Principes fondamentaux de la pré-conformité CEM

Lors du développement d'un produit, il faut d'abord le tester pour s'assurer qu'il fonctionne comme prévu. Tous les appareils électroniques doivent passer des tests de conformité aux interférences électromagnétiques (EMI) dans un centre de test interne certifié. La réussite des tests EMI prouve que les émissions EMI de votre appareil respectent des niveaux acceptables et sont conformes aux normes réglementaires appropriées.

Les interférences électromagnétiques font partie du terme générique "CEM", qui désigne la compatibilité électromagnétique. Lors des tests de pré-conformité, il s'agit de tester les EMI, c'est-à-dire les phénomènes électromagnétiques réels - ou émissions - provenant de votre appareil.

Tous les produits, de votre ordinateur portable à votre smartphone, doivent passer des tests de conformité dans un centre de test certifié. Si votre appareil ne passe pas les tests de conformité exigés par le gouvernement fédéral, vous ne pouvez pas le vendre.

L'étape finale des tests de conformité est généralement coûteuse. Si votre produit ne passe pas les tests de conformité, vous devrez non seulement retravailler votre conception, mais cela aura également un impact sur le calendrier de développement de votre produit. Ces retards affectent votre coût de production et la capacité du produit à entrer sur le marché.

Il est essentiel d'effectuer des tests CEM pour s'assurer que votre appareil passe avec succès avant la certification officielle par l'organisme de test.

Les informations suivantes vous donnent un aperçu de tout ce que vous devez savoir pour réaliser des essais CEM dans votre propre environnement, connus sous le nom d'essais de pré-conformité CEM. Pour une explication plus détaillée, consultez les documents figurant dans la section Lectures suggérées ci-dessous.

Figure 1 : L'importance des tests de pré-conformité dans le cycle de développement des produits

La CEM est l'interaction des équipements électriques avec leur environnement électromagnétique et avec d'autres équipements. Tous les appareils électroniques sont susceptibles d'émettre des champs électromagnétiques, et le test de conformité est l'étape finale du test qui garantit que les appareils électroniques fonctionnent avec des niveaux d'interférence électromagnétique sûrs.

Des laboratoires d'essai certifiés effectuent divers tests EMI pour déterminer si votre appareil présente un niveau d'émissions approprié. Ces tests peuvent être divisés en deux catégories : les tests d'émission et les tests d'immunité. Dans chacune de ces catégories, vous devez effectuer des tests par rayonnement et par conduction.

• Les essais par rayonnement caractérisent l'énergie électromagnétique non intentionnelle émise par un appareil électronique via un support non physique (essais de câbles).
• Les tests effectués caractérisent l'énergie électromagnétique non intentionnelle libérée par un appareil électronique via un support physique (test de câble).

Figure 2 : Les mesures d'émissions rayonnées et conduites caractérisent les émissions vers et depuis l'objet sous test.

Pour comprendre la pré-conformité EMI et la manière d'effectuer les tests, il est utile de connaître les termes clés qui y sont associés.

Dans cette section, vous apprendrez à connaître la terminologie applicable aux mesures de pré-conformité EMI.

Terminologie

• CEM - Compatibilité électromagnétique - terme générique désignant la production ou la propagation involontaire d'énergie électromagnétique à partir d'un appareil.
• EMI - Interférence électromagnétique
• Émission - le phénomène réel ou les émissions testées lors des mesures de pré-conformité. Les EMI peuvent provoquer des interférences indésirables avec les appareils voisins s'ils ne sont pas correctement pris en compte lors de la conception et des essais.
• Susceptibilité - Caractéristique d'un équipement électronique qui permet des réactions indésirables lorsqu'il est soumis à l'énergie électromagnétique.
• Brouillage par rayonnement - Brouillage résultant de bruits radioélectriques ou de signaux non désirés transmis par voie aérienne et non par un support physique.
• Brouillage conduit - Brouillage résultant d'un bruit radioélectrique conduit ou de signaux non désirés pénétrant dans un transducteur (récepteur) par couplage direct (par l'intermédiaire de câbles).
• CISPR - Comité international spécial des perturbations radioélectriques qui établit des normes pour superviser les perturbations électromagnétiques dans les appareils électriques et électroniques.
• LISN - Line Impedance Stabilization Networks - Le LISN est important car il isole le réseau électrique de l'objet sous test, qui doit avoir un signal aussi propre que possible.
• Chambre anéchoïque - Pièce blindée, conçue pour absorber les sons ou les ondes électromagnétiques et réduire les réflexions sur toutes les surfaces internes.
• Rayonnement - Émissions d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques.
• Immunité - Propriété d'un récepteur ou de tout autre équipement ou système qui lui permet de rejeter une perturbation radioélectrique.

