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Avant l’utilisation massive des ondes millimétriques (nouvelles technologies de communication) par le grand public, il convenait de vérifier si une exposition à celles-ci pouvait ou non entraîner des lésions de l’ADN, les réparer… En utilisant des approches et des méthodologies novatrices, le projet CoExpO répond ainsi aux thématiques prioritaires de l’Anses : tenir compte « des évolutions d’utilisation de fréquences liées aux nouveaux usages et nouvelles technologies de communication. »

National audience; Dans le domaine des télécommunications, la 5G c’est la cinquième génération de téléphonie mobile qui va permettre la numérisation de la société et la mise en œuvre de services innovants. Pour ce faire, l’évolution des technologies sans fil nécessite l’utilisation de nouvelles bandes de fréquences, plus hautes que celles des générations précédentes, notamment celles autour de 60 gigahertz. Notre projet "NEAR 5G" consiste à caractériser numériquement l’exposition des adultes et celle des enfants en champ proche dans des conditions réalistes.

Dans le domaine des télécommunications, la 5G c’est la cinquième génération de téléphonie mobile qui va permettre la numérisation de la société et la mise en œuvre de services innovants. Pour ce faire, l’évolution des technologies sans fil nécessite l’utilisation de nouvelles bandes de fréquences, plus hautes que celles des générations précédentes, notamment celles autour de 60 gigahertz. Notre projet "NEAR 5G" consiste à caractériser numériquement l’exposition des adultes et celle des enfants en champ proche dans des conditions réalistes.

Nowadays, the development of complex electronic systems consists of embedding several components in a single box generates more and more electromagnetic disturbances. The magnetic component such as inductor, is referred as the most disruptive component because of its EM emissions. The presented works in this document concerns the study of EM disturbances in radiated emission of 3 types of inductors: coreless, inductor with one and two layers of magnetic material. This manuscript, presents our scientific contributions that allow to:- Quantify through simulation and measurement, the near field radiated emissions of theses inductors;- Limit these electromagnetic emissions by using magnetic shielding;- Evaluate the influence of some parameters such as: relative permeability µr and the magnetic shielding thickness on the limitation of components emissions.The obtained results in measurement and simulation, present very good correlations., De nos jours, le développement des systèmes électroniques complexes qui consiste à regrouper plusieurs composants dans un seul boitier engendre de plus en plus des perturbations EM. Le composant magnétique tel qu’inductance est désigné comme le composant le plus perturbateur à cause de ses émissions EM. Les travaux présentés dans ce document concernent l’étude des perturbations EM en émission rayonnée de 3 types d’inductances : inductance à air, inductance à une et deux couches de matériau magnétique. Ce manuscrit présente notre apport scientifique qui a permis de :- Quantifier par le moyen de simulation et mesure, les émissions rayonnées en champ proche de ces inductances ;- Limiter ces émissions en utilisant un blindage magnétique ;- Évaluer l’influence des paramètres tels que : l’épaisseur et la perméabilité relative µr du blindage magnétique sur la limitation des émissions de ces composants.Les résultats obtenus en simulation et mesure, présentes de très bonnes corrélations.

The use of electric cables as a support for transmitting digital data for applications such as Internet access or home automation is certainly very attractive. However, unintentional electromagnetic radiation (EM) from such wire systems for PLC transmission may be a source of EM pollution and a problem of electromagnetic compatibility (EMC). Therefore, the evaluation of the corresponding radiations in the near-field zone is of a certain interest. In this manuscript, a mathematical model for estimation of the electromagnetic radiation from wire conductors used by the PLC technology is presented. From the EMC standpoint, the radiation of a PLC network is observed from the aspect of the emission levels. The corresponding radiated values of the fields may be appropriately determined if the current distribution in the PLC network is known. However, in practice the approach to measuring these currents is very difficult or even impossible. Therefore, a simplified approach based on the integral equations of the electromagnetic fields is proposed in order to adequately quantify EM radiation from PLC wire conductors in cases of least measured data. Also, this model may be applied in cases where estimation of current distribution is numerically difficult even by using existing numerical software (FEKO, NEC, etc.). The proposed model is validated either by simulations compared to FEKO software, or experimentally through a comparative test case studies.; L'usage des câbles électriques comme support de transmission de données numériques en vue d'applications comme l'accès à Internet ou la domotique, est certes très attractif. Cependant, les rayonnements électromagnétiques (EM) non intentionnels, engendrés par les systèmes filaires lors d’une transmission CPL, peuvent être une source de pollution EM et constituent un problème gênant de compatibilité électromagnétique (CEM). L'évaluation de ces rayonnements en champ proche revêt donc un intérêt certain.Dans ce manuscrit, le travail de recherche effectué, consiste à modéliser le rayonnement électromagnétique engendré par les conducteurs filaires utilisés par la technologie des courants porteur en ligne (CPL). En effet, l’estimation du rayonnement d’un réseau CPL de point de vue de la CEM, s’avère très importante pour la prédiction des niveaux d’émissions rayonnées. Les valeurs des champs rayonnés par le réseau CPL sont parfaitement définies si la distribution du courant est déterminée, en pratique, l'accès à la mesure de ces courants est très difficile voire impossible.On propose, donc dans ce mémoire une approche simplifiée des équations intégrales des champs électromagnétiques afin de quantifier convenablement le rayonnement EM émis par les systèmes filaires avec un minimum d’informations mesurées. Ce modèle est capable de traiter des cas pour lesquels l’identification du courant le long des conducteurs est compliquée et numériquement fastidieuse à obtenir avec les codes de simulation existants (FEKO, NEC,… etc.). Notre modèle a été largement validé, soit par simulation, en utilisant le logiciel Feko, ou bien expérimentalement à travers une étude comparative effectuée sur différents cas tests.

