1. Compatibilité électromagnétique
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Chambre anéchoïque RF utilisée pour les essais CEM (émissions et immunités rayonnées)
La compatibilité électromagnétique (CEM) est l'aptitude d'un appareil ou d'un système
électrique, ou électronique, à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon
satisfaisante, sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques intolérables pour
tout ce qui se trouve dans cet environnement.
Une bonne compatibilité électromagnétique décrit un état de « bon voisinage
électromagnétique » :
limiter le niveau des émissions non désirées provenant de l'appareil, afin de ne pas
perturber la réception radio ou les autres équipements ;
être suffisamment immunisé envers les perturbations provenant des autres
équipements, ou plus généralement de l'environnement.
Les bruits électromagnétiques et radioélectriques sont le résultat de tous les courants
électriques induisant une multitude de champs et signaux parasites.
La norme CEI 61000 de la Commission électrotechnique internationale et les publications du
CISPR (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) établissent des
méthodes d'évaluation des perturbations, ainsi que des limites de niveau de perturbation à ne
pas dépasser ou à supporter dans un environnement donné.
Sommaire
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1 Définitions
o 1.1 CEM
o 1.2 Émission / Susceptibilité
o 1.3 Phénoménologie CEM : le modèle « source/couplage/victime »
2 Classifications des perturbations

2. o 2.1 Classification par conduction et rayonnement
o 2.2 Classification par fréquence
o 2.3 Classification par durée
 2.3.1 Perturbations permanentes
 2.3.2 Perturbations transitoires
o 2.4 Classification par type de couplage
 2.4.1 Couplage par impédance commune
 2.4.2 Couplage capacitif
 2.4.3 Couplage inductif
 2.4.4 Couplage par champ électrique
 2.4.5 Couplage par champ magnétique
 2.4.6 Couplage par champ électromagnétique
o 2.5 Classification par mode de propagation
 2.5.1 Propagation en mode différentiel
 2.5.2 Propagation en mode commun
3 Les sources
o 3.1 Décharges électrostatiques (d'origine humaine)
o 3.2 La foudre
o 3.3 Autres décharges électrostatiques
o 3.4 Quelques autres sources naturelles
o 3.5 Émetteurs : radiodiffusion, télévision, télécommunications, radars, etc.
o 3.6 Transitoires dans les réseaux d'énergie (dus à l'exploitation du réseau)
o 3.7 Effets indirects de la foudre
o 3.8 Commutations « courants forts »
o 3.9 Commutations « courants faibles »
o 3.10 Les « méchants » : IEMN, guerre électronique, armes hyperfréquences
 3.10.1 Impulsion électromagnétique d'origine nucléaire (IEMN)
 3.10.2 Guerre électronique
 3.10.3 Armes électromagnétiques
4 Les victimes
o 4.1 Effets biologiques
 4.1.1 Effets thermiques
 4.1.2 Effets « athermiques » ou « non-thermiques » ou « spécifiques »
 4.1.3 Effets électriques
 4.1.4 Effets CEM
o 4.2 Redressement parasite
o 4.3 « Plantages »
o 4.4 Métastabilité
o 4.5 Verrouillage (alias Latch Up)
5 Obtention de la CEM
o 5.1 Le blindage
o 5.2 La suppression des signaux en mode commun
o 5.3 Le filtrage des fréquences
o 5.4 Le filtrage temporel
o 5.5 L'écrêtage
o 5.6 La porte de bruit
6 Vérification de la CEM
o 6.1 Techniques de mesure
 6.1.1 Techniques traitant des émissions
 6.1.2 Techniques traitant des susceptibilités

3. 7 Réglementation
o 7.1 matériels industriel ou grand public
o 7.2 matériels aérospatial ou militaire
8 Notes
9 Bibliographie
10 Voir aussi
o 10.1 Liens externes
Définitions [modifier]
CEM [modifier]
Perturbation électromagnétique : Phénomène électromagnétique susceptible de créer des
troubles de fonctionnement d'un dispositif, d'un appareil, ou d'un système ou d'affecter
défavorablement la matière vivante ou inerte. Une perturbation électromagnétique peut être
un bruit, un signal non désiré ou une modification du milieu de propagation lui-même.
Pollution électromagnétique: La plupart des équipements électriques et électroniques
génèrent des champs électromagnétiques perceptibles dans leur environnement; l'ensemble de
ces champs créée une véritable pollution qui perturbe parfois le fonctionnement d'autres
équipements. Ainsi, il est interdit d'utiliser un téléphone portable dans un avion parce qu'il
émet un champ électromagnétique auxquels les systèmes radioélectriques d'aide au pilotage
(navigation, décollage / atterrissage) risquent d'être sensibles.
La compatibilité électromagnétique, par extension (ou abus de langage), désigne en outre :
les techniques permettant d'obtenir la compatibilité électronique d'un appareil ou d'une
installation avec son environnement (règles de conception et de fabrication) ;
les techniques permettant de vérifier la réalité de cette compatibilité (simulation
numérique, ou via des essais, normalisés ou non).
Compatibilités électromagnétiques (au pluriel): compatibilité entre émetteurs et récepteurs
volontaires colocalisés (par exemples, les antennes placées sur un même avion, un même
bateau ou un même toit d'immeuble).
Émission / Susceptibilité [modifier]
La compatibilité devant être assurée dans les deux sens, on est conduit à définir deux types de
phénomènes :
Les émissions (terme choisi par les normes aérospatiales ou similaires) ou
perturbations (équivalent dans les normes industrielles) désignent les signaux
(volontaires ou non) dont la propagation est de nature à nuire au bon fonctionnement
des objets ou à la santé des êtres vivants situés au voisinage,
La susceptibilité désigne un comportement d'un appareil, en réponse à une contrainte
externe (volontaire ou non, naturelle ou artificielle), jugé incompatible avec une
utilisation normale. Le contraire de la susceptibilité est l'immunité.

