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Ce projet porte sur une problématique récente chez Renault: il s'agit d'affecter et d'ordonnancer des tests électromagnétiques sur des véhicules dans le laboratoire de compatibilité électromagnétique (CEM) au technocentre. Le problème est assez original et contraint. Par rapport à la littérature, nous pourrions classer le problème comme un problème d'ordonnancement multicritère à machines spécialisées non parallèles à traitement par p-Batches (les véhicules sont les machines) avec des contraintes de fenêtres de temps des machines et des contraintes de ressources.L'objectif du projet était en premier lieu de comprendre et de modéliser la problématique en vue de répondre aux besoins des planificateurs et d'économiser en nombre de séances nécessaires pour la planification et en deuxième lieu d'expérimenter le solveur d'IBM, CP Optimizer sur ce type des problèmes. Les résultats étaient satisfaisants d'un point de vue planificateurs, le modèle compilé sur des instances récentes (prototypes des véhicules Renault à lancer prochainement) permet un gain de 10% en nombre de séances par rapport à la planification actuelle. Le projet est en phase d'industrialisation.

URSI GASS 2021, XXXIV General Assembly and Scientific Symposium (GASS) of the International Union of Radio Science (URSI), Rome, ITALIE, 28-/08/2021 - 04/09/2021; Estimating the signal-to-interference power ratio with traditional measuring equipment such as spectrum analyzers is not an easy task when the disturbance is intermittent. In these situations, the power may rapidly switch between its peak value and the equipment noise floor. As a consequence, instantaneous values obtained with a marker do not faithfully represent the actual signal power. In this paper, we propose a methodology to overcome such an issue, based on the post-processing of oscilloscope measurements. Although we use it to estimate critical signal-tointerference power ratios of a LoRa system, it can be used to calculate any power ratio

ICEAA 2021, International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications, Honolulu, Hawai, ETATS-UNIS, 09-/08/2021 - 13/08/2021; Vacuum tube magnetic levitation transportation is a novel rail transportation technology with high-speed operation under a specific environment without wheel resistance, and with low air resistance and noise. Operation of a maglev train system in a tube is currently studied [1] ; it consists in a complex system integrating both high-power electrical equipment and low-power, sensitive signalling and control command equipment [2] . The resulting electromagnetic compatibility problem to ensure coexistence and proper operation of both types of equipment relies on the determination of the main electromagnetic emission sources of the maglev train [3] . Prior analysis of the characteristics of these emissions is of great significance to ensure the electromagnetic compatibility of the maglev transportation system.

The strong development of electronics in the automotive and aeronautical industries began in the 1990s with the replacement of mechanical or hydraulic functions with electrical functions such as flight controls or electronic injection into a vehicle. It continued in the 2000s with the electrification or hybridization of propulsion and intensified in the 2010s with the arrival of functions of driving assistance (adaptive cruise control, obstacle detection,...) or accessibility and configuration of the vehicle using its mobile phone. Autonomous driving, whether land or air, is with on-board energy storage now a major challenge for all industries in the sector. The disruption is not just technological. It also sees the emergence of new industrialists unfamiliar with the constraints of validation and qualification of on-board electronic equipment.The complexity and increasing number of functions make more and more complex the procedures necessary to qualify components and equipment for CEM. Qualification times and the risk of CEM non-compliance increase dramatically while, for economic reasons, certified laboratories are required to operate in 3 shifts and have few qualified resources and time for rapid investigation of problems during testing. The cost of means and certified personnel for a normative test in Radiated Immunity (RI) ISO 11452-2 is high and constitutes a bottleneck for OEMs because planning delays due to late-detected non-compliance are economically penalizing. To solve their problem, OEMs need a quick, economical and easy-to-use RI investigative system.The Near Field Scan Immunity (NFSI) method is a radiated immunity method developed and standardized IEC TS62132-9 for integrated circuits but also applicable for electronic boards. It allows the spatial location of functional defects caused by an electric and/or magnetic field generated by a probe placed in the components near electromagnetic field zone. Existing immunity probes are not suitable for rapid investigation of PCB (Printed Circuit Board). Their very high spatial resolution to cause defects at the scale of an integrated circuit is a drawback in terms of measurement time and their geometry does not allow them to strongly couple on a PCB track. To solve this point, we have specified and designed a range of immunity probes specifically adapted to rapid investigation on PCB. They cover surfaces of 1 to 2 cm², generate a strong magnetic field with little power and have a coupling factor between -40 and -25 dB over an extended frequency range of 200 MHz to 3 GHz.While these probes make it easy to reproduce at the PCB level the defects observed in a RI test, the main problem is to correlate NFSi and RI measurements to predict a level of far field radiated immunity level from a near field measurement. Based on RI and NFSi measurements performed on demonstrators, we have developed a methodology to take in account in the NFSi measurement the resonances of the electrical harness. This methodology allows the prediction of the level of Radiated Immunity of an equipment in the case of PCB redesign due to the problem of components obsolescence or double sourcing. From an existing RI measurement performed on original version of a PCB and NFSi measurement performed at constant power on original and modified PCB versions, the methodology allows a prediction of the radiated immunity level of modified version. This methodology is also applicable to a new design when no RI measurement is available for the original version using the results of a numerical simulation based on the Taylor’s model., Le fort développement de l’électronique dans les industries de l’automobile et aéronautique a commencé dans les années 1990 par le remplacement de fonctions mécaniques ou hydrauliques par des fonctions électriques comme les commandes de vol d’un avion ou l’injection électronique dans un véhicule. Il s’est poursuivi dans les années 2000 avec l’électrification ou l’hybridation de la propulsion et s’est intensifié dans les années 2010 avec l’arrivée de fonctions d’aide à la conduite (régulateur adaptatif, détection d’obstacles,…) ou d’accessibilité et de configuration du véhicule à l’aide de son téléphone portable. La conduite autonome qu’elle soit terrestre ou aérienne est aujourd’hui avec le stockage d’énergie embarquée un enjeu majeur pour tous les industriels du secteur. La rupture n’est pas seulement technologique. Elle voit également l’émergence de nouveaux industriels non familiers aux contraintes de validation et de qualification d’équipements électroniques embarqués.La complexité et l’accroissement des fonctions rendent de plus en plus complexes les procédures nécessaires à la qualification CEM des composants et des équipements. Les temps de qualification et les risques de non-conformités CEM augmentent drastiquement alors que, pour des raisons économiques, les laboratoires certifiés sont obligés de fonctionner en 3x8 et disposent de peu de ressources qualifiées et de temps pour l’investigation rapide des problèmes durant les essais. Le coût des moyens et des personnels certifiés pour un essai normatif en RI (Radiated Immunity) ISO 11452-2 est élevé et constitue un goulot d’étranglement pour les équipementiers car les retards de planning liés à une non-conformité détectée tardivement sont économiquement pénalisants. Pour résoudre leur problème, les équipementiers ont besoin de disposer d’un moyen d’investigation en RI rapide, économique et facile d’utilisation.La méthode NFSI (Near Field Scan Immunity) est une méthode d’immunité rayonnée développée et normalisée IEC TS62132-9 pour les circuits intégrés mais également applicable pour les cartes électroniques. Elle permet la localisation spatiale de défauts fonctionnels provoqués par un champ électrique et/ou magnétique généré par une sonde placée en zone de champ proche électromagnétique du composant. Les sondes d’immunité existantes ne sont pas adaptées à de l’investigation rapide sur des PCB (Printed Circuit Board). Leur très forte résolution spatiale permettant de provoquer des défauts à l’échelle d’un circuit intégré est un inconvénient en terme de temps de mesure et leur géométrie ne leur permet pas de se coupler fortement sur une piste de PCB. Une gamme de sondes d’immunité spécifiquement adaptées à la l’investigation rapide sur PCB a été développée. Elles couvrent des surfaces de 1 à 2 cm², génèrent un fort champ magnétique avec peu de puissance et présentent un facteur de couplage entre -40 et -25 dB sur une gamme de fréquences étendue de 200 MHz à 3 GHz.Si ces sondes permettent facilement de reproduire au niveau d’un PCB les défauts observés lors d’un essai en RI, le principal problème est de corréler les mesures NFSi et RI afin de prédire un niveau d’immunité en champ lointain à partir d’une mesure en champ proche. Le problème réside principalement dans la prise en compte des résonances du faisceau électrique visibles sur une mesure RI mais non reproduites en NFSi. A partir de mesures RI et NFSi effectuées sur des démonstrateurs, une méthodologie a été développée pour la prédiction du niveau d’immunité en RI d’un équipement dans le cas de reprise de conception de PCB liés notamment au problème d’obsolescence ou de double source des composants. Cette méthodologie est également applicable à une nouvelle conception en utilisant les résultats d’une simulation numérique basée sur le modèle de Taylor.

With the current evolution of electronics, the development of power electronic systems takes a very important place in various applications, in particular automotive and aeronautical applications. Power converting devices are rapidly developing to achieve high efficiency and high power. One of the downsides to the increased use of electronic devices is that they have to operate at high switching frequencies, which creates compatibility problems. It is therefore necessary to avoid that the device developed does not produce too much disturbance in its environment. The discipline of electromagnetic compatibility (EMC) has been incorporated so far at the end of the systems development phase, before the certification and industrialization phase. Taking these constraints into account from the design phase can minimize costs and broaden the choice of solutions available at lower cost by reducing the testing phases. In this context, this thesis proposes an approach to automatically optimize the design of printed circuits in the power part of converters in order to minimize the EMC disturbances generated. The first step of this thesis is the automatic design of a printed circuit using the Dijkstra algorithm coupled with a genetic algorithm. The second step is to put in place a modeling approach compatible with the optimization process. It is then essential to take into account all the parasitic elements, namely the elements in the LISN and the converter in order to properly estimate the conducted disturbances such as common mode (MC) and differential mode (MD) voltages. Once the emission models have been established, an optimization process is proposed. This approach makes it possible to find the optimum geometry of the converter which generates the least amount of disturbance conducted. Finally, the results obtained are presented and studied. These results were then successfully validated to experimental results. Our contribution therefore consists in developing an approach for automatic optimization of the routing of power printed circuits making it possible to obtain converters with optimal electromagnetic behavior, with the aim of avoiding having to resort to the filtering solution or at least the minimize which will reduce the cost and volume of the filter., Avec l’évolution actuelle de l’électronique, le développement des systèmes d’électronique de puissance prend une place très importante dans différentes applications, notamment les applications automobiles et aéronautiques. Les dispositifs de conversion de puissance se développent rapidement pour atteindre un rendement et une puissance élevés. Une des contreparties de l’intensification de l’usage des dispositifs électroniques réside dans le fait qu’elles doivent fonctionner à hautes fréquences de commutation, ce qui engendre des problèmes de compatibilité. Il convient d’éviter donc que le dispositif développé ne produise pas trop de perturbations dans son environnement. La discipline de la compatibilité électromagnétique (CEM) a été intégrée jusqu’à présent en fin de la phase de développement des systèmes, avant l’étape de certification et d’industrialisation. La prise en compte de ces contraintes dès la phase de conception peut minimiser les coûts et élargir le choix des solutions disponibles à moindre coût en réduisant les phases d’essais. Dans ce contexte, cette thèse propose une approche d’optimisation automatique de conception des circuits imprimés de la partie puissance des convertisseurs en vue de minimiser les perturbations CEM générées. La première étape de cette thèse est la conception automatique de circuit imprimé à l’aide de l’algorithme de Dijkstra couplé avec un algorithme génétique. La deuxième étape est la mise en place d’une approche de modélisation compatible avec le processus d’optimisation. Il est alors indispensable de prendre en compte tous les éléments parasites, à savoir les éléments dans le RSIL et le convertisseur afin de bien estimer les perturbations conduites telles que les tensions de mode commun (MC) et de mode différentiel (MD). Une fois les modèles en émission établis, une démarche d’optimisation est proposée. Cette approche permet de trouver la géométrie optimale du convertisseur qui génère le moins de perturbations conduites. Enfin, les résultats obtenus sont présentés et étudiés. Ces résultats ont ensuite été validés avec succès par comparaison avec des résultats expérimentaux. Notre contribution consiste donc à développer une approche d’optimisation automatique du routage des circuits imprimés de puissance permettant d’obtenir des convertisseurs ayant un comportement électromagnétique optimal, dans l’optique d’éviter de recourir à la solution de filtrage ou au moins de la minimiser ce qui permettra de réduire le coût et le volume du filtre.

