Brevet FR2906040A1 — publié le 20080321

CHAMBRE REVERBERANTE La présente invention a pour objet un élément d'une chambre réverbérante utilisable dans le domaine du test électromagnétique. Dans le domaine du test électromagnétique, notamment celui de la compatibilité électromagnétique et aussi celui de la résistance aux agressions électromagnétiques, il est connu de soumettre des dispositifs à des excitations électromagnétiques et de mesurer leurs comportements. Dans certains cas, il est aussi prévu de mesurer les propriétés diffractantes des ondes électromagnétiques qu'ils reçoivent. A cet égard, on connaît, notamment par le document EP-B1-1 141 733, une chambre de tests électromagnétiques. Une telle chambre comporte des parois réfléchissantes, typiquement métalliques. A l'intérieur de ces parois est disposé un objet à tester. Dans l'invention, l'objet à tester pourra être un satellite, voire un aéronef, les dimensions de la chambre étant alors en conséquence, de l'ordre de plusieurs mètres de hauteur et de largeur, pour une dizaine de mètres au moins de longueur. Eventuellement, la chambre peut être plus petite, de l'ordre du cinquième de cette dimension, voire moins, ou plus grande. Une antenne pénètre dans la chambre et cette antenne est reliée, à l'extérieur de la chambre, à un générateur de signaux haute fréquence. Ainsi alimentée, l'antenne génère des ondes radioélectriques qui se propagent et s'établissent assez rapidement en un champ stationnaire dans la chambre, selon des modes de cavité propres aux dimensions de la chambre. L'objet qui est placé dans la chambre est ainsi soumis à cette influence électromagnétique. Pour chacune des valeurs de fréquence du signal d'excitation, on peut mesurer le comportement de l'objet testé. On peut ainsi dessiner une susceptibilité, en fonction de la fréquence, du fonctionnement de cet objet. On a observé dans les premiers temps que des objets semblaient présenter une bonne immunité aux agressions, à certaines valeurs de fréquence, alors qu'ils présentaient des faiblesses à d'autres fréquences. Dans la pratique, les robustesses observées étaient parfois illusoires. Elles étaient beaucoup plus le résultat des mesures que la représentation de ce qu'il se passait en réalité. En effet, pour certaines valeurs de fréquence, 2906040 2 des modes de cavité de résonance qui s'installent dans la chambre conduisent à des noeuds d'excitation à l'endroit où est placé l'objet. Ce qui donne l'illusion que ce dernier n'est pas sensible à ces excitations. Pour résoudre le problème, deux solutions ont été envisagées : 5 Dans une première solution, on a envisagé de faire des chambres très grandes. En effet, plus une chambre est grande, plus, à basse fréquence, des modes stationnaires de cavité nombreux sont susceptibles de s'y développer, conduisant à l'endroit de l'objet à une excitation électromagnétique significative. En élevant la fréquence, les modes de cavité 10 peuvent s'installer plus facilement (du fait du raccourcissement de la longueur d'onde). Une telle solution présente cependant l'inconvénient que la puissance excitante à laquelle est soumis l'objet à tester est fonction du volume de la chambre. Plus la chambre est volumineuse, moins l'énergie disponible à l'endroit de l'objet à tester sera importante. II y a donc un 15 compromis à trouver entre la taille de la chambre et la puissance d'excitation. La puissance d'excitation peut devenir prohibitive. L'autre solution, notamment décrite dans le document cité ci-dessus, prévoit de modifier virtuellement les dimensions de la chambre, soit en rendant les parois de la chambre mobiles en orientation et en position, par 20 l'usage de parois souples, soit par l'usage d'un brasseur métallique. Dans l'invention, on s'est rendu compte, notamment par les mesures statistiques, que les résistances observées à certaines agressions électromagnétiques pouvaient présenter de fortes dispersions de valeurs d'une chambre à l'autre suivant les dimensions de la chambre et les 25 antennes utilisées. Dans l'invention, on a pu mesurer qu'en définitive les modifications géométriques des parois, par l'emploi d'un brasseur, telles que préconisées par le document cité ci-dessus ne conduisaient pas nécessairement à augmenter suffisamment significativement la richesse de variété de situations d'excitation, sauf à utiliser des brasseurs de très 30 grandes dimensions, ce qui réduirait considérablement le volume utile de la chambre. Dans l'invention, on a considéré que l'antenne dans la chambre avait une direction principale d'émission. Pour augmenter encore