Un nombre croissant de personnes déclarent souffrir d’hypersensibilité aux champs électromagnétiques et militent pour la reconnaissance de ce trouble. Ce dernier reste cependant mal connu. L’incertitude qui l’entoure touche en particulier sa définition.

Les expositions aux champs électromagnétiques apparaissent de plus en plus tôt au cours de la vie (lors de l’adolescence, voire dès l’enfance), ce qui suscite des questionnements quant à leurs effets potentiels sur la santé humaine, en particulier sur le cerveau. Le projet de recherche "INFLAREF" visait à tester l’hypothèse d’une interaction entre les radiofréquences et le système nerveux, lorsque celui‐ci se trouve en état de vulnérabilité parce qu’il est en phase de développement ou est exposé à des agents agresseurs.

Caractériser de manière fine l’exposition réelle du public aux ondes électromagnétiques et observer l’impact de nouveaux systèmes communicants ou de leur usage sont des enjeux importants. Le projet DEVIN a mis au point une méthode pour estimer le DAS voie montante à partir de mesures au cours de l’usage quotidien d’une source proche du corps. Cette méthode réussit à se passer d’un dosimètre porté par l’utilisateur en équipant son téléphone d’une sur‐coque et de quelques capteurs miniatures dans ses poches par exemple. Le scénario du smartphone est choisi, car c’est aujourd’hui la source d’exposition au champ électromagnétique (EM) principale pour le grand public.

Le projet "VigiExpo" s’inscrit dans une démarche citoyenne et participative, avec le développement d’une technique de « faible coût », permettant de connaître les niveaux d’exposition de la population aux champs électromagnétiques RF liés aux antennes de téléphonie mobile. En effet, en utilisant un smartphone comme une sonde de surveillance autonome grâce à l’application VigiPhone, on peut avoir accès en temps réel à la puissance reçue d’une antenne relais.

National audience; D’ici 2020, des systèmes sans fil dans la bande de fréquences des 60 GHz, c’est-à-dire dans la gamme des ondes millimétriques (OMM), devrait gagner les foyers et les milieux professionnels. Cependant, on ne peut pas écarter la possibilité que ces nouveaux rayonnements puissent avoir des effets biologiques car les OMM sont utilisées en thérapie. Les OMM correspondent aux fréquences comprises entre 30 GHz et 300 GHz. Comparées aux radiofréquences utilisées en téléphonie mobile, les OMM sont absorbées par les tissus sur une très faible profondeur, donc essentiellement au niveau de la peau. L’objectif principal du projet "OMcell" est d’étudier l’impact potentiel des OMM sur des cultures de cellules présentant un phénotype neuronal.

Dans le monde, le nombre d’abonnés au téléphone mobile dépassait les 7 milliards à la fin 2015, pour atteindre un taux de pénétration de 97%. Les très jeunes enfants (entre quelques mois et trois ans), sans être toujours directement utilisateurs, sont aujourd’hui placés dans des configurations où ils sont exposés aux ondes radiofréquences : par exemple, dans les bras des parents lorsque ceux-ci téléphonent. Les spécificités de la morphologie et des tissus des très jeunes enfants ainsi que la proximité et la multiplicité des sources d’exposition nécessitent de développer des nouveaux modèles et d’adapter les outils pour évaluer leur exposition.

Le projet "VigiExpo" s’inscrit dans une démarche citoyenne et participative, avec le développement d’une technique de « faible coût », permettant de connaître les niveaux d’exposition de la population aux champs électromagnétiques RF liés aux antennes de téléphonie mobile. En effet, en utilisant un smartphone comme une sonde de surveillance autonome grâce à l’application VigiPhone, on peut avoir accès en temps réel à la puissance reçue d’une antenne relais.

La mémoire est une fonction cognitive complexe jouant un rôle majeur dans la vie d’un individu. Ainsi, nos souvenirs sont le fondement de notre identité, de ce que nous savons et pouvons faire, et la base de nos interactions/capacités d’adaptation à notre environnement. À ce jour, aucune étude clinique ou expérimentale n’a exploré l’impact des radiofréquences sur la régulation épigénétique de la mémoire à long terme.

Pour comprendre le rôle de l’exposition résidentielle dans la survenue de cancers infantiles, il importe de pouvoir localiser les adresses des enfants concernés – ce qui est possible à partir des registres nationaux des cancers de l’enfant. Ce type d’analyse fournira des informations utiles à la recherche des causes des leucémies de l’enfant et pourra contribuer, à long terme, à leur prévention.

National audience; L’introduction de systèmes sans fil dans la bande de fréquences des 60 GHz, c'est-à-dire dans la gamme des ondes millimétriques, devrait gagner les foyers et les milieux professionnels d’ici 2020. D’où la nécessité d’anticiper avant tout déploiement massif dans la population, en étudiant leur impact sanitaire potentiel.

