Development of a hybrid method for investigating near-field radiated couplings on electric cables above the GND plane

par Rajkumar Elagiri Ramalingam

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Moncef Kadi.

  • Titre traduit

    Développement de méthode hybride pour la modélisation de couplages EM champs proches sur les câbles électriques


  • Résumé

    Ce travail de thèse a pour objectif de développer une méthodologie globale pour l’analyse des effets électriques de couplage causés par les champs proches ElectroMagnétiques (EM) rayonnées par des dispositifs électriques et électroniques dans une bande de fréquence ultra large sur des câbles électriques. La méthode proposée est basée sur l’association des champs EM définis à partir des simulations, modélisations ou des mesures avec des modèles semi-analytiques pour évaluer la tension de couplage à travers le câble. L’originalité de la méthode de calcul hybride étudiée pour cette thèse repose sur son adaptabilité aux agressions incluant les ondes évanescentes et aux différents types de structures électriques et électroniques pour divers positions entre les sources de perturbation et les câbles victime et aussi sa validité sur une bande de fréquence ultra large. Des méthodologies indiquant de lignes directrices pour l’application de la méthode hybride proposée en fonction des types de structures considérées ont été proposées. Les résultats analytiques mettant en évidence la pertinence de la méthode en considérant les champs proches rayonnés par un réseau des dipôles élémentaires sont d’abord introduits. Ensuite, des études expérimentales de l’analyse des champs proches basse fréquence et radiofréquences émis par des circuits électroniques permettant les prédictions des tensions de couplage à travers les câbles électriques de longueur de l’ordre de quelques mm à quelques m en considérant le rayonnement des antennes patch à partir de 0,5 GHz à 4 GHz sont présentés. Enfin, les analyses numériques montrant l’efficacité de la méthode hybride en considérant diverses formes réalistes complexes des fils électriques victimes des agressions des champs EM ont également été réalisées et validées. La méthode développée dans cette thèse est particulièrement utile pour prédire le couplage entre les structures complexes dans des bandes de fréquences de quelques kHz à plusieurs GHz.


  • Résumé

    This thesis is aimed to the development of a global methodology of computational electromagnetic (CEM) for predicting the coupling effects caused by the electromagnetic (EM) near-field (NF) radiated by electrical/electronic devices in wide frequency band on the electric cables. The method proposed is based on the association of the EM NF data from the simulations, modelling or measurements to the semi-analytical models for evaluating the coupling voltage across the cable. The originality of the hybrid method investigated in this PhD thesis lies on its flexibility for different types of electrical/electronic structures as the positions between the perturbation sources and the victim cables and also its validity in very wide frequency band and also its validity with EM aggressions including the evanescent waves. Different flow diagrams of guidelines for the application of the hybrid method proposed in function of the context of the considered structures were proposed. Analytical results showing the relevance of the method by considering NF radiated by elementary dipoles are first introduced. Then, experimental investigations from NF scanned data are presented for the radiations in low frequency and radio frequency electronic circuit enabling the predictions of coupling voltages across the cable with lengths in order of mm to m and by considering radiations of patch antennas from 0. 5 GHz to 4 GHz are presented. Finally, numerical investigations showing the effectiveness of the hybrid method by considering various complex forms of the victim wires were also performed and validated. The method developed in this PhD thesis is particularly useful for predicting the coupling between complex structures in frequency bands from some kHz to several GHz.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (221 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 243 références

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences site Madrillet.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 12/ROUE/S035
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