Utilisation des CRBM en mode temporel: illustration par des mesures d'efficacité de blindage

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1 Utilisation des CRBM en mode temporel: illustration par des mesures d'efficacité de blindage Virginie Deniau Lamine Kone, Jean Rioult, Sylvie Baranowski

2 Contexte Les CRBM présentent des avantages indéniables mais qui peuvent être limités par le balayage fréquentiel - Le balayage fréquentiel entraine des temps d expérimentation importants que ce soit pour l étalonnage ou les essais de CEM - Le balayage fréquentiel limite la résolution fréquentielle en raison du temps associé à chacune des fréquences considérées - Le balayage fréquentiel n est pas adapté à la caractérisation des émissions impulsionnelles Par des mesures dans le domaine temporel, - l utilisation d impulsion large bande pourrait permettre de réduire les durées des essais tout en améliorant la résolution - l homogénéïté statistique qui caractérise les CRBM pourrait être mise à profit pour caractériser des émissions impulsionnelles large bande

3 Utilisation d impulsions en CRBM -Mesure du CCF (facteur d étalonnage) de la CRBM -Mesure d efficacité de blindage Génération d une impulsion à l aide d un générateur de signaux arbitraires Antenne d émission Antenne de réception Amplification si nécessaire Atténuation si nécessaire Mesures à l oscilloscope avec un échantillonnage à fixer Pour différents angles de brasseur

4 Caractéristiques de la CRBM

5 Définition de l impulsion 2 impulsions «test» Large bande Génération d une impulsion à l aide d un générateur de signaux arbitraires -1 GS/s Emission Réception Mesures à l oscilloscope 1 GS/s V D.75 ns Emission impulsion V D 3 ns Emission impulsion Time(s) x 1-8 Time (ns) Signal1( t) = exp( t / ft) exp( t / rt) rt= rise time =.1ns ft= fall time = 2ns Time (ns) Signal 2( t ) = Signal 1( t ) * B 4( t ) B 4 (t) = filtrebutterworth d ordre4 Passe-bande 2 MHz-1 GHz 2-9

6 Définition de l impulsion 2 impulsions «test» (V) Power (dbm) double exponential x BP[.2-1GHz] double exponential Time (ns) double exponential x BP[.2-1GHz] double exponential Signal1( t) = exp( t / ft) exp( t / rt) rt= rise time =.1ns ft= fall time = 2ns Signal 2( t ) = Signal 1( t ) * B 4( t ) B 4 (t) = filtrebutterworth d ordre4 Passe-bande 2 MHz-1 GHz FFT sur 128 points Frequency (MHz)

7 Impulsion reçue 2 impulsions «test» Emission Réception (V) double exponential x BP[.2-1GHz] double exponential Time (ns) Mesures à l oscilloscope 1 GS/s Une impulsion reçue/mesurée pour un angle de brasseur

8 Impulsion reçue 2 impulsions «test».4.3 Emission impulsion D 3 ns Emission impulsion V.2.1 D.75 ns V mv Time(s) x Time (ns) x x 1 Time (ns) D.67 µs Time (µs) Reception impulsion mv D 1.4 µs Time (µs) Reception impulsion Impact de la constante de temps

9 Constante de temps V V Emission Impulsion 3 ns Time (ns) Reception impulsion 1,4 µs Time constant (µs) 1.E+2 1.E+1 1.E+ 1.E-1 1.E-2 1.E-3 1.E-4 1.E-5 1.E-6 1.E-7 τ maximum τ average Frequency (MHz) 7 µs 1.6 µs Time (µs)

10 Comparaison impulsion/balayage fréquentiel Pout-Pin pour une configuration définie (Angle de brasseur et position d antenne) V Emission Impulsion 3 ns Time (ns) Oscilloscope, 1Gs/s.1.5 Reception impulsion 1,4 µs Pout Pin = F.F.T de l impulsion reçue F.F.T de l impulsion émise V Time (µs) Avec F.F.T sur points Soitunefenêtrede 1.63 µs

11 Comparaison impulsion/balayage fréquentiel Pout Pin (db).4 V Pout-Pin pour une configuration définie (Angle de brasseur et position d antenne) Time(s) x impulse signals frequency sweep Pout-Pin (db) Frequency (MHz)

12 Comparaison impulsion/balayage fréquentiel Pout Pin (db) Pout-Pin -Pin (db) -1 5 MHz 7 MHz impulse signal x BP frequency sweep Emission Impulsion.2 V 3 3 ns Time (ns) Frequency (MHz) 9

