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. / 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.

Dans le domaine de la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM), la connaissance du niveau d’immunité ou de susceptibilité d’un équipement embarqué est un paramètre important à contrôler et à gérer tout au long de sa durée de vie. En particulier,lors des opérations de maintenance de cet équipement, il est important de veiller au maintien de son niveau de susceptibilité pour garantir son fonctionnement. Pour répondre à ce besoin, les travaux de cette thèse proposent une méthode expérimentale originale de contrôle rapide et facile à mettre en œuvre dans le cas d’essais de susceptibilité rayonnée en haute fréquence. Cette méthode est basée sur l’observation de fréquences harmoniques rayonnées par un équipement lorsque celui-ci est soumis une illumination parfaitement monochromatique en haute fréquence. Pour cela, on fait l’hypothèse que l’amplitude de ces fréquences est d’autant plus grande que l’équipement électronique est en dysfonctionnement. Pour vérifier cette hypothèse, un dispositif expérimental adapté à une illumination en CRBM a tout d’abord été développé et étudié afin de mettre en œuvre cette méthode. Ensuite, après avoir mis en évidence sur plusieurs configurations de cartes électronique l’observation d’harmoniques, nous nous sommes intéressés à une modélisation du phénomène physique pour vérifier celui-ci par la simulation. Ace titre, une modélisation FDTD des expériences a été réalisée en 3D et une comparaison mesures/calcul a été effectuée. Ce travail a permis de montrer qu’à partir du des équations de Maxwell, des harmoniques identiques à celles mesurées étaient rayonnées et que la méthode de contrôle de susceptibilité rayonnée que nous proposions était donc tout à fait viable. Concernant la phase de modélisation, nous nous sommes intéressés essentiellement à représenter le fonctionnement du circuit logique et non à entrer finement dans le détail de chaque composant électronique le constituant. Pour les applications retenues, nous avons donc porté notre effort sur la prise en compte d’un signal numérique représenté sous forme d’une suite de bits, ainsi que sur l’introduction dans le modèle FDTD de Maxwell de quelques composants non linéaires comme la diode et un inverseur CMOS. La généralisation du modèle d’inverseur peut s’appliquer sans difficultés à d’autres composants CMOS, comme les mémoires de type SRAM que nous avons étudiées expérimentalement. / In the frame of ElectroMagnetic Compatibility (EMC), the knowledge of EM immunity or susceptibility levels of on-board equipment is an important parameter to control and manage throughout the whole life of equipment. In fact, during maintenance phases of this equipment, it is important to ensure that these levels are maintained in order to guarantee its operation. To meet this need, this thesis proposes to focus on a novel and easy-to-implement experimental method for a quick diagnosis of equipment EM radiated susceptibility at high frequency.. This method is based on the observation of the harmonic frequencies radiated by an equipment device when this one is summited to a perfectly monochromatic illumination at high frequency. We make the hypothesis that the amplitude of those frequencies increases when the electronic equipment is in a dysfunction state. For this, a experimental method suitable for MSRCs has first been developed and studied to highlight the principle of this method. Then, having observed experimentally the radiation phenomenon of harmonic frequencies on several configurations of electronic cards, we have developed a 3D FDTD model to simulate the phenomenon. With this model, a modeling of the experiments was carried out and comparisons between measurements and calculations were performed. Calculation results coming from FDTD Maxwell’s equation models showed trends and functional behaviors identical to those observed in measurements which demonstrated that the proposed control method was fully viable. Regarding the modeling phase, we concentrated on models describing the operation of the logic circuit but we did not to enter into the physical description of each electronic component. Our selected applications have therefore focused on the inclusion in the Maxwell FDTD model of a digital signal represented as a series of bits, as well as the introduction of some components such as a diode and a CMOS inverter. The generalization of the proposed inverter model can be easily extended to other CMOS components such as the SRAM memories we studied in experimental tests.

