FR3026894B1 - Dispositif pour regler les pertes electromagnetiques d'une cavite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne en particulier un dispositif pour régler les pertes électromagnétiques d'une cavité, comprenant au moins un récipient (40a, 40b, 40c, 40d) contenant un fluide conducteur (47a, 47b) et des moyens (44) pour introduire dans la cavité (30) du fluide conducteur de façon continue, de manière à faire augmenter ou diminuer les pertes électromagnétiques dans ladite cavité (30).

Description

DISPOSITIF POUR REGLER LES PERTES ELECTROMAGNETIQUES D’UNE CAVITE

[001] L'invention concerne le domaine de la comptabilité électromagnétique, souvent désignée sous l’acronyme CEM, et des radiocommunications. Plus précisément, la présente invention vise un dispositif permettant de régler façon continue les propriétés électromagnétiques ou radioélectriques d’une cavité, notamment d’une cavité réverbérante.

[002] Un objectif du dispositif pour régler les pertes électromagnétiques d’une cavité selon l’invention consiste par conséquent à proposer un dispositif apte à coopérer avec une cavité dont les propriétés électromagnétiques et radioélectriques sont configurables de façon directe et continue en fonction des besoins.

[003] Actuellement, plusieurs moyens d’essais et des méthodes associées sont utilisés, d’une part, pour tester les performances en CEM d’équipements électriques ou électroniques et, d’autre part, pour évaluer et quantifier les performances de liaisons radioélectriques pour des systèmes de radiocommunication. En particulier, à titre d’exemple, une cavité - ou chambre - réverbérante à brassage de modes, telle que représentée aux figures 1 et 2, peut être utilisée par l’homme du métier. Dans ces cas, la chambre réverbérante à brassage de modes est alors constituée d’une cavité métallique 10 contenant généralement un ou plusieurs brasseurs mécaniques 11.

[004] A titre d’illustration, le document FR2887337 décrit une chambre réverbérante à brassage de modes sans brasseur mécanique.

[005] Dans le cas de la figure 1, la cavité représentée est mise en œuvre à des fins de compatibilité électromagnétique. La cavité 10 comprend alors également une antenne 12, apte à émettre de l’énergie électromagnétique dans le cas d’un essai d’immunité d’un équipement sous test 13, ou apte à capter de l’énergie électromagnétique dans le cas d’un essai en émission de l’équipement sous test 13.

[006] Ledit équipement sous test 13 peut en particulier consister en un équipement électrique ou électronique destiné à une intégration dans un véhicule automobile. L’antenne 12 est connectée à une instrumentation 14 par le biais d’une liaison électrique 15 et d’une traversée de paroi 16. Cette instrumentation 14 peut être soit une source d’énergie électrique radiofréquence dans le cas d’un essai d’immunité, soit un appareil de mesure radioélectrique dans le cas d’un essai en émission. La cavité peut en outre comprendre un absorbant 17 dont la fonction, pour certaines chambres réverbérantes à brassage de modes, consiste notamment à améliorer les performances d’essai de la cavité en basses fréquences, par la diminution de la fréquence minimale d’utilisation.

[007] Les caractéristiques d’une telle cavité électromagnétique, en termes de dimensions en particulier, sont fixes. En tant que moyen d’essai, une telle cavité électromagnétique est ensuite configurée, du point de vue des pertes électromagnétiques qu’elle induit, par l’intermédiaire d’une itération d’essais successifs.

[008] Dans le cas de l’évaluation et de la quantification des performances de liaisons radioélectriques pour des systèmes de radiocommunication, la figure 2 représente une cavité contenant une ou plusieurs antennes émettrices 22a, 22b, et une ou plusieurs antennes réceptrices 23a, 23b, le(s) antenne(s) émettrice(s) et réceptrice(s) pouvant être permutées. Ces antennes émettrices et réceptrices 22a, 22b, 23a, 23b peuvent être en particulier des antennes d’un système de radiocommunication automobile. Ces antennes sont connectées à un système de mesure 24 des paramètres caractéristiques d’un canal de transmission hertzien multi-trajets 29a, 29b, 29c, 29d, 29e, 29f, 29g par le biais de liaisons électriques 25a, 25b et de traversées de paroi 26a, 26b. Les paramètres caractéristiques du canal de transmission hertzien multi-trajets peuvent par exemple être celles d’un retard de puissance (Power Delay Profile en anglais), d’un étalement des retards (Delay Spread en anglais), d’un taux d’erreur de bit (Bit Error Rate en anglais), voire même de la qualité de communication de bout en bout.

