FR3056300A1 - ELECTROMAGNETIC MEASUREMENT SYSTEM OF AT LEAST ONE RADIANT ELECTRONIC DEVICE AND ASSOCIATED METHOD - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système (10) de mesure électromagnétique d'au moins un dispositif électronique rayonnant (84), le système de mesure électromagnétique comportant une chambre de mesure comprenant une structure (24) portant un réseau d'émetteurs/récepteurs (26) de rayonnements électromagnétiques vers ou depuis le dispositif électronique rayonnant (84). Le système (10) de mesure électromagnétique comprend en outre un mannequin (20) placé à l'intérieur de la chambre de mesure et auquel le dispositif électronique rayonnant (84) est fixé, le mannequin comprenant une cavité interne configurée pour être remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps d'un être vivant.The invention relates to a system (10) for the electromagnetic measurement of at least one radiating electronic device (84), the electromagnetic measuring system comprising a measurement chamber comprising a structure (24) carrying a network of transmitters / receivers (26). ) of electromagnetic radiation to or from the radiating electronic device (84). The electromagnetic measuring system (10) further comprises a manikin (20) disposed within the measuring chamber and to which the radiating electronic device (84) is attached, the manikin comprising an internal cavity configured to be filled with less an element representative of the constitution of the body of a living being.
Description
056 300056 300
01377 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE01377 ® FRENCH REPUBLIC
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :NATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY © Publication number:
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COURBEVOIE © Int Cl8 : G 01 R29/08 (2017.01)COURBEVOIE © Int Cl 8 : G 01 R29 / 08 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTIONPATENT INVENTION APPLICATION
A1A1
D'AU MOINS UN DISPOSITIF ELECTRONIQUEAT LEAST ONE ELECTRONIC DEVICE
FR 3 056 300 - A1FR 3 056 300 - A1
LA) SYSTEME DE MESURE ELECTROMAGNETIQUE RAYONNANT ET PROCEDE ASSOCIE.LA) RADIANT ELECTROMAGNETIC MEASUREMENT SYSTEM AND ASSOCIATED METHOD.
©) L'invention concerne un système (10) de mesure électromagnétique d'au moins un dispositif électronique rayonnant (84), le système de mesure électromagnétique comportant une chambre de mesure comprenant une structure (24) portant un réseau d'émetteurs/récepteurs (26) de rayonnements électromagnétiques vers ou depuis le dispositif électronique rayonnant (84).The invention relates to a system (10) for electromagnetic measurement of at least one radiating electronic device (84), the electromagnetic measurement system comprising a measurement chamber comprising a structure (24) carrying a network of transmitters / receivers. (26) of electromagnetic radiation to or from the radiating electronic device (84).
Le système (10) de mesure électromagnétique comprend en outre un mannequin (20) placé à l'intérieur de la chambre de mesure et auquel le dispositif électronique rayonnant (84) est fixé, le mannequin comprenant une cavité interne configurée pour être remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps d'un être vivant.The electromagnetic measurement system (10) further comprises a dummy (20) placed inside the measurement chamber and to which the radiating electronic device (84) is attached, the dummy comprising an internal cavity configured to be filled with minus a representative element of the constitution of the body of a living being.
Système de mesure électromagnétique d’au moins un dispositif électronique rayonnant et procédé associéElectromagnetic measurement system of at least one radiating electronic device and associated method
La présente invention concerne un système de mesure électromagnétique d’au moins un dispositif électronique rayonnant, le système de mesure électromagnétique comportant une chambre de mesure comprenant une structure portant un réseau d’émetteurs/récepteurs de rayonnements électromagnétiques vers ou depuis le dispositif électronique rayonnant.The present invention relates to an electromagnetic measurement system of at least one radiating electronic device, the electromagnetic measurement system comprising a measurement chamber comprising a structure carrying a network of emitters / receivers of electromagnetic radiation to or from the radiating electronic device.
De tels dispositifs électroniques rayonnants sont notamment intégrés au sein « d’objets connectés », en d’autres termes des dispositifs électroniques connectés à un réseau tel que l’Internet. Divers protocoles peuvent être utilisés pour cette connexion, tels que des protocoles d’échange de données sans contact : la radio-identification (RFID de l’anglais Radio Frequency Identification), la communication en champ proche (NFC de l’anglais Near Field Communication), Bluetooth® à la fréquence de 2,4 GHz, WiFi, etc.Such radiating electronic devices are notably integrated within "connected objects", in other words electronic devices connected to a network such as the Internet. Various protocols can be used for this connection, such as contactless data exchange protocols: radio identification (RFID of English Radio Frequency Identification), near field communication (NFC of English Near Field Communication ), Bluetooth® at 2.4 GHz frequency, WiFi, etc.
L’invention concerne également un procédé de mesure électromagnétique d’au moins un dispositif électronique rayonnant, mis en œuvre dans un système de mesure électromagnétique comportant une chambre de mesure comprenant une structure portant un réseau d’émetteurs/récepteurs de rayonnements électromagnétiques vers ou depuis le dispositif électronique rayonnant.The invention also relates to a method of electromagnetic measurement of at least one radiating electronic device, implemented in an electromagnetic measurement system comprising a measurement chamber comprising a structure carrying a network of emitters / receivers of electromagnetic radiation to or from the radiating electronic device.
On connaît des systèmes de mesure électromagnétique d’au moins un dispositif électronique rayonnant, également appelé par la suite objet connecté. De tels systèmes de mesure électromagnétique comprennent une chambre de mesure comprenant une structure portant un réseau d’émetteurs/récepteurs de rayonnements électromagnétiques vers ou depuis le dispositif électronique rayonnant.Electromagnetic measurement systems are known for at least one radiating electronic device, also called hereinafter connected object. Such electromagnetic measurement systems include a measurement chamber comprising a structure carrying a network of emitters / receivers of electromagnetic radiation to or from the radiating electronic device.
De telles chambres de mesure sont classiquement à la fois des cages de Faraday permettant de s'affranchir des perturbations électromagnétiques extérieures, et des chambres anéchoïques, dont les parois absorbent les ondes électromagnétiques.Such measurement chambers are conventionally both Faraday cages making it possible to overcome external electromagnetic disturbances, and anechoic chambers, the walls of which absorb electromagnetic waves.
Toutefois les systèmes de mesure électromagnétique actuels sont impropres à fournir des diagrammes du rayonnement d’un dispositif électronique rayonnant porté par un être vivant. En effet, pour des raisons de sécurité et de santé, la présence d’un être vivant est proscrite, au sein de la chambre de mesure, lors de la mise en œuvre des mesures électromagnétiques.However, current electromagnetic measurement systems are unsuitable for providing diagrams of the radiation of a radiating electronic device carried by a living being. Indeed, for safety and health reasons, the presence of a living being is prohibited, within the measurement chamber, during the implementation of electromagnetic measurements.
Le but de l’invention est donc de proposer un système de mesure électromagnétique permettant de mieux prendre en compte l’influence du corps d’un être vivant, par exemple un être humain, sur le rayonnement d’un dispositif électronique rayonnant.The aim of the invention is therefore to propose an electromagnetic measurement system making it possible to better take into account the influence of the body of a living being, for example a human being, on the radiation of a radiating electronic device.
A cet effet, l’invention a pour objet un système de mesure électromagnétique du type précité dans lequel le système de mesure électromagnétique comprend en outre un mannequin placé à l’intérieur de la chambre de mesure et auquel le dispositif électronique rayonnant est fixé, le mannequin comprenant une cavité interne configurée pour être remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps d’un être vivant.To this end, the subject of the invention is an electromagnetic measurement system of the aforementioned type in which the electromagnetic measurement system further comprises a mannequin placed inside the measurement chamber and to which the radiating electronic device is attached, the dummy comprising an internal cavity configured to be filled with at least one element representative of the constitution of the body of a living being.