La prolifération des électroniques et des émetteurs radiofréquences rend de plus en plus compliqué le processus de conception des systèmes sur le plan CEM. Ce processus doit aboutir à limiter le risque d’interférences ou de défauts au niveau le plus faible notamment dans le contexte des interférences électromagnétiques intentionnelles (IEMI). Ces défauts CEM doivent alors être anticipés lors de la phase de conception. Cependant, du fait de la dispersion des valeurs prises par certains paramètres du système, la modélisation déterministe éprouve quelques difficultés à identifier le risque encouru. La mauvaise connaissance de l’effet des incertitudes associées au système, aboutit alors à prendre des marges de conception considérables conduisant à des surcoûts de fabrication. Pour cette raison, il est devenu important de prendre en compte l’impact des incertitudes des différents paramètres constitutifs d’un système (en phase de conception). Ces paramètres sont essentiellement géométriques (e.g. position de câblages) ou électromagnétiques (e.g. caractéristiques intrinsèques de matériaux). Ils influent par nature sur les performances CEM de ce système. Ces travaux de thèse portent sur l’analyse de la propagation des incertitudes relatives à ces paramètres sur des sorties de modèles de CEM. Le but visé, consiste à quantifier sous une forme probabiliste, le risque de défaut d’un système contenant de nombreux paramètres incertains. Ce type d’étude statistique devrait également permettre, via des analyses de sensibilité, des stratégies de conception de systèmes « fiables » ou à moindres coûts. Dans le contexte des applications visées, les approches dites « fiabilistes » et la méthode dite de « stratification contrôlée », ont été identifiées comme intéressantes, du point de vue de l’analyse d’événements extrêmes. Dans un premier temps, nous nous sommes consacrés à la transposition des méthodes fiabilistes dans un contexte CEM. Ces techniques permettent de quantifier la probabilité de défaillance d’un système, définie comme le dépassement d’un seuil de risque, et renseignent, via une analyse de sensibilité locale, sur les paramètres clés à ajuster. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la méthode de stratification contrôlée, non appliquée à ce jour à notre connaissance en CEM. L’objectif de cette approche consiste à estimer un quantile extrême de la réponse d’intérêt d’un modèle rigoureux, via l’utilisation d’un modèle simple beaucoup moins coûteux en termes de temps de calcul. Ce processus permet d’accélérer l’obtention d’observations extrêmes, nécessaires à l’estimation du quantile recherché. Les deux techniques ont été mises en oeuvre sur un problème complexe dans un contexte IEMI, pour estimer la probabilité d’occurrence d’événements d’interférences extrêmes. Elles ont permis de dégager des tendances similaires, quant à l’importance de certains paramètres d’entrée incertains sur les événements rares. Les deux méthodes, bien appliquées, pourraient constituer un apport considérable en matière de conception CEM. / The proliferation of electronic and radio frequency transmitters makes more complicated the system design process on the EMC point of view. This process should lead to limit the risk of interferences or defects to lowest level particularly in the context of intentional electromagnetic interferences (IEMI). Therefore, these EMC defects have to be anticipated during the design stage. However, due to the dispersion of the values taken by some parameters of the system, the deterministic modeling presents some difficulties to identify the involved risk. The poor knowledge of the uncertainties effect associated with the system, leads then to take important design margins at the price of additional costs of manufacturing. For this reason, it has become important to take into account the impact of uncertainties of the various constituent parameters of a system (at the design stage). These parameters are essentially geometric (e.g. position of wirings) or electromagnetic (e.g. intrinsic characteristics of materials) ones. They influence by nature the EMC performance of this system. This thesis work deals with the analysis of the propagation of uncertainties of these parameters on EMC model outputs. It aims at quantifying in a probabilistic form, the default risk of a system containing numerous uncertain parameters. This type of statistical analysis should also allow through sensitivity analyses, design strategies of “reliable” systems or at lower cost. In the context of targeted applications, the so-called “reliability approaches” and the “controlled stratification” method have been identified as interesting from the point of view of the analysis of extreme events. Firstly, we are dedicated to the transposition of reliability methods in an EMC context. These techniques are used to quantify the probability of failure of a system, defined as the probability of exceeding a threshold of risk. They inform through a local sensitivity analysis, on the key parameters to adjust. Secondly, we have focused our work on the controlled stratification method, not yet applied in EMC as far as we know. The objective of this approach is to estimate an extreme quantile of the interest response of a rigorous model, using of a much cheaper simple model in terms of computation time. This process allows to speed up the identification of extreme observations required for the estimation of the researched quantile. Both techniques have been applied on a complex problem in an IEMI context, to estimate the probability of occurrence of extreme interference events. They have revealed similar trends as regards to the importance of some uncertain input parameters on rare events. Both methods, properly applied, could provide a significant contribution in terms of EMC design strategy.

