = 150 cm

L = 100 cmh = 3cmdia = 1.5 mmd12 = 4 cm

R1,2,3,4 = 50 Ωxz

5/6

1/6

1/6 1/4 1/3

1/41/3

1/2

1/2

2/3

C1

C2

C4a

5/6

1/6

1/6

1/4

Problématique :

Identifier les chemins de couplage


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NET-EMC Tous les couplages


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NET-EMC Diaphonie


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NET-EMC : Ligne1 Cav Ligne2


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NET-EMC :FDFD calcul (2D) : 2.5 minBoucle fréquentielle : + 2.5 min

= 5 minutes

(MoM : 20 heures)




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III) ApplicationsC) Impact des incertitudes géométriques

Problématique - Plan Test

5/61/6

1/2E1

E2

AR dx

dz

dx

dz

X = 47 cmY = 29 cmZ = 150 cm

xz

dy = ± 2 cmdx = ± 2 cm

dz = ± 5 cm

± 4.2 % ± 6.8 % ± 3.3 %

Incertitudes géométriques

dy

dyyx

Problématique :

Evaluer l’impact EM des incertitudes géométriques


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X = 47 cmY = 29 cmZ = 150 cm

dy = ± 0dx = ± 0

dz = ± 0

± 0 % ± 0 % ± 0 %

Incertitudes

y

x

zSimulation NET-EMCMesure de référence



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X = 47 cmY = 29 cmZ = 150 cm

dy = ± 0dx = ± 2 cm

dz = ± 0

± 4.2 % ± 0 % ± 0 %

Incertitudes

X’ = X + 2 cmX’ = X - 2 cm

Mesure de référence

y

x

z



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X = 47 cmY = 29 cmZ = 150 cm

dy = ± 2 cmdx = ± 0

dz = ± 0

± 0 % ± 6.8 % ± 0 %

Incertitudes

Y’ = Y + 2 cmY’ = Y - 2 cm

Mesure de référence

y

x

z



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NET-EMC :FDFD calcul (2D) : 2.5 minBoucle fréquentielle : + 2.5 min

= 5 minutes

(MoM : 20 heures)




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Conclusions

Intérêts de l’outil NET-EMC

Aide à la conception en phase amont

Analyse Multi-Paramètres & Multi-échelles

Faibles coûts informatiques(Temps + Ressources)

Marges & Incertitudes

Identification des chemins decouplage

Compréhension desphénomènes Physiques

Gestion des Obsolescences

Inconvénients

Non adapté à n’importequelle géométrie complexe

(câbles, cavités,…)

Respecter les hypothèsesd’application des modèles

xyz


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