Electromagnetic shielding consists in reducing the electromagnetic field in the vicinity of an object by interposing a barrier between the source of the field and the object to be protected. The objective of the thesis is the development of techniques for characterizing and predicting new generation armor performance based on textiles and polymers for avionics applications between DC and 1 GHz. It takes place within the framework of the FUI NextGen project which is part of the field of aeronautical wiring protection. The thesis is composed of two main parts: 1) the characterization of the shielding efficiency from tests on plane samples (solid material or metal braid), 2) the transfer impedance measurement for sheaths.In the literature, the measurement of shielding efficiency (SE) is generally obtained either in free space or in a reverberating or anechoic chamber. In these methods, the material under test is placed between two antennas. The value of the measured shielding efficiency depends on the operating band of the antennas which starts at a few MHz and cannot reach low frequencies in the band of a few kHz. Shielding efficiency is obtained by measuring the attenuation of the electromagnetic field through a material relative to the transmission of the field without material. Herein, the shielding efficiency measurement is made by a coaxial cell, considering all the parameters that affect the measurement such as electrical contact, measurement dynamics, etc., allowing leasuring the effectiveness of shielding from DC to 1 GHz and this suits the demand in the aeronautical field. These measurements are validated with theoretical modeling and electromagnetic simulations.Concerning the sheath transfer impedance, its measurement is carried out with a triaxial cell. The transfer impedance (Z_t) is defined as the quotient of the voltage (V1) induced in the internal circuit by the current (I2) introduced into the external circuit over a given coupling length. The current standard of transfer impedance measurement is defined up to 100 MHz while in our developed cell the measurement reaches the frequency of 300 MHz without adaptation.Finally, to make the link between the shielding efficiency and the transfer impedance, a model for predicting the transfer impedance from the measurement of the shielding efficiency is proposed.Jalal ALAA EDDINE, Le blindage électromagnétique consiste à réduire le champ électromagnétique au voisinage d'un objet en interposant une barrière entre la source du champ et l'objet à protéger. L’objectif de la thèse est le développement de techniques de caractérisation et prédiction de performances de blindage nouvelle génération à base de textiles et polymères pour des applications avioniques entre le DC et 1 GHz. Elle se déroule dans le cadre du projet FUI NextGen qui s’inscrit dans le domaine de la protection de câblage aéronautique.La thèse est composée de deux grandes parties : 1) la caractérisation de l’efficacité de blindage à partir des tests sur des échantillons plans (matériau plein ou tresse métallique), 2) la mesure d’impédance de transfert pour des gaines.Dans la littérature, la mesure de l’efficacité de blindage (SE en anglais pour shielding efficiency) est généralement obtenue soit en espace libre soit dans une chambre réverbérante ou anéchoïque. Dans ces méthodes, le matériau sous test est placé entre deux antennes, la valeur de l’efficacité de blindage mesurée dépend alors de la bande d’opération des antennes (> à quelques MHz) ne permettant pas d’atteindre des fréquences basses de quelques kHz. L’efficacité de blindage est obtenue en mesurant l’atténuation du champ électromagnétique à travers un matériau par rapport à la transmission du champ sans matériau. Dans notre cas, la mesure d’efficacité de blindage est réalisée à l’aide d’une cellule coaxiale en prenant en compte les paramètres affectant la mesure comme le contact électrique, le dynamique de mesure… Dans cette cellule, l’efficacité de blindage peut être mesurée à partir du DC, ce qui est en accord avec la demande du domaine aéronautique. Ces mesures sont validées à l’aide de modélisations théoriques et de simulations électromagnétiquesConcernant la mesure d’impédance de transfert Z_t des gaines, elle est réalisée avec une cellule triaxiale. L’impédance de transfert est alors définie comme le quotien de la tension V_1 induite au circuit intérieur par le courant I_2 introduit dans le circuit externe sur une longueur de couplage donnée. La norme actuelle de la mesure de l’impédance de transfert est définie jusqu’au 100 MHz. Dans la cellule développée dans le cadre de cette thèse, la mesure atteint la fréquence de 300 MHz sans adaptation.Enfin pour faire le lien entre l’efficacité de blindage et l’impédance de transfert, un modèle de prédiction de l’impédance de transfert à partir de la mesure de l’efficacité de blindage est proposé.Jalal ALAA EDDINE

Nowadays, modern wireless communication systems that are operating at high frequencies in the microwave band, are massively emerging. To avoid compact architectures of electronic systems, we explore wireless communication between printed circuits integrated into the electronic systems. Several problems encountered in these systems are related to the effect of the environment on wireless communication and the protection against adverse effects. This requires new electromagnetic simulation techniques to describe the field and the system response in these environments. Along with the microwave experiments, random matrix theory (RMT) enables to theoretically study wireless communication in complex environment.This manuscrit is diveded in three main topics:On the one hand, an illustration of the situation where all the ingredients are implemented namely, a Printed Circuit Board (PCB) with transmission lines inside a cavity. I present an experimental study, which highlights the effect of the partially reverberating environment on the crosstalk of two printed lines, as well as the currents on these lines. The latter should be taken into account to guarantee the proper functioning of the PCB.On the other hand, a chaotic reverberating chamber (CRC) was designed to statistically analyze the behavior of the transmission inside a complex environment. The international standard fix several statistical criteria with which the RC have to comply. Fulfilling all criteria guarantees that the field inside the cavity is isotropic and the field components follow a bivariate Gaussian distribution. In the electromagnetic community, this is the so-called Hill’s hypothesis. This hypothesis is typically realized when the resonance overlap is large. I have experimentally studied several statistic properties of the electromagnetic response in a CRC. The effects of the modal overlap on the reflection and the transmission distributions have been analyzed. In addition to this, we have compared the experimental distributions to numerical predictions based on Random Matrix Theory. I also verified the relation between the mean frequency spacing of the maxima and the average decay rate of the cavity predicted by Schroeder and Kuttruff for a high modal overlap in acoustic rooms.Finaly, we have developed a new method to estimate the number of uncorrelated samples (NIS) in a CRC. We have suggested a perspective for NIS estimation based on the characteristic scale of maxima dynamics as a function of the stirrer angle.; De nos jours, nous assistons à une forte évolution des systèmes modernes de la communication sans fil, exploitant des fréquences très élevées, dans la bande des fréquences micro-ondes. De ce fait, pour éviter des architectures compactes des systèmes électroniques composant ces systèmes modernes, apparaît la nécessité d'envisager la communication sans fil entre les circuits imprimés intégrés aux systèmes électroniques.Les principaux problèmes rencontrés dans ces systèmes concernent l'effet de l'environnement sur la communication sans fil et la protection contre les effets indésirables. Cela exige de nouvelles techniques de simulation et de modélisation du champ EM dans ces environnements complexes, pour une prédiction de leurs comportements.Avec les expériences effectuées dans le domaine des micro-ondes, ces techniques seront possibles en se basant sur la théorie des matrices aléatoires (TMA), bien adaptée dans ces situations de milieu complexe.Les travaux effectués au cours de cette thèse présentent :Dans un premier temps, l'illustration d'un exemple d'une telle situation où tous les ingrédients sont présents (circuit imprimé, lignes de transmissions et cavité). Nous avons présenté une étude expérimentale, qui met en évidence l'effet de l'environnement partiellement réverbérant sur la diaphonie entre les lignes imprimées, de sorte que leurs courants ne soient pas négligés et doivent être pris en compte, pour la conception appropriée de circuit imprimé, garantissant leur fonctionnement.Dans un second temps, dans le but d'étudier et d'analyser statistiquement le comportement de la transmission à l'intérieur d'un milieu complexe, nous avons réalisé une chambre réverbérante chaotique (CRC), qui satisfait aux critères statistiques fixés par la norme internationale. Le critère principal exige d'avoir une uniformité et isotropie statistique du champ à l'intérieur de la CRC et que les composantes du champ suivent une distribution gaussienne bivariée. Dans la communauté de la Compatibilité d'Électromagnétique (CEM), on parle de l'hypothèse de Hill, typiquement réalisée quand le recouvrement modal est grand. Nous avons étudié expérimentalement plusieurs statistiques de la réponse de la CRC et les effets du régime de fort recouvrement modal sur les distributions de la réflexion et la transmission, puis nous les avons comparées aux prédictions numériques prévues par la TMA.Nous avons également vérifié la relation de l'espacement moyen entre les maxima de transmission prédite par Schroeder et Kuttruff pour un régime fort recouvrement modal, dans les salles acoustiques.Dans un troisième temps, nous avons développé une nouvelle méthode pour l'estimation de nombre d'échantillons non corrélés (NIS) dans une CRC. Puis nous avons suggéré une perspective pour l'estimation de NIS, basée sur l'échelle caractéristique de la dynamique des maxima en fonction de l'angle de brasseur.