4. Phénoménologie CEM : le modèle « source/couplage/victime » [modifier]
Qu'il s'agisse d'émission ou de susceptibilité (ce n'est qu'une question de direction), le
phénomène ne se produit (ou n'est gênant) que s'il y a, simultanément :
une « source » (d'un signal parasite) ;
une « victime » (vulnérable au signal parasite) ;
et un couplage entre les deux.
Qu'un seul de ces éléments soit absent (et pas nécessairement le couplage, trop souvent le seul
pris en considération), et la CEM est restaurée.
La configuration du modèle « source / couplage / victime » dépend de l'échelle à laquelle on
le regarde :
une source peut être décomposée en une autre source et un couplage : par exemple,
l'émission radio d'un microprocesseur est le résultat de la commutation de cellules
logiques (source), les métallisation de la puce ainsi que les pistes du boîtier ou du
circuit imprimé servant d'antenne pour transformer les transitoires de courant
temporels dans chaque cellule individuelle en un champ électromagnétique décrit par
un « brouillard coloré » fréquentiel,
une victime peut aussi subir ce type de décomposition, mais son critère de
susceptibilité varie également selon qu'on « regarde » le composant ou le système : par
exemple, pour un même réseau Ethernet, on pourra se focaliser
sur la perturbation du niveau logique ou du diagramme de l'œil (associé au
composant électronique) falsifiant un bit,
sur le risque que les redondances associées au codage de la trame (par exemple
en 1000baseT) ne permettent pas de la reconstituer,
sur l'acceptabilité ou non de la réduction de bande passante causée par la
réémission de trames perturbées (TCP/IP),
sur l'intelligibilité des signaux analogiques reconstitués malgré les trames
perturbées (VoIP), etc., etc.
Ce genre de décomposition n'est pas indéfini : on finit toujours par arriver à des sources
ultimes (signaux fonctionnels, phénomènes naturels ou intentionnels). Idem pour les victimes.
Même à ce stade, on n'est pas totalement démuni… (il est rare de voir un radiotélescope
installé dans une zone où les orages sont fréquents).
Afin de caractériser le comportement d'un appareil indépendamment des autres, les
couplages sont nécessairement décomposés en deux sous couplage : source/environnement et
environnement/victime, c'est pour cela que les normes font appels à différents type
d'environnements. Résidentiel et commercial léger ou industriel dans la plupart des cas.
Classifications des perturbations [modifier]
Classification par conduction et rayonnement [modifier]

5. Couplage par rayonnement et par conduction
On classe les couplages en deux catégories :
couplage par rayonnement : champ électrique, champ magnétique, champ
électromagnétique ;
couplage par conduction : transmission du signal par un conducteur (n'importe quel
conducteur, et pas nécessairement un morceau de fil destiné à conduire de courant
électrique : un tuyau de climatisation fait parfaitement l'affaire).
La frontière entre les deux comporte une part d'arbitraire, certaines normes classant certains
couplages par champ électrique ou magnétique (mais pas tous…) dans la case « conduction ».
Par ailleurs, pour les couplages par rayonnement, les normes font aussi la distinction entre
champs proches et champs lointains: Une source de perturbations électromagnétiques crée au
départ souvent soit un champ électrique, soit un champ magnétique. Mais à une certaine
distance de cette source, l'onde observée sera une onde électromagnétique « plane » ( dite
aussi « lointaine » ), combinaison d'un champ H et d'un champ E, avec le rapport E/H = 120 π
(≈377). Cette distance est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde. Ainsi, pour les
fréquences élevées, on aura toujours une onde plane dès que l'on s'éloigne un peu de la source.
La norme pourra exiger un test de susceptibilité au champ E, au champ H ou encore à l'onde
plane (ou champ lointain). Les normes exigeront des test à l'onde plane aux fréquences les
plus élevées, puisque dans le cas des fréquences élevées, on aura toujours en pratique une
onde « plane »
Classification par fréquence [modifier]
2 types de perturbations:
BF :basses fréquences
HF :hautes fréquences

6. Classification par durée [modifier]
Perturbations permanentes [modifier]
Ce sont les perturbations provenant essentiellement :
d'émetteur radio (par rayonnement direct, ou par induction sur les câbles)
du champ magnétique généré par les lignes d'alimentation
de la déformation de la tension de l'alimentation (harmoniques, ondulation DC...)
En général, dans la réglementation, l'immunité de l'appareil doit être suffisante pour éviter une
dégradation de fonction au-delà de la spécification.
Perturbations transitoires [modifier]
Ce sont des perturbations provenant essentiellement :
de décharges électrostatiques
d'ondes de foudre
de commutations électriques dans le réseau d'énergie
de creux de tension
Dans la réglementation, il est globalement admis que la susceptibilité de l'appareil permette
une dégradation temporaire de fonction, mais avec auto-récupération de cette fonction une
fois la perturbation terminée (sans intervention de l'utilisateur).
Classification par type de couplage [modifier]
On appelle couplage le processus par lequel l'énergie du perturbateur atteint la victime.
Chaque fois que l'on parle de courant, de tension ou de champ, on n'oubliera pas qu'il s'agit de
grandeurs électriques variables dans le temps.
Couplage par impédance commune [modifier]
Le circuit électrique du perturbateur possède dans ce cas une impédance commune avec le
circuit électrique de la victime. Aux bornes de cette impédance commune se trouve une
tension générée par le courant passant dans le circuit perturbateur. Comme cette impédance
est également présente dans le circuit de la victime, cette victime subit cette tension parasite.
Exemple : deux appareils sont branchés sur le réseau 230 V : un perturbateur qui génère des
tensions parasites sur la tension du réseau, et une victime qui utilise la tension du réseau, et
qui récupère en même temps cette tension parasite.
Couplage capacitif [modifier]

