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EMC

Fréquence de résonance du châssis

Calcule la fréquence de résonance la plus basse d'un boîtier métallique pour identifier les problèmes CEM potentiels.

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Formule

f_mnp = (c/2)√((m/a)² + (n/b)² + (p/c)²)

a,b,c— Chassis dimensions (m)
m,n,p— Mode indices

Comment ça marche

Une enceinte métallique forme un résonateur à cavité rectangulaire. À certaines fréquences, les ondes électromagnétiques rebondissent entre les parois et créent des ondes stationnaires avec des intensités de champ interne très élevées. Les fréquences de résonance sont données par f_mnp = (c/2) √ ((m/a) ² + (n/b) ² + (p/c) ²), où a, b, c sont les dimensions en mètres et m, n, p sont des indices de mode entiers (au moins deux doivent être non nuls). La fréquence de résonance la plus basse est généralement le mode TE ou TE. Lors de la résonance, le boîtier peut amplifier le bruit interne et le diffuser, ou permettre aux champs externes de pénétrer plus facilement. Ceci est particulièrement problématique pour les enceintes blindées : l'efficacité du blindage est réduite à proximité des fréquences de résonance. Les ouvertures (trous de ventilation, écrans) dégradent davantage le SE près de la résonance.

Exemple Résolu

Problème : un boîtier électronique en acier mesure 300 mm de long, 200 mm de large et 100 mm de haut. Quelle est la fréquence de résonance la plus basse ? Solution : 1. Dimensions en cm : a=30, b=20, c=10 2. Mode TE1 : f = (3 × 10¹⁰/2) × √ ((1/30) ² + (1/10) ²) = 1,5 × 10¹ × √ (0,00111 + 0,01) = 1,5 × 10¹ × 0,1005 = 1508 MHz 3. Mode TE : f = 1,5×10¹⁰ × √ ((1/30) ² + (1/20) ²) = 1,5 × 10¹⁰ × √ (0,00111 + 0,0025) = 1,5 × 10¹ × 0,0601 = 902 MHz 4. Fréquence de résonance la plus basse = min (1508, 902) = 902 MHz (TE) Résultat : La résonance de la première cavité est à 902 MHz. Les fréquences supérieures à 900 MHz peuvent présenter une défaillance de blindage accrue pour ce boîtier.

Conseils Pratiques

  • ✓Si les résonances de la cavité se situent dans la plage de fréquences de fonctionnement du produit, ajoutez un matériau absorbant RF à perte (mousse chargée de carbone) à l'intérieur du boîtier pour amortir les résonances.
  • ✓Placez le circuit imprimé de manière décentrée à l'intérieur du boîtier, afin d'éviter tout couplage avec le nœud de résonance de la cavité situé au centre géométrique.
  • ✓Maintenez toutes les dimensions d'ouverture inférieures à λ/20 (1,5 cm à 1 GHz) pour minimiser l'efficacité de l'antenne à fente ; utilisez plusieurs petits trous plutôt qu'une seule grande ouverture pour la ventilation.

Erreurs Fréquentes

  • ✗En supposant qu'un boîtier métallique fournisse un blindage infini, le SE peut chuter à des fréquences proches de zéro, ce qui est essentiel pour les circuits de la gamme GHz.
  • ✗Ignorer les modes d'ordre supérieur : plusieurs résonances existent aux harmoniques ; cartographiez tous les modes en dessous de votre fréquence d'horloge la plus élevée.
  • ✗Les ouvertures réfléchies ne font que réduire le blindage : les ouvertures situées à proximité de fréquences de résonance peuvent désaccorder la cavité, mais les grandes ouvertures créent également des antennes à fentes qui rayonnent indépendamment.

Foire Aux Questions

Non — les fréquences de résonance de la cavité dépendent uniquement des dimensions physiques (au premier ordre). La conductivité du matériau affecte le facteur Q et la netteté de résonance ; un matériau à conductivité plus élevée produit une résonance Q plus nette et plus élevée, tandis qu'un matériau à perte (acier revêtu, aluminium) élargit et amortit la résonance.
Oui La modification des dimensions du boîtier modifie les fréquences de résonance. L'ajout de diviseurs ou de chicanes à l'intérieur de l'enceinte divise celle-ci en cavités plus petites, poussant les résonances vers des fréquences plus élevées (et potentiellement moins problématiques). L'ajout d'un matériau absorbeur RF est la solution de rénovation la plus pratique.
Les deux. À la résonance, la cavité peut concentrer les champs internes et les réémettre à travers des ouvertures plus efficacement qu'à des fréquences non résonantes. Inversement, les champs externes à la fréquence de résonance peuvent pénétrer plus facilement (problème d'immunité). Une bonne conception CEM répond à la fois aux scénarios d'émission et d'immunité.

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