Nowadays, modern wireless communication systems that are operating at high frequencies in the microwave band, are massively emerging. To avoid compact architectures of electronic systems, we explore wireless communication between printed circuits integrated into the electronic systems. Several problems encountered in these systems are related to the effect of the environment on wireless communication and the protection against adverse effects. This requires new electromagnetic simulation techniques to describe the field and the system response in these environments. Along with the microwave experiments, random matrix theory (RMT) enables to theoretically study wireless communication in complex environment.This manuscrit is diveded in three main topics:On the one hand, an illustration of the situation where all the ingredients are implemented namely, a Printed Circuit Board (PCB) with transmission lines inside a cavity. I present an experimental study, which highlights the effect of the partially reverberating environment on the crosstalk of two printed lines, as well as the currents on these lines. The latter should be taken into account to guarantee the proper functioning of the PCB.On the other hand, a chaotic reverberating chamber (CRC) was designed to statistically analyze the behavior of the transmission inside a complex environment. The international standard fix several statistical criteria with which the RC have to comply. Fulfilling all criteria guarantees that the field inside the cavity is isotropic and the field components follow a bivariate Gaussian distribution. In the electromagnetic community, this is the so-called Hill’s hypothesis. This hypothesis is typically realized when the resonance overlap is large. I have experimentally studied several statistic properties of the electromagnetic response in a CRC. The effects of the modal overlap on the reflection and the transmission distributions have been analyzed. In addition to this, we have compared the experimental distributions to numerical predictions based on Random Matrix Theory. I also verified the relation between the mean frequency spacing of the maxima and the average decay rate of the cavity predicted by Schroeder and Kuttruff for a high modal overlap in acoustic rooms.Finaly, we have developed a new method to estimate the number of uncorrelated samples (NIS) in a CRC. We have suggested a perspective for NIS estimation based on the characteristic scale of maxima dynamics as a function of the stirrer angle.; De nos jours, nous assistons à une forte évolution des systèmes modernes de la communication sans fil, exploitant des fréquences très élevées, dans la bande des fréquences micro-ondes. De ce fait, pour éviter des architectures compactes des systèmes électroniques composant ces systèmes modernes, apparaît la nécessité d'envisager la communication sans fil entre les circuits imprimés intégrés aux systèmes électroniques.Les principaux problèmes rencontrés dans ces systèmes concernent l'effet de l'environnement sur la communication sans fil et la protection contre les effets indésirables. Cela exige de nouvelles techniques de simulation et de modélisation du champ EM dans ces environnements complexes, pour une prédiction de leurs comportements.Avec les expériences effectuées dans le domaine des micro-ondes, ces techniques seront possibles en se basant sur la théorie des matrices aléatoires (TMA), bien adaptée dans ces situations de milieu complexe.Les travaux effectués au cours de cette thèse présentent :Dans un premier temps, l'illustration d'un exemple d'une telle situation où tous les ingrédients sont présents (circuit imprimé, lignes de transmissions et cavité). Nous avons présenté une étude expérimentale, qui met en évidence l'effet de l'environnement partiellement réverbérant sur la diaphonie entre les lignes imprimées, de sorte que leurs courants ne soient pas négligés et doivent être pris en compte, pour la conception appropriée de circuit imprimé, garantissant leur fonctionnement.Dans un second temps, dans le but d'étudier et d'analyser statistiquement le comportement de la transmission à l'intérieur d'un milieu complexe, nous avons réalisé une chambre réverbérante chaotique (CRC), qui satisfait aux critères statistiques fixés par la norme internationale. Le critère principal exige d'avoir une uniformité et isotropie statistique du champ à l'intérieur de la CRC et que les composantes du champ suivent une distribution gaussienne bivariée. Dans la communauté de la Compatibilité d'Électromagnétique (CEM), on parle de l'hypothèse de Hill, typiquement réalisée quand le recouvrement modal est grand. Nous avons étudié expérimentalement plusieurs statistiques de la réponse de la CRC et les effets du régime de fort recouvrement modal sur les distributions de la réflexion et la transmission, puis nous les avons comparées aux prédictions numériques prévues par la TMA.Nous avons également vérifié la relation de l'espacement moyen entre les maxima de transmission prédite par Schroeder et Kuttruff pour un régime fort recouvrement modal, dans les salles acoustiques.Dans un troisième temps, nous avons développé une nouvelle méthode pour l'estimation de nombre d'échantillons non corrélés (NIS) dans une CRC. Puis nous avons suggéré une perspective pour l'estimation de NIS, basée sur l'échelle caractéristique de la dynamique des maxima en fonction de l'angle de brasseur.

This thesis deals with the magnetic fields generated in the vicinity of a dynamic wireless power transfer system for electric vehicles. The objective of this work is to develop a novel methodology dedicated to these systems, fully independent of the characteristics of the system (i.e. geometry and frequency). The magnetic fields generated by such systems can be harmful to human health, since they are induced by high intensity currents in order to transfer high power in short ranges, thus the assessment of the magnetic fields in vicinity of the system is critical for this technology. The chapters of this thesis describe step by step, the modeling, the co-simulation and the experimental validation of a simplified dynamic wireless power transfer system. Indeed, a modeling methodology of the coupler considering the simulation of the whole system is suggested. Furthermore, an analytical model was developed especially for these systems, in order to get the induced current in a short time for any generic system. For the purpose of approving the modeling approach, an experimental bench consisting of a real scale dynamic wireless power transfer system was designed in order to compare the electric (current, voltage) and the magnetic quantities (inductance, magnetic induction) obtained from the simulation and from the experimental data., Dans cette thèse, nous abordons la question des champs magnétiques générés par les systèmes de transfert d’énergie sans contact pour les véhicules en mouvement. En effet, ces systèmes utilisent de fortes puissances afin de transférer le plus d’énergie possible en un laps de temps très court, par conséquent, les champs magnétiques mis en jeu sont très intenses et peuvent être nocifs pour la santé humaine. L’objectif des travaux présentés dans ce document est de développer une plateforme de simulation, permettant d’obtenir la répartition des champs magnétiques autour du coupleur pour des systèmes génériques (indépendant de la géométrie ou de la fréquence), afin de mettre en place les périmètres de sécurité visant à garantir la sécurité physique des usagers. Les chapitres de ce manuscrit illustrent, étape par étape, la modélisation, la cosimulation et la validation expérimentale d’un système de charge sans contact simplifié en mouvement. En effet, d’une part une méthodologie de modélisation du coupleur conjuguée à la simulation globale du système de charge sans contact est proposée, et d’autre part, un modèle analytique est développé permettant de calculer les courants induits dans le secondaire d’une configuration simpliste du coupleur, ce modèle se distingue par un temps de résolution très court et des résultats très précis. Afin de valider l’approche de modélisation développée, un banc de test expérimental est réalisé. Les grandeurs électriques (courants, tensions) et magnétiques (inductances, induction magnétique) calculées numériquement sont confrontées aux mesures réalisées sur ce banc, dans le but d’attester de la précision des modèles de simulation et du modèle analytique proposés.

Estimating the gain of an antenna prototype is an important step during both design and validation phases. Nevertheless, many small technology companies and universities are not provided with adequate infrastructure to run this type of test. In this paper, we propose a computational tool to deal with undesirable contributions coming from non-ideal test conditions over electromagnetic measurements. It is based on auto-tunable filters and therefore it allows a lab technician to run the test without a major knowledge on signal processing. After a series of evaluations based on lab measurements, the proposed tool gives results as good as those provided by two other approaches but with a reduction of the total number of experimental runs. Furthermore, it is more efficient than the traditional time gating approach for low signal-to-noise ratio environments. Finally, a validation with different antennas and test sites confirmes its robustness.

Technological evolution implies that the number of electronic components has drastically increased. Therefore certification standards become more restrictive in the EMC domain. This is why in test and numerical simulation phases, it is more essential to consider electromagnetic effects. In this context, this thesis has aims at modeling the aeronautic wirings in their whole complexity and their interactions with the electromagnetic fields in order to investigate the potentially induced perturbations. As far as numerical simulation is concerned, we elaborate a time-domain hybridization approach which combines the calculation of EM fields scattered by the aircraft structure and the calculation of the currents on the electrical cables.In this approach, we recall several methods to be used for field evaluation and we investigate a time-domain Multiconductor Transmission Line Network method to account for harnesses containing various types of cables, connections and end loads. Then, we propose a coupling technique between this method and the field calculation methods. We analyze it numerically, and then we test it on several generic configurations. Finally, we apply this technique on a complex configuration containing a network of multiwire cables with various end loads, all of them installed inside a three-dimensional structure. Thanks to this approach, we can calculate the currents induced by an exterior perturbation on each conductor of the network, which could not be done with the methods existing before the thesis., En raison des évolutions technologiques, le nombre des composants électriques dans les avions a considérablement augmenté. Les normes de certification sont donc devenues plus exigeantes en termes de CEM. C’est pourquoi, dans les essais et les simulations numériques, il est devenu indispensable de bien prendre en compte les effets liés aux phénomènesélectromagnétiques. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse, qui a pour objectif de modéliser les câblages aéronautiques dans toute leur complexité et leurs interactions avec les champs électromagnétiques en vue d’étudier les perturbations potentiellement induites. Pour la simulation numérique, on a élaboré une stratégie d’hybridation dans le domaine temporel entre les calculs de champs électromagnétiques diffractés par la structure de l’avion et les calculs de courants sur les câbles électriques.Dans cette approche, on a rappelé différentes méthodes pour évaluer les champs et étudié une approche réseaux lignes de transmission multiconducteurs dans le domaine temporel pour tenir compte des faisceaux comportant différents types de câbles et différentes connectiques. Ensuite, un couplage entre cette dernière méthode et les méthodes de calcul de champs a été proposé et étudié numériquement puis validé sur différentes configurations génériques. Enfin, on a mis en œuvre cette stratégie sur une configuration complexe comportant un réseau de torons de câbles multifilaires avec différentes charges d’extrémité, le tout ; installé, à l’intérieur d’une structure tridimensionnelle. Grâce à notre approche, on a pu calculer les courants induits par une perturbation extérieure sur chaque conducteur du réseau de câbles, ce que l’on ne pouvait pas faire avec les outils dont on disposait avant ce travail de thèse.