7. Diaphonie capacitive
Dans ce cas, il existe sur un circuit perturbateur une tension susceptible de produire des
perturbations. Il existe aussi une capacité entre ce circuit perturbateur et un autre circuit, qui
sera la victime. Par cette capacité, de l'énergie électrique perturbatrice atteint le circuit
victime.
Exemple: Le phénomène de diaphonie capacitive. Un conducteur appartenant au circuit
perturbateur se trouve dans le même câble qu'un conducteur appartenant au circuit victime.
Ces deux conducteurs étant proches, il existe une capacité entre eux, responsable du couplage.
Le couplage sera d'autant plus élevé que l'impédance du circuit victime est grande, du fait du
pont diviseur de tension constitué de la capacité et de l'impédance de la victime.
Couplage inductif [modifier]
Diaphonie Inductive
Dans ce cas, il existe dans le circuit perturbateur un courant susceptible de produire des
perturbations. À proximité de ce circuit se trouve un circuit victime. Le courant du conducteur
du circuit perturbateur produit autour de lui un champ magnétique. Ce champ magnétique
induit un courant dans le circuit victime.
Exemple: La diaphonie inductive. Le conducteur du circuit perturbateur se trouve dans le
même câble que le conducteur du circuit victime, et induit dans ce dernier une tension
parasite. Plus l'impédance du circuit victime sera faible, plus cette tension induira une énergie
perturbatrice importante dans le circuit victime.
Couplage par champ électrique [modifier]
Ce couplage est aussi appelé couplage champ à fil. C'est un champ électrique incident qui va
produire une perturbation sur un circuit victime. Remarquons tout de suite que le couplage
capacitif cité plus haut est de même nature, puisque la capacité de couplage amène des lignes
de champ sur la victime. La différence ici, c'est que le perturbateur est plus éloigné: Au lieu
d'identifier le perturbateur lui-même, on identifie le champ électrique qui en est issu.

8. Exemple : le champ électrique d’impulsion issu d'une bougie d'allumage de moteur atteint
l'antenne d'un récepteur autoradio.
Couplage par champ magnétique [modifier]
Ce couplage est aussi appelé couplage champ à boucle. C'est un champ magnétique, issu d'un
perturbateur, qui traverse un circuit victime, et induit donc dans ce circuit une tension
parasite. C'est l'induction. Remarquons là aussi que ce couplage est de même nature que le
couplage inductif cité plus haut...Au lieu d'identifier le perturbateur lui-même, on identifie le
champ magnétique qu'il a généré.
Exemple: un coup de foudre à proximité de la victime (et non dessus). La foudre est une
décharge électrostatique caractérisée par un courant de plusieurs dizaines de milliers
d'ampères, et de temps de montée de l'ordre de la microseconde. La tension induite dans une
boucle est donc importante du fait de la variation importante de l'intensité du courant, mais
aussi de la rapidité de la montée de ce courant.
Couplage par champ électromagnétique [modifier]
Souvent, un perturbateur émet à la fois des champs électriques (dus aux tensions) et des
champs magnétiques (dus aux courants) ; C'est l'ensemble de ces deux champs qui atteint la
victime. Cependant, même si un perturbateur n'émet au départ qu'un champ électrique, les
équations de Maxwell montrent qu'à une certaine distance de cette source, un champ
magnétique apparaîtra aussi, pour former une onde plane électromagnétique (voir onde
électromagnétique). Il en est de même si le perturbateur n'émet au départ qu'un champ
magnétique. Cette transformation a lieu à une distance correspondant à une fraction non
négligeable de la longueur d'onde. Elle est donc grande pour les fréquences basses, mais
courte pour les fréquences élevées. C'est une des raisons pour lesquelles les mesures de CEM
ne sont pas les mêmes pour les fréquences basses et pour les fréquences élevées. Pour les
fréquences élevées, on aura presque toujours affaire à une onde plane électromagnétique.
Classification par mode de propagation [modifier]
On entend parler très souvent des deux modes de propagation: le mode différentiel et le mode
commun. On aurait pu inclure ces deux définitions dans les modes de couplages, mais
l'importance de ces deux termes, notamment le mode commun, mérite qu'on les définisse avec
précision.
Propagation en mode différentiel [modifier]
Mode différentiel

9. Soient deux conducteurs connectés à un appareil électrique ou électronique. On dit qu'une
tension est appliquée en mode symétrique (ou différentiel) à cet appareil si la tension est
présentée entre les deux conducteurs. Par exemple, la tension d'alimentation du secteur est
appliquée en mode différentiel. Ou bien encore la tension présente sur une paire de fils
téléphoniques. Si on considère le câble constitué par l'ensemble des deux conducteurs, la
somme algébrique des courants dans ce câble est nulle, puisqu'il y a un courant « aller » dans
le premier conducteur, et un courant « retour » de même intensité, mais opposé, dans le
second conducteur.
Pour éviter les problèmes de CEM, il suffit que les deux conducteurs soient suffisamment
proches.
Propagation en mode commun [modifier]
Mode commun
La propagation d'une perturbation en mode commun est considérée par la plupart des
ingénieurs en CEM comme le principal problème de la CEM ! ... ce qui justifie qu'on s'y
attarde un peu.
Soit un câble constitué de plusieurs conducteurs, connecté à un appareil électrique ou
électronique. Supposons que des champs électromagnétiques extérieurs induisent un courant
parasite dans l'ensemble des conducteurs de ce câble. Ce courant entre dans l'appareil victime
par ce câble. Remarquons que dans le mode différentiel, il existait dans le câble un conducteur
pour le courant « aller » et un conducteur pour le courant « retour ». Ce n'est pas le cas ici : le
champ électromagnétique a induit des courants en phase dans tous les conducteurs du câble.
Comme il n'y a pas de conducteur de retour de ce courant dans ce câble, il faut se poser la
question de savoir par quel chemin le courant de mode commun va se refermer, puisque en
principe, un courant parcourt un circuit fermé...
Puisque ce courant est « entré » dans l'appareil, il va nécessairement ressortir de l'appareil :
- par d'autres câbles de l'appareil, s'ils existent.
- par un conducteur de « terre », s'il existe.
- par la capacité entre l'appareil et la « terre », qui existe toujours.