L’exposition aux rayonnements optiques artificiels (ROA) peut présenter des dangers pour la santé des travailleurs. Or, les informations sur les sources de ROA ne sont pas toujours disponibles ou sont insuffisantes pour évaluer a priori les risques. Il est alors nécessaire de procéder à des mesures aux postes de travail. Les difficultés pour mesurer les ROA proviennent de l’étendue du domaine spectral à explorer, de la complexité des valeurs limites d’exposition (VLE) et de la diversité des moyens de mesure et des sources rencontrées sur les lieux de travail. L’objectif de ce document est donc de guider les personnes chargées d’effectuer des mesures au poste de travail. Il fait tout d’abord un état des recommandations, normes et réglementations existantes et rappelle les grandeurs à déterminer et les VLE correspondantes. Les principaux moyens de mesures disponibles sont ensuite listés et analysés. Enfin, une méthodologie de mesure au poste de travail et d’évaluation des risques est proposée.

The recent improvements in communication technologies and products in terms of services' diversification have a direct effect on home environment. Nowadays, homes host increasingly sophisticated devices providing a wide range of services such as HDTV, VoIP, multimedia storage, gaming, music and so on. This extension does not come for free. Indeed, Information and Communication Technology-enabled (ICT) devices consume about the quarter of the total power consumption within a typical home network, which puts forward the issue of energy e_ciency in the home network. In addition, electromagnetic radiation emissions are increasing within homes and may create fear likely to slow down future innovations for certain community of people. Nevertheless the increasing connectivity may help to solve these problems by disabling redundant devices or select more appropriate paths in the network. The problem can be viewed as a multi-criteria routing protocol generalization with the introduction of new metrics. A home network routing solution has therefore to support additional constraints in conjunction with QoS criteria. It has been a challenging goal to make path selection based on ecological criteria that are closely linked to the external environment (e.g. EM radiation); instead of the conventional routing metrics inherently dependent on network state (e.g. delay). In this thesis, we develop a new concept of radiation-aware routing algorithm for heterogeneous home networks in order to reduce radiated emissions level within a given area. The first contribution is the proposal of two models of electromagnetic radiated emissions stemming from Wi-Fi and PLC links based on a set of assumptions and mathematical approximation methods. We have then formulated a link-adaptive radiation-aware routing metric. The second contribution is the proposal of the Radiant Exposure (RE), which is a new routing metric for finding minimum radiated emissions paths in multi-hop heterogeneous network. The RE of a path is the expected radiated energy in units of W.s/m^2, within the radiation-sensitive area, while transmitting a packet along that path. The RE metric incorporates the effects of the distance between the radiating sources and the radiation-sensitive area as well as the asymmetry of this radiated energy regarding the two directions of each link. We describe the design and implementation of RE as routing metric that can _t any shortest path algorithm. For practical networks, using RE metric also maximizes the network throughput. We show by simulations that using RE metric reduces significantly radiated energy compared to the widely used minimum-hop count metric. The third contribution consists of proposing a mutli-criteria routing algorithm built upon the well-known normalized weighting function. Such method transforms a multi-objective problem into a mono-objective problem by multiplying each objective function by a weighting factor and summing up all the weighted criteria. We involve the user in the process of selecting weights in line with their preferences. The three criteria considered here are radiant exposure (RE), expected energy consumption and bandwidth., L'objectif majeur des travaux de cette thèse est de concevoir une solution de routage destinée aux réseaux domestiques et qui prend en considération les exigences écologiques émergentes des utilisateurs. Ces exigences concernent l'économie d'énergie et la minimisation des champs électromagnétiques rayonnés. La première contribution consiste à la proposition d'un nouveau concept de métrique de routage sensible aux rayonnements électromagnétiques qui peut être utilisée sans modifications avec n'importe quel algorithme de plus court chemin. Nous avons ensuite montré analytiquement que cette métrique remplisse les conditions suffisantes et nécessaires afin de garantir un routage cohérant, optimal et sans boucle. Cette métrique est désormais nommée Radiant Exposure (RE). Pour se faire nous avons proposé deux modèles analytiques des champs électromagnétiques provenant des équipements Wi-Fi et des lignes électriques quand celles-ci transportent des données en hautes fréquences. Dans la deuxième contribution, nous avons présenté les procédures de calcul et d'implémentation de notre métrique pour deux scenarios : un réseau sans fil et un réseau hétérogène. Ceci nous a conduit à étendre la définition initiale de la métrique RE pour couvrir le cas où les liens Wi-Fi et CPL coexistent dans le même réseau. Cela correspond à la proposition de deux algorithmes de routage pour les deux scenarios préalablement mentionnés. La dernière contribution consiste à la proposition d'un algorithme de routage multicritère basé sur la méthode à pondération normalisée. Les trois critères que nous avons considérés sont RE, la consommation d'énergie et la bande passante.

National audience; Les cancers se présentent de façon très différente chez l’enfant et chez l’adulte. Beaucoup plus rares chez l’enfant, ils n’en demeurent pas moins un problème important de santé publique et constituent la deuxième cause de mortalité infantile après les accidents. Certains facteurs de risques ont été identifiés pour certains cancers : facteurs infectieux, facteurs de susceptibilité génétique, déficits immunitaires... On soupçonne également des facteurs environnementaux. Le projet de recherche GÉOCAP-PAST vise à chercher des corrélations entre les cancers pédiatriques et des expositions résidentielles à des facteurs de risques suspectés : notamment les radiations ionisantes d’origine naturelle, la proximité de sites nucléaires, le trafic routier, la proximité de lignes à haute tension, les expositions aux pesticides liées aux activités agricoles.

