Test CEM

Qu'est ce que le test CEM ?

La CEMest la capacité d'un appareil ou système électrique à fonctionner dans un environnement électromagnétique sans le perturber ou être perturbé par ce dernier. Le test CEM est une étape sensible dans le développement et la certification des produits électroniques. Il est fondamental de créer des produits électroniques fiables, interopérableset conformes aux normes. Dans la plupart des pays, un test CEM est obligatoire pour la certification des produitset la mise sur le marché.

Pourquoi le test CEM est-il important ?

Les appareils électroniques modernes se sont rapidement complexifiés. Cela est vrai pour tous les marchés – que ce soit dans la consommation, le médical, l'automobile, l'industrie, l'aérospatial ou le militaire. Cela signifie que la coexistence sans interférencedes produits électriques et radio ne peut pas être tenue pour acquise. Seules des mesures ciblées pour un test CEMet la suppression peuvent garantir une connectivité sûre et fiable.

Il existe de nombreux phénomènes du monde réel qui peuvent causer des anomalies CEM au sein d'un appareil électrique ou électronique. Ces dernières peuvent être causées par :

• Des événements externes, comme une fréquence radio (RF) ou des perturbations électriques qui se trouvent à proximité de l'équipement sous test (EUT)
• Des événements internes, comme des émissions provenant des composants internes ou de perturbations
• Des perturbations7 causées par une interaction humaineavec l'appareil, par exemple une décharge électrostatique (ESD)

Quelles sont les conséquences si de telles anomalies ne sont pas gérées avant que le produit n'arrive chez l'utilisateur final ?

• Une anomalie CEMdans un appareil médical, tel qu'un pacemaker cardiovasculaire, peut mettre en danger la vie d'une personne.
• Des émissions provenant d'un appareil mobile peuvent interférer avec des fonctions sensibles dans un véhicule ou un satellite.
• Des perturbations causées par des appareils électroniques dans une maison peuvent affecter les appareils ménagers.

La conception et test pour la CEM peuvent aider à éviter de telles problématiques et mauvais fonctionnement. Une autre raison importante du test CEM est la conformité avec les réglementations en vigueur, telles que les directives, les normes harmonisées, les exigences fabricants et les exigences internes des entreprises. Nous analyserons tout ceci plus en détails dans le chapitre suivante.

Les normes CEM et le test dans différentes industries

Le test CEM concerne tout ce qui vise à respecter les normes. Tous les produits électroniques doivent répondre aux exigences définies par les organisations de normalisationtelles que IEC, CISPR, ISO, IEEE, CENELEC, ETSI, FCC, ANSI, RTCA ou le comité MIL-STD. Ces organisations définissent les émissions et niveaux d'immunité acceptables, et la conformité à leurs exigences est souvent une exigence obligatoirepour accéder au marché. Il existe des centaines de normes différentes associées à la CEM, qui diffèrent généralement selon les localisation géographiques et selon l'environnement d'utilisation prévu.

La navigation dans l'environnement de normalisation CEM peut être intimidante. Dans sa forme la plus simplifiée, la hiérarchie des normes CEMpeut être divisée en cinq catégories :

• Les normes basiquesdéfinissent des méthodes de test, comme le test d'immunité émisse selon la EN/IEC 61000-4-3.
• Les normes génériquesdéfinissent les niveaux de test, les limites, la gamme de fréquence, la modulation et les conditions générales de test.
• Les normes produitssoulignent les conditions et les critères de test pour des types de produits spécifiques.
• Les normes fabricantscontiennent les niveaux de test et les conditions de test spécifiques.
• Les exigences internes aux entreprisesdéfinissent les marges et des tolérances spécifiques.

Différents équipements électroniques nécessitent des conformités aux différentes normes. Par exemple :

• Les normes applicables pour un équipement commercial, tel qu'un appareil industriel, scientifique, médical (ISM), électronique de grande consommation, informatique / multimédia, domestique et éclairage incluent les séries CISPR 11 à 35, IEC/EN 61000-X-Xet des normes spécifiques aux produits.
• Pour les applications médicales, telles que les assistances auditives, les implants et les machines de diagnostiques, la norme IEC 60601-1-2et la norme ISO 14708-Xpeuvent également s'appliquer.
• Les normes en vigueur pour les applications automobiles, telles que l'infodivertissement ou les modules de communication, les composants ou le véhicule entier, incluent la norme CISPR 12, la norme CISPR 25, la norme ISO 11451, ISO 11452, et des normes spécifiques aux pays ou aux OEM.
• Les applications militaires et aérospatialesnécessitent une conformité aux normes MIL STD 461, MIL STD 464ou RTCA DO 160, et de nombreuses autres.