10. Ce courant, via ces trois chemins possibles va finir par retourner « à la terre ». Il va alors
circuler dans la terre, et va revenir pour boucler le circuit, en principe jusqu'à l'autre extrémité
du câble considéré. L'extrémité du câble sera l'appareil d'où provenait le câble, par exemple
son alimentation, etc. Le circuit est ainsi bouclé.
Ce courant est dit « de mode commun ». Son circuit peut être très grand :
- en longueur, car le câble peut venir de loin. Pensez au réseau EDF....
- en largeur, car le câble peut être haut par rapport au sol.
Donc la surface de ce circuit peut être grande, il en résulte :
- le flux du champ magnétique traversant ce circuit peut être grand,
- la ddp entre les éléments de ce circuit peut être élevée.
Il en résulte que des perturbations extérieures peuvent créer des courants importants dans ce
circuit et perturber l'appareil ( appareil victime). En effet, ce courant perturbateur qui entre
dans l'appareil va, si rien n'est fait, traverser la carte électronique et perturber les circuits
électroniques qu'elle comporte.
Nous avons considéré jusqu'à maintenant que l'appareil était victime. Imaginons que ce soit
l'appareil lui-même qui génère une perturbation dans ce circuit, par exemple en générant un
courant RF sur son câble . Ce courant va circuler dans le circuit de mode commun cité plus
haut. Comme ce circuit est très grand, il va jouer le rôle d'une antenne, et créer des
perturbations très loin. L'appareil sera un perturbateur important.
Pour réduire les effets de ces perturbations de mode commun, que l'appareil soit victime ou
perturbateur, l'appareil doit être convenablement traité au niveau de la connectique d'entrée,
par les techniques appropriées de protection CEM. Par exemple, on imposera aux courants qui
entrent par chaque conducteur du câble d'aller directement à la masse de l'appareil, et d'éviter
ainsi de passer par les fonctions de la carte. Il est préférable aussi de relier la masse de
l'appareil à la terre, ou au plan de masse ( voir plus loin). Ou bien, on tentera d'empêcher ces
courants d'entrer dans l'appareil, en enfilant dans le câble un tore de ferrite dit « suppresseur
de mode commun ». On peut aussi blinder l'ensemble des conducteurs du câble, et connecter
le blindage à la masse de l'appareil, à l'arrivée du câble. Le courant de mode commun, qui
passe uniquement à la surface extérieure du blindage, est ainsi dérivé vers la masse, et ne
traverse plus la carte électronique.
Nous avons considéré jusqu'à maintenant que le retour du courant de mode commun se faisait
par la « terre ». Dans les systèmes complexes, on trouve souvent un plan de masse commun
aux différents appareils ( bancs de mesures de laboratoires, véhicules, etc.) C'est évidemment
alors ce plan qui tient lieu de « terre ». On peut dans ce cas réduire les perturbations de mode
commun en maintenant les câbles d'entrée le plus près possible du plan de masse du système,
afin de réduire la surface de la boucle de mode commun.
Nous avons traité le problème du mode commun en considérant les courants. Dans la
littérature technique, on considère parfois non pas les courants, mais les tensions de mode

11. commun. Ces tensions sont présentes entre les conducteurs du câble, et la « terre ». C'est
évidemment un point de vue dual.
On rencontre des problèmes de mode commun même pour les fréquences de plusieurs
centaines de mégahertz. On peut même dire que ce sont les problèmes qui se sont le plus
multipliés depuis le foisonnement des émissions radioélectriques. Sur ces fréquences élevées,
on notera simplement une différence en ce qui concerne la boucle de mode commun: Comme
cette boucle est souvent de dimensions supérieures à la longueur d'onde, il ne faut plus tenir
compte de la surface de la boucle, mais considérer tout simplement que le câble qui entre dans
l'appareil est une antenne qui capte les rayonnements perturbateurs. La protection en mode
commun de la victime consistera toujours à empêcher ces courants d'entrer sur la carte
électronique. Si l'appareil est considéré comme perturbateur, on évitera que les courants
internes ne sortent de la carte.
Les sources [modifier]
Décharges électrostatiques (d'origine humaine) [modifier]
Il s'agit d'une « source » parasite naturelle, probablement la plus répandue. Le mécanisme est
le suivant :
le corps d'un être humain (utilisateur, dépanneur, fabriquant, peu importe) est chargé
par effet tribo-électrique,
les charges accumulées se déchargent brutalement, quand une opportunité se présente :
c'est la décharge électrostatique (ou DES, ou ESD en anglais).
Non seulement c'est très désagréable pour le porteur (ou la porteuse) de charges, mais, si
l'objet qui a servi « d'opportunité » est d'un naturel fragile, il risque de ne pas apprécier. Les
conséquences possibles pour un matériel électronique « victime » sont :
la destruction d'un composant (en fabrication, en utilisation ou en maintenance),
des dysfonctionnements (« plantages », pertes de données),
des phénomènes analogiques transitoires (« clics » dans un haut-parleur, p.ex.)
plus complexe, certaines méthodes d'immunisation d'un matériel (par exemple, une
enveloppe conductrice) pourront conduire ses utilisateurs à craindre ou refuser de s'en
servir, pour éviter des chocs électriques.
Le phénomène « décharge électrostatique d'origine humaine » est modélisé, dans la
normalisation, par :
un générateur d'impulsion, modèle électrique du corps humain, constitué d'un circuit
« capacité + résistance », en série ; la plupart des normes font appel à un condensateur
de 150 pF se déchargeant dans une résistance de 330 Ω ; ce modèle, trop grossier pour
décrire intégralement l'impulsion, est complété par des caractéristiques temporelles
(majorant du temps de montée, nombre et taux de répétition des impulsions, etc.)
un modèle géométrique d'un doigt humain, servant d'électrode de sortie au générateur,
accompagné d'un scénario de couplage (contact direct, couplage inductif représentant
un contact sur un objet proche, etc.