Le système de mesure électromagnétique selon l’invention permet de quantifier la pénétration des champs hyperfréquence, générés par le dispositif électronique rayonnant, dans un volume sensiblement équivalent à celui du corps d’un être vivant par exemple un être humain.The electromagnetic measurement system according to the invention makes it possible to quantify the penetration of microwave fields, generated by the radiating electronic device, in a volume substantially equivalent to that of the body of a living being, for example a human being.
Plus précisément, le système de mesure électromagnétique selon l’invention est basé sur l’association d’un système de mesure électromagnétique traditionnel avec un mannequin. En particulier, le mannequin associé selon l’invention, présente une cavité interne configurée pour être remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps d’un être vivant, ce qui permet de mesurer les champs surfaciques et volumiques générés par le dispositif électronique rayonnant sur et/ou dans le mannequin portant le dispositif électronique rayonnant.More specifically, the electromagnetic measurement system according to the invention is based on the association of a traditional electromagnetic measurement system with a mannequin. In particular, the associated dummy according to the invention has an internal cavity configured to be filled with at least one element representative of the constitution of the body of a living being, which makes it possible to measure the surface and volume fields generated by the device. radiating electronics on and / or in the mannequin carrying the radiating electronic device.
Par rapport aux systèmes de mesure électromagnétiques de l’art antérieur, la mesure du rayonnement du dispositif électronique rayonnant obtenue à l’aide du système de mesure électromagnétique selon l’invention est alors améliorée de sorte à représenter plus fidèlement, et de manière volumique, le rayonnement réel du dispositif électronique rayonnant sur le corps d’un être vivant et l’atténuation des ondes électromagnétiques induite par le mannequin.Compared with the electromagnetic measurement systems of the prior art, the measurement of the radiation of the radiating electronic device obtained using the electromagnetic measurement system according to the invention is then improved so as to represent more faithfully, and by volume, the real radiation of the electronic device radiating on the body of a living being and the attenuation of electromagnetic waves induced by the dummy.
Autrement dit, le système de mesure électromagnétique selon l’invention permet une meilleure analyse de l’absorption, par le corps d’un être vivant, du rayonnement généré par un dispositif électronique rayonnant fixé au corps d’un être vivant représenté par le mannequin selon l’invention.In other words, the electromagnetic measurement system according to the invention allows a better analysis of the absorption, by the body of a living being, of the radiation generated by a radiating electronic device fixed to the body of a living being represented by the mannequin. according to the invention.
Par la suite, on entend par mannequin (en anglais également appelé phantom), un humanoïde, ou tout autre objet de forme anthropomorphique tel que par exemple le mannequin normalisé selon la norme EN 62311, également appelée « bouteille normalisée ».Subsequently, the term “mannequin” (in English also called phantom) is understood to mean a humanoid, or any other object of anthropomorphic shape such as for example the mannequin standardized according to standard EN 62311, also called “standardized bottle”.
De plus, la cavité interne résulte, par exemple, du fait que le mannequin est en partie ou entièrement creux ce qui permet d'observer la pénétration volumique du champ électromagnétique rayonné par le dispositif électronique rayonnant fixé au mannequin.In addition, the internal cavity results, for example, from the fact that the manikin is partially or entirely hollow, which makes it possible to observe the volume penetration of the electromagnetic field radiated by the radiating electronic device fixed to the manikin.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le système de mesure électromagnétique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les configurations techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the electromagnetic measurement system comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all the technically possible configurations:
- le volume de la cavité interne est compris entre 0,12 m3 et 0,18 m3 ;- the volume of the internal cavity is between 0.12 m 3 and 0.18 m 3 ;
- le mannequin comprend au moins un membre articulé, de préférence au moins deux membres articulés, de préférence encore deux membres supérieurs et deux membres inférieurs articulés;- The dummy comprises at least one articulated member, preferably at least two articulated members, more preferably two upper members and two articulated lower members;
- la cavité interne du mannequin est remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps d’un être vivant ;- the internal cavity of the dummy is filled with at least one element representative of the constitution of the body of a living being;
- l’élément représentatif de la constitution du corps d'un être vivant appartient au groupe comprenant :- the representative element of the constitution of the body of a living being belongs to the group comprising:
+ un milieu inhomogène représentatif de la distribution volumique de l’anatomie de l’être vivant, + un milieu homogène présentant les caractéristiques radioélectriques du corps de l’être vivant ;+ an inhomogeneous medium representative of the volume distribution of the anatomy of the living being, + a homogeneous medium presenting the radioelectric characteristics of the body of the living being;
- le système de mesure électromagnétique comprend un support vertical et un plateau tournant solidaire de la base du support, sur lesquels le mannequin est positionné ;- the electromagnetic measurement system comprises a vertical support and a turntable secured to the base of the support, on which the mannequin is positioned;
- le sol de la chambre de mesure est métallique ;- the floor of the measurement chamber is metallic;
- la structure portant le réseau de sondes électromagnétiques est une arche demisphérique.- the structure carrying the network of electromagnetic probes is a semi-spherical arch.
L’invention a également pour objet un procédé de mesure électromagnétique mis en œuvre dans le système de mesure électromagnétique défini ci-dessus, le procédé comprenant :The invention also relates to an electromagnetic measurement method implemented in the electromagnetic measurement system defined above, the method comprising:
- une étape de fixation du dispositif électronique sur un mannequin placé à l’intérieur de la chambre de mesure, le mannequin comprenant une cavité interne configurée pour être remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps d’un être vivant,a step of fixing the electronic device to a mannequin placed inside the measurement chamber, the mannequin comprising an internal cavity configured to be filled with at least one element representative of the constitution of the body of a living being,
- une étape de mesure électromagnétique du dispositif électronique fixé au mannequin.- a step of electromagnetic measurement of the electronic device fixed to the mannequin.
Suivant un autre aspect avantageux de l’invention, l’étape de mesure électromagnétique est réitérée pour au moins:According to another advantageous aspect of the invention, the electromagnetic measurement step is repeated for at least:
- deux positions distinctes du dispositif électronique rayonnant sur le mannequin, le mannequin restant statique, et/ou- two distinct positions of the radiating electronic device on the manikin, the manikin remaining static, and / or
- deux configurations distinctes du mannequin, la position du dispositif électronique rayonnant sur le mannequin restant constante.- two distinct configurations of the manikin, the position of the radiating electronic device on the manikin remaining constant.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :These characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example, and made with reference to the appended drawings, in which:
- les figures 1 à 3 sont des représentations schématiques du système de mesure électromagnétique selon l’invention et de différents éléments le constituant;- Figures 1 to 3 are schematic representations of the electromagnetic measurement system according to the invention and of various elements constituting it;
- les figures 4 à 6 représentent un premier exemple de mannequin constituant le système de mesure électromagnétique selon l'invention ;- Figures 4 to 6 show a first example of a dummy constituting the electromagnetic measurement system according to the invention;
- la figure 7 représente un deuxième exemple de mannequin constituant le système de mesure électromagnétique selon l’invention ;- Figure 7 shows a second example of a dummy constituting the electromagnetic measurement system according to the invention;
- la figure 8 est un organigramme d’un procédé de mesure électromagnétique selon l’invention.- Figure 8 is a flow diagram of an electromagnetic measurement method according to the invention.