International audience; Although there is now a large amount of social science research on scientific expertise and expert groups, direct evidence by sociologists who themselves participated in scientific expert groups assessing controversial topics remain rare. This paper offers just this type of feedback. The aim is to analyse the production of scientific expert opinions based on personal experience: the author's participation as a sociologist in an expert committee set up by the former French Agency for the Safety of Health, the Environment and Work (AFSSET) on the topic of radio-frequencies. Several problematic aspects of these groups will thus be discussed from this concrete experience: the problem of the composition of the expert group, the issue of conflicts of interest, the organisation of the work within the group, the effects of the presence of an observer from an association, and the differences between performing scientific research and providing scientific expert opinions.; Si l'on dispose aujourd'hui d'un grand nombre de travaux en sciences sociales sur l'expertise scientifique, plus rares sont les témoignages apportés par les sociologues ayant participé eux-me^mes à une expertise scientifique sur un sujet controversé. C'est ce type de retour d'expérience que cet article entend apporter. Il propose une série de réflexions sur l'expertise scientifique à partir d'une expérience personnelle, la participation de l'auteur à un comité d'experts mis en place par l'ex-Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (Afsset) sur le thème des radiofréquences. Plusieurs aspects problématiques de l'expertise scientifique en situation de controverse sont abordés à partir de cette expérience concrète : le problème de la composition du groupe d'experts et la question du conflit d'intére^ts, l'organisation du travail d'expertise au sein du groupe, les effets de la présence d'un observateur issu du milieu associatif, le rôle des sciences sociales dans ce type de comité, et enfin les différences qui caractérisent le travail d'expertise par rapport au travail de recherche scientifique.

National audience; En France, depuis 2001, tout employeur doit recenser les risques présents dans son entreprise, évaluer leur gravité, leur probabilité de survenue et consigner ces informations dans un document unique. De plus, il existe des contraintes réglementaires concernant l’évaluation des risques professionnels et le niveau d’exposition aux ondes électromagnétiques. Au cours de l’été 2007, à Paris, le Wi-Fi a été installé dans 59 bibliothèques puis retiré quelques mois plus tard, suite à la demande des syndicats car des employés se plaignaient de céphalées, de vertiges, etc. Le projet EXPO@LYON étudie le cas des bibliothèques et médiathèques de Lyon. L’objectif est de construire les outils techniques et méthodologiques à déployer pour permettre de réaliser une évaluation précise de cette exposition professionnelle sur ces postes de travail.

National audience; En environnement domestique, il est important de connaître la cartographie du rayonnement électromagnétique pour deux raisons : d'une part pour connaître les niveaux d'exposition aux ondes électromagnétiques et d'autre part pour prendre en compte la compatibilité électromagnétique des systèmes électroniques. Dans cet article, nous considérons le rayonnement généré par le flux d'un courant à haute fréquence circulant dans le réseau électrique domestique. Pour accéder à la cartographie des champs rayonnés nous utilisons un modèle simplifié de fil électrique placé à l'intérieur d'une architecture type d'habitation. Cette cartographie est obtenue par simulation numérique en utilisant un logiciel basé sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel.