[009] En général, dans un environnement radioélectrique réel, une partie des ondes radioélectriques est atténuée par des objets dans l’environnement complexe des émetteurs / récepteurs à cause des phénomènes de réflexion et de diffraction. Pour générer et reproduire un canal de transmission hertzien multi-trajets complexe similaire, sous certaines conditions, au canal de transmission d’un environnement réel cible, comme l’intérieur d’un bâtiment ou plus particulièrement l’intérieur de véhicules automobiles, il est nécessaire de perdre une partie des ondes électromagnétiques correspondant aux trajets multiples indirectes 29b, 29c, 29d, 29e, 29f, 29g, arrivant avec certains retards par rapport au trajet direct 29a.

[0010] Les techniques utilisées actuellement consistent soit à placer une ou plusieurs charges électromagnétiques dissipatives identiques ou de différentes formes 27a, 27b, telles que des absorbants sous forme solide (mousse chargée de carbone, ferrites, ...etc.) ou sous forme de liquide conducteur, soit à créer une ou plusieurs ouvertures identiques ou de différentes formes 28a, 28b sur les parois de la cavité 10.

[0011] Par ailleurs, dans le domaine de la compatibilité électromagnétique et dans celui des tests de radiocommunication, le brassage réalisé dans une chambre réverbérante à brassage de modes a pour fonction, dans le premier cas, de faire varier la répartition des champs électromagnétiques dans le volume de la chambre, et, dans le second cas, de modifier la répartition des multi-trajets 29a, 29b, 29c, 29d, 29e, 29f, 29g de la liaison radioélectrique, l’origine physique des phénomènes mis en jeu restant identique. Il existe plusieurs moyens de brassage tels que le brassage mécanique, par rotation d’un ou plusieurs brasseurs 11, le brassage électronique, qui consiste à appliquer une légère variation de la fréquence autour de la fréquence centrale de test dans les instrumentations 14 et 24, ou encore le brassage spatial qui consiste à varier la position de la (des) antenne(s) émettrice(s) 12, 22a, 22b et / ou de la (des) antenne(s) réceptrice(s) 12, 23a, 23b.

[0012] Ainsi, de manière connue, dans le domaine de la compatibilité électromagnétique comme dans celui des radiocommunications, les techniques utilisées actuellement, afin de modifier respectivement la répartition des champs électromagnétiques dans le volume de la cavité 10, ou la répartition des multi-trajets de la liaison radioélectrique, consistent à modifier le comportement électromagnétique de la cavité 10 de manière discontinue, soit à l’aide d’ouvertures 28a, 28b aménagées dans la cavité, soit à l’aide de charges électriques dissipatives 27a, 27b, également appelées absorbants, de façon itérative, jusqu’à obtenir des caractéristiques électromagnétiques adaptées à l’environnement électromagnétique souhaité.

[0013] A l’aide des ouvertures 28a, 28b, les solutions connues consistent à modifier le nombre, la taille, et/ou la géométrie de l’ouverture ou des ouvertures.

[0014] A l’aide de charges électriques dissipatives 27a, 27b, les solutions connues consistent à modifier la position, le nombre, et/ou la forme (pyramidale, cylindrique, rectangulaire, ...etc.) de ladite charge électrique dissipative ou desdites charges électriques dissipatives, [0015] En pratique, les deux techniques précédentes présentent l’inconvénient majeur d’être à la fois chronophages et coûteuses. De plus, elles ne permettent pas un ajustement fin, optimal, à la demande de l’utilisateur.

[0016] En effet, dans le cas de tests de compatibilité électromagnétique, il est nécessaire de passer du temps pour optimiser la charge pour le calibrage de la chambre réverbérante en basses fréquences.

[0017] Dans le cas des radiocommunications, il est nécessaire de passer du temps pour modifier la configuration de chargement de la cavité 10, soit à cause du grand nombre de charges électriques dissipatives 27a, 27b à introduire successivement dans une cavité, soit à cause d’un grand nombre de tailles d’ouvertures 28a, 28b à aménager successivement sur les parois de la cavité 10. Il s’avère également nécessaire de changer complètement la position et/ou le nombre de charges électriques dissipatives 27a, 27b et/ou d’ouvertures 28a, 28b, afin de reproduire le canal de transmission multi-trajets de différents environnements réels, tels que différentes structures de bâtiments, ou différents modèles de véhicules.