Pour en savoir plus à propos des normes CEM, visitez notre page internet dédiée aux Normes de test CEM.

Processus de test CEM

Aujourd'hui, les produits ont des exigences plus strictesen termes de sécurité, de fiabilité, de connectivité et de temps de mise sur le marché qu'auparavant. Cela engendre naturellement des scénarios de test plus complexes ‒ il n'est pas surprenant que plus de 50% de tous les produits échouentlors du premier passage du test CEM. Les retours en arrière à cet étape peuvent être coûteux et engendrer des délais pour lancer le produit sur le marché. La bonne nouvelle est que le test de pré-conformité peut réduire ce taux d'échec et améliorer les chances de réussite au premier passage.

Le test de pré-conformitéest recommandé pour découvrir des problèmes potentiels précocement dans le cycle de conception et augmenter la probabilité de réussite des tests de conformité formels. Le test de pré-conformité peut être stoppé à tout instant,et les causes d'échec peuvent être directement analysées, testées et déboguées. Vous pouvez en savoir plus à propos de cela sur nos pages internet relatives au débogage EMIet au test de pré-conformité de banc.

Les tests de conformitésont généralement effectués par un laboratoire ou un institut de test certifié tiers. Dans certains cas, ils sont également effectués par les fabricants eux-mêmes. Le test de conformité doit suivre les procédures strictes et précises définies par les normes CEM. Il nécessite des équipements spécialisés, des installations spécifiques (par exemple des chambres anéchoïques) et du personnel formé – tous peuvent rendre le test de conformitéplus coûteux.

Comme illustré dans la figure ci-dessus, le test de pré-conformité et le débogage doivent être incorporés au sein du processus de conception lui-même. Cela facilite la détection des problèmes d'interférences.

Test de coexistence sans fil et EMF

L'augmentation de l'utilisation des produits sans fil et multi-technologies au sein d'environnements RF encombréscrée des défis supplémentaires, au-delà du champ d'application conventionnel de l'évaluation des appareils pour les émissions indésirables et de susceptibilité externes.

Le test de coexistence sans filen conformité avec la norme ANSI C63.27-2021 évalue la capacité de l'EUT à fonctionner correctement dans des environnements électromagnétiques dans lesquels il sera utilisé. L'exposition humaine aux fréquences radio des champs électromagnétiques (EMF)des réseaux mobiles LTE ou 5G (ainsi que d'autres sources) est régulée par les normes nationales et internationales. Le test EMFimplique la mesure de la densité de champ de ces émissions et la détection de la source de signaux.

Les méthodes de test CEM

des interférences électromagnétiques (EMI)ou des tests d'émissionss'assurent que les appareils électroniques n'émettent pas de radiations électromagnétiques excessives qui pourraient interférer avec d'autres systèmes ou appareils. Le test de susceptibilité électromagnétique (EMS)ou d'immunité, d'un autre côté, évalue la capacité d'un appareil à fonctionner sans interruptions en présence d'interférences électromagnétiques provenant de sources externes.

Dans ce guide, nous nous concentrerons sur quatre méthodes de test CEM:

• Émissions conduites
• Immunité conduite
• Émissions rayonnées
• Immunité rayonnée

Les types de tests supplémentaires tels que les papillotements (flickers), les harmoniques, ESD, ondes de choc, immunité aux champs magnétiques et transitoires rapides électriques (EFT)/burst ne sont pas couverts par ce guide.

Tout d'abord, évoquons quelques bases. Pour le test conduit, les signaux mesurés sont ceux introduits par l'EUT sur l'alimentation du réseau AC ou “secteur”, le plus souvent par l'intermédiaire du cordon d'alimentation de l'EUT. Ces signaux sont généralement dans la gamme de fréquence de 9 kHz à 30 MHz. L'EUT est relié à un réseau de stabilisation d'impédance de ligne (LISN), qui est ensuite connecté à l'instrument de mesure.

Une configuration typique pour un test d'émissions conduitescomprend :

• Récepteur de test EMI
• Un logiciel d'automatisation de test
• Des transducteurs, comme des LISN ou un réseau secteur artificiel (AMN)

Une configuration de test d'immunité conduitpour un test commercialdans la gamme de fréquence de 150 kHz à 80 MHzcomprend généralement :

• une chambre blindée (recommandée)
• Un réseau de couplage / découplage (CDN) ou une pince électromagnétique or une pince électromagnétique comme transducteur
• Une sonde d'injection de courant (BCI) pour le test automobile ou MIL
• Générateur de signaux
• Amplificateurs de puissance RF
• Les sondes de puissance
• Transducteurs
• Logiciel de test CEM pour automatiser, contrôler et délivrer le bon niveau de puissance et la modulation à l'EUT conformément aux normes en vigueur.