De façon conventionnelle dans la présente demande, les expressions « sensiblement égal à » et « environ » exprimeront chacune une relation d'égalité à plus ou moins 10 %.Conventionally, in the present application, the expressions “substantially equal to” and “approximately” will each express an equal relationship at plus or minus 10%.
Sur la figure 1, un système 10 de mesure électromagnétique selon l’invention, également appelé banc de mesure, comprend une chambre de mesure.In FIG. 1, an electromagnetic measurement system 10 according to the invention, also called a measurement bench, comprises a measurement chamber.
Cette chambre de mesure est à la fois une cage de Faraday permettant de s’affranchir des perturbations électromagnétiques extérieures, et une chambre anéchoïques, dont les parois absorbent les ondes électromagnétiques.This measurement chamber is both a Faraday cage for overcoming external electromagnetic disturbances, and an anechoic chamber, the walls of which absorb electromagnetic waves.
Les parois sont notamment recouvertes d’absorbants, par exemple hybrides, 12 de forme pyramidale et composés de mousse chargée de carbone. Par « absorbant hybride », on entend la combinaison des mousses chargée de carbone de forme pyramidale avec des tuiles de ferrites placées sous ces mousses. Les dimensions d’une tuile de ferrite sont par exemple les suivantes : une largeur sensiblement égale à 30 cm, une longueur sensiblement égale à 30 cm, et une épaisseur sensiblement égale à 8 mm) adaptées aux fréquences basses (ces tuiles de ferrite couvrent la bande de fréquences de 30 MHz à 1 GHz). Ces tuiles de ferrites permettent d’augmenter l’efficacité de l’absorption des ondes électromagnétique pour la partie basse fréquence du spectre. L’association des tuiles ferrites et des absorbants pyramidaux (absorbant hybride) permet de couvrir la bande de fréquence de 30 MHz à 18 GHz.The walls are in particular covered with absorbents, for example hybrids, 12 of pyramidal shape and composed of carbon-laden foam. By “hybrid absorbent” is meant the combination of carbon-laden pyramid-shaped foams with ferrite tiles placed under these foams. The dimensions of a ferrite tile are for example the following: a width substantially equal to 30 cm, a length substantially equal to 30 cm, and a thickness substantially equal to 8 mm) adapted to low frequencies (these ferrite tiles cover the frequency band from 30 MHz to 1 GHz). These ferrite tiles increase the efficiency of the absorption of electromagnetic waves for the low frequency part of the spectrum. The combination of ferrite tiles and pyramidal absorbents (hybrid absorbent) makes it possible to cover the frequency band from 30 MHz to 18 GHz.
Sur le sol 22 de la chambre de mesure, repose une structure 24 portant un réseau de d’émetteurs/récepteurs 26 de rayonnements électromagnétiques vers ou depuis le dispositif 84 électronique rayonnant.On the floor 22 of the measurement chamber, rests a structure 24 carrying a network of emitters / receivers 26 of electromagnetic radiation to or from the radiating electronic device 84.
En particulier, le sol 22 est parfaitement métallique afin de se rapprocher des conditions réelles de déplacement d’un être vivant en contact avec le sol, notamment au cours d’une activité physique. Un tel sol 22 parfaitement métallique est par ailleurs, optionnellement, configuré pour rétrodiffuser des rayonnements parasites. La rétrodiffusion des rayonnements parasites par le sol 22 métallique, de dimensions finies limitées par les parois de la chambre de mesure, permet d’assurer un étalonnage très précis du système 10 de mesure électromagnétique selon l’invention, et permet la mesure de dispositifs électroniques rayonnants de très petites dimensions (dont la dimension maximale est par exemple de comprise entre 0,1 à 10 mm).In particular, the ground 22 is perfectly metallic in order to approximate the real conditions of movement of a living being in contact with the ground, in particular during physical activity. Such perfectly metallic ground 22 is also, optionally, configured to backscatter parasitic radiation. The backscatter of parasitic radiation through the metal floor 22, of finite dimensions limited by the walls of the measurement chamber, makes it possible to ensure a very precise calibration of the electromagnetic measurement system 10 according to the invention, and allows the measurement of electronic devices. radiating very small dimensions (whose maximum dimension is for example between 0.1 to 10 mm).
Selon l’exemple des figures 1 et 2, la structure est une arche 24 de forme demisphérique. Une telle structure 3D permet d’obtenir une mesure en trois dimensions, i.e. 3D, du champ électromagnétique rayonné par le dispositif 84 électronique rayonnant.According to the example of Figures 1 and 2, the structure is an arch 24 of semi-spherical shape. Such a 3D structure makes it possible to obtain a three-dimensional, i.e. 3D, measurement of the electromagnetic field radiated by the radiating electronic device 84.
Plus précisément, l’arche 24 de forme demi-sphérique est, par exemple, métallique et est configurée pour positionner dans l’espace une pluralité d’émetteurs/récepteurs 26 de rayonnements électromagnétiques.More specifically, the arch 24 of semi-spherical shape is, for example, metallic and is configured to position in space a plurality of emitters / receivers 26 of electromagnetic radiation.
Par exemple, l'arche 24 représentée sur la figure 1 comprend trente-deux émetteurs/récepteurs 26 également appelés sondes ou encore capteurs de champ, configurées pour émettre et recevoir des rayonnements électromagnétiques.For example, the arch 24 represented in FIG. 1 comprises thirty-two transmitters / receivers 26 also called probes or even field sensors, configured to transmit and receive electromagnetic radiation.
La répartition des émetteurs/récepteurs 26 est notamment uniforme, ce qui impose une contrainte sur le pas spatial en élévation. Chaque émetteurs/récepteurs 26 (i.e. capteur ou sonde) est par exemple un émetteur/récepteur large bande notamment une antenne Vivaldi croisée configurée pour permettre des mesures à la fois en polarisation horizontale et en polarisation verticale.The distribution of the transmitters / receivers 26 is notably uniform, which imposes a constraint on the spatial pitch in elevation. Each transmitter / receiver 26 (i.e. sensor or probe) is for example a broadband transmitter / receiver, in particular a crossed Vivaldi antenna configured to allow measurements both in horizontal polarization and in vertical polarization.
D’autres types d’antennes large bande à double polarisation sont également utilisables.Other types of broadband dual polarization antennas can also be used.
L’arche 24 comprend en outre des commutateurs radiofréquence large bande et/ou hyperfréquence (non représentés) et des câbles radiofréquence et/ou hyperfréquence 16.The arch 24 further includes broadband and / or microwave switches (not shown) and radiofrequency and / or microwave cables 16.
Les câbles hyperfréquence 16 sont configurés pour relier les émetteurs/récepteurs 26 et les commutateurs radiofréquence et/ou hyperfréquence, et relier les émetteurs/récepteurs 26 à une unité de contrôle 32 représentée sur la figure 2, l’unité de contrôle étant distante et localisée à l’extérieure de la chambre de mesure et comprenant un émetteur/récepteur (non représenté).The microwave cables 16 are configured to connect the transmitters / receivers 26 and the radio frequency and / or microwave switches, and connect the transmitters / receivers 26 to a control unit 32 shown in FIG. 2, the control unit being remote and located outside the measurement chamber and comprising a transmitter / receiver (not shown).
Ces câbles sont par exemple des câbles coaxiaux configurés pour couvrir une large bande de fréquence, notamment jusqu’à 18 GHz.These cables are for example coaxial cables configured to cover a wide frequency band, in particular up to 18 GHz.
Sur le système de mesure électromagnétique 10 représenté sur la figure 1, l’arche comprend par exemple dix commutateurs radiofréquence et/ou hyperfréquence associés aux câbles radiofréquence et/ou hyperfréquence 16 décrits précédemment.On the electromagnetic measurement system 10 shown in FIG. 1, the arch comprises, for example, ten radio frequency and / or microwave switches associated with the radio frequency and / or microwave cables 16 described above.
