Etude et Modélisation des Émissions Rayonnées en Champ Proche et Champ Lointain des Dispositifs Électroniques.

Abstract

La Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) des composants électroniques à grande vitesse devient un aspect primordial dans la conception des systèmes modernes afin d'éviter la survenue de problèmes d'Interférences ElectroMagnétiques (IEM) et de garantir ainsi la commercialisation des produits électroniques de haute performance. L'élimination des problèmes d’IEM une fois les systèmes conçus et prêts à être mis en production peut généralement entraîner des retards et des coûts supplémentaires. Dans ces circonstances, les modèles d'émissions ElectroMagnétiques (EM) deviennent très intéressants afin de prédire la CEM au niveau du système et d'étudier les IEM, ce qui permet d'intégrer des procédures de CEM optimales plus tôt dans la phase de conception du système électronique. Cette thématique est au centre du travail présenté dans cette thèse, dans laquelle un modèle d'émission EM optimisé et efficace pour les problèmes de rayonnement est développé. Après avoir passé en revue les modèles des émissions rayonnées existants et effectué une étude comparative entre deux approches bien connues, à savoir l’approche de Dipôles Equivalents (DE) et l’approche de Spectre d'Ondes Planes (SOP), le modèle DE basé sur l'utilisation de dipôles électriques élémentaires a été sélectionné pour être étudié et amélioré dans ce travail de recherche. En mettant en évidence les limites et les principales contraintes du modèle DE sélectionné, plusieurs améliorations mathématiques ont été proposées. Tout d'abord, un algorithme sous-optimal est développé pour sélectionner parmi de nombreuses variables d'entrée celles qui sont les plus appropriées afin de déterminer un problème de transformation optimale. Ensuite, sur la base de la propre combinaison de deux méthodes (PI-PSO), à savoir la Pseudo-Inverse (PI) et l’optimisation par essaims de particules PSO (Particle Swarm Optimization), la procédure de modélisation complète consiste à appliquer la méthode PI pour trouver la solution de norme minimale au problème des moindres carrés. Ensuite, la solution obtenue est transmise à l'algorithme PSO pour initialiser la recherche des paramètres de dipôle les mieux adaptés. L'approche PSO peut renforcer la stabilité de la solution dipôle obtenue et améliorer ainsi la précision de la prédiction du champ lointain. En raison de ses caractéristiques de rayonnement susceptibles à causer des problèmes d’IEM, une antenne patch ISM, fonctionnant à 2,4 GHz pour les applications Bluetooth et Wi-Fi, est choisie comme dispositif sous test, dans lequel le modèle amélioré a été validé. Enfin, les résultats montrent qu'une excellente approximation de la distribution du champ créé par l'antenne dans les régions proches et lointaines a été obtenue par le modèle de dipôle amélioré extrait en utilisant l'approche DE-PSO. De plus, le modèle présenté dans cette thèse est un modèle complet capable de prédire également le couplage EM sur les lignes de transmission.