12. un niveau de sévérité, pouvant être la tension de charge initiale du condensateur, ou la
valeur crête de l'impulsion (le générateur étant connecté sur une charge résistive de
référence), variable selon le degré de précautions contre les décharges électrostatiques
qu'il est raisonnable d'attendre des humains qui se trouvent à proximité.
La foudre [modifier]
Avec la foudre, on ne quitte pas le domaine de la triboélectricité, on change simplement
d'échelle. Un cumulo-nimbus, c'est plusieurs km³ d'un mélange d'air, de vapeur d'eau, de
gouttelettes et de particules de glace, le tout brassé par des courants violents. Après quelques
dizaines de minutes de ce régime, la quantité de charge cumulée est colossale. Ces charges
sont réparties « au petit bonheur » dans des « poches » positives ou négatives, créant des
différences de potentiel se chiffrant en mégavolts. Pour compléter le tableau, les poches
situées dans la couche la plus basse créent, sur le terrain (conducteur) survolé, des zones
chargées par influence, de signe opposé.
Quand le champ électrique est suffisamment élevé, une ou plusieurs poches (+ le sol) se
déchargent mutuellement. Cela peut se produire
soit parce que, de manière aléatoire, le rayon de courbure local d'une poche de charge
est assez réduit pour atteindre le champ d'ionisation de l'air à l'altitude considéré, ce
qui déclenche, de proche en proche, une sorte de « réaction en chaîne »,
soit parce qu'un conducteur (avion, fusée, qu'il s'agisse d'Ariane ou d'une fusée « anti-
foudre ») se promène dans le coin, avec pour effet :
de diminuer la distance isolante entre poches de charges (donc, d'augmenter le
champ électrique sur la distance qui reste),
d'introduire des équipotentielles (bien forcé, s'il s'agit d'un conducteur…) à
faible rayon de courbure (oui, c'est cela, des pointes).
Du coup, pour peu que le champ initial soit assez élevé, on est quasi-certain de
déclencher une ionisation se transformant en foudroiement (on parle de foudre
« déclenchée »).
Dans un cas comme dans l'autre, il faut se souvenir que la foudre est un processus naturel
complexe, faisant intervenir aussi bien les lois de l'électrostatique, de l'électromagnétisme, de
la thermodynamique, de l'aérodynamique, etc., etc. Il existe des modèles relativement
satisfaisants du phénomène, à 1, 2 ou 3 dimensions. Et des photos de foudroiement réel qui
montrent des choses beaucoup plus compliquées.
Revenons au foudroiement d'un avion de ligne, phénomène qui se produit à peu près toutes les
2000 ou 3000 heures de vol. Le « scénario de base », qui se produit « souvent » est le suivant :
l'avion met le nez dans une zone à champ élevé, c'est donc le nez qui est foudroyé (en
premier) ; de haut en bas ou de droite à gauche, ou tout intermédiaire, dans le sens de
votre choix : tout dépend de la position des « poches » de charges au départ et, donc,
de l'orientation du champ électrique,
durant les dizaines ou centaines de millisecondes qu'il faut pour « vidanger » les
« poches » de charges, éventuellement avec des à-coups (on n'a jamais prétendu
qu'une poche de charges était quelque chose d'homogène à l'instant t…), le canal de

13. plasma servant à écouler le courant de foudre est soumis à de multiples influences, les
principales étant :
le champ magnétique produit par le courant de foudre tend à augmenter tout
rayon de courbure local et, donc, à déstabiliser, déformer, voire éclater le canal
(ce champ est d'ailleurs mis à profit de cette façon dans un très astucieux type
de bandes parafoudres),
le gradient de température, qui tend à recentrer le courant « là où il fait
chaud », tout déplacement physique du canal devant se payer d'un chauffage
du nouveau trajet (et d'un refroidissement de l'ancien) ;
le courant est donc instable, mais avec une inertie importante ;
et l'avion, dans tout cela ? Il continue d'avancer, avec une vitesse de l'ordre de 100 à
250 m/s : un gros avion de ligne avance de sa propre longueur en 300 ms environ, et il
est donc balayé par l'arc qui, lui, reste plus ou moins fixe, selon un processus
évidemment pas linéaire (ce serait trop simple) :
à l'endroit de l'impact (en entrée comme en sortie), le courant de foudre
vaporise un « petit bout d'avion » (peinture, aluminium, composite : ce qui
traîne à cet endroit là), ce qui fournit une excellente électrode pour profiter du
raccourci que constitue l'avion,
au fur et à mesure que l'avion avance, ce point d'entrée s'éloigne du
cheminement d'ensemble : le courant de foudre commence à faire un détour,
dont la longueur augmente très vite dès que le champ magnétique s'exerce sur
lui,
du coup, le champ au début du détour se met à augmenter, suffisamment pour
percer un nouveau trou (à travers la peinture s'il y en a),
et c'est comme cela qu'une cellule d'avion touchée par un foudroiement « bien
élevé », respectueux du modèle, se retrouve ornée d'un joli pointillé, avec un
espacement variable en fonction de la présence et de l'épaisseur de la peinture),
avec accrochage occasionnel un peu plus prolongé sur des « machins qui
dépassent » (antenne, gouverne…)
tout ceci jusqu'au moment où les points d'entrée ou de sortie arrivent à un cul de sac
(extrémité d'aile, de dérive, etc.) : le courant de foudre, s'il existe encore après tout ce
temps, finit par se rebrancher sur lui-même, sans passer par l'avion, quand le champ
provoqué par la chute de tension le long du détour est suffisant pour ioniser l'air « aux
bornes du détour ».
Naturellement, il existe de multiples cas de foudroiement « malpolis », qui ont refusé le
modèle qu'on avait prévu pour eux.
Pour les fusées, c'est à peu près pareil, en plus vertical. Plus quelques différences :
les gaz en sortie de tuyère d'un moteur fusée sont beaucoup plus chauds que ceux
sortant d'un turbo-réacteur, ce qui les rendent faciles à transformer en canal de
foudroiement,
les fusées servant à étudier la foudre sont munies d'une « laisse » reliée à la terre,
fournissant, en se volatilisant, un canal « naturel » à la foudre déclenchée.