la variété des modes de cavité disponibles, on prévoit alors de modifier la direction 35 principale de rayonnement de l'antenne dans la chambre, c'est à dire par 2906040 3 rapport à un système de référence dans lequel elle est montée. Dans une solution, l'antenne est extérieure au brasseur. Eventuellement dans ce cas, l'antenne pourrait être séparée de l'objet par un écran ou bien être orientée avec son lobe principal dans une direction opposée à celle de cet écran de 5 manière à ce que la direction principale d'irradiation de l'antenne ne puisse de préférence pas atteindre l'objet directement. L'idée est d'obtenir au moins un certain nombre de réflexions avant que l'onde n'atteigne l'objet. En agissant ainsi, on obtient le résultat de la plus grande variété des modes excités, tout en ayant recours à une chambre de construction relativement 10 simple (dont les parois sont de préférence fixes). L'invention a donc pour objet une chambre réverbérante comportant, à l'intérieur de la chambre, une antenne radioélectrique, des parois réfléchissantes et un support d'un objet soumis en test au rayonnement radioélectrique, caractérisée en ce qu'elle comporte un brasseur de 15 rayonnement situé dans la chambre et des moyens pour modifier une orientation d'une direction principale de rayonnement de l'antenne dans la chambre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent, celles-ci ne sont présentées 20 qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : la représentation schématique d'une chambre réverbérante selon l'invention ; - Figure 2 : un exemple préféré de réalisation d'une antenne et d'un brasseur de rayonnement selon l'invention ; 25 - Figure 3 : une variante de réalisation du brasseur. La Figure 1 montre une chambre réverbérante 1 selon l'invention. Cette chambre 1 comporte des parois telles que 2 à 7 de préférence réfléchissantes, par exemple toutes recouvertes de métallisations, notamment de plaques de métal telles que 8 à 10. La chambre 1 est de 30 préférence close sur toutes ses faces. Les parois 2 à 7 étant destinées à réfléchir des ondes, il est possible plutôt que de réaliser une métallisation d'y prévoir un gradient d'indices de réfraction, pour obtenir un effet du même ordre. La chambre 1 comporte par ailleurs un support 11 pour supporter un objet 12 soumis à un test de rayonnement. L'objet 12 peut être un objet 35 quelconque, mais il est de préférence un objet de type électronique. II peut 2906040 4 par exemple être un satellite, un tableau de bord d'un avion, un boîtier d'un microordinateur ou tout autre appareil. L'objet 12 est par ailleurs relié par un bus 13 de communication et d'alimentation à un dispositif 14 de gestion du test. Ce dispositif 14 comportera dans son principe un microprocesseur 15 5 relié par un bus 16 à une mémoire programme 17, comportant un programme de test 18, à une mémoire de données 19, pour enregistrer des résultats de mesure ou pour contenir des paramètres de mesure, et à une interface 20 de communication avec l'objet 12. La chambre 1 comporte par ailleurs une antenne radioélectrique 21, 10 représentée ici par un cornet. L'antenne 21 est par exemple alimentée par le dispositif de test 14, par l'intermédiaire d'un bus 22 de puissance et de commande, relié lui aussi à l'interface 20. Un émetteur radioélectrique ainsi commandé peut être physiquement placé dans la chambre 1 ou à l'extérieur. Selon l'invention, l'antenne 21, dans un exemple, possède une 15 direction principale d'irradiation 23. Dans ce cas, la chambre 1 possède un moyen pour modifier une orientation de cette direction 23 principale de rayonnement de l'antenne 21 dans la chambre 1. Par exemple, le moyen de modifier une orientation de la direction principale 23 comporte un premier moteur 24 pour modifier un azimut de l'orientation 23 dans un plan XOY 20 référencé par rapport aux parois de la chambre 1. De préférence, ces moyens de modifier comporteront également un deuxième moteur 25 lui aussi commandé par le dispositif 14 pour modifier une orientation en site de la direction principale d'irradiation 23. Eventuellement, il peut être prévu des déplacements en translation selon chacun des trois axes OX, OY et OZ de la 25 position du cornet 21. Pour parfaire la variété de distribution des champs électromagnétiques, la chambre 1 comporte par ailleurs un brasseur 26, ici schématiquement représenté par deux ailettes de réflexion 27 et 28. La position en orientation des ailettes 27 et 28, donc du brasseur 26, est 30 maîtrisée au moyen d'un moteur 29 relié par un bus de commande 30 à l'interface 20. De