Etude de différents types de couplage par simulation numérique 3D

L’étude des phénomènes de couplage électromagnétique revêt une importance cruciale dans de nombreux domaines de l’ingénierie, notamment en électronique, en télécommunications, en énergie, en automobile et dans bien d’autres secteurs. Le couplage électromagnétique se réfère à l’interaction entre les champs électromagnétiques émis par différents composants ou systèmes, pouvant entraîner des effets indésirables tels que des interférences, des perturbations ou des dégradations de performances.

Dans cette optique, la simulation numérique 3D constitue un outil indispensable pour étudier et évaluer les divers types de couplage électromagnétique. Cette approche permet d’analyser en détail les interactions électromagnétiques dans des environnements complexes et variés, offrant ainsi un aperçu des phénomènes souvent difficiles à appréhender par des méthodes analytiques ou expérimentales seules.

L’objectif des études que nous pouvons mener est d’explorer différents types de couplage électromagnétique par le biais de simulations numériques 3D : couplage diaphonique et couplage champ à câble.

1.Cas concret 1 : Couplage diaphonique

Le couplage diaphonique se produit lorsqu’un signal électrique se propage le long d’un conducteur (dit câble perturbateur) et induit un signal indésirable sur un conducteur adjacent (dit câble sensible). Ce phénomène est courant dans les câbles multiconducteurs et peut entraîner des interférences électromagnétiques entre les différents conducteurs.

Les simulations numériques visent à quantifier le niveau de diaphonie entre les conducteurs, à identifier les zones à risque d’interférences et à explorer les moyens de réduire le couplage diaphonique, par exemple en modifiant l’éloignement des conducteurs ou en utilisant des techniques de blindage appropriées.

Figure 1 : Représentation Couplage Diaphonique

2. Cas concret 2 : Couplage champ à câble

Le couplage champ à câble se produit lorsque les champs électromagnétiques externes induisent des courants ou des tensions dans les câbles exposés, ce qui peut entraîner des interférences ou des dommages aux systèmes électroniques.

Les simulations numériques permettent de comprendre comment les câbles réagissent aux champs électromagnétiques externes, d’identifier les zones sensibles aux interférences et d’explorer les moyens de protéger les câbles contre les effets indésirables, par exemple en utilisant des techniques de blindage adéquates ou en modifiant le cheminement des câbles pour minimiser le couplage.

Figure 2 : Représentation Couplage Champ/Câble

2.1 Méthodologie

Les grandes étapes méthodologiques sont réalisées (modélisation des structures et câbles, définition des agresseurs (tension/courant ou onde), paramétrage des observables, …) permettent ainsi de lancer des cas concrets en utilisant la cosimulation de solveur 3D et simulateur circuit d’outil standard du marché.

Figure 3 : Modèle de câble Ethernet (paire torsadée)
Figure 4 : Schématique du couplage diaphonique sur un Cable Coaxial

3.Conclusion

En conclusion, ces études visent à fournir un aperçu approfondi des phénomènes de couplage électromagnétique à travers des simulations numériques 3D, permettant ainsi de mieux appréhender ces interactions complexes et d’élaborer des solutions efficaces pour garantir des performances optimales et une compatibilité électromagnétique adéquate dans diverses applications d’ingénierie.

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