14. Autres décharges électrostatiques [modifier]
Si des charges électrostatiques s'accumulent sur un objet isolé, il pourra survenir une décharge
électrostatique dès que le potentiel de cet objet atteindra une certaine valeur : il y aura
décharge entre cet objet et un autre objet de son environnement. L'air lui-même contient des
charges: Les petites charges, constituées par des ions légers, sont dues à l'ionisation des
molécules gazeuses par le rayonnement UV du soleil. Des charges plus grosses sont
constituées par des poussières chargées, ou par des gouttelettes d'eau chargées. Ainsi, un objet
qui se déplace dans l'air peut récupérer ces charges, ce qui va faire monter son potentiel
électrostatique par rapport à son environnement. Même un objet immobile mais isolé pourra
récupérer des charges, si l'air se déplace. Pour toutes ces raisons, il arrive souvent qu'un objet
demeuré isolé pourra générer une décharge électrostatique avec son environnement immédiat
(isolateurs...). Si l'objet fait partie d'un appareil électronique, la décharge pourra avoir lieu à
travers un condensateur d'isolation, et détruire ce dernier. C'est pour cette raison que les
antennes des systèmes de télécommunications ne sont jamais parfaitement isolées en continu,
et que les tests CEM sont également appliqués aux antennes des terminaux radio.
Quelques autres sources naturelles [modifier]
Émetteurs : radiodiffusion, télévision, télécommunications, radars, etc. [modifier]
Les équipements hertziens, principale source de champs électromagnétiques rayonnés, qui de
plus augmentent quasi-exponentiellement, sont régis par la directive européenne1999/5/CE
dite RTTE
S'ils font l'objet de dérogation par rapport à la directive CEM, en particulier pour le niveau
maximal d'émission, afin de remplir leurs fonctions, ils doivent apporter les mêmes garanties
que les autres appareils en matière de compatibilité électromagnétique (art.3, exigence
essentielle 1b).
La norme fondamentale d'immunité aux champs électromagnétiques (CEI 61000-4-3) prévoit
dors et déjà la possibilité d'essai jusqu'à 6 GHz afin de prendre en compte les fréquences plus
élevées des émetteurs (Wifi en 802.11a, WIMAX...). Mais, les normes s'appliquant aux
produits limitent l'utilisation de la norme fondamentale en général de 1 à 2,7 GHz. Une
évolution à long terme est prévue pour faire évoluer jusqu'à 18 GHz la norme fondamentale.
Mais, la modulation utilisée habituellement par cette norme (AM 80% 1 kHz) n'est pas
représentative des équipements à large bande, même si la simple modulation AM est reconnue
comme la plus perturbante envers les équipements.
Les limites d'immunité du domaine civil sont déterminées en fonction des cas courants dans
un environnement donné. Les niveaux d'immunité requis varient entre 1 V/m (en
environnement protégé), 3 V/m (résidentiel), 10 V/m (industriel) et 30 V/m (exceptionnel).
Dans les domaines automobiles ou militaires, certaines spécifications exigent des niveaux
d'immunité exprimés en kV/m.
L'Arcep publie la conclusion d'une étude sur le wifi « La principale conclusion de l’étude est
que, pour des conditions d’utilisation conformes à la réglementation radioélectrique des
RLAN, les valeurs limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques
définies dans le décret n° 2002-775 sont respectées pour tous les cas d’utilisation de

15. matériels RLAN mesurés ou simulés dans le cadre de l’étude. ». Ces résultats étaient
prévisibles compte tenu de la faible puissance de l'émetteur (100mW maximum). Toutefois, il
est donc de la responsabilité de l'utilisateur de l'équipement de ne pas modifier l'antenne ou
d'autres caractéristiques afin de doper la puissance d'émission de son transmetteur.
L'Anfr publie la réglementation applicable.
La confirmation que les limites du décret 2002-775 sont prises en compte est apportée par le
site cartoradio où les niveaux mesurés sont comparés aux limites du décret 2002-775, soit de
28 à 61 V/m en fonction de la fréquence.
Les opérateurs de téléphonie mobile s'engagent à respecter les limites du décret 2002-775 soit
41 à 61 V/m pour les bandes GSM et 3G : de l'Afom guide des bonnes Pratiques signée entre
l'AFOM et l'AMF page 16.
Transitoires dans les réseaux d'énergie (dus à l'exploitation du réseau) [modifier]
Dans cette catégorie, la perturbation est d'origine humaine, et est liée à la fermeture d'une
grande boucle.
A titre d'exemple, il faut imaginer :
une centrale électrique de base (par exemple, 4 tranches nucléaires, fournissant 5 GW)
une grande ville, pour laquelle les 5 GW ne représentent qu'une partie des besoins,
et, entre les deux, deux lignes haute tension plus ou moins parallèles, sur 1 500 km.
Hors, 1 500 km correspondent à un quart de longueur d'onde (λ/4) d'un signal à 50 Hz. Pour
des raisons de maintenance, une seule des deux lignes est ouverte au raz de la centrale. Au
final, une ligne aller et une ligne retour se forment et sont similaires à un circuit accordé à
λ/2 : la tension fabriquée par la centrale est en opposition de phase au bout des 3 000 km de
ligne par rapport à la tension provenant directement de la centrale. On peut obtenir aisément
800 000 volts efficaces, juste séparés par un interrupteur ouvert.
A la fermeture de l'interrupteur, les tensions en opposition de phase sont assimilable par la
centrale comme un court circuit.
Jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre soit établi (au minimum 10 ms pour la partie apériodique),
les 5 GW produits par la centrale vont être consommé (en totalité à l'instant de la fermeture)
par le court-circuit dynamique.
Dans le réseau électrique européen maillé et entièrement interconnecté, ce genre de manœuvre
est réalisé plusieurs fois par jour. Toutefois, la résonance n'étant jamais exacte, et la nature
répartie des charges et des autres sources fournissent un amortissement. Malgré tout, à
chacune de ces fermetures de grande boucle, l'ensemble du réseau européen est fortement
déséquilibré durant plusieurs secondes. Les pays « en bout de ligne », jouent particulièrement
le rôle de réflecteur (donc, de ventre de tension, même si aucune onde stationnaire n'a
vraiment le temps de s'établir).
Ce genre de phénomène, bien qu'atténué dans la mesure du possible, laisse des traces jusqu'à
l'utilisateur final. Il faut aussi ajouter à ces résidus tous les phénomènes similaires (bien qu'à