préférence, les moteurs 24, 25 et 29 sont des moteurs de type pas à pas et permettent de faire tenir aux objets qu'ils meuvent les positions fixes dans l'espace à l'intérieur de la chambre. En pratique, le brasseur 26 est placé au dessus de l'objet 12 donc du support 11. Un espace 35 existe entre le brasseur 26 et l'objet 12. Le brasseur 26 peut toutefois être 2906040 5 décalé latéralement de la verticale du centre de l'objet 12. Le brasseur 26 est de préférence suspendu au plafond 2 de la chambre 1. De préférence, on évite que l'antenne 21 n'interagisse avec les parois de la chambre 6 et 4 et irradie directement avec son orientation principale 23 5 l'objet 12. Plusieurs solutions sont possibles. De préférence, l'antenne 21 sera placée en position intermédiaire entre l'objet 12 et une paroi réfléchissante, ici par exemple la paroi 6. Dans ce cas, la direction principale d'irradiation 23 sera orientée globalement en direction de la paroi 6. On évitera avec les moteurs 24 et 25 que le champ produit par l'antenne 21 10 n'atteigne directement l'objet 12. Au besoin, on interposera un écran 31 métallique entre l'antenne 21 et l'objet 12. Dans l'invention, le brasseur 26 est placé dans la chambre de telle façon qu'il reçoive une portion notable du rayonnement réfléchi par la paroi 6 auquel il fait subir des réflexions supplémentaires, réflexions dont les 15 directions sont fonction de la position en orientation de ce brasseur 26. En agissant ainsi, on a pu constater que, statistiquement, les dispersions, de valeurs moyennes du champ vu par le récepteur étaient réduites. Sur le plan pratique, le brasseur 26 est un objet de grande taille. Par 20 exemple, son extension verticale peut être de l'ordre de la moitié de la hauteur de la chambre 1, mesurée selon l'axe Z. Son diamètre, puisque la plupart du temps il est amené à tourner, peut être de l'ordre de 75 % de la plus petite des dimensions en largeur ou en longueur de la chambre 1. Par exemple, dans une chambre où les dimensions sont de 2 m par 3 m pour 2 25 mètres de hauteur, le brasseur peut avoir un diamètre de 1,50 m, pour un mètre de haut. Dans tous les cas, une dimension significative du brasseur, par exemple, sa hauteur ou son diamètre, sera supérieure à 20 % d'une des dimensions de la chambre, la hauteur, la largeur ou la longueur de celle-ci. En agissant ainsi, pour provoquer la variété des modes de cavité 30 créés dans la chambre 1, on n'a pas besoin de déplacer l'objet 12, ce qui pourrait être relativement impossible si celui-ci était de grande taille, notamment s'il était un satellite. Par contre, on peut se contenter de déplacer en orientation un cornet 21 (c'est simple) tout en continuant à faire tourner le brasseur 26. On réalise ainsi un brassage de position. 35 Dans une variante préférée, Figure 2, l'antenne 21 sera remplacée par 2906040 6 une antenne 32 isotrope située par ailleurs à l'intérieur d'un cylindre de confinement 33 formant le brasseur. Le cylindre 33 est par exemple en métal, il est de préférence réfléchissant pour les ondes électromagnétiques. L'antenne 32 sera par exemple portée par le plancher 5 de la chambre 2 5 alors que le brasseur 33 qui l'entoure sera suspendu au plafond 2. Dans ce cas, le support 11 est décalé. Ou bien l'antenne 32 et le brasseur 33 sont suspendus ensemble. La figure 2 ne montre pas que l'antenne est située dans le cylindre mais dans la pratique, elle y est placée. Le cylindre 33 est percé de trous tels que 34. Chaque trou forme une 10 direction de rayonnement de l'antenne. Lorsque le brasseur 33 est tourné sur lui-même selon la flèche 35 autour de son arbre porté par le moteur 29, la direction de rayonnement de chaque trou est modifiée. Les trous peuvent être ronds, 34, ou oblongs, 36, ou à branches, 37. Quand ils sont à branches, ils peuvent avoir la forme de croix à quatre branches, voire à plus 15 ou moins de branches. Les trous sont répartis sur le pourtour du cylindre 33 en série régulière tels que les trous 34, 38, 39, 40, etc. Ils peuvent cependant être répartis sur le pourtour du cylindre en série aléatoire, les tailles, les écarts et/ou les formes des trous étant aléatoires. Les tailles et ou les écarts des trous peuvent par ailleurs être identiques ou progressives, de manière à 20 former par leur progressivité un lobe principal 41 d'irradiation qui va tourner avec le brasseur 33. Celui-ci se présente dans la pratique sous la forme d'un cylindre d'un mètre de diamètre et d'un mètre cinquante de haut. L'antenne 32, isotrope ou non, est excitée par des signaux mono fréquence dont la fréquence varie, de préférence par pas, de 150 Megahertz 25 à 10 Gigahertz. Ces valeurs de fréquence, cette gamme, correspondent à la gamme pour laquelle on veut caractériser l'objet 12 à tester. Avec cette solution de préférence, le brasseur 33 est placé verticalement au dessus de l'objet 12. En variante, l'axe de rotation du brasseur 33, inclinée autrement qu'à la verticale, passe par l'objet 12. 