The research presented in this thesis is focused on the modelling of electromagnetic radiation from thin-wire configuration. The radiation assessment is one of the most important issues which strongly requires an accurate modelling. In this work, an analytic approach to evaluate electromagnetic field radiated from thin-wire structure sis proposed. In the first part, we propose an analytical model for calculation of the electromagnetic fields from wire structure derived from the Maxwell equations. This formalism arises from the integral formulation of the magnetic vector potential due to a known current distribution along a wire antenna. The analytical model enables one to readily calculate the fields without requirement of wire structure discretization or involving the propagation effect over the domain of interest. In order to improve the model, we subsequently analyze cases where the current distribution along the conductors is known, either obtained by using the transmission line theory, by numerical simulations based on the antenna theory, or by measurements. On the basis of the known current and its derivative at the ends of a two-wire configuration, obtained by using the transmission line theory, the proposed approach yields an analytical formalism for determination of the radiated electromagnetic field. This analytical formalism is readily extended to multiple wires structures, as well. Once the current distribution is determined by using the antenna theory, the proposed method extracts the corresponding poles and residues by using the Matrix Pencil Method (MPM). In this case, the radiated electromagnetic field is formulated just by few integral terms. The main advantage of the analytical formulation within the framework of the proposal approach is that the method is very suitable for parametric and optimisation studies. This research should be considered as an opener to the subject related to reconstruction of the current distribution by using the Matrix Pencil method (MPM) only based on the current and its first derivative at the wire structure ends. Consequently the radiated electromagnetic field may be subsequently readily calculated by using theproposed analytical model., Le travail de recherche proposé dans ce manuscrit consiste à modéliser le rayonnement électromagnétique de conducteurs filaires. En effet l’estimation du rayonnement est un enjeu majeur et l’utilisation de modèles exacts nous semble nécessaire. On propose donc dans ce mémoire une approche analytique qui permet de quantifier les niveaux de champs électromagnétiques rayonnés par les systèmes filaires. Dans un premier temps nous proposons un modèle analytique du calcul du champ électromagnétique rayonné par un système filaire basé sur un développement approfondi des équations de Maxwell. Ce formalisme est issu de la formulation intégrale du potentiel vecteur émis par une antenne filaire dont on supposera connu la distribution de courant. Le modèle analytique ainsi obtenu permet d’estimer aisément les champs sans avoir besoin de discrétiser ni le support de transmission ni l’espace d’observation. Pour enrichir notre modèle nous avons ensuite envisagé les cas où la distribution du courant le long des conducteurs était issu, soit de la théorie des lignes soit d’une simulation numérique basée sur la théorie des antennes, soit de mesures. Dans le cas où c’est la théorie des lignes qui est à la base de la détermination des courants distribués, nous proposons un formalisme analytique du champ électromagnétique rayonné basé uniquement sur la seule connaissance des courants et de leurs dérivées aux extrémités des conducteurs. Nous avons également montré que ce formalisme s’extrapole aisément au cas d’un réseau multifilaire. Dans le cas où la théorie des antennes ou des mesures sont à la base de la connaissance des courants distribués, on identifie ce courant par quelques pôles et résidus grâce à la méthode d’identification Matrix Pencil (MP). Le champ électromagnétique rayonné s’exprime alors par une série finie de termes intégrales. Ce formalisme reste analytique et présente l’avantage d’être adapté aux approches paramétriques et d’optimisations. Nos travaux de recherche ouvrent des perspectives de reconstruction de la distribution du courant par Matrix Pencil à partir de la connaissance du courant et de ses premières dérivées spatiales aux seules extrémités des conducteurs. Le champ électromagnétique rayonné sera alors déduit de notre modèle.

The goal of our thesis is the characterization of the electromagnetic environment of the power electronics converters. In this intention, by using analytical formalisms for the calculation of the electromagnetic field, we propose to model the electromagnetic radiation of the power electronics devices in frequency domain and also directly in time domain. After an analysis by direct resolution of the Maxwell's equations by FDTD, we extended our work to a simplified approach and more accessible to the engineer of research. This approach consists in two steps. In a first step, we start with the calculation of the currents and voltages distribution. In the second phase, we treat the analytical calculation of the emitted electromagnetic field. In order to complete our work, we have also been interested to the reduction of the electromagnetic emission of the power converters. For these problems, we propose to reduce the radiated magnetic field by introducing passive conducting loops within the device., Dans notre travail de thèse nous nous intéressons à la caractérisation de l'environnement électromagnétique des convertisseurs de l'électronique de puissance. Pour ce faire, nous proposons d'utiliser des formalismes analytiques de calcul du champ électromagnétique émis par les dispositifs de l'électronique de puissance en domaine fréquentiel et aussi directement en domaine temporel. Après une analyse par résolution directe des équations de Maxwell par FDTD, nous avons étendu notre travail à une approche simplifiée et plus accessible à l'ingénieur de recherche. Cette approche consiste à réaliser le travail en deux étapes. Dans une première étape, nous commençons par le calcul de la répartition des courants et tensions et en deuxième étape, nous abordons le calcul analytique du champ électromagnétique émis. Afin de compléter notre travail, nous avons aussi abordé la question de la réduction de l'émission électromagnétique des convertisseurs de l'électronique de puissance. Pour cette problématique, nous proposons de réduire le champ magnétique rayonné en introduisant des boucles conductrices passives au sein même du dispositif.

This document is a synthesis of the scientific career of Philippe Besnier since his Phd thesis in 1993. Activities essentially deal with the electromagnetic compatibility of complex electronic systems. This research contains modelling attempts of this phenomena as well as experimental reproduction of them. Part of this work is also devoted to the transposition of some techniques to the application of antenna measurements. The first chapter is a general introduction. Chapter 2 contains an overview of this career and a list of works. Chapter 3 synthetizes the main reasearch activities and the main scientific results. At lastn chapter 4 presents a research perspective for the few years to come.; Ce document comporte la synthèse du parcours scientifique de Philippe Besnier depuis l'obtention de la thèse de doctorat en 1993. Les travaux concernent pour l'essentiel la compatibilité électromagnétiques des systèmes électroniques. ICette recherche recouvre les tentatives de modélisation de ces phénomènes, et de reproduction de ces phénomènes sur le plans expérimental. Une partie de nos travaux a également consisté à étudié la transposition de certaines techniques pour l'application mesure d'antennes. Le chapitre 1 introduit le document. Le chapitre 2 comporte les éléments essentiels de ce parcours et la liste des travaux réalisés. Le chapitre 3 est une synthèse des activités de recherches conduites et des principaux résultats scientifiques obtenus. Enfin, le chapitre 4 présente une perspective de recherche pour les années futures.