[0018] D’autres inconvénients découlent de l’utilisation des ouvertures, en particulier relatifs aux émissions indésirables vers l’extérieur, à des perturbations internes engendrées par l’environnement extérieur de la chambre réverbérante, à la limitation intrinsèque du nombre d’ouvertures, ce qui réduit le nombre de configurations possibles, ou encore à l’impossibilité d’obtenir une approche non destructrice de la chambre de mesure.

[0019] D’autres inconvénients découlent de l’utilisation d’absorbants, ou charges dissipatives, en particulier relatifs à la nécessité de disposer d’un grand nombre d’absorbants solides, à la nécessité de disposer de plusieurs tailles d’absorbants, ou encore à la difficulté d’obtenir des résultats précis, sauf à déployer des moyens très importants.

[0020] Enfin, des inconvénients communs à l’utilisation d’ouvertures et à l’utilisation d’absorbants peuvent également être énumérés. En effet, dans les deux cas, un temps de configuration important est requis avant de mettre en œuvre le moyen d’essai considéré, étant donné qu’il faut quantifier et disposer précisément les charges électriques dissipatives 27a, 27b et/ou les ouvertures 28a, 28b. De plus, la discontinuité des caractéristiques de pertes d’énergie électromagnétiques introduites par ces techniques rendent impossibles des modifications en temps réel des caractéristiques de la cavité 10. La répétabilité de ces configurations peut également être délicate à réussir.

[0021] Afin de pallier au moins certains des inconvénients précités, l’invention a pour objet un dispositif pour régler les pertes électromagnétiques d’une cavité, comprenant au moins un récipient contenant un fluide conducteur et des moyens pour introduire dans la cavité du fluide conducteur de façon continue, de manière à faire augmenter ou diminuer les pertes électromagnétiques dans ladite cavité.

[0022] Avantageusement, ledit au moins un récipient peut être au moins partiellement souple.

[0023] Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre au moins une charge électrique dissipative apte à être disposée dans la cavité.

[0024] L’invention concerne également un ensemble de cavité, comprenant une cavité, ainsi qu’un dispositif pour régler les pertes électromagnétiques d’une cavité tel que brièvement décrit ci-dessus.

[0025] Avantageusement, la cavité peut comporter en outre une antenne émettrice et une antenne réceptrice.

[0026] Avantageusement, la cavité peut comporter en outre au moins un brasseur.

[0027] Selon un mode de réalisation, la cavité comporte en outre au moins une ouverture aménagée sur au moins une paroi de ladite cavité.

[0028] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un récipient contenant un fluide conducteur est disposé à l’intérieur de la cavité.

[0029] Selon un mode de réalisation, l’ensemble comporte plusieurs récipients contenant des fluides conducteurs différents.

[0030] Avantageusement, l’ensemble de cavité comprend un boîtier de commande apte à commander l’introduction, à l’intérieur de la cavité, de fluide conducteur contenu dans ledit au moins un récipient, en fonction de caractéristiques électromagnétiques cibles de la cavité.

[0031] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent : • figure 1, le schéma d’une chambre réverbérante à brassage de modes, selon l’état de l’art ; • figure 2, le schéma d’un autre exemple de chambre réverbérante à brassage de modes, selon l’état de l’art ; • figure 3, le schéma d’un dispositif selon l’invention, permettant de régler les pertes électromagnétiques dans une cavité.

[0032] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits sont plus particulièrement destinés à une mise en oeuvre de l’invention au sein d’un atelier de tests d’équipements pour véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent est également visée par la présente invention.

[0033] En particulier, il faut noter que l’on entend par cavité tout volume au moins partiellement fermé du point de vue électromagnétique. Il peut par conséquent s’agir aussi bien d’une chambre réverbérante à brassage de modes, permettant de tester des équipements électroniques, que d’un habitacle de véhicule automobile ou encore d’un fuselage d’avion, la présente énumération n’étant pas exhaustive.

[0034] En outre, à des fins de concision, les caractéristiques décrites en détails en préambule, relativement aux figures 1 et 2, et communes à l’état de l’art et à la présente invention, ne sont pas de nouveau décrites en détails ci-après.

[0035] La figure 3 représente un dispositif pour régler les pertes électromagnétiques dans une cavité, telle qu’une chambre réverbérante par exemple. En fonction des commandes envoyées par un opérateur, et en fonction des caractéristiques de l’environnement de propagation souhaité, le dispositif pour régler les pertes électromagnétique dans la cavité 30 comprend des moyens pour introduire une ou plusieurs quantité(s) de fluide conducteur 47a, 47b, contenu dans un ou plusieurs récipients de formes quelconques 40a, 40b, 40c, 40d, à l’intérieur de ladite cavité 30.