Technological evolution implies that the number of electronic components has drastically increased. Therefore certification standards become more restrictive in the EMC domain. This is why in test and numerical simulation phases, it is more essential to consider electromagnetic effects. In this context, this thesis has aims at modeling the aeronautic wirings in their whole complexity and their interactions with the electromagnetic fields in order to investigate the potentially induced perturbations. As far as numerical simulation is concerned, we elaborate a time-domain hybridization approach which combines the calculation of EM fields scattered by the aircraft structure and the calculation of the currents on the electrical cables.In this approach, we recall several methods to be used for field evaluation and we investigate a time-domain Multiconductor Transmission Line Network method to account for harnesses containing various types of cables, connections and end loads. Then, we propose a coupling technique between this method and the field calculation methods. We analyze it numerically, and then we test it on several generic configurations. Finally, we apply this technique on a complex configuration containing a network of multiwire cables with various end loads, all of them installed inside a three-dimensional structure. Thanks to this approach, we can calculate the currents induced by an exterior perturbation on each conductor of the network, which could not be done with the methods existing before the thesis.; En raison des évolutions technologiques, le nombre des composants électriques dans les avions a considérablement augmenté. Les normes de certification sont donc devenues plus exigeantes en termes de CEM. C’est pourquoi, dans les essais et les simulations numériques, il est devenu indispensable de bien prendre en compte les effets liés aux phénomènesélectromagnétiques. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse, qui a pour objectif de modéliser les câblages aéronautiques dans toute leur complexité et leurs interactions avec les champs électromagnétiques en vue d’étudier les perturbations potentiellement induites. Pour la simulation numérique, on a élaboré une stratégie d’hybridation dans le domaine temporel entre les calculs de champs électromagnétiques diffractés par la structure de l’avion et les calculs de courants sur les câbles électriques.Dans cette approche, on a rappelé différentes méthodes pour évaluer les champs et étudié une approche réseaux lignes de transmission multiconducteurs dans le domaine temporel pour tenir compte des faisceaux comportant différents types de câbles et différentes connectiques. Ensuite, un couplage entre cette dernière méthode et les méthodes de calcul de champs a été proposé et étudié numériquement puis validé sur différentes configurations génériques. Enfin, on a mis en œuvre cette stratégie sur une configuration complexe comportant un réseau de torons de câbles multifilaires avec différentes charges d’extrémité, le tout ; installé, à l’intérieur d’une structure tridimensionnelle. Grâce à notre approche, on a pu calculer les courants induits par une perturbation extérieure sur chaque conducteur du réseau de câbles, ce que l’on ne pouvait pas faire avec les outils dont on disposait avant ce travail de thèse.

Electromagnetic Compatibility has become a major issue for the digital designers. Several techniques exist qualitatively reducing the electromagnetic emissions of synchronous circuits. Nevertheless, the clocked activity produces strong periodic current pulses on the power supply, generating harmonics in the electromagnetic spectrum. Contrarily, asynchronous designs, also known as clockless circuits, show a spread electromagnetic spectrum without harmonics. We have developed a design flow in order to shape the electromagnetic spectrum and meet electromagnetic compatibility standards. Our method only applies to asynchronous circuits. A static timing analysis is performed to extract the delays of the control path that guarantee the timing assumptions. This analysis is used to annotate the circuit model in a fast analog simulator, which was specifically developed to extract its current consumption. Thanks to this simulator and a Fast Fourier Transform, it is possible to get the electromagnetic spectrum. A genetic algorithm is then used to create delay combinations shaping the spectrum in order to match the targeted spectral mask. Electromagnetic measurements on a test chip, manufactured in STMicroelectronics CMOS 40nm technology, have shown that our method allows controlling the electromagnetic field of the circuit.; La compatibilité électromagnétique des circuits est devenue un enjeu majeur en conception numérique. Des méthodes de conception existent déjà pour réduire de manière qualitative le rayonnement des circuits synchrones. Cependant, il est difficile de réduire les harmoniques du spectre dues au signal d’horloge. La logique asynchrone est une alternative très intéressante, qui permet d’éviter la commutation simultanée de tous les éléments de mémorisation et de supprimer les harmoniques de l’horloge. Nous avons développé un flot de conception pour mettre en forme le rayonnement électromagnétique et ainsi répondre aux normes de compatibilité électromagnétique. Notre méthode s’applique à des circuits asynchrones. Une analyse temporelle statique permet d’extraire les délais à insérer dans le chemin de contrôle nécessaire au respect des hypothèses temporelles. Cette analyse sert aussi à annoter le modèle du circuit dans un simulateur analogique rapide, qui a été développé spécifiquement pour extraire sa consommation de courant. Grâce à ce simulateur, en calculant la transformée de Fourier, il est possible de remonter au spectre électromagnétique. Un algorithme génétique est alors utilisé pour créer des combinaisons de délais, permettant de mettre en forme le spectre selon le gabarit spécifié. Des mesures électromagnétiques sur un circuit de test, fabriqué en technologie CMOS 40 nm STMicroelectronics, ont montré que notre méthode permet de contrôler le rayonnement électromagnétique du circuit.

The growth of electronic devices has led to an increase in electromagnetic pollution that can be harmful to sensitive electronic systems and living beings. One of the means of limiting the propagation of electromagnetic fields is the use of shielding. Then, the study focused on the elaboration of a bimetallic composite for magnetic shielding. The studied composite combines the physical properties of aluminum and steel via the Al8011/SteelDC01/Al8011 trilayer. The trilayer is produced by cold roll bonding (CRB). It has been found that the adherence quality of the Al/Steel interfaces and the architecture of the composite heavily depend on the CRB parameters. Careful preparation of the sheet and their concomitant surfaces is just as important as CRB itself. Furthermore, during CRB, the steel sheet was sensitive to plastic instabilities which subsequently led to its necking and fragmentation. These plastic instabilities promote adherence through Al/Al welds but are not a prerequisite. In terms of shielding effectiveness, the bimetallic composite has proved to be particularly interesting. Thanks to its composition and its structuring, it can attenuate both low (< 1 kHz) and high frequency (> 1 kHz) magnetic fields. In an iso-mass study, the composite showed a higher shielding effectiveness than Al, Cu and steel sheets. However, the steel fragmentation in the composite proved to be detrimental to magnetic shielding, then requiring a compromise between mechanical strength and shielding effectiveness.; L’électronisation de l’industrie a mené à l’augmentation de la pollution électromagnétique pouvant être néfaste pour les systèmes électroniques sensibles et les êtres vivants. L’un des moyens pour limiter la propagation des champs électromagnétiques est l’utilisation d’un blindage. L’étude s’est ainsi focalisée sur l’élaboration à froid d’un composite bimétallique pour le blindage magnétique. Le composite étudié allie les propriétés physiques de l’aluminium et de l’acier via le trilame Al8011/AcierDC01/Al8011. Le trilame est élaboré par colaminage à température ambiante. Il s’est avéré que la qualité de l’adhérence des interfaces Al/Acier et l’architecture du trilame dépendent fortement des paramètres du colaminage. Une préparation minutieuse des tôles et de leurs surfaces concomitantes se révèle être tout aussi importante que le colaminage en lui-même. De plus, au cours du colaminage, la tôle d’acier s’est montrée sensible à des instabilités plastiques qui amènent par la suite à sa striction et à sa fragmentation. Ces instabilités plastiques favorisent l’adhérence grâce à des soudages Al/Al mais n’en sont pas un prérequis. Au niveau de l’efficacité de blindage, le trilame s’est révélé être particulièrement intéressant puisque, grâce à sa composition et à sa structuration, il est capable d’atténuer aussi bien les champs magnétiques basses fréquences (< 1 kHz) que les champs magnétiques de plus hautes fréquences (> 1 kHz). Dans une étude à iso-masse, le trilame a présenté une meilleure efficacité de blindage que les tôles d’Al, de Cu et d’acier. Cependant, la fragmentation de l’acier dans le trilame s’est révélée être néfaste pour le blindage magnétique, nécessitant de faire alors un compromis entre tenue mécanique et efficacité de blindage.

International audience; Les réseaux de terre jouent un rôle essentiel dans la protection du bâtiment et des personnes contre les agressions externes comme la foudre. Ceux-ci sont appelés à jouer des rôles de plus en plus importants dans le cadre du bâtiment dit intelligent bardé de dispositifs électriques. Cet article propose une méthode de modélisation adaptée aux particularités des conducteurs enterrés. Les modèles proposés couvrent une large gamme de fréquences et s’expriment sous forme de circuits électriques équivalents et facilement implantables dans un logiciel de simulation 0D permettant d’intégrer des sources de perturbation externes, des composants et systèmes hétérogènes.

EMC Europe 2019, International Symposia and Workshops on Electromagnetic Compatibility, Barcelone, ESPAGNE, 02-/09/2019 - 06/09/2019; Mapping or scanning the electromagnetic emissions of electronic cards or any environment requires the use of relatively complex mechanical or electronic devices. These systems may be difficult to transport and not well suited to perform measurements in confined environments. Moreover, they can require long acquisition times. Being autonomous, compact and fast, the scanning system proposed in this article aims to overcome these constraints. It makes it possible to map the electromagnetic environment directly on site or in locations difficult to access, such as inside a vehicle for example. This scanner is composed of a smartphone coupled to removable EM field sensors to allow covering different configurations. Using augmented reality technology, it has an interface that allows communication via an USB port between the smartphone and the various sensors. In this paper, the device is described and measurement results illustrating its potential are presented.

International audience; In this paper, we introduce a strategy to evaluate current on multiconductor electrical cables installed inside enclosures. This strategy consists of the hybridization of a FEM and a MTLN approach. The motivation of this strategy relies on the fact that the high order FEM scheme has less numerical dispersive effect than a usual first order scheme such as an FDTD scheme. More accuracy is thereby obtained in the MTLN response. This property is demonstrated on a generic test case configuration.

This thesis deals with the sizing of power electronics using deterministicoptimization. In this way, methods to integrate the ElectroMagnetic Compatibilityconstraints in such process were studied. The case of a three-phase rectifier with EMCfilters on both AC and DC sides was considered. A common-mode path creates aninteraction between the two filters, thus they have to be sized together. Models of theconverter and its components were developed for their sizing by deterministicoptimizations. In such conception problem, all the parameters used for describing thesystem configuration (functional elements values, PWM command strategy and theswitching frequency) influence the conducted EMC emissions. Therefore, the modeling ofthe EMC constraints was integrated in the optimization procedure, which aims the overallweight reduction. Thanks to that, a global approach where EMC filters are sized along withthe converter was achieved, whereas it is usually done after the converter conception.The main challenge was the variation of the switching frequency in optimization.Strategies were developed regarding the automatic surveillance of the EMC spectrums inorder to drastically reduce their computation times. An innovative formulation of the EMCconstraints enabled the optimizations to converge. An automatic procedure for launchingmultiple deterministic optimizations with random initial parameters allowed us to obtaingood optimization results, regarding the constraints and the global weight of the system.In this work, genericity of the modelling approach was a main concern, regarding EMCand the different sizing models. Therefore, the adaptation of the developed methods toother applications should be convenient, Ce travail s’inscrit dans l’optique de prédimensionnement par optimisationdéterministe en électronique de puissance. Nous nous focalisons principalement sur laproblématique de la Compatibilité ElectroMagnétique que nous désirons inclure dans ladémarche. Pour cela, nous considérons l’exemple d’un redresseur triphasé comportantdes filtres CEM à la fois du côté triphasé et du côté continu. Un couplage de mode communa lieu entre les deux filtres, ils doivent donc être conçus simultanément. Des modéles dedimensionnement du convertisseur et de ses différents composants (passifs,interrupteurs, refroidisseur) ont été élaborés. Dans la procédure d’optimisation,l’ensemble des variables de cette modélisation globale du convertisseur (valeur deséléments fonctionnels, stratégie de commande MLI et fréquence de découpage) impacteles émissions CEM conduites. Ainsi, le modèle de calcul CEM est intégré dans ledéroulement du processus, qui vise à minimiser la masse du convertisseur. Grâce à celanous obtenons une approche globale où les filtres CEM sont dimensionnés en parallèleavec le convertisseur, et non une fois que la conception de ce dernier soit terminée,comme c’est classiquement le cas.La variation de la fréquence de découpage durant l’optimisation a constitué leproblème majeur. Nous avons dû développer des stratégies concernant la surveillance desspectres CEM pour arriver à diminuer drastiquement les temps de calcul. Nous avonsaussi développé une formulation de la contrainte CEM et une stratégie de lancementautomatique d’optimisations déterministes avec paramétrage initial aléatoire qui apermis aux dimensionnements d’aboutir. Tout au long de la thèse, l’accent a été mis sur lagénéricité des modèles, qu’ils touchent à la CEM ou aux autres points dudimensionnement, en vue de leur adaptabilité à d’autres cas d’application.