13 Comparaison impulsion/balayage fréquentiel CCF (db) facteur d étalonnage CCF = Ave P P AveRec input n 1 position d antenne n=1 72 angles de brasseur Mode impulsionnel: 72 fenêtres de 1.63 µs Fstep.61 MHz Balayage fréquentiel : 1 pas log entre 1 MHz et 1 GHz 2 MHz <Fstep<2 MHz

14 Comparaison impulsion/balayage fréquentiel CCF (db) CCF = Max P P Max Rec input 1 CCF = Ave P P AveRec input 1 CCF (db) max-impulse signal -4 max-frequency sweep average-impulse signal average-frequency sweep Frequency (MHz)

15 Comparaison impulsion/balayage fréquentiel Mesure d efficacité de blindage Peut-on mesurer une telle atténuation avec un signal impulsionnel? Il faut nécessairement l amplifier.

16 Impulsion optimisée Couvrant la gamme de fréquence étudiée -De manière homogène - Forme adaptée à l amplification On définit donc : Fstart : fréquence du 1er harmonique inclus dans l impulsion Fstop : fréquence du dernier harmonique inclus dans l impulsion Fs : échantillonnage de l impulsion générée, Fs =1 GS/s dans cette étude Np : nombre de points successifs, qui fixe la durée de l impulsion A : amplitude des harmoniques S( t) = N max n= N min A cos(2π n F step t + ϕ ) n ϕ n est la phase définie aléatoirement Fstep= Fs/Np, Nmin= valeur entière de (Fstart/Fstep) Nmax= valeur entière de (Fstop/Fstep)

17 Impulsion optimisée.4 S ( t ) = N max n= N min A cos(2 π n F t step + ϕ ) n.2 Volts time (µs) Impulsion générée avec le générateur de signaux arbitraires et mesurée à l oscilloscope

18 Impulsion optimisée Impulsion générée avec le générateur de signaux arbitraires et mesurée à l oscilloscope.4 F.F.T de l impulsion mesurée avec l oscilloscope -1 FFT sur points du signal emis -2-3 Volts dbm time (µs) Fréquences (MHz)

19 Impulsion optimisée Impulsion générée en mode continu et mesurée à l analyseur de spectre -2 Np =65536 pts, RBW=1MHz dbm Frequency (MHz)

20 Mesure d efficacité de blindage en mode impulsionnel,4 Impulsion reçue,2 V -,2 -,4 Volts Time (µs) Fenêtre de mesure = points 6.55µs τ max à 1GHz time (µs)

21 Mesure d efficacité de blindage en mode impulsionnel 1 - on envoie l impulsion amplifiée sur une antenne 2 -on mesure les impulsions reçues (sur 1 tr de brasseur) par le dispositif blindé P EST 3 -on mesure les impulsions reçues (sur 1 tr de brasseur) par une antenne de référence P Ref 4 -EB= 1 log (P Ref /P EST ) (Pmaxsur un tour) Ecrêtage à l oscilloscope..il faut atténuer pour mesurer Pref

22 Mesure d efficacité de blindage en mode impulsionnel SE (db) 11 1 optimised impulsion 9 frequency sweep Frequency (MHz) Mesures en balayage fréquentiel 21 Fréquences 1 MHz-1GHz Pas logarithmique Environ 4 minutes (brasseur en rotation continue) Mesures avec impulsion + ampli 3W 65 Fréquences 1 MHz-1GHz 15 khz pas de fréquence < 1 minutes (mode pas à pas: 72 angles)

23 Mesure d efficacité de blindage en mode impulsionnel 11 SE (db) Fs= 22 MHz optimised impulsion frequency sweep Frequency (MHz)

24 Conclusions Les performances des générateurs de signaux arbitraires actuels peuvent être mises à profit pour les tests de CEM en CRBM. Certaines solutions peuvent être apportées dans la définition de l impulsion et limiter l utilisation d amplification ou d atténuation S ( t ) = N max n= N min Impulsion EST A cos(2 π n F t step + ϕ ) n S ( t ) = Nmax n= Nmin Impulsion antenne Ref ( A / att ) cos(2 π nf t step + ϕ ) n Les résultats présentés sur des mesures d efficacité de blindage, mettent en évidence 2 principaux intérêts: gain de temps et amélioration de la résolution fréquentielle En revanche, les tailles des fenêtres de temps et les processus de traitement doivent être parfaitement formalisés Perspective: caractérisation de perturbations transitoires large bande en CRBM