16. échelle plus réduite) affectant les divers réseaux à tension de plus en plus basse jusqu'à
l'utilisateur.
Effets indirects de la foudre [modifier]
Quand la foudre tombe quelque part (ou qu'un éclair survient au sein d'un nuage), le courant
produit un important champ magnétique d’impulsion, qui vient se coupler avec tous les
conducteurs environnants (tous les conducteurs, pas seulement ceux que l'on a mis là dans le
but d'y transmettre de l'électricité, y compris donc les réseaux de terres, masses
métalliques...).
Commutations « courants forts » [modifier]
L'archétype de ce genre de source est l'omniprésente « alimentation à découpage ».
Commutations « courants faibles » [modifier]
La plupart des cartes électroniques modernes font appel à des circuits logiques rapides. Ces
circuits intégrés et les connexions qui les associent sont le siège de courants à fronts raides,
susceptibles de rayonner des ondes électromagnétiques sur un large spectre. Bien que de
niveaux assez faibles, ces rayonnements peuvent en particulier perturber les récepteurs radios
placés à proximité. Il suffit, pour s'en convaincre, de placer un récepteur radio à proximité
d'un ordinateur... Les concepteurs de ces systèmes doivent respecter les directives CEM
concernant le rayonnement des appareils, et concernant les émissions conduites qui pourraient
être présentes sur les câbles de sorties de ces appareils.
Les « méchants » : IEMN, guerre électronique, armes hyperfréquences [modifier]
Il faut rendre cette justice aux militaires de tous les pays : depuis Archimède et ses miroirs
ardents, censés avoir incendié la flotte romaine devant Syracuse, ils ont généreusement
financé de nombreuses idées de « Rayon de la Mort », avec des résultats variables (et parfois
complètement inattendus, comme le Radar, s'il faut en croire la biographie de Nikola Tesla).
Parmi la multitude d'idées sérieuses ou loufoques en la matière, il y en a 3 touchant
particulièrement la CEM :
l'impulsion électromagnétique d'origine nucléaire (IEMN), pas forcément si
nucléaire que cela d'ailleurs,
la guerre électronique : leurres, brouilleurs et autres attrape-radars (militaires
ou civils) ou tueurs de conversation,
la dernière mode : les armes électromagnétiques.
Impulsion électromagnétique d'origine nucléaire (IEMN) [modifier]
Dès 1946, le gouvernement des USA a acquis deux certitudes :
l'URSS allait envahir le morceau de l'Europe non encore sous son contrôle, lors d'une
attaque surprise pouvant intervenir d'une heure à l'autre,
compte tenu du nombre de soldats de part et d'autres, la seule arme permettant de
garantir une défaite soviétique était la bombe atomique.