This thesis deals with the sizing of power electronics using deterministicoptimization. In this way, methods to integrate the ElectroMagnetic Compatibilityconstraints in such process were studied. The case of a three-phase rectifier with EMCfilters on both AC and DC sides was considered. A common-mode path creates aninteraction between the two filters, thus they have to be sized together. Models of theconverter and its components were developed for their sizing by deterministicoptimizations. In such conception problem, all the parameters used for describing thesystem configuration (functional elements values, PWM command strategy and theswitching frequency) influence the conducted EMC emissions. Therefore, the modeling ofthe EMC constraints was integrated in the optimization procedure, which aims the overallweight reduction. Thanks to that, a global approach where EMC filters are sized along withthe converter was achieved, whereas it is usually done after the converter conception.The main challenge was the variation of the switching frequency in optimization.Strategies were developed regarding the automatic surveillance of the EMC spectrums inorder to drastically reduce their computation times. An innovative formulation of the EMCconstraints enabled the optimizations to converge. An automatic procedure for launchingmultiple deterministic optimizations with random initial parameters allowed us to obtaingood optimization results, regarding the constraints and the global weight of the system.In this work, genericity of the modelling approach was a main concern, regarding EMCand the different sizing models. Therefore, the adaptation of the developed methods toother applications should be convenient; Ce travail s’inscrit dans l’optique de prédimensionnement par optimisationdéterministe en électronique de puissance. Nous nous focalisons principalement sur laproblématique de la Compatibilité ElectroMagnétique que nous désirons inclure dans ladémarche. Pour cela, nous considérons l’exemple d’un redresseur triphasé comportantdes filtres CEM à la fois du côté triphasé et du côté continu. Un couplage de mode communa lieu entre les deux filtres, ils doivent donc être conçus simultanément. Des modéles dedimensionnement du convertisseur et de ses différents composants (passifs,interrupteurs, refroidisseur) ont été élaborés. Dans la procédure d’optimisation,l’ensemble des variables de cette modélisation globale du convertisseur (valeur deséléments fonctionnels, stratégie de commande MLI et fréquence de découpage) impacteles émissions CEM conduites. Ainsi, le modèle de calcul CEM est intégré dans ledéroulement du processus, qui vise à minimiser la masse du convertisseur. Grâce à celanous obtenons une approche globale où les filtres CEM sont dimensionnés en parallèleavec le convertisseur, et non une fois que la conception de ce dernier soit terminée,comme c’est classiquement le cas.La variation de la fréquence de découpage durant l’optimisation a constitué leproblème majeur. Nous avons dû développer des stratégies concernant la surveillance desspectres CEM pour arriver à diminuer drastiquement les temps de calcul. Nous avonsaussi développé une formulation de la contrainte CEM et une stratégie de lancementautomatique d’optimisations déterministes avec paramétrage initial aléatoire qui apermis aux dimensionnements d’aboutir. Tout au long de la thèse, l’accent a été mis sur lagénéricité des modèles, qu’ils touchent à la CEM ou aux autres points dudimensionnement, en vue de leur adaptabilité à d’autres cas d’application.

Electromagnetic Compatibility has become a major issue for the digital designers. Several techniques exist qualitatively reducing the electromagnetic emissions of synchronous circuits. Nevertheless, the clocked activity produces strong periodic current pulses on the power supply, generating harmonics in the electromagnetic spectrum. Contrarily, asynchronous designs, also known as clockless circuits, show a spread electromagnetic spectrum without harmonics. We have developed a design flow in order to shape the electromagnetic spectrum and meet electromagnetic compatibility standards. Our method only applies to asynchronous circuits. A static timing analysis is performed to extract the delays of the control path that guarantee the timing assumptions. This analysis is used to annotate the circuit model in a fast analog simulator, which was specifically developed to extract its current consumption. Thanks to this simulator and a Fast Fourier Transform, it is possible to get the electromagnetic spectrum. A genetic algorithm is then used to create delay combinations shaping the spectrum in order to match the targeted spectral mask. Electromagnetic measurements on a test chip, manufactured in STMicroelectronics CMOS 40nm technology, have shown that our method allows controlling the electromagnetic field of the circuit., La compatibilité électromagnétique des circuits est devenue un enjeu majeur en conception numérique. Des méthodes de conception existent déjà pour réduire de manière qualitative le rayonnement des circuits synchrones. Cependant, il est difficile de réduire les harmoniques du spectre dues au signal d’horloge. La logique asynchrone est une alternative très intéressante, qui permet d’éviter la commutation simultanée de tous les éléments de mémorisation et de supprimer les harmoniques de l’horloge. Nous avons développé un flot de conception pour mettre en forme le rayonnement électromagnétique et ainsi répondre aux normes de compatibilité électromagnétique. Notre méthode s’applique à des circuits asynchrones. Une analyse temporelle statique permet d’extraire les délais à insérer dans le chemin de contrôle nécessaire au respect des hypothèses temporelles. Cette analyse sert aussi à annoter le modèle du circuit dans un simulateur analogique rapide, qui a été développé spécifiquement pour extraire sa consommation de courant. Grâce à ce simulateur, en calculant la transformée de Fourier, il est possible de remonter au spectre électromagnétique. Un algorithme génétique est alors utilisé pour créer des combinaisons de délais, permettant de mettre en forme le spectre selon le gabarit spécifié. Des mesures électromagnétiques sur un circuit de test, fabriqué en technologie CMOS 40 nm STMicroelectronics, ont montré que notre méthode permet de contrôler le rayonnement électromagnétique du circuit.

The growth of electronic devices has led to an increase in electromagnetic pollution that can be harmful to sensitive electronic systems and living beings. One of the means of limiting the propagation of electromagnetic fields is the use of shielding. Then, the study focused on the elaboration of a bimetallic composite for magnetic shielding. The studied composite combines the physical properties of aluminum and steel via the Al8011/SteelDC01/Al8011 trilayer. The trilayer is produced by cold roll bonding (CRB). It has been found that the adherence quality of the Al/Steel interfaces and the architecture of the composite heavily depend on the CRB parameters. Careful preparation of the sheet and their concomitant surfaces is just as important as CRB itself. Furthermore, during CRB, the steel sheet was sensitive to plastic instabilities which subsequently led to its necking and fragmentation. These plastic instabilities promote adherence through Al/Al welds but are not a prerequisite. In terms of shielding effectiveness, the bimetallic composite has proved to be particularly interesting. Thanks to its composition and its structuring, it can attenuate both low (< 1 kHz) and high frequency (> 1 kHz) magnetic fields. In an iso-mass study, the composite showed a higher shielding effectiveness than Al, Cu and steel sheets. However, the steel fragmentation in the composite proved to be detrimental to magnetic shielding, then requiring a compromise between mechanical strength and shielding effectiveness., L’électronisation de l’industrie a mené à l’augmentation de la pollution électromagnétique pouvant être néfaste pour les systèmes électroniques sensibles et les êtres vivants. L’un des moyens pour limiter la propagation des champs électromagnétiques est l’utilisation d’un blindage. L’étude s’est ainsi focalisée sur l’élaboration à froid d’un composite bimétallique pour le blindage magnétique. Le composite étudié allie les propriétés physiques de l’aluminium et de l’acier via le trilame Al8011/AcierDC01/Al8011. Le trilame est élaboré par colaminage à température ambiante. Il s’est avéré que la qualité de l’adhérence des interfaces Al/Acier et l’architecture du trilame dépendent fortement des paramètres du colaminage. Une préparation minutieuse des tôles et de leurs surfaces concomitantes se révèle être tout aussi importante que le colaminage en lui-même. De plus, au cours du colaminage, la tôle d’acier s’est montrée sensible à des instabilités plastiques qui amènent par la suite à sa striction et à sa fragmentation. Ces instabilités plastiques favorisent l’adhérence grâce à des soudages Al/Al mais n’en sont pas un prérequis. Au niveau de l’efficacité de blindage, le trilame s’est révélé être particulièrement intéressant puisque, grâce à sa composition et à sa structuration, il est capable d’atténuer aussi bien les champs magnétiques basses fréquences (< 1 kHz) que les champs magnétiques de plus hautes fréquences (> 1 kHz). Dans une étude à iso-masse, le trilame a présenté une meilleure efficacité de blindage que les tôles d’Al, de Cu et d’acier. Cependant, la fragmentation de l’acier dans le trilame s’est révélée être néfaste pour le blindage magnétique, nécessitant de faire alors un compromis entre tenue mécanique et efficacité de blindage.

This research work focuses on the electrothermal aging effect on the electromagnetic compatibility of power components based on silicon carbide SiC. It focuses on two major parts ; an experimental part and another more oriented modelization. Experimentally, this thesis studies the aging effect of SiC transistors used in static converters on the electromagnetic interferences EMI generated by these converters. The second part deals with the modeling of these transistors in order to emulate the effect of their aging on the EMI of the modules they compose. This step made it possible to validate the methodology developed for the simulation of the conducted EMI of a healthy SiC MOFSET at first and of an aged SiC MOSFET in a second time. Overall, this innovative modeling approach developed in this work helps the designers of static converters to predict the conducted EMI before and after aging without going through the measurement. This provides additional information on the evolution of the EMC signatures of such modules during its lifetime and thus to estimate the risk associated with the aging of the components., Ce travail de recherche porte sur l’étude de l’effet du vieillissement par fatigue électrothermique sur la compatibilité électromagnétique des composants de puissance à base de carbure de silicium. Il est axé sur deux grandes parties ; une partie expérimentale et une autre plus orientée modélisation. Sur le plan expérimental, cette thèse étudie l’effet du vieillissement des transistors à base de carbure de silicium utilisés dans les convertisseurs statiques sur les perturbations électromagnétiques générées par ces convertisseurs. La deuxième partie porte sur la modélisation de ces transistors afin d’émuler l’effet de leur vieillissement sur les perturbations électromagnétiques des modules qu’ils composent. Cette dernière étape repose sur une étude de l’évolution des caractéristiques électriques statiques et dynamiques effectuées sur le composant sous test pour extraire les principaux paramètres intrinsèques du transistor de puissance dégradé après les séries de stress appliquées. En effet, ces paramètres intrinsèques dégradés émulent l’effet du vieillissement et sont représentatifs des principaux phénomènes pouvant influencer les convertisseurs de puissance étudiés. De ce fait, le changement de leurs valeurs dans le modèle du dit composant, décrit en VHDL-AMS et implémenté sur le simulateur de type circuit ANSYS SIMLORER, nous permet d’obtenir un modèle d’un tel composant après vieillissement. Cette étape a permis de valider la méthodologie développée pour la simulation des perturbations électromagnétiques conduites d’un composant sain dans un premier temps et d’un composant vieilli dans un second. Globalement, cette approche de modélisation innovante développée dans ce travail permet d’aider les concepteurs des convertisseurs statiques à prédire les perturbations électromagnétiques conduites avant et après vieillissement sans passer par la mesure et ses points faibles. Ceci apporte des informations complémentaires sur l’évolution des signatures CEM de tels modules durant sa durée de vie et d’estimer donc le risque lié au vieillissement des composants.