Chaque commutateur radiofréquence et/ou hyperfréquence est piloté par un système d’acquisition et de traitement de données (non représenté) de l’unité de contrôle 32 via un câble de commande (non représenté), et est alimenté par un câble d’alimentation (non représenté) en provenance d’une alimentation continue extérieure à la chambre de mesure.Each radio frequency and / or microwave switch is controlled by a data acquisition and processing system (not shown) of the control unit 32 via a control cable (not shown), and is supplied by a power cable. (not shown) coming from a continuous supply external to the measurement chamber.
Un tel système d’acquisition et de traitement de données comprend une ou plusieurs cartes électroniques intégrées dans un boîtier. Par exemple, une carte comprenant un composant logique programmable, tel qu’un FPGA (de l’anglais Field Programmable Gâte Array) configuré pour réaliser une interface entre un ordinateur de post-traitement (non représenté) et une autre carte électronique, dédiée au contrôle du fonctionnement radiofréquence du système de mesure électromagnétique 10 selon l’invention, et comprenant par exemple un circuit intégré dédié tel qu’un circuit RFIC (de l’anglais Radio Frequency Integrated Circuit) sont utilisées.Such a data acquisition and processing system comprises one or more electronic cards integrated in a housing. For example, a card comprising a programmable logic component, such as an FPGA (from the English Field Programmable Gate Array) configured to provide an interface between a post-processing computer (not shown) and another electronic card, dedicated to control of the radio frequency operation of the electromagnetic measurement system 10 according to the invention, and comprising for example a dedicated integrated circuit such as an RFIC circuit (from the English Radio Frequency Integrated Circuit) are used.
Ces commutateurs radiofréquence et/ou hyperfréquence sont configurés pour activer/désactiver un émetteur/récepteur 26 à la fois, afin d’assurer le déplacement électronique du faisceau électromagnétique émis d’un émetteur/récepteur 26 à un autre jusqu’à ce que chaque émetteur/récepteur ait été activé. En d’autres termes, les commutateurs sont configurés pour que chacun à leur tour un émetteur/récepteur des trente-deux émetteurs/récepteurs 26 de l’arche 24 :These radio frequency and / or microwave switches are configured to activate / deactivate one transmitter / receiver 26 at a time, in order to ensure the electronic movement of the electromagnetic beam emitted from one transmitter / receiver 26 to another until each transmitter / receiver has been activated. In other words, the switches are configured so that each in turn a transmitter / receiver of the thirty-two transmitters / receivers 26 of arc 24:
- émette un rayonnement électromagnétique vers le dispositif électronique rayonnant 84 à mesurer dans une direction donnée selon un angle Θ dans le plan d’élévation (cas appliqué à un test de susceptibilité de compatibilité électromagnétique CEM où l’on « agresse » le dispositif électronique rayonnant 84 afin d’évaluer sa tenue en présence d’un champ électromagnétique extérieur), ou- emits electromagnetic radiation towards the radiating electronic device 84 to be measured in a given direction at an angle Θ in the elevation plane (case applied to an EMC electromagnetic compatibility susceptibility test where the radiating electronic device is "attacked" 84 in order to assess its behavior in the presence of an external electromagnetic field), or
- reçoive le rayonnement électromagnétique du dispositif électronique rayonnant 84 à mesurer dans une direction donnée selon un angle Θ dans le plan d’élévation (cas de la mesure du diagramme de rayonnement de l’objet rayonnant 84).- receives the electromagnetic radiation from the radiating electronic device 84 to be measured in a given direction at an angle Θ in the elevation plane (case of the measurement of the radiation diagram of the radiating object 84).
Ainsi, le mode de fonctionnement des émetteurs/récepteurs 26 est réversible selon le type de mesure à effectuer sur le dispositif électronique rayonnant 84, à savoir un test de susceptibilité de compatibilité électromagnétique ou une mesure de diagramme de rayonnement.Thus, the operating mode of the transmitters / receivers 26 is reversible according to the type of measurement to be carried out on the radiating electronic device 84, namely a test of susceptibility of electromagnetic compatibility or a measurement of radiation diagram.
Selon un aspect particulier, le système de mesure électromagnétique 10 comprend deux voies distinctes de mesures (non représentées) configurées pour permettre une mesure simultanée, dans le plan horizontal et dans le plan vertical de chaque émetteur/récepteur 26, du rayonnement électromagnétique produit par le dispositif électronique rayonnant 84 fixé au mannequin 20 selon l’invention. Autrement dit, chaque voie de mesure est dédiée respectivement à une mesure en polarisation horizontale et à une mesure en polarisation verticale. Seules les périodes d’émission du dispositif électronique rayonnant 84 sont utilisées pour construire le diagramme de rayonnement.According to a particular aspect, the electromagnetic measurement system 10 comprises two separate measurement channels (not shown) configured to allow simultaneous measurement, in the horizontal plane and in the vertical plane of each transmitter / receiver 26, of the electromagnetic radiation produced by the radiating electronic device 84 fixed to the mannequin 20 according to the invention. In other words, each measurement channel is dedicated respectively to a measurement in horizontal polarization and to a measurement in vertical polarization. Only the emission periods of the radiating electronic device 84 are used to construct the radiation diagram.
La structure métallique de l’arche 24 demi-sphérique, ainsi que les commutateurs radiofréquence et/ou hyperfréquence et les câbles radiofréquence et/ou hyperfréquence sont par ailleurs également recouverts d’absorbant composé de mousse chargée de carbone. L’absorbant, recouvrant ainsi la structure portant le réseau d’émetteurs/récepteurs 26, ajoute des pertes d’insertion sur une large plage de fréquence de 0 à 18 GHz et est configuré pour masquer les parties métalliques de la structure portant le réseau d’émetteurs/récepteurs 26.The metal structure of the hemispherical arch 24, as well as the radio frequency and / or microwave switches and the radio frequency and / or microwave cables are also covered with an absorbent composed of carbon-laden foam. The absorbent, thus covering the structure carrying the network of transmitters / receivers 26, adds insertion losses over a wide frequency range from 0 to 18 GHz and is configured to mask the metal parts of the structure carrying the network d transmitters / receivers 26.
Selon un aspect particulier, le système de mesure électromagnétique 10 comprend un plateau tournant 14. Le plateau tournant 14 est commandé par l’unité de contrôle 32 au moyen, par exemple, d’une liaison 36 par fibre optique, comme représenté sur la figure 2. Il est également alimenté à partir du réseau électrique au moyen, par exemple, d’une liaison 38 (arrivée 230V), comme représenté sur la figure 2.According to a particular aspect, the electromagnetic measurement system 10 comprises a turntable 14. The turntable 14 is controlled by the control unit 32 by means, for example, of a link 36 by optical fiber, as shown in the figure 2. It is also supplied from the electrical network by means, for example, of a link 38 (230V supply), as shown in FIG. 2.
L’unité de contrôle 32 est par ailleurs connectée à un calculateur 30, par exemple un calculateur mis en œuvre par ordinateur au moyen d’un processeur (non représenté), la liaison 34 entre l’unité de contrôle 32 et le calculateur 30 étant, par exemple, un bus de communication numériques à courte distance (GPIB de l’anglais General Purpose Interface Bus).The control unit 32 is also connected to a computer 30, for example a computer implemented by computer by means of a processor (not shown), the link 34 between the control unit 32 and the computer 30 being , for example, a short-range digital communication bus (GPIB for General Purpose Interface Bus).