La compatibilité électromagnétique (CEM) est l'aptitude des produits électroniques à coexister au niveau électromagnétique. Dans la pratique, c'est une tâche très complexe que de concevoir des produits compatibles. L'arme permettant de concevoir des produits bon-du-premier-coup est la modélisation. Cette thèse étudie l'utilité et la faisabilité de la modélisation de l'immunité des circuits intégrés (CI) au-delà de 1 GHz. Si les pistes des circuits imprimés déterminent l'immunité rayonnée de ces circuits, il serait pertinent de pouvoir prévoir l'efficacité de couplage et de comprendre comment elle découle du routage des pistes. Les solveurs full-wave sont lents et ne contribuent pas à la compréhension. En conséquence, un modèle existant (la cellule de Taylor) est modifié de manière à ce que son temps de calcul soit divisé par 100. De plus, ce modèle modifié est capable de fournir une explication de la limite supérieure pour le couplage d'une onde plane, rasante et polarisée verticalement vers une piste de plusieurs segments, électriquement longue et avec des terminaisons arbitraires. Les résultats jusqu'à 20 GHz corrèlent avec des simulations fullwave à une erreur absolue moyenne de 2,6 dB près et avec des mesures en cellule GTEM (Gigahertz Transversale Electromagnétique) à une erreur absolue moyenne de 4,0 dB près. Si l'immunité conduite des CI est intéressante au-delà de 1 GHz, il faut une méthode de mesure, valable au-delà de 1 GHz. Actuellement, il n'y a pas de méthode normalisée, car la fréquence élevée fausse les observations faites avec la manipulation normalisée. Il est difficile de modéliser et de compenser le comportement de la manipulation normalisée. Par conséquent, une manipulation simplifiée et sa méthode d'extraction correspondante sont proposées, ainsi qu'une démonstration du principe de génération automatique de la carte d'essai utilisée dans la manipulation simplifiée. Pour illustrer la méthode simplifiée, l'immunité conduite d'un régulateur de tension LM7805 est mesurée jusqu'à 4,2 GHz. À part la tendance générale des fréquences qui montent, il y a peu de preuve concrète qui étaye la pertinence de la modélisation de l'immunité conduite des CI au-delà de 1 GHz. Une simulation full-wave suggère que jusqu'à 10 GHz, la plus grande partie de l'énergie rentre dans la puce à travers la piste. Par concaténation des modèles développés ci-dessus, l'immunité rayonnée d'une piste micro-ruban et d'un régulateur de tension LM7805 est prédite. Bien que ce modèle néglige l'immunité rayonnée du CI lui-même, la prédiction corrèle avec des mesures en cellule GTEM à une erreur absolue de 2,1 dB en moyenne. Ces expériences suggèrent que la plus grande partie du rayonnement entre dans un circuit imprimé à travers ses pistes, bien au-delà de 1 GHz. Dans ce cas, la modélisation de l'immunité conduite au-delà de 1 GHz serait utile. Par conséquent, l'extension jusqu'à 10 GHz de la méthode de mesure CEI 62132-4 devrait être considérée. De plus, la vitesse et la transparence du modèle de Taylor modifié pour le couplage champ-à-ligne permettent des innovations dans la conception assistée par l'ordinateur. La génération semiautomatique des cartes d'essais dites maigres pourrait faciliter l'extraction des modèles. Certaines questions critiques et importantes demeurent ouvertes. / Electromagnetic Compatibility (EMC) is the faculty of working devices to co-exist electromagnetically. In practice, it turns out to be very complex to create electromagnetically compatible devices. The weapon to succeed the complex challenge of creating First-Time-Right (FTR) compatible devices is modelling. This thesis investigates whether it makes sense to model the conducted immunity of Integrated Circuits (ICs) beyond 1 GHz and how to do that. If the Printed Circuit Board (PCB) traces determine a PCB's radiated immunity, it is interesting to predict their coupling efficiency and to understand how that depends on the trace routing. Because full-wave solvers are slow and do not yield understanding, the existing Taylor cell model is modified to yield another 100 times speedup and an insightful upper bound, for vertically polarised, grazing-incident plane wave illumination of electrically long, multi-segment traces with arbitrary terminal loads. The results up to 20 GHz match with full-wave simulations to within 2.6 dB average absolute error and with Gigahertz Transverse Electromagnetic-cell (GTEM-cell) measurements to within 4.0 dB average absolute error. If the conducted immunity of ICs is interesting above 1 GHz, a measurement method is needed that is valid beyond 1 GHz. There is no standardised method yet, because with rising frequency, the common measurement set-up increasingly obscures the IC's immunity. An attempt to model and remove the set-up's impact on the measurement result proved difficult. Therefore, a simplified set-up and extraction method is proposed and a proof-of-concept of the automatic generation of the set-up's PCB is given. The conducted immunity of an LM7805 voltage regulator is measured up to 4.2 GHz to demonstrate the method. Except for a general trend of rising frequencies, there is only little concrete proof for the relevance of IC immunity modelling beyond 1 GHz. A full-wave simulation suggests that up to 10 GHz, most energy enters the die via the trace. Similarly, the radiated immunity of a microstrip trace and an LM7805 voltage regulator is predicted by concatenating the models developed above. Although this model neglects the radiated immunity of the IC itself, the prediction corresponds with GTEM-cell measurement to within 2.1 dB average absolute error. These experiments suggest the most radiation enters a PCB via its traces, well beyond 1 GHz, hence it is useful to model the conducted immunity of IC beyond 1 GHz. Therefore, the extension of IEC 62132-4 to 10 GHz should be seriously considered. Moreover, the speed and transparency of the modified Taylor model for field-to-trace coupling open up new possibilities for computer-aided design. The semi-automatic generation of lean extraction PCB could facilitate model extraction. There are also critical remaining questions, remaining to be answered.

