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Réinventer la modularité
Une clef pour la CEM en ambiance « sévère »
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13Introduction et Sommaire
Cette présentation décrit comment, dans le contexteindustriel de cette seconde décennie du XXIème siècle,garantir la CEM
sur un avion (ou plus généralement, tout porteur « à CEMsévère »),
de manière efficace (limiter le coût des protections, et desessais/modifications « à répétition ») et prédictible,
en responsabilisant chaque acteur pour sa contribution.
Après un rapide rappel de la notion de CEM, on examineles contraintes nées de notre contexte industriel, pour endéduire des opportunités d’améliorer les pratiques« système » de construction de la CEM.
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13Introduction : Définir la compatibilité électromagnetique
La CEM existe quand il manque un au moins des éléments :
Faites taire la « source » : vous avez la CEM
Insensibilisez la « victime » : vous avez la CEM
Supprimez le couplage : vous avez la CEM
Une seule condition suffit si c’est à 100%. En pratique, on« jouera sur les 3 tableaux ».
Source Victime
Couplage
Le terrain de jeu
L’objectif
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L’univers et nous : La nécessité des normes (et des essais)
« Vous » « L’univers »CouplageCouplage
Essais d’émission /perturbation
CE / RE
Essais desusceptibilité
CS / RS
Chaque « univers » (= « environnement » ) a sa norme
« victime » : décrite par des gabarits« source » : décrite par des générateurs équivalents« couplage » : décrit par la méthode d’essais
Norme ou spé CEM = liste d’essais = simulation analogique
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13Plusieurs chemins vers une seule norme
Certif. « aviation civile »
Extensible au militaire
Exemption de toutesdirectives (traité inter-
national sans autorité)
Certification par tiers organisme officiel
Spés & normes CEM =exigences contractuel-les / légales
Respect de spés etnormes CEM = preuve
Marquage
Tout le reste (dont militaire)
« Exigences essentielles » =CEM dans l’environnement
Auto-certification une quali-fication « étatique » est théorique-ment illégale en droit européen
Spés & normes CEM =caractérisation / descriptionde l’environnement
Respect de spés et normesCEM = présomption
Au final, ce sont les mêmes normes etspécifications qu’il faut respecter
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13Autrefois : applications professionnelles majoritaires
Les produits et la CEM « environnements sévères » étaientalors les principaux acteurs du marché.
Environnement« industrie etrésidentiel »
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13Maintenant : Le « grand public » dicte sa loi
Produits et CEM « environnements sévères » marginalisés : R&Doptimisée pour environnement « industrie & résidentiel ».
Environnement« industrie etrésidentiel »
Les marchés« professionnels » ont
augmenté. Mais le grandpublic a « explosé ».
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13COTS et BYOD sont dans un avion…
COTS : commercial off the shelf = produit commercialsur étagère
BYOD : bring your own device = les passagers (etcertains opérateurs) apporte le matériel de leur choix
De plus en plus d’appareils ou de modules fonctionnelsinstallés dans un avion viennent de l’univers« résidentiel » (et industriel).
Il faut « faire avec »,
Ils ne s’adapteront pas à un univers « aéronautique », troppetit pour les fabricants (qui achète 1 million de cartes « réseau » ?),
Les passagers voient de plus en plus leur iPad™ (ou autre)comme une partie d’eux-mêmes.
Donc, c’est à l’univers aéronautique de s’adapter
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13Créer des « bulles électromagnétiques »
Dans un avion ou dans un équipement « à CEM sévère »,pour inclure des objets de l’« univers grand public », le
plus sage est d’isoler des bulles d’« univers grand public »
Cabine passager des avions de ligneRéseaux Wifi/Airport, distribution électrique « domestique » :On y vient, c’est juste une question de temps.Ça fonctionne aussi avec les navires…
Intérieur des équipements embarquésInstaller une carte COTS directement dans un boîtier « CEMaéronautique » = gaspiller le marquage de la carte
Liaisons numériques « haut débit » grand public de mieux enmieux blindées = pas de marges pour « durcir ».
La preuve de la CEM est simplifiée / sécuriséeQualif. = mesure/calcul de blindage de zone (20 à 40dB max)On a tout intérêt à généraliser cette architecture modulaire
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13Les équipements МАТРЁШКА (ou « Diviser pour régner »)
Le boîtier d’un équi-pement crée unespace « résidentielet industrie légère ».
Dans cet espace, onrecrée une architec-ture CEM complète,adaptée à ce niveaude sévérité :
(Sous-)boîtiers /filtrage « CEMrésidentielle »
Câblage données/ énergie« CEMrésidentielle »
EnvironnementCEM « sévère »
« zone démilita-risée » niveau CEM
« résidentiel &industrie légère »
Protectionsfilaires« CEM
sévère »
Filt.