Le plateau tournant 14 est configuré pour permettre un déplacement mécanique du mannequin 20 dans le plan azimutal selon un angle φ.The turntable 14 is configured to allow mechanical movement of the dummy 20 in the azimuth plane at an angle φ.
Sur le plateau tournant 14 est solidarisé un support 18 vertical, également appelé mât support, comme représenté plus en détail sur la figure 3. Le support vertical 18 est configuré pour supporter le mannequin 20 auquel le dispositif électronique rayonnant 84 est fixé.On the turntable 14 is secured a vertical support 18, also called support mast, as shown in more detail in Figure 3. The vertical support 18 is configured to support the mannequin 20 to which the radiating electronic device 84 is attached.
Sur la figure 3, le support vertical 18 comprend un socle 40 solidaire du plateau tournant 14. Par ailleurs, le support vertical 18 est configuré pour permettre différentes configuratlons/orientations du mannequin 20 à savoir, notamment lorsque le mannequin 20 comprend, outre une tête et un corps 56 (i.e. tronc), et au moins un membre articulé 52, 54, de préférence au moins deux membres articulés, de préférence encore deux membres supérieurs 52, par exemple des bras, et deux membres inférieurs 54, par exemple des jambes, articulés comme représentés sur la figure 4 :In FIG. 3, the vertical support 18 comprises a base 40 integral with the turntable 14. Furthermore, the vertical support 18 is configured to allow different configuratlons / orientations of the mannequin 20 namely, in particular when the mannequin 20 comprises, in addition to a head and a body 56 (ie trunk), and at least one articulated member 52, 54, preferably at least two articulated members, more preferably two upper members 52, for example arms, and two lower members 54, for example legs , articulated as shown in Figure 4:
debout, assis, les deux bras 52 vers l’avant du corps 56, un bras 52 vers l’avant et un bras tendu vers l’arrière les bras 52 le long du corps 56, les bras 52 pliés au-dessus du nombril etc.standing, seated, both arms 52 towards the front of the body 56, one arm 52 towards the front and one arm stretched backwards the arms 52 along the body 56, the arms 52 folded above the navel etc. .
Le support vertical 18 est par exemple constitué d’un matériau dont la permittivité est proche de l’air de sorte à être transparent vis-à-vis des rayonnements électromagnétiques du dispositif électronique rayonnant 84 sous test.The vertical support 18 is for example made of a material whose permittivity is close to air so as to be transparent vis-à-vis the electromagnetic radiation of the radiating electronic device 84 under test.
Le système de mesure électromagnétique 10 représenté sur la figure 1 comprend également le mannequin 12 placé à l’intérieur de la chambre de mesure, sur le support vertical 18 précédemment décrit. Le dispositif électronique rayonnant 84 dont le rayonnement électromagnétique est à mesurer est fixé au mannequin 20.The electromagnetic measurement system 10 shown in FIG. 1 also includes the mannequin 12 placed inside the measurement chamber, on the vertical support 18 previously described. The radiating electronic device 84 whose electromagnetic radiation is to be measured is fixed to the mannequin 20.
Deux types de mannequins 20 sont par exemple illustrés par les figures 4 à 6 d’une part et par la figure 7 d’autre part.Two types of mannequins 20 are for example illustrated by Figures 4 to 6 on the one hand and by Figure 7 on the other hand.
Pour ces deux exemples, le mannequin 20 comprend une cavité interne configurée pour être remplie avec au moins un élément représentatif de la constitution du corps humain afin de simuler les caractéristiques électromagnétiques des tissus humains.For these two examples, the mannequin 20 includes an internal cavity configured to be filled with at least one element representative of the constitution of the human body in order to simulate the electromagnetic characteristics of human tissue.
Le volume de la cavité interne est notamment compris entre 0,12 m3 et 0,18 m3, par exemple sensiblement égal à 0,15 m3.The volume of the internal cavity is in particular between 0.12 m 3 and 0.18 m 3 , for example substantially equal to 0.15 m 3 .
En conséquence, les diagrammes de rayonnement électromagnétique du dispositif électronique rayonnant 84 obtenus au moyen du système de mesure électromagnétique 10 selon la présente invention sont représentatif de l’effet électromagnétique réel produit par le dispositif électronique rayonnant 84 sur le corps humain.Consequently, the electromagnetic radiation diagrams of the radiating electronic device 84 obtained by means of the electromagnetic measurement system 10 according to the present invention are representative of the real electromagnetic effect produced by the radiating electronic device 84 on the human body.
Le premier exemple de mannequin illustré par les figures 4 à 6 est un humanoïde articulé configuré pour permettre la prise en compte des organes internes lors de la mesure.The first example of a mannequin illustrated by FIGS. 4 to 6 is an articulated humanoid configured to allow the internal organs to be taken into account during the measurement.
Plus précisément, la cavité interne du mannequin est remplie avec un milieu inhomogène représentatif de la distribution volumique de l’anatomie humaine.More precisely, the internal cavity of the manikin is filled with an inhomogeneous medium representative of the volume distribution of the human anatomy.
Ce type de mannequin humanoïde est pourvu d’éléments synthétiques représentatifs des os 78 de la colonne vertébrale ou de la cage thoracique, et des organes du corps humain tel que les poumons 74, le cœur 72, ou encore les vaisseaux majeurs tels qu’une artère 76, ou encore des muscles 80 ou des tissus tel que le tissu adipeux 82 du corps humain comme représenté sur la coupe transversale du mannequin 20 de la figure 6.This type of humanoid dummy is provided with synthetic elements representative of the bones 78 of the spine or the rib cage, and of the organs of the human body such as the lungs 74, the heart 72, or even the major vessels such as a artery 76, or also muscles 80 or tissues such as adipose tissue 82 of the human body as shown in the cross section of the mannequin 20 of FIG. 6.
Sur la figure 6, le dispositif électronique rayonnant 84 est par exemple placé au dos du mannequin du système de mesure électromagnétique 10.In FIG. 6, the radiating electronic device 84 is for example placed on the back of the manikin of the electromagnetic measurement system 10.
Une vue de face en transparence d'un tel mannequin humanoïde 20 est également illustrée par la figure 5 où d’autres milieux diélectriques distincts sont respectivement utilisés pour représenter le foie 60, la vésicule biliaire 62 les reins 64, la rate 66 et l’estomac 70 etc.A transparent front view of such a humanoid mannequin 20 is also illustrated by FIG. 5 where other distinct dielectric media are respectively used to represent the liver 60, the gall bladder 62 the kidneys 64, the spleen 66 and the stomach 70 etc.
Chacun de ces éléments synthétiques sont des milieux diélectriques distincts dont les caractéristiques radioélectriques sont équivalentes à celles des os, organes, vaisseaux, muscles qu’ils représentent respectivement.Each of these synthetic elements are distinct dielectric media, the radioelectric characteristics of which are equivalent to those of the bones, organs, vessels, muscles that they represent respectively.
Par exemple, les milieux diélectriques représentatifs des organes présentent une permittivité relative sensiblement égale à cinquante et une conductivité sensiblement égale à 2 S/m, le milieu diélectrique représentatif de la graisse présente une permittivité relative sensiblement égale à sept et une conductivité sensiblement égale à 0,17 S/m, le milieu diélectrique représentatif des muscles présente une permittivité relative sensiblement égale à cinquante et une conductivité sensiblement égale à 1,7 S/m, le milieu diélectrique représentatif des os présente une permittivité relative sensiblement égale à onze et une conductivité sensiblement égale à 0,43 S/m.For example, the dielectric media representative of the organs have a relative permittivity substantially equal to fifty and a conductivity substantially equal to 2 S / m, the dielectric medium representative of the grease has a relative permittivity substantially equal to seven and a conductivity substantially equal to 0 , 17 S / m, the dielectric medium representative of the muscles has a relative permittivity substantially equal to fifty and a conductivity substantially equal to 1.7 S / m, the dielectric medium representative of the bones has a relative permittivity substantially equal to eleven and a conductivity substantially equal to 0.43 S / m.