Cette thèse présente, dans un premier temps, une nouvelle approche pour traiter les lignes de transmission, appelée la Théorie des Lignes de Transmission Améliorée et Modifiée (TLTAM). Cette extension du formalisme classique de la théorie des lignes de transmission est directement dérivée des équations de Maxwell et ne se limite pas à la seule prise en compte du mode transverse électromagnétique (TEM). Tout en conservant la simplicité du formalisme classique, cette extension aboutit à la définition de paramètres linéiques évolués et associés au mode antenne de la ligne de transmission. Cette solution présente l’avantage d’être compatible avec les noyaux de calcul existants, tout en palliant certaines limitations de la théorie des lignes de transmission (TLT) classique. LA TLTAM est tout d’abord définie pour le cas élémentaire d’une ligne de transmission à conducteur unique. Elle est ensuite généralisée au cas d’un nombre quelconque de conducteurs. Les matrices de paramètres linéiques correspondants sont alors définies. Les capacités de cette nouvelle théorie sont démontrées et validées au moyen de confrontations avec la solution directe des équations de Maxwell et de résultats de mesure. Dans un deuxième temps, le traitement d’une ligne de transmission multiconducteur située à distance d’un plan de référence conducteur est effectué au moyen d’une nouvelle approche désignée sous le nom de Théorie des Lignes de Transmission à Double Référence Intégrée (TLTDRI). Cette approche permet de simplifier l’évaluation des paramètres linéiques du faisceau en scindant le problème initial en deux sous-ensembles de lignes de transmission couplées. Le premier sous-ensemble est composé d'un fil conducteur du faisceau choisi arbitrairement et le plan de référence et constitue le sous-ensemble externe. Le deuxième sousensemble est composé uniquement des fils conducteurs du faisceau, en l’absence du plan de référence et constitue un sous-ensemble interne dont la référence locale est le fil choisi précédemment. On montre alors que seul le sous-ensemble externe nécessite le calcul de paramètres linéiques évolués associés à TLTAM. Le calcul des paramètres linéiques dans le système à référence unique constituée par le plan de référence, est reconstitué à partir de formules de passage permettant leur expression à partir des paramètres linéiques des deux sousensembles. Cette approche est validée et ses résultats sont en très bon accord avec ceux fournis par un calcul numérique direct des équations de Maxwell ainsi que ceux de la TLTAM. Elle permet une simplification très significative du traitement de l’interaction entre le faisceau de câble et la structure conductrice de référence. / This thesis presents, in a first step, a new approach to deal with transmission lines called the Modified Enhanced Transmission Line Theory (METLT). This extension of the classical formalism of the transmission line theory (TLT) is directly derived from Maxwell's equations without the restriction to the transverse electromagnetic (TEM) mode. This extension leads to the definition of enhanced per-unit-length (p.u.l.) parameters taking into account the antenna mode of the transmission line, while it keeps the simplicity of the classical formalism. This solution presents the advantage of being compatible with the existing TLT solvers while overcoming some limitations of the classical TLT. The METLT is firstly developed for the simple case of a single conductor transmission line. It is then generalized to the case of any number of conductors. The corresponding matrices of the p.u.l. parameters are then calculated. The capabilities of this new theory are demonstrated and validated by the means of comparisons with results obtained through a rigorous resolution of Maxwell's equations and measurements results. In a second step, a multi-conductor transmission line sufficiently far from the reference ground plane is assessed through a new approach called: Embedded Double Reference Transmission Line Theory (EDRTLT). This approach allows the simplification of the calculation of the harness p.u.l. parameters by splitting the first set of wires above a ground plane into two subsets of coupled transmission lines. The first subset consists in a conducting wire chosen arbitrarily and the reference ground plane and forms the external subset. The second subset consists only in the conducting wires of the harness, in the absence of the ground plane, and forms an internal subset which local reference is the wire chosen previously. We show that only the external subset requires the calculation of the enhanced p.u.l. parameters with the METLT. The calculation of the harness p.u.l. parameters in the system with a single reference, which is the ground plane only, is made through transformation formulae that allow their extraction from the p.u.l. parameters of the two subsets. This approach is validated and its results are in a very good agreement with those obtained by a rigorous resolution of Maxwell's equations and those of the METLT. It allows a great simplification to assess the interaction between the harness and the reference conducting structure.

