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Blindages électromagnétiques

Le mot blindage ne devrait être utilisé que pour désigner une protection mécanique, le blindage d’un char par exemple. En CEM, il faudrait parler d’écran électromagnétique. De même pour le terme parasite qui devrait être remplacé par « perturbation électromagnétisme ». Toutefois, ces abus de langage ne risquent pas d’entraîner des erreurs de conception ou de compréhension.

Notions d'écran électromagnétique

Un écran électromagnétique est une enveloppe conductrice qui sépare deux zones, l’une contenant des champs électromagnétiques, l’autre non. Un écran permet de séparer ces deux zones en courants et en champs. Le rôle du blindage est de fournir une référence de potentiel aux câbles externes au coffret et à ses circuits.

Atténuation d'écran

L’efficacité de blindage ou l’atténuation d’écran se définit par le champ résiduel mesuré en présence d’écran par rapport à un champ mesuré sans écran. L’erreur la plus fréquente est de considérer que l’efficacité de l’écran est le rapport de l’amplitude du champ externe au champ interne, on mesure le champ radioélectrique à l’extérieur puis sa résiduelle à l’intérieur. Ceci serait vrai si le coffret ne perturbait pas la répartition du champ à l’extérieur. Pour une petite cage de Faraday c'est admissible, mais pour un coffret de grandes dimensions, c’est faux.

L’efficacité du blindage E = 20 * lg (Champ sans écran/Champ avec écran)

On définit l’atténuation des écrans en champ électrique, en champ magnétique ou en champ couplés. L’efficacité de blindage en champ électrique vaut

E = 20 * lg (E sans écran / E avec écran)

De même, l’efficacité de blindage en champ magnétique vaut

E = 20 * lg (H sans écran / H avec écran)

Normalement on trouve une valeur positive en decibels qui correspond à une atténuation et non à un gain. On peut cependant trouver une valeur négative, dans ce cas c’est que le coffret est mal blindé. C'est-à-dire qu’on peut avoir plus de champ avec un blindage que sans ! Ce n’est pas une amplification mais un effet de directivité. Un mauvais écran peut se comporter en HF (>100MHz) comme une antenne directive.

Mécanismes de blindage

Impédance d'un champ

L’impédance d’un champ électromagnétique est définie par le rapport amplitude de son champ électrique à celle de son champ magnétique.

Zc = E / H (Zc en ohm)

Lorsqu’on est éloigné de la source d’émission soit λ/2, on dit que l’on est en champs proches. On peut avoir des valeurs plus faibles que 377Ω, le champ est dit basse impédance ou à prédominance magnétique. L’impédance peut aussi être supérieure à 377Ω, le champ est dit à haute impédance ou à prédominance électrique.

Les limites de l’impédance E/H d’un champ à une distance D (en mètre) de l’antenne à la fréquence F (en Hz) ou FMHz sont données par

Zmin(magné) = µ0 ω D où µ0 est la perméabilité magnétique de l’air = 4 π 10-7 H/m ≈ 1,25 µH/m

Zmax(électr) = 1/ε0 ω D où ε0 est la permittivité diélectrique de l’air ≈ 8,85pF/m

On constate que Zmin = Zmax quand D ≈ 48 / FMHz c'est-à-dire quand D = λ/2π. L’impédance du champ est alors égale à 377 Ω.

A une distance supérieure à λ/2π, mesurer l'impédance du champ ne permet plus de déterminer la nature de la source d'émission(antenne fouet à haute impédance ou boucle à basse impédance). C'est vrai uniquement en champ libre mais pas toujours en chambre blindée. Une cage de Faraday classique , même avec des pyramides absorbantes, est en pratique peu amortie en dessous des 100MHz.

Amortissement d'une enceinte blindée

Deux types de revêtements sont présents dans le commerce, pour amortir les réflexions sur les parois des enceintes blindées : les pyramides absorbantes en mousse de polyuréthane chargée de graphite et les tuiles de ferrite. Les pyramides sont efficaces aux hyperfréquences. La hauteur de la pyramide doit être supérieur à λ/4. Pour amortir correctement à 30MHz, une pyramide devrait avoir une hauteur supérieure ou égale à 2,5 mètres.

Les tuiles de ferrite fonctionnent au contraire par amortissement des courants sur les parois. Elles sont inutiles lorsque le courant sur les parois est nul, c'est à dire lorsque le champ électrique est rasant.

Pour amortir les raisonnances en polarisation verticale, il faut placer des pyramides au plafond et au sol et des tuiles sur les parois latérales. Les pertes dans la ferrite sont excellentes à partir de 10 MHz, au delà de 500 MHz, les tuies réfléhissent.

Impédance d'un écran

Exemple ludique reprenant un GSM comme circuit à blinder:

http://www.youtube.com/watch?v=rqU1PP6pX4g

blindages_electromagnetiques.txt · Dernière modification: 2015/06/05 23:23 par 2.6.207.132