Pour un test rayonné, les signaux émis par l'EUT sont mesurés. Il est généralement effectué dans la gamme de fréquence de 30 MHz à 1 GHz, mais certaines normes nécessitent un test à des fréquences plus élevées. Ces tests nécessitent des antennes et souvent aussi une chambre d’absorption blindée ou adaptée au test sans fil sur site. De nombreux secteurs, tels que l'automobile, le militaire et l'aérospatial, utilisent également la méthode de test de réverbération(par exemple, test dans une chambre de réverbération).

Jetons un coup d’œil détaillé sur la configuration pour un système de test d'émissions rayonnées. L'exemple illustré ci-dessous utilise une chambre semi-anéchoïque (SAC) pour un équipement sous test. Elle est équipée de :

• Un plateau pivotant et un mât d'antenne avec huit capacité de scan
• un récepteur de test EMI qui s'assure du bon balayage des fréquences et de la détection du niveau selon les normes CEM en vigueur
• Un logiciel de test CEM qui collecte les points de données des différentes positions et émissions EMI dans une configuration automatisée
• Sélection des antennes avec différentes gammes de fréquence spécifiées de 30 MHz à 6 GHz (antennes log-périodiques) ou des fréquences étendues (antennes cornes)

La figure ci-dessous illustre une configuration de test d'immunité rayonnéeoù la distance entre la pointe de l'antenne et l'EUT est de 3 m. Elle intègre :

• Une chambre blindée
• Des sondes de champs pré-calibrées pour vérifier l'uniformité du champ
• Un générateur de signaux
• Des amplificateurs de puissance RF
• Les sondes de puissance
• Des transducteurs
• Un logiciel de test CEM pour automatiser, contrôler et délivrer le bon niveau de puissance et de modulation à l'EUT conformément aux normes en vigueur

Défis du test CEM et solutions

Maintenant que vous avez compris les fondamentaux du test CEM, nous pouvons passer aux défis et comment y répondre avec des solutions de test CEM.

Les principaux défis en test CEM incluent des cycles de normalisation plus courts et des ressources de test limitées.

Cela engendre des besoins de temps de test plus courtset d'automatisation plus élevés. Le test de la transformée de Fourier rapide (FFT)ou le balayage du domaine temporelsont devenus la méthode de test par défaut pour un test de pré-conformité d'un prototype, ainsi que pour le test de conformité final. Des récepteurs de test mesurant le domaine temporel, comme le R&S®ESW , peuvent significativement augmenter la vitesse et la fiabilité du test.

Une automatisation plus élevée peut être obtenue en utilisant une solution logicielle telle que le R&S®ELEKTRA, qui propose de nombreux avantages pendant :

• La planification du test: configuration, modèles
• L'exécution du test: contrôle de l'instrument, automatisation
• L'analyse et le rapport: diagrammes personnalisés, ajout de tests multiples au rapport

Si vous envisager de mettre en place votre propre installation de test CEM en interne, il est important d'équilibrer vos ambitions avec le budget disponible. Prendre en compte :

• Les besoins de test actuels et futurs
• Les exigences de la localisation (comme les filtres de puissance de la ligne, l'électricité, la protection incendie, etc.)
• Les poids et les tailles des EUT, qui déterminent les dimensions de la chambre
• La disponibilité d'un personnel formé
• Le coût de la calibration, du service et de la maintenance
• L'évolutivité et la possibilité de faire des mises à niveau ou des ajouts

En tant que leader du test CEMdepuis plus de 50 ans, Rohde & Schwarz dispose d'un long historique de fourniture d'expertise en test et mesure pour les organisations normatives CEM, et nous utilisons nos compétences internespour développer des équipements de test qui prennent en charge les normes CEM à travers tous les secteurs. Nous fournissons des équipements de test, des systèmes, des logiciels, des mises à niveaux, des solutions clé en main (incluant des chambres), des formations, la calibration et le service. Nous sommes un partenaire de confiance en termes de services et de solutions de test CEM, vous guidant à travers le processus de création de solutions qui répondent à vos besoins d'aujourd'hui et à vos demandes de demain.

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