Kron Simulation of Field-to-line Coupling Using a Meshed and a Modified Taylor Cell

International audiencePrinted Circuit Board (PCB) traces play a role in the immunity of electronic products. Contrary to Integrated Circuits (ICs), the layout of PCB traces can be changed rather late in a product's design. Therefore, it is interesting to equip the PCB designer with simple tools that predict the immunity of his PCB traces. In this article, we compare two simulations of field-to-long line coupling based on Taylor's model. Firstly, the line is meshed into electrically short Taylor cells and numerically simulated using Kron's method. Secondly, we use one modified Taylor cell, which does not need meshing and is a closed-form, analytical result. The two simulations turn out to be equally precise on a straight microstrip line, the meshed simulation being more flexible, the simulation using a modified Taylor cell being faster

De l'expérimentation sur des systèmes complexes en compatibilité électromagnétique, à leurs représentations et leurs analyses dans un espace géométrique abstrait.

La compatibilité électromagnétique (CEM) est un métier récent et difficile. Récent car c'est un métier apparu après guerre, même si quelques modèles (la diaphonie par exemple) sont plus anciens. Difficile car il met en jeu des systèmes complexes tel que nous le verrons, suivant la même problématique quelque part que d'autres sciences récentes telle l'écologie.La compatibilité électromagnétique implique les équations de l'électromagnétisme comme on peut s'en douter par sa dénomination, mais au sens général. Ce sont ainsi les équations de Maxwell qui déterminent les comportements des champs électromagnétiques mais aussi les équations des semi-conducteurs qui gèrent les flux de particules dans les composants. Ce système d'équations multiphysiques couplées ne permet pourtant que de modéliser l'échelle la plus petite des systèmes électroniques. A une échelle supérieure il faut considérer les équations de la logique et au plus hautes échelles toutes les techniques de la cybernétique : théorie des jeux, automatisme, etc.Je présente dans ce mémoire mon expérience en compatibilité électromagnétique dans les deux contextes industriel (depuis 1986) mais aussi partiellement académique (depuis 1995). Cette expérience conduit à une certaine compréhension des défaillances possibles des systèmes, ou en tout cas permet d'acquérir un recul nécessaire à l'étude des systèmes complexes en CEM. Pour analyser ces systèmes j'en suis venu à inventer une méthode à partir d'une autre, originellement conçue pour la modélisation des machines électriques, dite “ méthode de KRON ” (du nom de son auteur Gabriel KRON). Cette construction constitue depuis 1992 le thème récurrent de mes travaux scientifiques personnels. En la décrivant je réalise quelque part ma propre psychanalyse de chercheur, étape obligée avant de prétendre pouvoir travailler avec d'autres chercheurs.Il n'est pas possible de relater ici tous les travaux que j'ai pu mener de façon à adapter la méthode de KRON pour la CEM. J'ai choisi d'en présenter 4 parmi les travaux de recherche en CEM que j'ai pu aborder pour lesquels les apports de l'usage de la méthode de KRON sont, il me semble, les plus significatifs et aussi ceux pour lesquels l'effort de recherche a été pour moi le plus conséquent. Ces travaux portent sur :1. la modélisation des interactions en champ proche ;2. la modélisation pour la CEM des électroniques de puissance ;3. comment considérer les interactions dans des guides ou des cavités ;4. la modélisation des systèmes.Je balaie chacune de ces expériences de recherche après avoir évoqué l'origine du besoin de trouver une méthode autre que celles disponibles en 1986 quand je débutais en CEM