Composite materials are widely used in the automotive industry as structural components. By combining lightness and robust mechanical properties, they are increasigly replacing the conventionnally used metallic alloys, for the manufacturing of vehicle parts. However, the use of composite materials is not without consequences on the electromagnetic behavior of these parts. Since carbon fiber reinforced composites are generally worse conductors of electricity than metals, they interact differently with the electromagnetic waves which surround them. It is therefore important to develop modeling tools to better understand the electromagnetic behavior of composite materials. This is to explain the changes that these materials bring to the distribution of waves, generated by a multitude of external sources, in the vicinity of mechatronic systems. On the other hand, the study of the electromagnetic behavior of composite materials makes it possible to determine the possibility of taking advantage of their attractive mechanical properties in order to further reduce the weight of electromagnetic shielding enclosures while maintaining a level of attenuation in accordance with the standards of the industry. However, numerical modeling of large composite structures, such as shielding enclosures, although conventionally adopted for metal structures, is hindered by the fact that composites exhibit heterogeneities at the microscopic scale. The numerical calculation becomes possible once the composite is replaced by a homogeneous material that exhibits an identical response to an identical electromagnetic solicitation. In this work, we present a homogenization technique, based on finite element simulation and an optimisation method, that computes an estimate of the equivalent electrical properties of unidirectional and woven fiber reinforced composites. The results are then used to simulate the shielding effectiveness of an enclosure constructed by combining composite materials and metallic alloys.; Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie automobile comme pièces de structure. Alliant légèreté et bonnes propriétés mécaniques, ils ont remplacé les métaux classiquement adoptés dans la fabrication de moyens de transport. Toutefois, l'emploi des matériaux composites doit tenir compte de leur comportement électromagnétique. En effet, les composites à fibres conductrices, généralement moins conducteurs que les métaux, engendrent une interaction avec les ondes électromagnétiques, différente de celle introduite par les alliages métalliques. Il s'avère donc important de développer des outils de modélisation permettant de mieux appréhender le comportement électromagnétique de matériaux composites, et d'éclairer les changements qu'apportent ces matériaux sur la distribution des champs, provenant d'une multitude de sources externes, au voisinage des systèmes mécatroniques. Par ailleurs, l'étude du comportement électromagnétique de matériaux composites permet de tirer parti de leurs propriétés mécaniques attractives afin d'alléger les boîtiers de blindage en gardant un niveau d'atténuation conforme aux normes de l'industrie. Cependant, la modélisation numérique de structures composites de grande taille, telles que les boîtiers de blindage, bien que classiquement adoptée pour les structures métalliques, est rendue complexe par le fait que les composites présentent des hétérogénéités à l'échelle microscopique, et que leurs mécanismes de blindage diffèrent de ceux des conducteurs homogènes. Le calcul numérique s'avère envisageable une fois le composite remplacé par un matériau homogène ayant une réponse identique face à une sollicitation électromagnétique. Ainsi, au travers de ce travail de thèse, nous proposons une technique d'homogénéisation permettant d'estimer les propriétés électriques équivalentes que nous appliquons aux composites à fibres conductrices unidirectionnelles et tissées. Les résultats obtenus sont utilisés pour la simulation numérique d'un boîtier de blindage.

Composite materials are widely used in the automotive industry as structural components. By combining lightness and robust mechanical properties, they are increasigly replacing the conventionnally used metallic alloys, for the manufacturing of vehicle parts. However, the use of composite materials is not without consequences on the electromagnetic behavior of these parts. Since carbon fiber reinforced composites are generally worse conductors of electricity than metals, they interact differently with the electromagnetic waves which surround them. It is therefore important to develop modeling tools to better understand the electromagnetic behavior of composite materials. This is to explain the changes that these materials bring to the distribution of waves, generated by a multitude of external sources, in the vicinity of mechatronic systems. On the other hand, the study of the electromagnetic behavior of composite materials makes it possible to determine the possibility of taking advantage of their attractive mechanical properties in order to further reduce the weight of electromagnetic shielding enclosures while maintaining a level of attenuation in accordance with the standards of the industry. However, numerical modeling of large composite structures, such as shielding enclosures, although conventionally adopted for metal structures, is hindered by the fact that composites exhibit heterogeneities at the microscopic scale. The numerical calculation becomes possible once the composite is replaced by a homogeneous material that exhibits an identical response to an identical electromagnetic solicitation. In this work, we present a homogenization technique, based on finite element simulation and an optimisation method, that computes an estimate of the equivalent electrical properties of unidirectional and woven fiber reinforced composites. The results are then used to simulate the shielding effectiveness of an enclosure constructed by combining composite materials and metallic alloys., Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie automobile comme pièces de structure. Alliant légèreté et bonnes propriétés mécaniques, ils ont remplacé les métaux classiquement adoptés dans la fabrication de moyens de transport. Toutefois, l'emploi des matériaux composites doit tenir compte de leur comportement électromagnétique. En effet, les composites à fibres conductrices, généralement moins conducteurs que les métaux, engendrent une interaction avec les ondes électromagnétiques, différente de celle introduite par les alliages métalliques. Il s'avère donc important de développer des outils de modélisation permettant de mieux appréhender le comportement électromagnétique de matériaux composites, et d'éclairer les changements qu'apportent ces matériaux sur la distribution des champs, provenant d'une multitude de sources externes, au voisinage des systèmes mécatroniques. Par ailleurs, l'étude du comportement électromagnétique de matériaux composites permet de tirer parti de leurs propriétés mécaniques attractives afin d'alléger les boîtiers de blindage en gardant un niveau d'atténuation conforme aux normes de l'industrie. Cependant, la modélisation numérique de structures composites de grande taille, telles que les boîtiers de blindage, bien que classiquement adoptée pour les structures métalliques, est rendue complexe par le fait que les composites présentent des hétérogénéités à l'échelle microscopique, et que leurs mécanismes de blindage diffèrent de ceux des conducteurs homogènes. Le calcul numérique s'avère envisageable une fois le composite remplacé par un matériau homogène ayant une réponse identique face à une sollicitation électromagnétique. Ainsi, au travers de ce travail de thèse, nous proposons une technique d'homogénéisation permettant d'estimer les propriétés électriques équivalentes que nous appliquons aux composites à fibres conductrices unidirectionnelles et tissées. Les résultats obtenus sont utilisés pour la simulation numérique d'un boîtier de blindage.

EMC (ElectroMagnetic Compatibility) is increasingly important in electronic and electrical systems and more particularly in the automotive domain. Actually, there are more and more power electronics equipments in a vehicle and, therefore, EMC issues are more recurrent. In order to limit EMI (ElectroMagnetic Interferences), well designed filters are needed. Each filter is designed corresponding to a system and the required attenuation. However, different parameters can have influence on the filter performances, such as the layout, the mechanical structure or the inter-components coupling of the filter. Therefore, the thesis work is based on the study of the filter performance considering inter-components coupling. Some methods exist on that topic bu are generally based on 3D electromagnetic simulation, which is time-consuming and requires a lot of information on components (geometrical properties, material properties etc.). Therefore, our work is based on a methodology only based on analytical calculation and measurements. That simplified methodology is very accurate because it can predict a filter performance, whatever the filter topology, whatever the structure. That method was validated under several application cases on power electronics systems for automotive domain. Finally, the whole methodology has been accrued in a tool for filter design that can predict a filter attenuation by considering the components proximity.; La CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) est de plus en plus importante dans la conception des systèmes électroniques et plus particulièrement dans le domaine automobile. En effet, avec la densification de l’électronique dans les véhicules, les problèmes liés à la CEM sont de plus en plus fréquents. Ainsi, afin de limiter ces interférences électromagnétiques, des filtres correctement dimensionnés et implémentés doivent être utilisés. Chaque filtre est dimensionné en tenant compte de l’environnement dans lequel il va être introduit. Cependant, de nombreux facteurs peuvent altérer ses performances, tel que le routage, la structure mécanique ou bien les couplages internes au filtre, entre les composants eux-mêmes. Cette thèse traite de l’étude de l’influence des couplages inter-composants sur les performances d’un filtre pour la CEM. En effet, les méthodes existantes sont basées uniquement sur des simulations électromagnétiques 3D qui sont couteuses en terme de temps et requiert également un trop grand nombre d’informations sur les composants (propriétés géométriques, des matériaux etc.). Ainsi, une méthode uniquement basée sur des calculs analytiques et exploitations de mesures a été développée. Cette méthode simplifiée est très efficace car elle permet la prédiction des performances d’un filtre, quelle que soit sa topologie et quelle que soit sa structure. Cette méthode a été validée via de nombreux cas d’applications de filtres implémentés sur des systèmes d’électronique de puissance du domaine automobile. Finalement, cette méthode a été capitalisée au travers d’un outil pour le design et la prédiction des performances de filtre pour la CEM en tenant compte de la proximité des composants.