This document is a synthesis of the scientific career of Philippe Besnier since his Phd thesis in 1993. Activities essentially deal with the electromagnetic compatibility of complex electronic systems. This research contains modelling attempts of this phenomena as well as experimental reproduction of them. Part of this work is also devoted to the transposition of some techniques to the application of antenna measurements. The first chapter is a general introduction. Chapter 2 contains an overview of this career and a list of works. Chapter 3 synthetizes the main reasearch activities and the main scientific results. At lastn chapter 4 presents a research perspective for the few years to come.; Ce document comporte la synthèse du parcours scientifique de Philippe Besnier depuis l'obtention de la thèse de doctorat en 1993. Les travaux concernent pour l'essentiel la compatibilité électromagnétiques des systèmes électroniques. ICette recherche recouvre les tentatives de modélisation de ces phénomènes, et de reproduction de ces phénomènes sur le plans expérimental. Une partie de nos travaux a également consisté à étudié la transposition de certaines techniques pour l'application mesure d'antennes. Le chapitre 1 introduit le document. Le chapitre 2 comporte les éléments essentiels de ce parcours et la liste des travaux réalisés. Le chapitre 3 est une synthèse des activités de recherches conduites et des principaux résultats scientifiques obtenus. Enfin, le chapitre 4 présente une perspective de recherche pour les années futures.

During the last three decades, electronic devices have conquered the railway domain, taking the place previously held by electromechanical devices, thanks to higher performances and lower costs. The price of this "revolution" is the fact that, in order to work properly and reliably, electronic systems must be fairly immune to the effect of external interferers, while, at the same time, they are not to electromagnetically pollute the environment they work in. These issues are dealt with by electromagnetic Compatibility (EMC) whereas several international EMC standardization committees work on the definition of tests and rules the manufacturers must comply with. In the European Union, the reference for EMC issues in the railway domain is set by the CENELEC standard EN 50121, which deals with several aspects of a generic railway system, from the power-supply infrastructure to rolling stocks and signalling circuits. The introduction of this standard in 1996 has had a strong impact on rolling stock manufacturers, who are now required to test their products for EMC compliancy. As opposed to the automotive domain, the testing of trains cannot be performed in standard facilities, such as anechoic chambers, so that they have to be tested on actual railway lines, typically on the customer's. Industrial experience has shown that results obtained in this way are usually site-dependent, something that is against the very idea of a standard. The aim of this work is to prove the importance of the infrastructure in radiated emission tests, showing that the test results are site-dependent, thus subject to misunderstandings and misinterpretations. To this end, the features of a generic railway system are briefly described, pointing out the great variability in actual configurations, together with the absence of standard solutions. Subsequently, the electromagnetic modelling of a railway system is introduced, dealing with both propagation and radiation phenomena; in particular, the main topic here addressed is the modelling of supply-lines, through a quasi-TEM approach. The finite conductivity of the soil is taken into account by means of a closed-form formulation, thus avoiding numerical methods, and overcoming the limitations of Carson's model. Moreover, special attention is paid to discontinuities that would increase the model complexity, proposing approximated descriptions supported by numerical results. Results obtained with this model are then validated through several measurement campaigns carried out on actual railway lines, proving the effectiveness of the approach here pursued. The model is then employed in order to prove that some criteria in the standard EN 50121, specifically introduced in order to avoid site-dependency, are not realistic, thus leaving this issue unresolved. To this end, numerical examples are considered, assessing the impact of the infrastructure by comparing results obtained with realistic site configurations and with the ideal one envisaged by the standard. These comparisons are at the base of a tentative procedure that would allow to avoid the misinterpretations that triggered this work. Unfortunately, this approach requires an accurate description of the test-site. Since this is hardly the case, an alternative experimental characterization of the site is proposed, based on magnetic field measurements. This approach, involving the solution of an inverse problem, is shown to be feasible through a numerical validation, though its practical utilization requires efficient optimization techniques.

National audience

International audience

International audience; Les trois articles pionniers publiés par Einstein en 1905, sur la théorie moléculaire, les quanta de lumière et la relativité restreinte, portent sur trois objets différents, exactement délimités, pour lesquels sont proposés trois modes spécifiques d'approche théorique. Les recherches ultérieures du savant distingueront toujours, dans la même ligne de pensée, le domaine atomique et quantique et celui du champ continu, malgré sa conception de l'unité de la matière et sa préoccupation pour une théorie unifiée. On peut y voir une caractéristique de son style scientifique propre, où la dimension critique accompagne la perspective d'un enserrement théorique étroit de l'« objet » physique considéré. La pensée critique prépare une construction théorique sur la base de concepts et de principes physiques identifiés. La séparation corrélative des approches théoriques pour des objets de nature différente (comme le champ continu et les phénomènes quantiques) apparaît comme l'effet d'une pensée du rapport d'adéquation au plus juste (stricte et « complète », dans un sens bien défini) entre la théorie et l'objet qu'elle se propose de décrire et d'expliquer.

En l'année 1905, un jeune chercheur passionné de physique, à la vocation un temps contrariée, s'intéresse à trois problèmes théoriques d'actualité, en relation avec des phénomènes observés expérimentalement. À chacun d'eux, il donne une solution sous une forme originale qui restera. Tous les trois ouvrent des perspectives nouvelles, à longue portée, pour la connaissance en physique. Le premier de ces problèmes concerne la constitution atomique ou moléculaire de la matière, et révèle l'existence effective des atomes – restés jusque-là une hypothèse – ouvrant les portes de la physique atomique. Le deuxième porte sur les propriétés du rayonnement électromagnétique, dont il montre que l'énergie se présente sous forme de paquets granulaires (autrement dit, qu'il est constitué de grains d'énergie discontinus, ou « quanta d'énergie »), donnant ainsi l'un des premiers aperçus fondateurs de la physique quantique. Le troisième propose une reformulation du problème de l'« électrodynamique des corps en mouvement », posé depuis la théorie électromagnétique de Maxwell, et constitue ce qui a été appelé par la suite la « théorie de la relativité restreinte ».