Filt.
Filt.
Filt.
Protectionsfilaires « CEMrésidentielle »
Filtre
Modules fonction-nels pour « CEMrésidentielle »
Les « Exigencesessentielles » desCOTS engagentleur fabriquant carl’environnement estcelui spécifié dansla déclaration .
Autres S/E qualifiésau niveau « résiden-tiel » indépendam-ment du porteur
Réuse
Combinatoirecouplages internes« élaguée »
CEM prédictible
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Faces av. flottantes, liaisons exposées, câblage mélangéAucun blindage dans tout cela, uniquement des antennesTout est couplé avec tout (et réciproquement).
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Condition pourCEM, ambiance« industrie » :•boîtier =blindage sur 5faces,•6éme face =union des facesavant•Filtrage desalimentation,blindage descâbles
Rien detout celan’est fait
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13Exemple : cartes « Europe » (VME, compact PCI ou autres)
Les faces avant deviennent des blindages :Les blindages des câbles en face avant « fonctionnent »Mais 3 faces et le câblages arrière restent « ouverts »
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Toile de blindage
(t™le mince, grille, kapton
m?tallis?, tissus m?tallis?)
Fon
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Joint conducteur
Surface conductrice
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Pas besoin d’un« vrai » boîtier.Il suffit dedélimiter undomaine CEMfermé dans unbac à carteexistant :•Profilés std contact avecfaces av. cartes•Blindages D &G : un tissumétallisé suffitamplement
« Penser en3D » + ne pasnégliger l’ali-mentation !•Modules “pointof load” sur lacarte mère (P0accessible si VME) :alvéole blindée•Filtrage alim.interne semi-régulée (etsignaux de CTL)•Toile métalli-que ou métaldéployé des./dessous
P1
P0
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Alvéoles pour convertisseurs TBT + filtres (derrière P1 & P2)
Toile de blindage
(t™le mince, grille, kapton
mˇtallisˇ, tissus mˇtallisˇ)
Toile métallique
Fon
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Plaque de glissières usinée (ouverture entre glissières subdivisée en 4)Joint
conducteur
Surface conductrice
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C’est toujours un « bac à carte dans un équipement »Mais toutes les cartes « industrielles » qu’il contient sontplacée dans un environnement EM « nominal »Et rien d’autre qu’elles n’est couplé avec elles.
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13Protection filaire : sortir de l’« univers résidentiel »
Le plus efficace : EthernetInductance MC « de base »,
Transfo = dynamique MC(norme = 1500 V)
Point milieu = MC filtrable(inductance MC utile
Point commun : le retour par le blindage annule le champ H
Le plus simple : coax à Zt réduit
Solution « technologique » :Fibre optique
En secours : blindage « triax »Si interf. « fragile » obligatoire,
Si CEM externe très sévère,
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13Introduction au câblage “lean”
Chaque atome Cu doit gagner sa place dans un câble :
Un coaxial hyper ? Il y surement besoin aussi d’une alim. etde données, alors que tout le bas du spectre est libre.PoE (Power over Ethernet) permet de transporter jusqu’à 50Watts sur les paires fantôme d’un câble Ethernet. Mais çafonctionne tout aussi bien sur un coaxial.Le blindage est une drogue dure. On a le choix entre :
« Réduire les doses » par un choix d’interface « filtrable » et tolérant
Justifier le blindage par un rôle fonctionnel (coax)
But de l’opération = éliminer en totalité un ou plusieurscâbles (avec leur connecteur, leur dossier, et leur essai en BCI)Moins on « réinvente la roue », moins on doit « déboguer laroue », « documenter la roue » et « revalider la roue ».
Après analyse (« faux durs », standards propriétaires avec validation etfournisseurs propriétaires), on recommande en général :
« Ethernet + PoE » et « hyper + modem + PoE » (coax)
USB, RS422, VGA, HDMI et autres : à utiliser bien à l’abri « dansla boite »
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13Un conclusion, avant d’aller plus loin
Environnement CEM de plus en plus sévère,
Constituants de moins en moins « sous controle »
Délais courts et aversion au risque.
Cela ressemble un peu à la « crise de la testabilitéfonctionnelle » d’il y a 20 ans :
Il faut une « CEM-abilité » (équipements et porteurs)
Apparentes généralités énormes contraintesd’architecture système (y compris choix fonctionnels)
Comme pour la testabilité fortes résistancesanticipées (habitudes acquises + déni du risque)
Modularité CEM = enjeu majeur pour la CEM desélectroniques embarquées « avancées »
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Merci
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