EMC (ElectroMagnetic Compatibility) is increasingly important in electronic and electrical systems and more particularly in the automotive domain. Actually, there are more and more power electronics equipments in a vehicle and, therefore, EMC issues are more recurrent. In order to limit EMI (ElectroMagnetic Interferences), well designed filters are needed. Each filter is designed corresponding to a system and the required attenuation. However, different parameters can have influence on the filter performances, such as the layout, the mechanical structure or the inter-components coupling of the filter. Therefore, the thesis work is based on the study of the filter performance considering inter-components coupling. Some methods exist on that topic bu are generally based on 3D electromagnetic simulation, which is time-consuming and requires a lot of information on components (geometrical properties, material properties etc.). Therefore, our work is based on a methodology only based on analytical calculation and measurements. That simplified methodology is very accurate because it can predict a filter performance, whatever the filter topology, whatever the structure. That method was validated under several application cases on power electronics systems for automotive domain. Finally, the whole methodology has been accrued in a tool for filter design that can predict a filter attenuation by considering the components proximity.; La CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) est de plus en plus importante dans la conception des systèmes électroniques et plus particulièrement dans le domaine automobile. En effet, avec la densification de l’électronique dans les véhicules, les problèmes liés à la CEM sont de plus en plus fréquents. Ainsi, afin de limiter ces interférences électromagnétiques, des filtres correctement dimensionnés et implémentés doivent être utilisés. Chaque filtre est dimensionné en tenant compte de l’environnement dans lequel il va être introduit. Cependant, de nombreux facteurs peuvent altérer ses performances, tel que le routage, la structure mécanique ou bien les couplages internes au filtre, entre les composants eux-mêmes. Cette thèse traite de l’étude de l’influence des couplages inter-composants sur les performances d’un filtre pour la CEM. En effet, les méthodes existantes sont basées uniquement sur des simulations électromagnétiques 3D qui sont couteuses en terme de temps et requiert également un trop grand nombre d’informations sur les composants (propriétés géométriques, des matériaux etc.). Ainsi, une méthode uniquement basée sur des calculs analytiques et exploitations de mesures a été développée. Cette méthode simplifiée est très efficace car elle permet la prédiction des performances d’un filtre, quelle que soit sa topologie et quelle que soit sa structure. Cette méthode a été validée via de nombreux cas d’applications de filtres implémentés sur des systèmes d’électronique de puissance du domaine automobile. Finalement, cette méthode a été capitalisée au travers d’un outil pour le design et la prédiction des performances de filtre pour la CEM en tenant compte de la proximité des composants.

Le développement d’aéronefs « plus » voire « tout » électriques a pour conséquence la conception d’architectures électriques embarquées de plus en plus complexes entraînant une très nette augmentation du nombre de câbles électriques à déployer au sein des véhicules. Parmi les contraintes rencontrées lors des phases de définition et d’intégration des réseaux de câblages, les aspects de compatibilité électromagnétique et de gestion des échauffements thermiques deviennent de plus en plus critiques. Ainsi, ces travaux de thèse sont dédiés au développement d’une méthodologie permettant la prédiction d’une part, des courants induits par et sur les réseaux de câblages et d’autre part, de leur niveaux d’échauffement. En particulier, l’analyse bibliographique effectuée à cette occasion montre que les phénomènes électrostatiques (à la base de la théorie des lignes de transmission) et de conduction stationnaire de la chaleur sont strictement analogues, ce qui autorise une résolution simultanée de ces deux problèmes pour les réseaux de câblages considérés. Les présents travaux démontrent que le calcul des paramètres électriques primaires (p.u.l) du réseau et de la distribution de température dans le plan transverse peut se faire de manière totalement couplé à l’aide d’un schéma numérique basé sur la Méthode des Moments (MoM). Le choix de l’utilisation des équations intégrales pour la résolution de ce problème de potentiel se fonde sur plusieurs avantages tels qu’une utilisation optimisée des ressources de calcul et l’utilisation d’algorithmes efficaces de résolution, de surcroît naturellement parallélisables pour de futurs développements. Les outils de calculs thermiques développés dans le cadre de cette thèse, et qui ont vocation à être intégrés dans la suite logicielle CRIPTE de l’ONERA, ont fait l’objet d’une validation expérimentale pour plusieurs configurations de harnais électriques. Les comparaisons simulations-mesures présentent de bons accords bien que les expérimentations menées aient montré la difficulté d’obtenir précisément des valeurs du coefficient d’échange thermique, même dans des conditions parfaitement maîtrisées. Les travaux ouvrent enfin des perspectives nouvelles sur l’optimisation en terme de masse des réseaux de câblage (EWIS). The on-going development of “more” or “all” electrical aircraft leads to the design of ever-complex embedded electrical networks, which causes a significant increase of electrical cables to be used within these innovative vehicles. Among the constraints encountered during the definition and integration phases of the network, those related to the electromagnetic compatibility between equipment as well as the management of thermal heating by Joule’s effect become more and more stringent. Thus, this thesis is dedicated to the development of an original methodology enabling the prediction of both induced and crosstalk currents as well as the heating up state in complex bundles of cables. Indeed, literature review explicitly shows that electrostatic and stationary heat transfer phenomena are, from a mathematical standpoint, strictly the same which allows the simultaneous computation of these two problems for an arbitrary network. This research work demonstrates that the determination of primary electrical parameters (per unit length) and the temperature distribution within a given cross-section can be handled with the numerical Method Of Moment (MoM). This choice is motivated by the several inherent advantages of the method like an optimized use of the computer resource and the natural parallelization of the algorithms. The developed numerical tools, intended to be fully integrated in the in-house software suite CRIPTE, has been validated during an experimental campaign that has involved several types of bundles. Although the comparisons between experimental and simulated results comply with each other, experiments reveal the hard task of getting a precise estimation of the heat transfer coefficients, even in a well-controlled environment. Finally, these works open new and very promising perspectives for future EWIS (Electrical Wiring Interconnection System) in term of mass optimization.

The on-going development of “more” or “all” electrical aircraft leads to the design of ever-complex embedded electrical network, which causes a significant increase of electrical cables to be used within these innovative vehicles. Among the constraints encountered during the definition and integration phases of the network, those related to the electromagnetic compatibility between equipment as well as the management of thermal heating by Joule’s effect becomes more and more stringent.Thus, this thesis is dedicated to the development of an original methodology enabling the prediction of both induced and crosstalk current as well as the heating up state in complex bundles of cables. Indeed, literature review explicitly shows that electrostatic and stationary heat transfer phenomena are, from a mathematical standpoint, strictly the same which allows the simultaneous computation of these two issues for an arbitrary network. This research work demonstrates that the determination of primary electrical parameters (per unit length) and the temperature distribution within a given cross-section can be handled with the numerical Method Of Moment (MoM). This choice is motivated by the several inherent advantages of the method like an optimized use of the computer resource and the natural parallelization of the algorithms.The developed numerical tools, intended to be fully integrated in the in-house software suite CRIPTE, has been validated during an experimental campaign that has involved several types of bundles. Although the comparisons between experimental and simulated results agree with each other, experiments reveal the hard task of getting a precise estimation of the heat transfer coefficient, even in a well-controlled environment.Finally, these works open new and very promising perspectives for future EWIS (Electrical Wiring Interconnection System) in term of mass optimization.; Le développement d’aéronefs « plus » voire « tout » électriques a pour conséquence la conception d’architectures électriques embarquées de plus en plus complexes entraînant une très nette augmentation du nombre de câbles électriques à déployer au sein des véhicules. Parmi les contraintes rencontrées lors des phases de définition et d’intégration des réseaux de câblages, les aspects de compatibilité électromagnétique et de gestion des échauffements thermiques deviennent de plus en plus critiques.Ainsi, ces travaux de thèse sont dédiés au développement d’une méthodologie permettant la prédiction d’une part, des courants induits par et sur les réseaux de câblages et d’autre part, de leur niveaux d’échauffement. En particulier, l’analyse bibliographique effectuée à cette occasion montre que les phénomènes électrostatiques (à la base de la théorie des lignes de transmission) et de conduction stationnaire de la chaleur sont strictement analogues, ce qui autorise une résolution simultanée de ces deux problèmes pour les réseaux de câblages considérés. Les présents travaux démontrent que le calcul des paramètres électriques primaires (p.u.l) du réseau et de la distribution de température dans le plan transverse peut se faire de manière totalement couplé à l’aide d’un schéma numérique basé sur la Méthode des Moments (MoM). Le choix de l’utilisation des équations intégrales pour la résolution de ce problème de potentiel se fonde sur plusieurs avantages tels qu’une utilisation optimisée des ressources de calcul et l’utilisation d’algorithmes efficaces de résolution, de surcroît naturellement parallélisables pour de futurs développements.Les outils de calculs thermiques développés dans le cadre de cette thèse, et qui ont vocation à être intégrés dans la suite logicielle CRIPTE de l’ONERA, ont fait l’objet d’une validation expérimentale pour plusieurs configurations de harnais électriques. Les comparaisons simulations-mesures présentent de bons accords bien que les expérimentations menées aient montré la difficulté d’obtenir précisément des valeurs du coefficient d’échange thermique, même dans des conditions parfaitement maîtrisées. Les travaux ouvrent enfin des perspectives nouvelles sur l’optimisation en terme de masse des réseaux de câblage (EWIS).

International audience; In wireless communication, channel propagation prediction is sometimes difficult especially in confined metallic space due to the fast fading and multipath complexity. Wireless system deployment on aircraft and other vehicles seems to be nowadays unavoidable but some concerns remain about the reliability and security of critical and real-time communications. This paper presents the opportunity given by the Mode Stirrer reverberating Chamber (MSRC) to develop and test a wireless communication system in a multipath propagation environment. The controllable and repeatable statistical characteristics of a MSRC studied here by the measurement of transfer functions (TF) in the frequency domain make it possible to define and also emulate Rayleigh propagation channel. Modified Q factor by loading the cavity can change the RMS delay spread and the canal selectivity in order to reproduce representative propagation paths, as the one measured in an aircraft.