The doctoral thesis deals with aspects of pre-certification tests of electromagnetic immunity in the automotive industry. The thesis analyses commonly used test methodology and mentions that standardized electromagnetic immunity tests performed by certified testing centres, which are extremely expensive and represents a considerable time load in the development of the vehicle. The thesis therefore proposes innovative ways for replacement of certification tests with an acceptable level of uncertainty. Key methods are seen in numerical simulations and modified test procedures when the vehicle is exposed by electromagnetic field. The proposed methods are deeply explored and their benefits are discussed and support by number of experiments. The results obtained with the pre-certification methods are objectively compared with the results of the certification measurements by FSV method. The work brings a proposal for a comprehensive test methodology including a discussion of risks and uncertainties with related issues.

The master thesis deals with the design of a low noise preamplifier operating in the frequency range from 30 MHz to 1 GHz, usable for measuring and testing of electromagnetic interference in the electromagnetic compatibility test rooms. The introductory, theoretical, part is focused on the analysis and description of the necessary properties of the low noise preamplifier required for the subsequent design. The practical part deals with the selection of suitable components, simulation, design and subsequent realization of low noise preamplifier. At the end of the thesis the design and the final verification measurements are described and discussed.

The thesis deals with the introduction of the measuring instrument SVA - M on the market for compliance with electromagnetic compatibility and electrical safety requirements. Furthermore it deals with determination of measuring accuracy instrument SVA - M and measurement uncertainties. For the determination of accuracy there is a theoretical analysis and subsequent practical measurements.

This diploma thesis is dealing with the basic knowledge of the Electromagnetic compatibility. It’s concretely target on electromagnetic interference flowing from the application of electronic gas control by Honeywell company. Author compile the power control board with including software in language C. The next alternates of power control board with the separated microprocessor were designed for the more extended source detection. On these boards there were explored shielding surface features placed directly under the microprocessor. The application reducing the interference was designed in accordance to the rules finding out during this diploma thesis writing.

Nowadays there are electronic systems almost in every new device. They are emitting and receiving electromagnetic interferences. The safety levels for circuit breakers are also increasing. Because of these issues the circuit breakers must work properly also in areas filled by electromagnetic interference. This thesis describes the issues of electromagnetic susceptibility of the circuit breakers.