National audience; Ce document constitue un guide destiné à limiter l'exposition aux champs électromagnétiques à des niveaux assurant la protection des personnes contre les effets nocifs connus de ces champs. Il présente des études sur les effets directs et indirects des champs électromagnétiques (les effets directs résultant d'une interaction directe entre les champs et l'organisme humain, les effets indirects faisant intervenir des interactions avec un objet se trouvant à un potentiel électrique différent de celui du corps humain). Les auteurs discutent les résultats des études épidémiologiques et de laboratoire, les principaux critères d'exposition et les niveaux de référence pour l'évaluation pratique du risque. Le guide s'applique à l'exposition des travailleurs et du public.

*INRA laboratoire d'agronomie rue Fernand Christ 02007 Laon cedex Diffusion du document : INRA laboratoire d'agronomie rue Fernand Christ 02007 Laon cedex; National audience

The study of electromagnetic compatibility @MC) becomes an obliged transition for power electronics circuits designers. The complexity of phenomena confirms the need of a CAD tool for the prediction of conducted and radiated disturbances. This wor* deals with the calculation of field radiated by a power electronics converter. As a first step, fields are calculated from measured current. Afterwards, some methods of modeiing cabling are studied. We choose the rPEEC method that permits a modeling of every part of cabling by an equivalent electrical circuit, which can be used in a simulator. This method is applied for two classical geometry in power electronics. It's also apptied for the antenna. That's confirms the validity of the method on a large frequency range., L'étude de la compatibilité électromagnétique (CEM) est devenue un passage obligé pour les concepteurs de circuits d'électronique de puissance. La complexité des phénomènes qui entrent en jeu lors de cette étude fait de plus en plus sentir le besoin d'un outil CAO de prédiction des perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées. I-e présent travail est consacré au calcul du champ rayonné par un circuit d'électronique de puissance. Comme première étape, le champ rayonné a été calculé à partir du courant mesuré. Ensuite, dans le but de développer un outil de simulation de circuits d'électronique de puissance, certaines méthodes de modélisation de câblage ont été étudiées. Notre choix s'est fixé sur la méthode rPEEC qui permet de modéliser chaque partie du câblage par un circuit électrique équivalent, qu'on peut facilement implanter dans un logiciel de simulation. Cette méthode a été appliquée pour deux géométries qu'on rencontre souvent on électronique de puissance ainsi qu'au cas de I'anterne. La validité de la méthode sur une large gamme de fréquence a été ainsi confirmée.

The study of electromagnetic compatibility becomes an obligated passage for designers of power electronics circuits. The complexity of phenomena that come into action in that study makes more and more necessary the use of a CAD tool for prediction of radiated and conducted electromagnetic perturbations. The present work is devoted to modelling electromagnetic interference from power electronic circuits. The first proposed method is based on an analytic approach of the problem where the coupling in the circuit are approximately quantified. In the case of complicated circuit, these approximations are not sufficient, so the use of a numerical method becomes indispensable to take into account al1 the coupling in the circuit. The study of numerical methods shows that in the actual state of things, no-method is well adapted to Our application. Nevertheless, Our choice was fixed on the moments method which is the best when responding to specifications. While this method don't solve non-linear problems, it can not take into account non-linear components. So we propose its coupling with a temporal resolution to make linear the resolution. The method is implemented to solve problems with wire structures in three dimensions. After, it is applied to calculate interference from a circuit of a chopper. Numerical results are completed with an experimental evaluation of the radiated field. To improve numerical results, we investigate the “thin wire approximation” used when modelling printed circuit board (PCB). Finally, we propose a more accurate mode1 which take into account skin and nearby effects in the PCB., L'étude de la compatibilité électromagnétique (CEM) est devenue un passage obligé pour les concepteurs de circuits d'électronique de puissance. La complexité des phénomènes qui entrent en jeu lors de cette étude fait de plus en plus sentir le besoin d'un outil CAO de prédiction des perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées. Le présent travail est consacré à la modélisation du rayonnement électromagnétique des circuits d'électronique de puissance. La première méthode proposée est basée sur une approche analytique du problème, où les couplages dans le circuit sont quantifiés de manière approximative. Dans le cas de circuits complexes, ces approximations ne sont plus suffisantes et il devient indispensable d'utiliser une méthode numérique afin de tenir compte de tous les couplages. L'état de l'art en matière de méthodes numériques nous montre qu'en l'état actuel des choses, aucune méthode n'est complètement adaptée à notre application. Néanmoins, notre choix s'est fixé sur la méthode des moments qui répond le plus à notre cahier des charges. Etant donnée que celle-ci ne résout pas les systèmes non linéaires, et sachant que notre résolution doit tenir compte de la présence de composants non linéaires, nous proposons un couplage avec un simulateur de circuits afin de linéariser notre problème. La méthode est mise en oeuvre pour permettre la résolution de problèmes avec structures filaires en trois dimensions. Ensuite, elle est appliquée pour calculer le rayonnement d'un circuit de type hacheur. Les résultats de calcul sont complétés par une évaluation expérimentale du rayonnement. Afin d'améliorer les résultats numériques, nous examinons la validité de l'hypothèse "fil fin" adoptée pour modéliser les pistes de circuits imprimés. Finalement, nous proposons une hypothèse plus précise qui permet de tenir compte de l'effet de peau et de l'effet de proximité dans les pistes.