The on-going development of “more” or “all” electrical aircraft leads to the design of ever-complex embedded electrical network, which causes a significant increase of electrical cables to be used within these innovative vehicles. Among the constraints encountered during the definition and integration phases of the network, those related to the electromagnetic compatibility between equipment as well as the management of thermal heating by Joule’s effect becomes more and more stringent.Thus, this thesis is dedicated to the development of an original methodology enabling the prediction of both induced and crosstalk current as well as the heating up state in complex bundles of cables. Indeed, literature review explicitly shows that electrostatic and stationary heat transfer phenomena are, from a mathematical standpoint, strictly the same which allows the simultaneous computation of these two issues for an arbitrary network. This research work demonstrates that the determination of primary electrical parameters (per unit length) and the temperature distribution within a given cross-section can be handled with the numerical Method Of Moment (MoM). This choice is motivated by the several inherent advantages of the method like an optimized use of the computer resource and the natural parallelization of the algorithms.The developed numerical tools, intended to be fully integrated in the in-house software suite CRIPTE, has been validated during an experimental campaign that has involved several types of bundles. Although the comparisons between experimental and simulated results agree with each other, experiments reveal the hard task of getting a precise estimation of the heat transfer coefficient, even in a well-controlled environment.Finally, these works open new and very promising perspectives for future EWIS (Electrical Wiring Interconnection System) in term of mass optimization., Le développement d’aéronefs « plus » voire « tout » électriques a pour conséquence la conception d’architectures électriques embarquées de plus en plus complexes entraînant une très nette augmentation du nombre de câbles électriques à déployer au sein des véhicules. Parmi les contraintes rencontrées lors des phases de définition et d’intégration des réseaux de câblages, les aspects de compatibilité électromagnétique et de gestion des échauffements thermiques deviennent de plus en plus critiques.Ainsi, ces travaux de thèse sont dédiés au développement d’une méthodologie permettant la prédiction d’une part, des courants induits par et sur les réseaux de câblages et d’autre part, de leur niveaux d’échauffement. En particulier, l’analyse bibliographique effectuée à cette occasion montre que les phénomènes électrostatiques (à la base de la théorie des lignes de transmission) et de conduction stationnaire de la chaleur sont strictement analogues, ce qui autorise une résolution simultanée de ces deux problèmes pour les réseaux de câblages considérés. Les présents travaux démontrent que le calcul des paramètres électriques primaires (p.u.l) du réseau et de la distribution de température dans le plan transverse peut se faire de manière totalement couplé à l’aide d’un schéma numérique basé sur la Méthode des Moments (MoM). Le choix de l’utilisation des équations intégrales pour la résolution de ce problème de potentiel se fonde sur plusieurs avantages tels qu’une utilisation optimisée des ressources de calcul et l’utilisation d’algorithmes efficaces de résolution, de surcroît naturellement parallélisables pour de futurs développements.Les outils de calculs thermiques développés dans le cadre de cette thèse, et qui ont vocation à être intégrés dans la suite logicielle CRIPTE de l’ONERA, ont fait l’objet d’une validation expérimentale pour plusieurs configurations de harnais électriques. Les comparaisons simulations-mesures présentent de bons accords bien que les expérimentations menées aient montré la difficulté d’obtenir précisément des valeurs du coefficient d’échange thermique, même dans des conditions parfaitement maîtrisées. Les travaux ouvrent enfin des perspectives nouvelles sur l’optimisation en terme de masse des réseaux de câblage (EWIS).

Nowadays, most EMC analyzes of electronic or electrical devices are based on deterministic approaches for which the internal and external models’ parameters are supposed to be known and the uncertainties on models’ parameters are taken into account on the outputs by defining very large security margins. But, the disadvantage of such approaches is their conservative character and their limitation when dealing with the parameters’ uncertainties using appropriate stochastic modeling (via random variables, processes or fields) is required in agreement with the goal of the study. In the recent years, this probabilistic approach has been the subject of several researches in the EMC community. The work presented here is a contribution to these researches and has a dual purpose : (1) develop a probabilistic methodology and implement the associated numerical tools for the reliability and sensitivity analyzes of the electronic devices and systems, assuming stochastic modeling via random variables; (2) extend this study to stochastic modeling using random processes and random fields through a prospective analysis based on the resolution of the telegrapher equations (partial derivative equations) with random coefficients. The first mentioned probabilistic approach consists in computing the failure probability of an electronic device or system according to a given criteria and in determining the relative importance of each considered random parameter. The methods chosen for this purpose are adaptations to the EMC framework of methods developed in the structural mechanics community for uncertainty propagation studies. The failure probabilities computation is performed using two type of methods: the ones based on an approximation of the limit state function associated to the failure criteria, and the Monte Carlo methods based on the simulation of the model’s random variables and the statistical estimation of the target failure probabilities. In the case of the sensitivity analysis, a local approach and a global approach are retained. All these methods are firstly applied to academic EMC problems in order to illustrate their interest in the EMC field. Next, they are applied to transmission lines problems and antennas problems closer to reality. In the prospective analysis, more advanced resolution methods are proposed. They are based on spectral approaches requiring the polynomial chaos expansions and the Karhunen-Loève expansions of random processes and random fields considered in the models. Although the first numerical tests of these methods have been hopeful, they are not presented here because of lack of time for a complete analysis.; De nos jours, la plupart des analyses CEM d’équipements et systèmes électroniques sont basées sur des approches quasi-déterministes dans lesquelles les paramètres internes et externes des modèles sont supposés parfaitement connus et où les incertitudes les affectant sont prises en compte sur les réponses par le biais de marges de sécurité importantes. Or, l’inconvénient de telles approches est qu’elles sont non seulement trop conservatives, mais en outre totalement inadaptées à certaines situations, notamment lorsque l’objectif de l’étude impose de prendre en compte le caractère aléatoire de ces paramètres via des modélisations stochastiques appropriées de type variables, processus ou champs aléatoires. Cette approche probabiliste a fait l’objet ces dernières années d’un certain nombre de recherches en CEM, tant au plan national qu’au plan international. Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à ces recherches et a un double objectif : (1) développer et mettre en œuvre une méthodologie probabiliste et ses outils numériques d’accompagnement pour l’évaluation de la fiabilité et l’analyse sensibilité des équipements et systèmes électroniques en se limitant à des modélisations stochastiques par variables aléatoires ; (2) étendre cette étude au cas des modélisations stochastiques par processus et champs aléatoires dans le cadre d’une analyse prospective basée sur la résolution de l’équation aux dérivées partielles des télégraphistes à coefficients aléatoires.L’approche probabiliste mentionnée au point (1) consiste à évaluer la probabilité de défaillance d’un équipement ou d’un système électronique vis-à-vis d’un critère de défaillance donné et à déterminer l’importance relative de chacun des paramètres aléatoires en présence. Les différentes méthodes retenues à cette fin sont des adaptations à la CEM de méthodes développées dans le domaine de la mécanique aléatoire pour les études de propagation d’incertitudes. Pour le calcul des probabilités de défaillance, deux grandes catégories de méthodes sont proposées : celles basées sur une approximation de la fonction d’état-limite relative au critère de défaillance et les méthodes de Monte-Carlo basées sur la simulation numérique des variables aléatoires du modèle et l’estimation statistique des probabilités cibles. Pour l’analyse de sensibilité, une approche locale et une approche globale sont retenues. Ces différentes méthodes sont d’abord testées sur des applications académiques afin de mettre en lumière leur intérêt dans le domaine de la CEM. Elles sont ensuite appliquées à des problèmes de lignes de transmission et d’antennes plus représentatifs de la réalité.Dans l’analyse prospective, des méthodes de résolution avancées sont proposées, basées sur des techniques spectrales requérant les développements en chaos polynomiaux et de Karhunen-Loève des processus et champs aléatoires présents dans les modèles. Ces méthodes ont fait l’objet de tests numériques encourageant, mais qui ne sont pas présentés dans le rapport de thèse, faute de temps pour leur analyse complète.

Nowadays, most EMC analyzes of electronic or electrical devices are based on deterministic approaches for which the internal and external models’ parameters are supposed to be known and the uncertainties on models’ parameters are taken into account on the outputs by defining very large security margins. But, the disadvantage of such approaches is their conservative character and their limitation when dealing with the parameters’ uncertainties using appropriate stochastic modeling (via random variables, processes or fields) is required in agreement with the goal of the study. In the recent years, this probabilistic approach has been the subject of several researches in the EMC community. The work presented here is a contribution to these researches and has a dual purpose : (1) develop a probabilistic methodology and implement the associated numerical tools for the reliability and sensitivity analyzes of the electronic devices and systems, assuming stochastic modeling via random variables; (2) extend this study to stochastic modeling using random processes and random fields through a prospective analysis based on the resolution of the telegrapher equations (partial derivative equations) with random coefficients. The first mentioned probabilistic approach consists in computing the failure probability of an electronic device or system according to a given criteria and in determining the relative importance of each considered random parameter. The methods chosen for this purpose are adaptations to the EMC framework of methods developed in the structural mechanics community for uncertainty propagation studies. The failure probabilities computation is performed using two type of methods: the ones based on an approximation of the limit state function associated to the failure criteria, and the Monte Carlo methods based on the simulation of the model’s random variables and the statistical estimation of the target failure probabilities. In the case of the sensitivity analysis, a local approach and a global approach are retained. All these methods are firstly applied to academic EMC problems in order to illustrate their interest in the EMC field. Next, they are applied to transmission lines problems and antennas problems closer to reality. In the prospective analysis, more advanced resolution methods are proposed. They are based on spectral approaches requiring the polynomial chaos expansions and the Karhunen-Loève expansions of random processes and random fields considered in the models. Although the first numerical tests of these methods have been hopeful, they are not presented here because of lack of time for a complete analysis.; De nos jours, la plupart des analyses CEM d’équipements et systèmes électroniques sont basées sur des approches quasi-déterministes dans lesquelles les paramètres internes et externes des modèles sont supposés parfaitement connus et où les incertitudes les affectant sont prises en compte sur les réponses par le biais de marges de sécurité importantes. Or, l’inconvénient de telles approches est qu’elles sont non seulement trop conservatives, mais en outre totalement inadaptées à certaines situations, notamment lorsque l’objectif de l’étude impose de prendre en compte le caractère aléatoire de ces paramètres via des modélisations stochastiques appropriées de type variables, processus ou champs aléatoires. Cette approche probabiliste a fait l’objet ces dernières années d’un certain nombre de recherches en CEM, tant au plan national qu’au plan international. Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à ces recherches et a un double objectif : (1) développer et mettre en œuvre une méthodologie probabiliste et ses outils numériques d’accompagnement pour l’évaluation de la fiabilité et l’analyse sensibilité des équipements et systèmes électroniques en se limitant à des modélisations stochastiques par variables aléatoires ; (2) étendre cette étude au cas des modélisations stochastiques par processus et champs aléatoires dans le cadre d’une analyse prospective basée sur la résolution de l’équation aux dérivées partielles des télégraphistes à coefficients aléatoires.L’approche probabiliste mentionnée au point (1) consiste à évaluer la probabilité de défaillance d’un équipement ou d’un système électronique vis-à-vis d’un critère de défaillance donné et à déterminer l’importance relative de chacun des paramètres aléatoires en présence. Les différentes méthodes retenues à cette fin sont des adaptations à la CEM de méthodes développées dans le domaine de la mécanique aléatoire pour les études de propagation d’incertitudes. Pour le calcul des probabilités de défaillance, deux grandes catégories de méthodes sont proposées : celles basées sur une approximation de la fonction d’état-limite relative au critère de défaillance et les méthodes de Monte-Carlo basées sur la simulation numérique des variables aléatoires du modèle et l’estimation statistique des probabilités cibles. Pour l’analyse de sensibilité, une approche locale et une approche globale sont retenues. Ces différentes méthodes sont d’abord testées sur des applications académiques afin de mettre en lumière leur intérêt dans le domaine de la CEM. Elles sont ensuite appliquées à des problèmes de lignes de transmission et d’antennes plus représentatifs de la réalité.Dans l’analyse prospective, des méthodes de résolution avancées sont proposées, basées sur des techniques spectrales requérant les développements en chaos polynomiaux et de Karhunen-Loève des processus et champs aléatoires présents dans les modèles. Ces méthodes ont fait l’objet de tests numériques encourageant, mais qui ne sont pas présentés dans le rapport de thèse, faute de temps pour leur analyse complète.