Par ailleurs, l’épaisseur de ces éléments synthétiques varie également en fonction des os, organes, vaisseaux, muscles qu’ils représentent respectivement. Par exemple, l’épaisseur de la couche de diélectrique représentative :In addition, the thickness of these synthetic elements also varies depending on the bones, organs, vessels, muscles that they represent respectively. For example, the thickness of the representative dielectric layer:
de la peau, est sensiblement égale à 1 mm, de la graisse, est comprise entre 1 cm et 4 cm, des muscles, est comprise entre 1 et 3 cm, des os est sensiblement égale à 6 cm.of the skin, is substantially equal to 1 mm, of the fat, is between 1 cm and 4 cm, of the muscles, is between 1 and 3 cm, of the bones is substantially equal to 6 cm.
La distribution volumique des éléments disposés dans la cavité interne du mannequin 20 est alors telle que l’anatomie humaine est fidèlement respectée, ce qui permet une prise en compte précise de la géométrie humaine dans les résultats de mesure obtenus au moyen du système de mesure électromagnétique 10 selon l’invention.The volume distribution of the elements arranged in the internal cavity of the mannequin 20 is then such that the human anatomy is faithfully respected, which allows precise taking into account of human geometry in the measurement results obtained by means of the electromagnetic measurement system. 10 according to the invention.
Différents types de matériaux peuvent être utilisés pour composer les mannequins humanoïde tels que ceux représentés sur les figures 4 à 6, afin que ces mannequins soient utilisables pour des mesures basse fréquence ou haute fréquence.Different types of materials can be used to compose the humanoid mannequins such as those represented in FIGS. 4 to 6, so that these mannequins can be used for low frequency or high frequency measurements.
Par exemple, pour des mesures hyperfréquences, un mannequin humanoïde dont le matériau est amagnétique avec une partie réelle de la permittivité relative environ égale à trois, et une partie imaginaire de la permittivité relative environ égale à 0,02 est utilisé.For example, for microwave measurements, a humanoid dummy whose material is non-magnetic with a real part of the relative permittivity approximately equal to three, and an imaginary part of the relative permittivity approximately equal to 0.02 is used.
Le deuxième exemple de mannequin illustré par la figure 7 présente une forme 86 plus générique pour représenter l’être humain, cette forme est ses dimensions étant définies, par exemple, selon la norme EN 62311, de sorte représenter par exemple la tête et le corps (i.e. tronc) de l’être vivant, par exemple un humain.The second example of a mannequin illustrated by FIG. 7 presents a more generic form 86 for representing the human being, this form and its dimensions being defined, for example, according to standard EN 62311, so as to represent for example the head and the body (ie trunk) of the living being, for example a human.
Ce deuxième exemple de mannequin 20, également appelé « bouteille normalisée » 86 comprend une cavité interne dont le volume est également compris entre 0,12 m3 et 0.18 m3, par exemple, tel que représenté sur la figure 7 sensiblement égal à 0,15 m3.This second example of a mannequin 20, also called a “standardized bottle” 86 comprises an internal cavity, the volume of which is also between 0.12 m 3 and 0.18 m 3 , for example, as shown in FIG. 7 substantially equal to 0, 15 m 3 .
Une telle cavité interne est notamment configurée pour recevoir un milieu inhomogène tel que décrit précédemment ou un milieu homogène, de type gel dont la permittivité relative a été au préalable caractérisée, pour la fréquence d’émission du dispositif électronique rayonnant 84 utilisé lors de la mesure électromagnétique, de sorte à présenter globalement les caractéristiques radioélectriques des tissus de l’être vivant représenté par le mannequin 20.Such an internal cavity is in particular configured to receive an inhomogeneous medium as described above or a homogeneous medium, of gel type whose relative permittivity has been previously characterized, for the emission frequency of the radiating electronic device 84 used during the measurement. electromagnetic, so as to globally present the radioelectric characteristics of the tissues of the living being represented by the mannequin 20.
La permittivité relative dépend de la fréquence d’émission du dispositif électronique rayonnant 84 conformément au modèle de Debye d’ordre un exprimé au moyen des deux équations suivantes:The relative permittivity depends on the emission frequency of the radiating electronic device 84 in accordance with the Debye model of order one expressed by means of the following two equations:
ε *r_gd (û>) = e„,+ε * r_ g d (û>) = e „, +
- J's_gel | 6>.T.(g5 - ε„ )- J's_ g el | 6> .T. (G 5 - ε „)
ω.ε, + (ty.r)2 ω.ε, + (ty.r) 2
- , (¾ - £°°) ω. ε0. £r — crs_gei ' ζω τρ £θ· ω .τ avec os_gei le modèle de la conductivité statique, es la permittivité statique, la permittivité en haute fréquence, ω la pulsation, et τ le temps de relaxation.-, (¾ - £ °°) ω. ε 0 . £ r - cr s _g e i 'ζ ω τ ρ £ θ · ω .τ with o s _gei the static conductivity model, e s static permittivity, high frequency permittivity,, pulsation, and τ time of relaxation.
Par exemple, lorsque le mannequin 20 est représentatif d’un être humain, le gel présente les caractéristiques radioélectriques du corps humain, à savoir une perméabilité sensiblement égale à un et une permittivité relative sensiblement égale à quatre-vingt.For example, when the mannequin 20 is representative of a human being, the gel has the radioelectric characteristics of the human body, namely a permeability substantially equal to one and a relative permittivity substantially equal to eighty.
Selon un autre exemple, la permittivité relative du gel est environ égale à cinquante de sorte à s’approcher de celle de l’eau qui est le plus souvent l’un des éléments constitutifs principaux des tissus d’un être vivant.According to another example, the relative permittivity of the gel is approximately equal to fifty so as to approach that of water which is most often one of the main constituent elements of the tissues of a living being.
Ainsi, il est possible d’étudier l’influence de la conductivité volumique et surfacique d’un tel milieu homogène, présentant les caractéristiques radioélectriques du corps de l’être vivant, sur le rayonnement généré par un dispositif électronique rayonnant 84 fixé au mannequin 20.Thus, it is possible to study the influence of the volume and surface conductivity of such a homogeneous medium, presenting the radioelectric characteristics of the body of the living being, on the radiation generated by a radiating electronic device 84 fixed to the mannequin 20 .
Les mannequins 20 représentés par les figures 4 à 7, visent à représenter fidèlement le corps humain, toutefois des mannequins configurés pour représenter d'autres êtres vivants que l’homme sont également utilisables dans le système de mesure électromagnétique 10 selon l’invention en fonction de l’application du dispositif électronique rayonnant 84 dont le rayonnement en présence d’un être vivant est à mesurer.The mannequins 20 represented by FIGS. 4 to 7 aim to faithfully represent the human body, however mannequins configured to represent other living beings than man are also usable in the electromagnetic measurement system 10 according to the invention in function the application of the radiating electronic device 84 whose radiation in the presence of a living being is to be measured.
Un ou plusieurs dispositifs électroniques rayonnants 84 sont fixés sur le mannequin 20 du système de mesure électromagnétique 10 selon l’invention. De tels dispositifs électroniques rayonnants 84 sont notamment intégrés au sein « d’objets connectés », en d’autres termes des dispositifs électroniques connectés à un réseau tel que l’Internet.One or more radiating electronic devices 84 are fixed to the mannequin 20 of the electromagnetic measurement system 10 according to the invention. Such radiating electronic devices 84 are in particular integrated within "connected objects", in other words electronic devices connected to a network such as the Internet.