[0036] Dans l’exemple représenté à la figure 3, sans que cela soit indispensable à la mise en œuvre de la présente invention, ladite cavité 30 comprend également : - un ou plusieurs brasseurs 31 ; - une ou plusieurs charges dissipatives 37a, 37b, identiques ou de formes différentes ; - une ou plusieurs ouvertures 38a, 38b, identiques ou de formes différentes.

[0037] Il est en outre rappelé que la cavité 30 peut consister en un volume totalement fermé ou semi-ouvert. Elle peut former une chambre d’essai électromagnétique, telle qu’une chambre réverbérante à brassage de modes, ou former une cavité quelconque, susceptible de correspondre à un environnement réel (bâtiment, habitacle de véhicule, fuselage d’avion, ...etc.), en vue de réaliser des tests radioélectriques sur des équipements électroniques par exemple.

[0038] Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, le dispositif selon l’invention comprend des récipients 40a, 40b, 40c, 40d disposés dans la cavité 30. Ces récipients peuvent être solidaires de parties fixes ou mobiles de la cavité 30, telles que des parois.

[0039] Tout ou partie de ce(s) récipient(s) 40a, 40b, 40c, 40d peut être rigide ou souple. Une partie au moins de ce(s) récipient(s) 40c, 40d peut en outre être mobile.

[0040] Le(s) récipient(s) 40a, 40b, 40c, 40d, à travers leurs matériaux constitutifs, peuvent également eux-mêmes assurer une fonction de charges électriques dissipatives (absorbants).

[0041] Le fluide conducteur 47a, 47b peut être de différentes natures et compositions. Il peut notamment s’agir d’eau salée, qui présente une conductivité de l’ordre de 4 S/m pour une eau de mer typique comportant 30g par litre de sel, et dont la conductivité est réglée par modification de la teneur en sel. Il peut également s’agir de mercure, qui présente une conductivité de l’ordre de 1,04 x106 S/m, ou encore d’un fluide comportant en suspension des particules conductrices. La profondeur de pénétration des ondes électromagnétiques dans le fluide conducteur sera généralement inversement proportionnelle à la racine carrée de la fréquence de ces ondes électromagnétiques et de la conductivité de ce fluide.

[0042] Ainsi, en fonction des besoins, un fluide faiblement conducteur est utilisé pour dissiper de l’énergie électromagnétique dans la cavité 30, tandis qu’un fluide très conducteur est utilisé, par exemple, pour masquer efficacement une ouverture sous une faible pellicule de liquide conducteur. Dans le premier cas, les pertes d’énergie électromagnétique augmentent avec la quantité et/ou la surface de fluide conducteur introduit dans la cavité 30, tandis que dans le second cas, les pertes d’énergie électromagnétique diminuent avec la quantité et/ou de la surface de fluide conducteur introduit dans la cavité 30.

[0043] II est à noter que pour obtenir les résultats les plus précis, différents fluides peuvent donc être utilisés conjointement selon la partie de la cavité 30 visée et les caractéristiques électromagnétiques souhaitées pour la cavité 30.

[0044] Toujours selon le mode de réalisation présenté à la figure 3, la (les) quantité(s) du fluide 47a, 47b dans le(s) récipient(s) 40a, 40b, 40c, 40d est (sont) contrôlée(s) à l’aide d’un système de commande 44 par le biais d’une (de) liaison(s) 45a, 45b. Le système de commande 44 peut être soit à l’intérieur, soit à l’extérieur de la cavité 30. Une traversée de paroi 46, selon le mode de réalisation choisi, peut être nécessaire dans le cas où le système de commande 44 est à l’extérieur de la cavité 30. La (les) liaison(s) 45a, 45b peu(ven)t être électrique(s), pneumatique(s), hydraulique(s), ou de toute autre nature permettant de faire varier la (les) quantité(s) du (des) fluide(s) 47a, 47b contenu(s) dans le(s) récipient(s) 40a, 40b, 40c, 40d.

[0045] Dans le domaine de la réalisation de tests de compatibilité électromagnétique, la mise en œuvre du dispositif selon l’invention dans une cavité réverbérante permet d’obtenir un point de fonctionnement optimal de la cavité, par l’intermédiaire de l’introduction de types et de quantités de fluides optimaux, permettant d’atteindre précisément les performances électromagnétiques souhaitées pour cette cavité, en particulier en basses fréquences.