La pré-conformité est une méthode peu risquée et rentable pour s'assurer que votre dispositif sous test (DUT) passera les tests de conformité finaux. Il est risqué d'attendre la fin du cycle de développement d'un produit pour effectuer des tests de conformité, en raison de leur coût élevé. Le coût des tests de conformité comprend la réservation de temps dans le laboratoire de conformité et la reconception de l'objet sous test s'il ne passe pas les tests de conformité. Des tests de conformité préalables appropriés sont essentiels si vous voulez économiser de l'argent et éviter les surprises lors des tests de conformité.

La principale différence entre les essais de pré-conformité et de conformité réside dans la formalité et l'utilisation d'une chambre anéchoïque, comme le montre l'image ci-dessous.

Une chambre anéchoïque est une pièce conçue pour absorber la réflexion des ondes électromagnétiques, ce qui est parfait pour effectuer des tests sur un appareil électronique afin de s'assurer qu'il n'y a pas d'interférences inattendues. En général, les tests de conformité sont un processus formel en raison de la chambre anéchoïque, car la plupart des fabricants d'appareils électroniques ne disposent pas d'une chambre en interne. Ces chambres sont souvent réservées à l'avance par l'intermédiaire d'un groupe tiers. Ces chambres constituent le principal facteur de différenciation entre les tests de pré-conformité et les tests de conformité finaux.

Figure 3 : L'utilisation d'une chambre anéchoïque est la principale différence entre les tests de pré-conformité et les tests de conformité finaux.

Les tests d'émission mesurent la quantité d'énergie électromagnétique émise par votre appareil. Les tests d'émission sont importants car vous ne voulez pas que votre appareil interfère accidentellement avec les appareils voisins.

Les tests d'émissions comprennent deux catégories : les émissions par rayonnement et les émissions par conduction.

Les tests d'émissions rayonnées quantifient l'intensité de l'énergie électromagnétique des émissions de votre appareil. Ils garantissent que ces émissions sont conformes à la norme appropriée. De nombreux appareils échouent à ce type de mesure, c'est pourquoi il convient d'investir du temps dans les tests d'émissions radioélectriques préalables à la mise en conformité.

Figure 4 : l'équipement nécessaire pour un essai d'émissions rayonnées comprend un analyseur de signaux avec un logiciel de pré-conformité, une antenne montée sur un trépied et l'objet sous test.

L'équipement requis pour les tests d'émissions radiées comprend les éléments suivants :

• Antenne EMI calibrée, montée sur un trépied, placée à une distance de 1 à 3 mètres de l'objet sous test.
• Analyseur de spectre équipé d'un logiciel de mesure de pré-conformité CEM (Keysight N6141A EMI Measurement Application)
• Pré-amplificateur

Pour éviter les interférences, vous devez effectuer les tests d'émissions rayonnées loin des autres équipements. Par exemple, vous pouvez utiliser un grand parking ou une salle de conférence vide. Il est essentiel que les émissions de radio, de télévision ou de téléphones cellulaires n'interagissent pas avec votre objet sous test ou avec les antennes pendant le processus de test des émissions rayonnées.

Les émissions RF conduites sont des perturbations électromagnétiques créées par l'activité électrique dans l'objet sous test qui se propagent hors de l'objet sous test le long de ses câbles d'alimentation, de signal ou de données. Les perturbations conduites se déplacent le long des voies de couplage de l'objet sous test directement vers d'autres dispositifs électroniques. En outre, les perturbations conduites peuvent se propager à l'intérieur du dispositif lui-même et avoir un impact négatif sur les performances. Les tests d'émissions conduites se concentrent sur ces signaux indésirables générés par le courant alternatif d'un objet sous test.

L'équipement requis pour les essais d'émissions RF par conduction comprend les éléments suivants :

• Analyseur de spectre équipé d'un logiciel de mesure de pré-conformité CEM (Keysight N6141A EMI Measurement Application)
• LISN (Line Impedance Stabilization Network)
• Limiteur

Les tests d'immunité déterminent la sensibilité de votre appareil à l'énergie électromagnétique émise par d'autres appareils.