Ce travail propose l'analyse d'une méthode d'estimation des précipitations par satellite, la méthode RACC (Rain and Cloud Classification), qui permet de combiner la bonne résolution spatio-temporelle des images Infrarouges fournies par les satellites géostationnaires, à l'information physique contenue dans les données Microondes. Cette méthode utilise une technique de classification automatique fondée sur un algorithme des nuées dynamiques. Plusieurs paramètres de cette technique sont testés et les critères déterminant le choix de la meilleure classification ont été examinés. Les études développées dans ce travail ont permis d'analyser l'applicabilité de la méthode RACC sur deux régions climatiques différentes, la première étant une zone océanique tempérée et la deuxième étant une zone tropicale continentale. Par rapport à d'autres méthodes, les résultats obtenus avec la méthode RACC montrent une nette amélioration de l'estimation des précipitations cumulées, surtout pour des périodes courtes (une heure ou une journée) et pour les précipitations frontales. Les principales difficultés de la méthode RACC sont analysées et on discute les possibilités d'évolution pour les méthodes combinant différents types de données. (Résumé d'auteur)

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This research work on electromagnetic compatibility with an emphasis on the characterization of natural electromagnetic phenomena (interferences) amongst which we find lighting is aimed at precisely describing the radiations generated by lightning discharges and defining useful models which could anticipate induced effects. In this light, use was made of the following sequence :* First of all, we composed a data base with our participation in the 1001 artificial campaign of Saint-Privat-d'Allier where we realized a lot of electromagnetic field and induced current measurements. However, the complexity of the experimentation lead to the study of the phenomenon under high voltage laboratory test conditions.* It was observed that the natural lightning was analogous to long sparks in most cases. This facilitated the definition of the limits, advantages and disadvantages of this type of testing procedures. We showed that the two ways of study are complementary.* Finally, we undertook the modelling of the resulting radiations. Firstly, we described the main model which are proposed us in the bibliography and the, tested them in close range conditions (500 meters far). This exercise allowed us to precise the limitations of these models and their sensibilities to discharge or modelling parameters., Ce travail s'inscrit dans le cadre de la compatibilité électromagnétique et de la caractérisation des sources de perturbations d'origine naturelle, dont fait partie la foudre. Notre objectif était, pour notre part, de caractériser aussi précisément que possible le rayonnement engendré par une décharge de foudre afin de constituer des modèles utilisables pour prévoir les effets induits. A ces fins, notre travail s'est décomposé de la façon suivante :* Tout d'abord, nous nous sommes attachés à constituer une base de données en réalisant, lors de la campagne de foudre déclenchée de Saint-Privat-d'Allier, des mesures de champ électromagnétique et de courant induit sur une ligne triphasée moyenne tension expérimentale de transport. Cependant, la lourdeur de ce type d'expérimentation nous a amenés à l'étude du phénomène en laboratoire.* Nous avons donc utilisé ensuite l'analogie partielle qui existe entre la foudre et les grandes étincelles de laboratoire pour définir un moyen d'essais moins contraignant. Il est apparu que les simulations en laboratoire haute tension sont satisfaisantes dans la mesure où elles permettent l'étude de certaines phases de la décharge pratiquement inaccessibles en foudre naturelle ou déclenchée, telles que la propagation du précurseur vers le sol. Cependant, il existe quelques limites à ce type d'expérimentation qu'il ne faut pas négliger et qui rendent complémentaires ces deux moyens de mesures.* Enfin, nous nous sommes intéressés à l'aspect modélisation du rayonnement de la foudre en recensant les principaux modèles existants et en les testant dans le cadre des champs proches (distance à la décharge inférieure à 500 mètres). Cette étude numérique a permis de préciser les limites de ces modèles et leur sensibilité par rapport à certains paramètres de la décharge ou de la modélisation.

International audience; Riometer recordings at Dumont d'Urville station (Antarctica) show very often absorption events characterized by an irregular and slowly varying absorption of about 0.2 to 1 dB.Analysis of these data and of simultaneous ionograms allows the separation of these events into three homogenous populations, one of which is associated with F-lacuna, i.e. the disappearance on the ionograms of all or part of echoes from the F-region.This paper describes the method of separation of these populations and describe the properties of occurrence of each of them.

F-lacuna event is a typical phenomenon of the high latitude ionosphere occurring during summer days. It consists in a disappearance of echoes from the F-layer on ionograms and a simultaneous extra absorption of about 0.1 to 0.4 dB on 30 MHz cosmic waves. This paper, based on data from the Dumont d'Urville station, describes the properties of this phenomenon: correlation with magnetic activity, convection electric field, interplanetary magnetic field, absorption in the lower ionosphere and electron density in the F-layer. A tentative model of interpretation in terms of large scale electron density irregularities in the F-layer is suggested.

National audience

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