[0046] II peut être prévu, en vue de l’utilisation d’une cavité réverbérante comportant un dispositif pour régler ses pertes électromagnétiques selon l’invention, de réaliser une phase de calibrage. Cette phase de calibrage peut consister : - soit à dresser toute la relation entre la quantité et / ou la nature de fluide(s) et la (les) caractéristique(s) électromagnétiques recherchée(s), puis à déterminer, grâce à cette relation, la quantité et / ou la nature de fluide optimales dans le but d’obtenir des caractéristiques électromagnétiques particulières de la cavité 30 ; - soit à trouver directement le point de fonctionnement optimal de la cavité 30, sans dresser de relation, par un algorithme de convergence, par exemple de type dichotomique.

[0047] Dans le domaine des radiocommunications, il s’agit de créer une relation entre la quantité et / ou la nature du (des) fluide(s) et le(s) paramètre(s) caractéristique(s) du canal de transmission hertzien multi-trajets, afin de pouvoir obtenir n’importe quel environnement radioélectrique par interpolation de cette relation.

[0048] Pour cela, la phase de calibrage peut consister à dresser toute la relation entre la quantité et / ou la nature du (des) fluide(s) et le(s) paramètre(s) caractéristique(s) recherché(s) du canal de transmission hertzien multi-trajets. Cette relation peut être mémorisée dans une base de données ou dans l’instrumentation.

[0049] L’exploitation de la cavité consiste alors à déterminer, grâce à cette relation, la quantité et / ou la nature de fluide optimales permettant d’obtenir l’environnement radioélectrique respectant les caractéristiques souhaitées. Cette quantité et / ou cette nature de fluide peut toujours être mémorisée, soit par une indication sur le(s) récipient(s), soit dans une base de données, soit dans l’instrumentation.

[0050] La mise en oeuvre du dispositif selon l’invention dans une cavité réverbérante rend de ce fait possible la réalisation, à la demande, des environnements de mesure électromagnétiques pleinement contrôlés et reproductibles.

[0051] Pour une application dans le domaine des tests d’équipements de radiocommunication, la présente invention permet de créer, de façon précise, différents types de canaux de transmission hertzien multi-trajets afin de simuler des environnements radioélectriques complexes tels que des habitacles de véhicules automobiles.

[0052] La mise en oeuvre de la présente invention induit par ailleurs des gains de temps importants dans la mise en oeuvre de tests de compatibilité électromagnétique ou de radiocommunication, et permet de réduire le coût.

[0053] Il est à noter, en outre, que la présente invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l’homme de l’art.

Claims (10)

1. Revendications :

   1. Dispositif pour régler les pertes électromagnétiques d’une cavité métallique (30) au moins partiellement fermée par au moins une paroi, ledit dispositif comprenant au moins un récipient (40a, 40b, 40c, 40d) contenant un fluide conducteur (47a, 47b) et des moyens (44) pour introduire dans le récipient du fluide conducteur de façon continue, de manière à faire augmenter ou diminuer les pertes électromagnétiques dans ladite cavité (30).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un récipient (40a, 40b, 40c, 40d) est au moins partiellement souple.
3. 3. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins une charge électrique dissipative (37a, 37b) apte à être disposée dans la cavité (30).
4. 4. Cavité métallique au moins partiellement fermée par au moins une paroi, caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
5. 5. Cavité selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’elle comporte en outre au moins un brasseur (31).
6. 6. Cavité selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre au moins une ouverture (38a, 38b) aménagée sur sa paroi.
7. 7. Cavité selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu’elle comprend plusieurs récipients (40a, 40b, 40c, 40d) contenant des fluides conducteurs (47a, 47b) différents.
8. 8. Cavité selon la revendication 7, caractérisée en ce qu’au moins un fluide conducteur (47a, 47b) est de l’eau salée, qui présente une conductivité de l'ordre de 4 S/m pour une eau de mer typique comportant 30g par litre de sel, et dont la conductivité est -réglée par modification de la teneur en sel.
9. 9. Cavité selon la revendication 6, caractérisée en ce que, en fonction des besoins, un fluide faiblement conducteur est utilisé pour dissiper de l’énergie électromagnétique dans la cavité, tandis qu’un fluide très conducteur est utilisé pour masquer l’ouverture de la paroi sous une pellicule de liquide conducteur.
10. 10. Cavité selon l’une des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu’elle comprend un boîtier de commande (44) apte à commander l’introduction, à l’intérieur de la cavité (30), de fluide conducteur (47a, 47b) contenu dans ledit au moins un récipient (40a, 40b, 40c, 40d), en fonction de caractéristiques électromagnétiques cibles de la cavité (30).