Brevet FR2662260A1 — publié le 19911122

DISPOSITIF SIMULATEUR DE CHAMPS ELECTRIQUES SINUSOIDAUX La présente invention concerne un dispositif simulateur de champs électriques sinusoïdaux destiné à évaluer la susceptibilité d'équipements électroniques enfermés dans des enceintes de très grandes dimensions telles que des baies d'ordinateurs ou des missiles. Elle permet, par exemple, d'exposer les matériels à tester à des niveaux de champs électriques très importants de tordre de + 200 Volts par mètre sur de larges plages de fréquences s'étendant typiquement de 1OKhz à 100 MHz, en effectuant une illumination homogène et dans une direction bien déterminée de l'équipement à tester. Compte tenu de ces contraintes des illuminations à mode rayonné au moyen d'antennes ne peuvent convenir et seules des solutions utilisant des guides d'ondes peuvent être raisonnablement envisagées. Une alternative peut consister en un choix entre une ligne coaxiale transportant un champ électrique transversal ou une plaque type stripline. Mais ces types de solutions dont une description peut être trouvée par exemple dans le compte rendu de recherche de MM. P. WILLS et D. HANSEN de Novembre 1989 édité par ABB EMI Control Center CRBE. 4 ne permettent pas de créer le niveau de champ requis sur des objets de grandes dimensions tels que des missiles dont la hauteur peut être de quelques dizaines de mètres. En fait, il n'existe pas de simulateur permettant de résoudre l'illumination homogène d'objets ayant de telles dimensions dans des gammes de fréquences allant jusqu 'à 100MHz. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet, un dispositif simulateur de champs électriques sinusoïdaux pour tester la susceptibilité d'équipements électroniques à des parasites caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble formé d'au moins trois plaques métalliques superposées parallèles pour générer au moins un premier et un deuxième champ électrique respectivement entre une première plaque formant plan de masse et les deux autres plaques disposées à égales distances et de part et d'autre de la première, au moins la première plaque étant percée d'un trou pour permettre le logement de l'équipement à tester au travers du trou entre les deux autres plaques et son illumination par le premier et le deuxième champ électrique ainsi que des moyens pour appliquer le premier et le deuxième champ électrique dans une gamme de fréquences déterminée. L'invention a pour principal avantage qu'elle permet par rapport à un système bi-plaque de multiplier par deux pour une même hauteur la fréquence de coupure du guide d'ondes formé par le système tri-plaque. De plus elle permet grâce à l'adjonction de panneaux métalliques faisant office de guides ou de réflecteurs d'ajuster les caractéristiques de transmission de guides d'ondes ainsi formés pour permettre au dispositif de fonctionner bien au delà de la fréquence de coupure obtenue simplement avec un système tri-plaque et d'agir sur le niveau du champ résultant. L'adjonction de panneaux métalliques supplémentaires permet également d'éliminer en partie les perturbations radioélectriques indésirables qui pourraient agir dans l'environnement du dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent - la figure 1, un dispositif simulateur de champs électriques sinusoïdaux selon l'invention représenté en vue de dessus, - la figure 2, une vue de côté du dispositif selon l'invention, - la figure 3, une vue en bout, côté charge, du dispositif selon l'invention. Le dispositif simulateur selon l'invention comporte, organisées autour d'une plaque métallique 1 polarisée au potentiel 0 Volt pour former un plan de masse, deux plaques métalliques 2 et 3 disposées symétriquement par rapport au plan de masse et ayant de la manière représentée à la figure 2, une première face rectangulaire 21 respectivement 31 disposée parallèlement au plan de masse 1 et une deuxième face triangulaire 22, respectivement 32, inclinées d'un angle 2 2' e respectivement 81 et 02 (figure 2) par rapport au plan de masse 1. Des réflecteurs latéraux 4. placés perpendiculairement au plan de masse délimitent avec les faces 22, et 32 un angle solide en forme de polyèdre à base rectangulaire.L'excitation des plaques 2 et 3 est obtenue au moyen d'un amplificateur 5 couplé aux plaques 2 et 3 au sommet du polyèdre par l'intermédiaire d'un transformateur élévateur de tension 6. Des réflecteurs mobiles 71.. 