Contribution à la résolution de problèmes de compatibilité électromagnétique par le formalisme des circuits électriques de Kron

par Samuel Leman

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Bernard Démoulin.

Soutenue le 13-11-2009

à Lille 1 .


  • Résumé

    L’analyse de la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) des systèmes complexes consiste à prévoir le comportement EM d’appareils électroniques immergés dans un environnement où interviennent des interactions de natures très variées. Ce peut être des phénomènes multiphysiques où se combinent des couplages EM et thermiques; il peut aussi s’agir d’architectures mulitéchelles comportant des composants de dimensions disproportionnées devant la longueur d’onde; ces interactions peuvent aussi concerner des configurations multiparamètres lorsque plusieurs éléments interviennent simultanément dans le calcul des perturbations EM. La thèse a consisté en la mise en place d’une méthode qui semble bien adaptée à la résolution de ces problèmes de CEM complexes. L’outil développé s’appuie sur l’utilisation de l’analyse tensorielle des réseaux électriques instaurée par G. KRON et qu’on envisage étendre à la CEM des systèmes complexes. Le raisonnement consiste à fusionner différents outils numériques de simulations existants, au moyen d’une méthodologie basée sur l’assimilation d’un grand système à un assemblage de circuits électriques équivalents. Circuits auxquels nous pourrons associer la résolution d’une équation contenant un super-tenseur impédance ainsi que des tenseurs fém et courants dont il faut s’efforcer de déterminer les règles de construction. A titre d’illustration, le couplage EM entre câbles, le blindage des lignes, les antennes et une cavité EM ont été simulé par le formalisme de KRON pour permettre la mise en forme d’une bibliothèque de sous-fonctions réutilisables pour l’étude de systèmes plus complexes

  • Titre traduit

    Contribution to solving electromagnetic compatibility problems with the electrical circuit formalism of Kron


  • Résumé

    Analysis of the Electromagnetic Compatibility (EMC) of so-called complex systems consists of predicting voltage induced on electronic circuits submitted to various EM couplings. Such phenomena may consist of couplings between EM and Thermal parameters, or they may concern couplings throughout systems of various sizes with respect to the wavelength and the behaviour of the system. These interactions may also depend on many parameters like dimension, physical data and so on. This thesis is aimed at developing a method well-suited to resolving the problems posed by the EMC of complex systems. This method reduces these couplings to a circuit assembly with a combination of inductance, capacitance and resistance, voltage source and current source. The main advantage of the methodology will be to use the formalism of electrical networks developed by G. KRON, which consists of solving the circuit theory by means of the inversion of a large matrix size. In the scope of this work, EM coupling between cables, shielded cables, antennas, and an EM cavity were simulated with KRON’s formalism to establish a library of subroutines to use to solve complex EMC problems. The comparison between KRON’s method and measurements of the coupling between antennas inside an EM cavity under various configurations shows the efficiency of the method for EMC problems concerning systems of variable sizes and large numbers of parameters. Finally, we proposed to study the simulation of an electrothermal system which consists of both the electrical propagation and thermal diffusion inside a coaxial system filled with a thermally and electrically conducing material. This study seems to open new possibilities for the development of a new generation of EMC tool.


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