30 Afin d'éviter les symétries qui sont au coeur des absences ou déficits d'excitation rencontrés et des dispersions entre chambres, on place de préférence l'arbre de rotation 42 (Figure 1) du brasseur 26 ou 33 au tiers de chacune des dimensions de largeur, OX, ou de longueur OY de la chambre 1. De même, le centre du brasseur 33, et donc l'antenne 32, sera-t-elle aussi 35 placée au tiers de la hauteur OZ, en partant du haut ou en partant du bas. En 2906040 7 évitant ainsi de se placer dans une position médiane, on évite les symétries et on provoque la création d'un nombre plus important de modes de cavité. Dans la représentation de la Figure 2, le brasseur 33 est volumineux et peut contenir l'antenne 32. Celle-ci peut avoir la forme d'une antenne 5 isotrope ou la forme à cornet avec lobe principal d'irradiation 23 comme montré sur la Figure 1. Et dans ce cas, l'antenne peut aussi tourner indépendamment du brasseur 33. En variante, Figure 3, le brasseur peut être formé par un cône 43 percé de trous du même type que le brasseur 33. Le brasseur 43, ou 33, 10 peut posséder par ailleurs des déflecteurs 44 situés en regard de certains trous particuliers 45 de sa surface, tronconique ou cylindrique. Ces déflecteurs permettent également de créer des modes particuliers de cavités. Le but ultime n'est donc pas tant de prévoir une excitation électromagnétique répartie partout dans toutes les directions avec la même 15 puissance, mais plutôt au contraire de prévoir à l'endroit de l'objet 12 des agressions de cet objet 12 selon des incidences les plus variées possible (de préférence des incidences exhaustives et avec une puissance significative, et une bonne statistique moins dépendante des caractéristiques de la chambre . L'invention réalise en faisant tourner la source et le brasseur 20 autour d'elle simultanément un brassage mécanique et de position. REVENDICATIONS 1 - Chambre réverbérante (1) comportant, à l'intérieur de la chambre, une antenne (21) radioélectrique, des parois (2 - 7) réfléchissantes et un support (11) d'un objet (12) soumis en test (14) au rayonnement radioélectrique, caractérisée en ce qu'elle comporte un brasseur (26) de rayonnement situé dans la chambre et des moyens (24, 25) pour modifier une orientation d'une direction principale de rayonnement de l'antenne dans la chambre. 2 - Chambre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour modifier comportent des moyens pour modifier la direction principale en rotation, en azimut et ou en site, par rapport à un plan de la chambre. 3 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le brasseur comporte un cylindre (33) réfléchissant. 4 - Chambre selon la revendication 3, caractérisée en ce que le cylindre est percé de trous (34 - 40). 5 - Chambre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les trous sont ronds, et ou oblongs et ou à branches, et sont répartis sur le pourtour du cylindre en séries régulières, ou progressives, ou aléatoires, et en tailles identiques ou progressives, en fonction de gamme de fréquence de signaux radioélectriques à caractériser. 6 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens pour modifier comportent des moyens pour modifier pas à pas la direction principale et ou des moyens pour mouvoir le brasseur pas à pas, et pour explorer toutes les directions pour une fréquence testée. 7 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le brasseur possède une dimension supérieure à 20% de l'une des dimensions de la chambre. 8 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le brasseur est supporté par un arbre vertical (42). 9 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le centre du brasseur est placé au tiers de chacune des dimensions de la chambre. 10 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce 2906040 9 que le brasseur forme une structure volumineuse, et que l'antenne est située dans le brasseur (32, 33). 11 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le brasseur comporte des déflecteurs (44) fixés à une surface 5 réfléchissante. 12 - Chambre selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'objet soumis au test est un équipement électronique ou un système comportant des circuits électroniques.