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Detailed view PhD thesis
INSA de Rennes (21/10/2011), Philippe Besnier (Dir.)
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Modèles de compréhension par la théorie des images des phénomènes transitoires et du régime permanent en chambre réverbérante électromagnétique
Emmanuel Amador1

Les chambres réverbérantes électromagnétiques sont des moyens d'essai largement utilisés en compatibilité électromagnétique. Elles permettent notamment de réaliser des essais en immunité et des mesures de puissance totale rayonnée. Leur utilisation se fait dans le domaine harmonique. Ce travail propose une étude théorique et expérimentale du fonctionnement des chambres réverbérantes à brassage de modes dans le domaine temporel et dans le domaine harmonique en vue de réaliser des essais en immunité. Afin de décrire le comportement d'une chambre réverbérante dans le domaine temporel, nous avons choisi de développer un modèle numérique basé sur la théorie des images. À l'inverse des approches temporelles (FDTD ou TLM) ou encore des approches harmoniques (méthode des moments), la théorie des images permet de décrire l'environnement de propagation sans nécessiter de discrétisation. Le modèle prend en compte les dimensions de la chambre, la position de l'antenne émettrice dans la cavité et les pertes associées aux parois et aux objets tiers dans la cavité. Le modèle que nous proposons permet une description du comportement d'une chambre réverbérante dans le domaine temporel d'une part et dans le domaine harmonique d'autre part. Nous montrons que les formes d'ondes obtenues en simulations sont comparables aux formes d'ondes obtenues en régime pulsé dans la chambre réverbérante de l'IETR. D'un point de vue statistique, nous montrons que la statistique du champ simulé est conforme aux mesures et notamment que le modèle est capable de reproduire le fonctionnement de la chambre en régime non idéal. Le modèle développé est ensuite utilisé pour étudier les essais en immunité. Tout d'abord nous cherchons à évaluer les performances d'un essai en immunité en chambre réverbérante et en onde plane (chambre anéchoïque) pour des objets sous test aux caractéristiques radioélectriques variables. Nous proposons une mesure de la susceptibilité en chambre réverbérante qui est compatible avec une mesure en onde plane. Nous cherchons ensuite à optimiser les essais en immunité en proposant des protocoles qui assureraient des essais plus fiables et moins longs. Enfin, nous proposons une méthode expérimentale pour réaliser des essais en immunité avec des signaux pulsés qui soit représentative d'une illumination réelle.
1:  IETR - Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes
Antennes et hyperfréquences
chambre réverbérante – modèle numérique – électromagnétisme – régime transitoire – régime permanent – théorie des images – méthode des images – essais en immunité – compatibilité électromagnétique – statistique

Study of the transients and the steady state regime in an electromagnetic reverberation chamber with models based on image theory
Reverberation chambers are widely used in electromagnetic compatibility, they allow to perform immunity testings and total radiated power measurements. They are generally used in the frequency domain. This work gives a theoretical and experimental study of the behavior of the reverberation chambers in the time domain and in the frequency domain in order to perform immunity testings. We choose to develop a numerical model based on image theory to describe the behavior of a reverberation chamber in time domain. Unlike numerical methods like FDTD, TLM or the method of moments, image theory allows to describe a rectangular cavity without sampling its surface or its volume. The model takes into account the dimensions of the cavity, the position of the emitting antenna in the cavity and the losses introduced by the walls, the antennas and any object in the cavity. The model allows a description of the behavior of a reverberation chamber in both the time domain and the frequency domain. We show that the waveforms simulated are similar with the waveforms measured in a real reverberation chamber. From a statistical point of view, we show that the model is able to reproduce the statistical behavior of a chamber used in ideal regime as well as non-ideal regime when the reverberation chamber is under-moded. We study the spatial correlation of the electric field and we show that the spatial correlation of the fields simulated is in agreement with theory. The numerical model is used to study immunity testings. We try to measure the relative performances of immunity testings performed with a random electric field (in a reverberation chamber for example) and with plane waves (in an anechoic chamber or a GTEM cell) for different devices under test. We propose a new method to measure the susceptibility of a device in a reverberation chamber. We try to optimize immunity testings in order to increase the efficiency and reduce the duration of the testings in a reverberation chamber. Finally, we propose a modus operandi to perform immunity testings with pulsed signals in a reverberation chamber and we focus on the reproduction of a real life illumination with radar pulses in a reverberation chamber.
reverberation chamber – numerical model – electromagnetics – transients – steady state – image theory – immunity testing – electromagntic compatibility – statistics

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