Par exemple, ces objets connectés sont embarqués sur des individus lors d’activités sportives, de défense, de surveillance ou pour des applications médicales. A titre d’exemple de tels objets connectés sont des montres connectés, des bracelets connectés permettant de suivre l’état de forme (i.e. poids, rythme cardiaque, cycle du sommeil, etc.) d’un être vivant, des objets de géolocalisation tel que des colliers de géolocalisations pour des animaux domestiques ou sauvages etc.For example, these connected objects are shipped to individuals during sports, defense, surveillance or medical applications. As an example of such connected objects are connected watches, connected bracelets making it possible to follow the state of shape (ie weight, heart rate, sleep cycle, etc.) of a living being, geolocation objects such as geolocation collars for domestic or wild animals etc.
Par rapport à la taille du mannequin 20, la taille des dispositifs électroniques rayonnants 84 est très réduite, par exemple pour un mannequin dont la taille est sensiblement égale à 1,75 m, la taille des dispositifs électroniques rayonnants est environ de 0,1 à 10 mm.Compared to the size of the mannequin 20, the size of the radiating electronic devices 84 is very small, for example for a mannequin whose size is substantially equal to 1.75 m, the size of the radiating electronic devices is approximately 0.1 to 10 mm.
L’ensemble des éléments constitutifs du système de mesure électromagnétique 10 précédemment décrits sont, selon un aspect particulier de l’invention, démontables et transportables fournissant une solution de mesure électromagnétique modulaire. Le système de mesure électromagnétique 10 est également appelé scanner selon son application.All the constituent elements of the electromagnetic measurement system 10 described above are, according to a particular aspect of the invention, removable and transportable providing a modular electromagnetic measurement solution. The electromagnetic measurement system 10 is also called a scanner depending on its application.
Par ailleurs, les éléments constitutifs du système de mesure électromagnétique 10 ont un effet de synergie permettant lorsqu’ils sont combinés de restituer l’effet lié à la présence d’un mannequin représentatif en volume et en géométrie du corps d’un être vivant.Furthermore, the constituent elements of the electromagnetic measurement system 10 have a synergistic effect allowing, when combined, to restore the effect linked to the presence of a representative mannequin in volume and in geometry of the body of a living being.
Le fonctionnement du système de mesure électromagnétique 10 selon l’invention va être à présent décrit à l’aide de la figure 8 illustrant un organigramme du procédé de mesure électromagnétique.The operation of the electromagnetic measurement system 10 according to the invention will now be described with the aid of FIG. 8 illustrating a flow diagram of the electromagnetic measurement method.
Lors d’une étape 102, le système de mesure électromagnétique 10 est étalonné en absence du dispositif électronique rayonnant de sorte à tenir compte de l’effet du sol métallique 22 notamment par ajout et calcul lors de l'étape de post-traitement de la mesure étalon de termes correcteurs découlant de la théorie des images telle que décrite par C. PAUL dans «Introduction to electromagnetic compatibility» 1992, ou par E. Roubine et al, dans « Antennes », 1978.During a step 102, the electromagnetic measurement system 10 is calibrated in the absence of the radiating electronic device so as to take account of the effect of the metallic ground 22 in particular by addition and calculation during the post-processing step of the standard measurement of corrective terms derived from image theory as described by C. PAUL in "Introduction to electromagnetic compatibility" 1992, or by E. Roubine et al, in "Antennas", 1978.
Lors d’une étape suivante 104, le dispositif électronique rayonnant 84, par exemple une puce RFID, ou une puce NFC est fixé au biceps du mannequin humanoïde des figures 4 à 6.In a next step 104, the radiating electronic device 84, for example an RFID chip, or an NFC chip is fixed to the biceps of the humanoid mannequin of FIGS. 4 to 6.
Lors de l’étape 106, la mesure du rayonnement généré par la puce RFID est mise en œuvre au moyen des émetteurs/récepteurs 26 de l’arche 24 activés/désactivés les uns après les autres par les commutateurs radiofréquence et/ou hyperfréquence précédemment décrits.During step 106, the measurement of the radiation generated by the RFID chip is implemented by means of the transceivers 26 of the arch 24 activated / deactivated one after the other by the radio frequency and / or microwave switches previously described. .
En particulier, lors de cette mesure pour un angle d’azimut φ, l’angle d’élévation Θ varie.In particular, during this measurement for an azimuth angle φ, the elevation angle Θ varies.
Lors de l’étape 108, le système d’acquisition et de traitement de données de l'unité de contrôle 32 acquiert, par exemple automatiquement, les données de rayonnement mesurées selon les trois dimensions de l’espace de la chambre de mesure au moyen de l’arche 24 demi-sphérique. En d’autres termes une mesure 3D est réalisée.During step 108, the data acquisition and processing system of the control unit 32 acquires, for example automatically, the radiation data measured according to the three dimensions of the space of the measurement chamber by means of the semi-spherical arch 24. In other words, a 3D measurement is made.
Plus précisément, l’émetteur/récepteur de l’unité de contrôle 32 reçoit les données mesurées par les différents émetteurs/récepteurs (i.e. sondes, capteurs) de l’arche 24 via les deux voies de mesures distinctes configurées pour permettre une mesure simultanée, dans le plan horizontal et dans le plan vertical de chaque émetteur/récepteur 26 de l’arche 24. Ces données correspondent au module et à la phase du champ proche mesuré et se présente sous la forme d’échantillons complexes en phase I et en quadrature Q.More precisely, the transmitter / receiver of the control unit 32 receives the data measured by the different transmitters / receivers (ie probes, sensors) of the arch 24 via the two separate measurement channels configured to allow simultaneous measurement, in the horizontal plane and in the vertical plane of each transmitter / receiver 26 of the arch 24. These data correspond to the modulus and to the phase of the near field measured and is presented in the form of complex samples in phase I and in quadrature Q.
Lors de l’étape 110, le traitement de ces données est mis en œuvre notamment par application d’un algorithme champ proche champ lointain basé sur une décomposition sur la base orthogonale des harmoniques sphériques, telle que notamment décrite par J. E. Hansen dans « Spherical Near-field Antenna Measurements », 1988, et exprimée par l’équation suivante :During step 110, the processing of this data is implemented in particular by application of a near field far field algorithm based on a decomposition on the orthogonal basis of the spherical harmonics, such as in particular described by JE Hansen in “Spherical Near -field Antenna Measurements ", 1988, and expressed by the following equation:
EAUT(r, θ,φ) =-=ΣΣ Σ Qsmn' Fs™n θ' sW s=l n=l m=-n avec N : un nombre de troncature dépendant de la taille du dispositif électronique rayonnant 84 à caractériser, k :le nombre d’onde, η est l’admittance intrinsèque de l'atmosphère de la chambre de mesure, par exemple l’air où η = avec Zo = β = 120 π = 377 ΩE AUT (r, θ, φ) = - = ΣΣ Σ Qsmn ' Fs ™ n θ ' sW s = ln = lm = -n with N: a number of truncations depending on the size of the radiating electronic device 84 to be characterized, k : the wave number, η is the intrinsic admittance of the atmosphere of the measurement chamber, for example air where η = with Z o = β = 120 π = 377 Ω
Zq Λ/ €o λ : la coordonnée radiale, Θ : l’angle d’élévation, φ : l’angle azimutal du dispositif électronique rayonnant 84 par rapport à un référentiel (i.e. un repère) du système 10 de mesure électromagnétique,Zq Λ / € o λ: the radial coordinate, Θ: the elevation angle, φ: the azimuthal angle of the radiating electronic device 84 relative to a frame of reference (ie a reference frame) of the electromagnetic measurement system 10,
Qsmn ·θδ coefficients des vecteurs d’onde sphérique,Qsmn · θ δ coefficients of spherical wave vectors,
Fsmn : les fonctions d’onde des vecteurs sphériques normalisées.Fsm n : the wave functions of the normalized spherical vectors.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’étape de mesure électromagnétique est réitérée pour au moins:According to one embodiment of the invention, the electromagnetic measurement step is repeated for at least:
- deux positions distinctes du dispositif électronique rayonnant 84 sur le mannequin 20, le mannequin 20 restant statique, et/ou- two distinct positions of the radiating electronic device 84 on the mannequin 20, the mannequin 20 remaining static, and / or
- deux configurations distinctes du mannequin 20, la position du dispositif électronique rayonnant 84 sur le mannequin 24 restant constante.- Two distinct configurations of the mannequin 20, the position of the radiating electronic device 84 on the mannequin 24 remaining constant.