Les tests d'immunité aux rayonnements consistent à vérifier la sensibilité de votre appareil aux émissions hertziennes d'autres appareils dans l'environnement.

L'équipement requis pour les tests d'immunité aux rayonnements est le suivant :

• Générateur de signaux (Keysight MXG ou EXG)
• Jeu de sondes de champ proche
• Radio

Les tests d'immunité réalisés évaluent la sensibilité de votre appareil et de vos câbles aux interférences électromagnétiques provenant d'autres appareils.

Les tests d'immunité sont importants car vous ne voulez pas que votre appareil soit influencé par les émissions électromagnétiques d'un appareil voisin. Les tests d'immunité sont plus rapides et plus faciles que les autres tests de pré-conformité. Les normes CISPR n'exigent pas de tests d'immunité, mais nous les recommandons vivement.

Figure 6 : l'équipement nécessaire pour un test d'immunité par conduction comprend un générateur de signaux, un analyseur de signaux, un ensemble de sondes de champ proche et l'objet sous test.

Les tests CEM garantissent que votre appareil fonctionne conformément à ses spécifications de conception sans émettre de rayonnements qui menacent ou dégradent les performances d'autres équipements. Les tests CEM doivent répondre à des normes d'émission strictes, élaborées par des organismes de réglementation CEM, tels que le Comité international spécial des perturbations radioélectriques (CISPR). Le CISPR, le Comité international spécial des perturbations radioélectriques, détermine l'équipement et les méthodes de mesure des perturbations électromagnétiques rayonnées. En outre, le CISPR établit les niveaux requis d'émissions rayonnées pour les appareils électroniques en fonction de l'industrie et du pays qui vend le produit.

Avant d'effectuer des mesures sur votre objet sous test, il est essentiel de se poser quelques questions préliminaires :

1. Quels pays vendront votre produit - Europe, États-Unis, Asie-Pacifique, Chine ?
2. Quelle est la classification du produit ?

• Équipement de technologie de l'information (ITE)
• Équipements industriels, scientifiques ou médicaux (ISM)
• Automobile
• Communication
• Articles génériques/ménagers
• Où le produit sera-t-il vendu - à domicile, dans un commerce, dans une industrie ?

Les réponses à ces questions vous aideront à déterminer les normes CEM pour vos produits. Une fois que vous connaissez les normes CEM pour votre produit, vous pouvez planifier les mesures d'essai CEM nécessaires.

Les avantages des tests de pré-conformité

Les essais de pré-conformité CEM vous permettent de gagner du temps et d'éviter des retouches coûteuses. Lorsque vous incluez des tests de pré-conformité CEM au cours du processus de développement, vous améliorez considérablement la probabilité que votre produit passe avec succès les tests de conformité CEM. L'ajout d'un système de test de pré-conformité est l'approche optimale pour assurer la conformité CEM de vos produits, ce qui vous permet de réduire de manière rentable votre délai de mise sur le marché.

Figure 7 : Tous les produits électroniques doivent satisfaire à des réglementations spécifiques en matière d'émissions, en fonction du type de produit et de l'endroit où il sera vendu.

Solutions de pré-conformité de Keysight

• Les analyseurs Keysight de la série X vous aident à concevoir, tester et livrer avec notre analyse de signal la plus avancée. Vous avez le choix entre une analyse en temps réel largement ouverte et des mesures essentielles à faible coût.
• L'application de mesure EMI N6141A fait partie d'une bibliothèque standard de plus de 25 applications de mesure dans la série X de Keysight. Cette application transforme les analyseurs de signaux de la série X en une puissante solution de diagnostic et de pré-conformité EMI, offrant des outils de collecte et d'analyse de données faciles à utiliser qui facilitent la mise sur le marché rapide de nouvelles conceptions.

L'avantage d'effectuer un test de pré-conformité EMI avec un analyseur de signaux est que vous pouvez faire une bonne estimation de la performance EMI de votre nouveau produit et réduire le risque d'échec de la conformité EMI à la fin d'un projet.

Pour une meilleure compréhension des mesures de pré-conformité, voir la note d'application suivante, Making Radiated and Conducted Measurements pour une meilleure compréhension des mesures de pré-conformité.