Analyse physique et simulations numériques appliquées à l’évaluation des fuites électromagnétiques des connecteurs blindés

par Youssef Bouri

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Bernard Démoulin et de Sylvie Baranowski-Magniez.

Soutenue le 25-09-2009

à Lille 1 .


  • Résumé

    Dans une chaîne de protection CEM, on distingue parmi les principaux constituants les connecteurs qui ont pour fonction la transition des signaux entre deux circuits électroniques. Ces signaux doivent parvenir aux composants électroniques intérieurs aux équipements sans dégradation. Suivant la protection recherchée, certains connecteurs doivent être munis d’une enveloppe métallique encore appelée « blindage ». Le blindage permet d’atténuer le rayonnement parasite des signaux et de les protéger des perturbations électromagnétiques extérieures. Parmi ces connecteurs, on distingue la gamme destinée à un usage sur circuit imprimé pour relier une carte électronique à une deuxième carte ou à un câble. Le blindage des connecteurs présente parfois des imperfections telles que les ouvertures et les fentes ou encore des contacts électriques non uniformes, imposées par des contraintes de conception mécanique et de production industrielle ; ces caractéristiques engendrent des fuites et consécutivement un rayonnement électromagnétique local et lointain perceptible dans l’environnement immédiat du connecteur. Ce phénomène s’accompagne également d’un couplage sur les autres composants voisins. La thèse consiste en la compréhension de ces phénomènes physiques en procédant à des mesures et à des simulations des fuites électromagnétiques issues des connecteurs blindés. Pour cela, nous avons analysé séparément chaque source de fuite électromagnétique par la réalisation d’éprouvettes s’approchant le mieux possible de connecteurs réels. Les mécanismes de couplages électromagnétiques sont alors identifiés et leur influence relative évaluée. Les concepts théoriques défendus dans la thèse ainsi que les résultats issus de simulations numériques sont systématiquement validé par des mesures. Pour conclure, une étude de cas a été pratiquée sur un connecteur réel, le HDMI. Cette phase ultime de notre thèse a montré que le transfert de cette étude était parfaitement validé en permettant au partenaire industriel d’envisager l’optimisation du design géométrique de connecteur en fonction des critères de compatibilité électromagnétique.

  • Titre traduit

    Physical approaches and modelling for prediction of electromagnetic coupling throughout connector shell


  • Résumé

    From the EMC point of view, connectors travelling various electrical signals between electronic circuits may collect electromagnetic disturbances or may be a source of unintentional RF emission. The aim of this work is to characterize shielding efficiency of the connector in terms of leakages occurring at shell level. We can distinguish two kinds of leakages, the one due to small apertures and other produced by non uniform contact of the shell assembly. To characterize these phenomena, two types of devices will be constructed to perform electromagnetic test in laboratory and compare the data with predictive model obtained with the analytical computation and electromagnetic code respectively. Construction of the devices are as possible similar to a realistic connector. From the computation of the small aperture polarizability, we deduce the equivalent magnetic dipole and compare the computation of near field and far field radiation with measurement performed in near field bench test and reverberation chamber respectively. According to the good agreement between theory and experiment, the computation will be extended with an electromagnetic code in order to take into account the effects of fine geometrical details. A similar way will be used to characterize the leakage of the magnetic field due to non uniform contact on the shell surface. We can notice that the data collected along the experiment are also compared with the concept of transfer impedance. To conclude the work, the shell shape of a HDMI connector will be optimized in order to reduce the unintentional radiation.

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