En d’autres termes, les étapes 104, 106, 108 et 110 précédemment décrites sont réitérées après une étape 112 d’un changement de position du mannequin, et/ou après une étape 114 de changement de la position du dispositif électronique rayonnant 84.In other words, the steps 104, 106, 108 and 110 described above are repeated after a step 112 of a change in position of the manikin, and / or after a step 114 of changing the position of the radiating electronic device 84.
Un changement 114 de position du dispositif électronique rayonnant 84, est par exemple obtenu par déplacement sur la surface du mannequin 20. Par exemple, en référence au mannequin 20 représenté sur les figures 4 à 6, la position du dispositif électronique rayonnant 84 est déplacée du biceps (pour simuler le port du dispositif électronique rayonnant 84 notamment au moyen d’un brassard par exemple pendant une activité de course à pied), à l’avant-bras (pour simuler le port du dispositif électronique rayonnant 84 notamment au moyen d’un bracelet), puis aux hanches (pour simuler le port du dispositif électronique rayonnant 84 notamment au moyen d’une ceinture ou d’une sangle abdominale), et enfin au pied (pour simuler le port du dispositif électronique rayonnant 84 notamment au moyen d’une chaussure).A change 114 in the position of the radiating electronic device 84, is for example obtained by displacement on the surface of the mannequin 20. For example, with reference to the mannequin 20 represented in FIGS. 4 to 6, the position of the radiating electronic device 84 is moved biceps (to simulate the wearing of the radiating electronic device 84 in particular by means of an armband for example during a running activity), with the forearm (to simulate the wearing of the radiating electronic device 84 in particular by means of a bracelet), then on the hips (to simulate the wearing of the radiating electronic device 84 in particular by means of a belt or a abdominal strap), and finally on the foot (to simulate the wearing of the radiating electronic device 84 in particular by means of a 'a shoe).
Le déplacement de position du dispositif électronique rayonnant 84 est également par ajout d’un vêtement (non représenté) sur le mannequin 20, déplaçant le dispositif électronique rayonnant 84 de l’épaisseur du vêtement.The positional displacement of the radiating electronic device 84 is also by adding a garment (not shown) on the mannequin 20, displacing the radiating electronic device 84 by the thickness of the garment.
Ces changements de position du ou des dispositifs) électronique(s) rayonnant(s), intégrés ou non au sein d’objets connectés, et/ou du mannequin 20 d’une mesure à une autre permettent de réaliser une étude paramétrique du rayonnement sur une sphère englobant le dispositif électronique rayonnant 84 et un mannequin 20 représentatif du corps d’un être vivant. La sphère étant obtenue par application de la théorie des images à l’espace demi-sphérique mesuré par les émetteurs/récepteurs de l’arche 24.These changes in position of the radiating electronic device (s), integrated or not within connected objects, and / or the mannequin 20 from one measurement to another make it possible to carry out a parametric study of the radiation on a sphere including the radiating electronic device 84 and a dummy 20 representative of the body of a living being. The sphere being obtained by application of the theory of images to the semi-spherical space measured by the transmitters / receivers of the arch 24.
Le ou les changements 114 de position du mannequin 20 sont notamment réalisés au moyen du support vertical 18 précédemment décrit.The change (s) 114 in the position of the mannequin 20 are in particular made by means of the vertical support 18 previously described.
Lors de l’étape de traitement 110, un post-traitement est, selon un aspect particulier de l’invention, mis en œuvre pour reconstituer un mouvement dynamique du mannequin par concaténation temporelle des différentes positions du mannequin mesurées. Ainsi, les modifications/déformations du diagramme de rayonnement en fonction du mouvement continu d’un être vivant sont restituées grâce au système de mesure électromagnétique 10 selon l’invention.During the processing step 110, a post-processing is, according to a particular aspect of the invention, implemented to reconstruct a dynamic movement of the manikin by temporal concatenation of the different positions of the manikin measured. Thus, the modifications / deformations of the radiation diagram as a function of the continuous movement of a living being are restored using the electromagnetic measurement system 10 according to the invention.
A partir de cette étude paramétriques, des lois de rayonnements associées à chaque dispositif électronique rayonnant 84 sont déductibles, en fonction de sa position sur le mannequin 20 représentatif du corps d’un être vivant (par exemple dispositif électronique rayonnant 84 positionné sur le bras, sur le torse, dans le dos,...), mais aussi selon le positionnement du corps du mannequin 20 (par exemple, le mannequin 20 est debout, le mannequin 20 est assis, les deux bras devant, un bras devant le torse et l’autre bras derrière, etc....).From this parametric study, the radiation laws associated with each radiating electronic device 84 are deductible, as a function of its position on the mannequin 20 representative of the body of a living being (for example radiating electronic device 84 positioned on the arm, on the torso, in the back, ...), but also according to the positioning of the body of the mannequin 20 (for example, the mannequin 20 is standing, the mannequin 20 is seated, both arms in front, one arm in front of the torso and the other arm behind, etc.).
Ainsi, ces mesures associées à des simulations simplifiées de dispositif électronique rayonnant 84 à proximité du corps d’un être vivant permettent de déterminer des paramètres significatifs du rayonnement de dispositif électronique rayonnant en fonction de son environnement. Une base de données de rayonnement de dispositifs électroniques rayonnants est ainsi obtenue.Thus, these measurements associated with simplified simulations of radiating electronic device 84 near the body of a living being make it possible to determine significant parameters of the radiation of radiating electronic device as a function of its environment. A radiation database of radiating electronic devices is thus obtained.
Par exemple, les mesures et diagrammes de rayonnement selon l’invention permettent de déterminer la position optimale du dispositif électronique rayonnant 84, en fonction de l'activité de l’être vivant auquel il est fixé, pour notamment réduire la consommation électrique de ce dispositif électronique rayonnant 84, assurer une continuité de la liaison de communication entre le dispositif électronique rayonnant 84 et un ordiphone (de l’anglais smartphone), réduire le débit d’absorption spécifique DAS (de l’anglais SAR pour Spécifie Absorption Rate) associé, etc.For example, the radiation measurements and diagrams according to the invention make it possible to determine the optimal position of the radiating electronic device 84, as a function of the activity of the living being to which it is attached, in particular to reduce the electrical consumption of this device. radiating electronics 84, ensuring continuity of the communication link between the radiating electronic device 84 and a computer (smartphone), reducing the specific absorption rate DAS (SAR English for Specifies Absorption Rate), etc.
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