74 ainsi que des réflecteurs d'appoint 81 et 82 sont placés à l'extérieur du polyèdre en regard des extrémités des plaques 21 et 31 Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention le plan de masse 1 a une dimension approximative de 21mx8m et est positionné à environ 5m au-dessus d'un sol constitué par une aire bétonnée 9 munie d'une armature métallique pour fixer à un niveau déterminé la conductivité du sol.Le plan de masse 1 est formé par un grillage métallique dont les mailles peuvent avoir des dimensions de lOcm x lOcm par exemple ou encore par des tôles de I à 2mm d'épaisseur jointives galvanisées. Un trou 10 est pratiqué dans le plan de masse pour permettre l'installation du missile ou de l'appareil électronique Il *à tester entre les plaques 21 et 31. Ces derniers sont introduits latéralement en position verticale par rapport au sol au moyen d'une encoche non représentée, pratiquée dans le plan de masse 1 et qui est refermé pour les tests. Le plan de masse 1 est soutenu par une structure isolante en bois ou en matière plastique, non représentée correctement dimensionnée pour permettre le support du dispositif de simulation au-dessus de l'aire bétonnée 9. Toujours suivant le mode préféré de réalisation de l'invention, la plaque supérieure 2 a une dimension approximative de 18m 50 et une hauteur au-dessus du plan de masse 1 de 4m. La partie la plus courte a la forme d'un rectangle horizontal de 3m de large par 3m 50 environ. Dans la partie inclinée 22, la plaque fait un angle e d'environ 150 avec le plan de masse 1. Eventuellement, pour réaliser cette plaque une structure à grillage ou à feuillard pourra être préférée à une structure à nappe de fil. La plaque inférieure 3 qui est symétrique de la plaque supérieure 2 par rapport au plan de masse 1 présente les mêmes caractéristiques dimensionnelles que la plaque 2. Cependant, pour sa réalisation il n'est pas nécessaire de rechercher la structure métallique la plus légère comme dans le cas précédent. La partie terminale horizontale 31 de la plaque doit cependant pouvoir supporter la charge du missile ou de l'équipement électronique à tester qui est posé verticalement sur un support isolant non représenté au-dessus de la plaque 31. Chaque extrémité de plaque 21, 31 est reliée au plan de masse 1 par une charge résistive 121 et 122 d'environ 100 ohms. En optant pour l'utilisation d'un amplificateur de 20KW sur seulement la moitié du simulateur la réalisation de la charge résistive 111 respectivement 112 peut avoir lieu de deux façons différentes.Une première solution peut consister à réaliser cinq branches résistives montées en parallèle, chacune comportant cinq résistances de 100ohms montées en séries réparties uniformément, mais pour agir efficacement sur toute la bande de fréquence ces résistances doivent présenter une self inductance minimale. Cette self inductance tninimale peut être obtenue en utilisant des résistances constituées par exemple d'une couche de carbone sur un support en stéatite. Compte tenu de la puissance à dissiper chaque résistance qui supporte S0Watts, peut en fait supporter 1KW grâce à un tube de verre protecteur dans lequel circule de l'eau distillée. Une deuxième solution peut consister à utiliser un panneau de résistances montées en série/parallèle et dont le nombre de résistances peut varier entre 200 et 400 suivant la puissance de chaque élément (entre 10 et iOOWatts) et le type de montage mis en oeuvre, la gamme des valeurs de résistance peut alors être étagée entre 10 à 1000ohms. Les réflecteurs latéraux 4. sont formés d'un grillage ou d'un clinquant soutenu par une structure verticale isolante non représentée. Ceux-ci doivent permettre d'obturer le dispositif sur les côtés dans la partie inclinée des plaques 22 et 32 En utilisation ils sont isolés de ces dernières ainsi que du plan de masse 1. Les panneaux mesurent entre 2 et 3m de long et ils doivent pouvoir être déplacés latéralement sur 2m environ. Les réflecteurs mobiles 7. sont au nombre de 4 et sont constitués de panneaux de dimension à peu près de 4mx4m en grillage ou clinquant supporté par un matériau isolant. De préférence ils forment un angle de 500 avec l'axe longitudinal du plan de masse et un angle de 200 avec ce plan. La distance des arêtes parallèles qui sont les plus proches du plan de masse est d'environ 0,5m. Par rapport à l'axe du missile ou de l'équipement électronique à tester les panneaux sont déplaçables entre 5, su et 8,5m. Les réflecteurs d'appoint 81 et 82 sont constitués de grillage ou de clinquant disposé verticalement en bout de ligne à 3m à l'extrémité du plan de masse. En cours d'utilisation ceux-ci sont isolés du plan de masse et leur dimension doit être ajustée en fonction du type de charge q résistive choisie. Naturellement le dispositif selon l'invention peut encore supporter plusieurs variantes de réalisation qui peuvent dépendre notamment des caractéristiques dimensionnelles de l'équipement électronique ou du missile à tester. Plus particulièrement, si ceux-ci présentent des dimensions très importantes supérieures à 10 mètres par exemple, il est encore concevable, sans pour autant s'écarter de l'objet même de l'invention d'augmenter le nombre de plaques métalliques superposées de part et d'autre du plan de masse 1 de façon à illuminer l'équipement ou le missile par plusieurs champs électriques superposés. Cela oblige naturellement à utiliser une structure comportant plusieurs polyèdres emboîtés les uns dans les autres et alimentés par un même sommet et à percer les plaques superposées pour permettre le logement de l'équipement ou du missile au travers des diverses plaques. REVENDICATIONS 1. Dispositif simulateur de champs électriques sinusoïdaux pour tester la susceptibilité d'équipements électroniques à des parasites caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ensemble formé de trois plaques métalliques (1,2,3) superposées parallèles pour générer au moins un premier et deuxième champ électrique respectivement entre une première plaque (I) formant plan de masse et les deux autres plaques (2,3) disposées à égales distance et de part et d'autre de la première, au moins la première plaque (1) étant percée d'un trou pour permettre le logement de l'équipement à tester au travers du trou entre les deux autres plaques et son illumination par le premier et le deuxième champ électrique, ainsi que des moyens (1,2,3,4,Si6) pour appliquer le premier et le deuxième champ électrique dans une gamme de fréquences déterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens (1,2,3,4,5) pour appliquer le premier et le deuxième champ électrique entre la première et les deux autres plaques parallèles (2,3) comportent un guide d'onde métallique en forme de polyèdre séparé à partir de son sommet en deux parties égales par le plan de masse, deux faces opposées (2,3) inclinées symétriquement par rapport au plan de masse (I) étant disposées dans le prolongement des deuxième et troisième plaques (2,3), et en ce que le guide d'onde ainsi formé est alimenté en énergie électrique au sommet du polyèdre par deux champs électriques appliqués respectivement entre le plan de masse (1) et les deux faces opposées (2,3) du polyèdre. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le guide d'onde métallique en forme de polyèdre comporte des réflecteurs latéraux (4i) disposés perpendiculairement au plan de masse (1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend en plus des réflecteurs mobiles (71. . 74) ainsi que des réflecteurs d'appoint (81,82) disposés à l'extérieur du guide d'onde en forme de polyèdre en regard des extrêmités des plaques parallèles (21, 23). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que les faces inclinées du guide d'onde sont inclinées d'un angle d'environ 150 de part et d'autre du plan de masse (1). 6. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque réflecteur mobile est incliné d'un angle d'environ 500 par rapport à l'axe longitudinal du pIan de masse (1) et d'un angle d'environ 200 par rapport à ce plan. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les plaques horizontales (2,3) sont reliées électriquement au plan de masse (1) par l'intermédiaire de résistances. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est supporté par une structure isolante au-dessus d'un sol formé par une aire bétonnée (9). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le plan de masse, les réflecteurs latéraux (4i) mobiles (7i) et d'appoint (8i) sont formés par un grillage métallique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que lek plan de masse (1) comporte une encoche pour permettre l'introduction de l'appareil électronique à tester (11) au travers du trou (10).