17. L'armée américaine s'est donc lancée dans un vaste programme d'essais d'armes nucléaires. Le
Nouveau Mexique, où ont explosé les premières bombes, comportant une densité d'électeurs
trop élevée pour en poursuivre l'irradiation, et le Japon étant devenu un allié, ces essais ont eu
lieu sur l'atoll de Bikini. Au ras du sol, sous l'eau, en l'air, bombes d'avion, obus d'artillerie ou
mine : à part en suppositoire, ils ont tout essayé… Y compris deux tirs successifs dans la
haute atmosphère.
Après chacun d'entre eux, il y a eu une panne électrique à Hawaï (à un bon millier de km de
là, à vol de B29). Panne provoquée par une impulsion électromagnétique géante, qui, couplée
aux lignes électriques, a déclenché tous les disjoncteurs. Et les responsables militaires
américains se sont dit « Alors comme ça, depuis son bureau, le président pourrait éteindre la
lumière à Moscou ? Cool… ». La télécommande ultime, en quelque sorte. Mais pas question
de continuer les travaux pratiques, il a fallu faire de la théorie.
Et la théorie, la voici. Au fond, après coup, quand on sait ce qu'il faut chercher, c'est tout
simple :
Une bombe atomique émet des rayons ionisants. Et les rayons ionisants, ça ionise ce
qu'il y a tout autour, à commencer par l'air. C'est comme ça qu'apparaît une boule de
feu, « bouillie » d'électrons et de noyaux d'azote, d'oxygène et autres atomes présents
sur place.
À cause de la température et de la pression de radiation, cette boule subit une
expansion rapide : des charges électriques qui se déplacent, voilà une bonne base pour
créer une impulsion électromagnétique, non ?
Non. Ça ne marche pas. Les électrons (négatifs) et les noyaux (positifs) font en gros le même
trajet, donc leurs effets respectifs se compensent.
Oui, mais tout ça se passe dans le champ magnétique terrestre. Du coup, en se
déplaçant, les électrons vont partir « en biais » dans un sens, et les ions positifs dans
l'autre, et là, on l'a notre impulsion, non ?
Non. Ça ne marche toujours pas. Comme la boule s'étend dans tous les sens, le déséquilibre
du nord sera compensé par celui du sud, celui du haut par celui du bas, celui de l'est par celui
de l'ouest. On se récupère un moment dipolaire. Par de quoi éteindre la télé à 1 000 km.
Alors ? Mais au fait, ça se passait lors de tirs à haute altitude, ce truc… Si la bombe
explose assez haut, il n'y aura plus de « boule de feu du haut », vu qu'il n'y a pas assez
d'air à ioniser. Et le déséquilibre de la partie basse de la boule, causé par la séparation
des charges + et - par le champ terrestre, ne sera plus compensé par rien ?
Ah ? Oui, tiens, là ça marche…
Calcul de l'endroit « idéal » où faire exploser la bombe pour « arroser » tout un continent,
calcul de blindage, de filtre, mesure de « tenue » des composants, communications
« durcies » : voila un « fond de commerce » qui aura nourri son monde, durant 40 ans… À la
« grande époque » de la guerre froide, certains stratèges américains considéraient comme
acquis que tous les missiles embarqués sur sous-marin serviraient à « fabriquer » de l'IEMN à
jet continu, seuls les missiles au sol étant assez précis pour détruire les « silos de la
vengeance » dans les plaines américaines (seulement, voilà : les missiles au sol ont une

18. trentaine de minutes de voyage à faire, alors qu'un sous-marin bien placé peut commencer le
feu d'artifice 5 minutes après avoir « déclaré la guerre » ; ils devaient donc servir d'apéritif,
pour empêcher la victime de réagir. Il faut dire que, même si on a soigneusement évité de trop
en avertir les bailleurs de fond (oui, le contribuable), la vulnérabilité du réseau électrique est
devenue de moins en moins évidente : avec des réseaux maillés de plus en plus grands,
l'IEMN s'est vue rattrapé, en termes de pire contrainte, par la fermeture de grande boucle (voir
plus haut), du moins sur le plan énergétique. Depuis, la tendance est aux vaches maigres :
avec la fin de la guerre froide, les nouveaux agresseurs potentiels n'ont pas assez de bombes
pour en « gaspiller » une à « faire des parasites ». La menace est donc de moins en moins
crédible.
Un dernier mot sur ce genre de « gadget » : il existe un autre moyen de briser la symétrie,
c'est de faire exploser la bombe au ras du sol. Ça fonctionne, mais avec un rayon d'action plus
limité. On s'est d'ailleurs rendu compte que le côté « atomique » n'était pas indispensable : une
bombe FAE (Fuel Air Explosive) est capable de « fabriquer » une impulsion
électromagnétique.
Guerre électronique [modifier]
Armes électromagnétiques [modifier]
Les victimes [modifier]
On ne cherche pas à établir une (impossible) liste exhaustive, mais juste à donner quelques
exemples
Effets biologiques [modifier]
Article connexe : Pollution électromagnétique.
Ce cas mérite d'être traité séparément, car personne n'aime voir son sort mélangé avec celui
d'une poignée de transistors… Les risques biologiques du champ électromagnétique sont
étudiés depuis la fin de la seconde guerre mondiale, au vu de problèmes de santés de certains
radaristes qui avaient passé les années de guerre dans l'intimité d'antennes radar à grande
puissance.
Effets thermiques [modifier]
Aujourd'hui encore, ces effets sont les seuls à être correctement compris au plan scientifique.
En conséquence, et fort logiquement, ce sont les seuls à être pris en considération dans les
normes (normaliser l'inconnu n'est pas très sérieux…). Dans un premier temps :
on s'est basé sur la sensation de chaud de cobayes soumis à un champ constant, défini
par sa densité de puissance (en W/m²), en fonction de la fréquence (avec une part de
calcul pour tenir compte de l'effet de peau et des résonances du corps humain)
on a pris une marge de sécurité (variable selon la population visée)
et on en a déduit des courbes de champ E et H maximaux, correspondant au cas d'une
onde plane (ce sont donc des majorants si l'onde n'est pas plane).

19. L'avènement de la génération GSM a conduite à une démarche beaucoup plus sophistiquée,
prenant de mieux en mieux en compte :
le fait qu'au voisinage d'un téléphone portable (par exemple, dans le cerveau), le
champ n'a rien d'une onde plane (d'autant que le corps de l'utilisateur participe à la
structure antennaire…),
la complexité de la structure corporelle (on est passé du « sac de sérum
physiologique » des temps héroïques à une structure multicouche représentative de la
peau, des os du crâne, des méninges et de la matière cérébrales
la capacité d'évacuation thermique de la circulation sanguine, etc.
pour aboutir à une évaluation crédible du débit d'absorption spécifique ou SAR (specific
absorbtion rate). En dépit de toute cette sophistication, on en reste à un unique phénomène
physique : l'élévation de température de tissus biologique soumis à un transfert de puissance
électromagnétique.
Effets « athermiques » ou « non-thermiques » ou « spécifiques » [modifier]
Rien que les dénominations montrent à l'évidence le faible niveau de compréhension
scientifique du sujet. Il faut dire que la complexité est redoutable :
en thermique, l'évaluation du champ peut suffire évaluer la dangerosité,
ici, il faut tenir compte de tout, à commencer par le procédé de modulation (qui
change à chaque nouvelle génération de portables, pour ne citer qu'eux).
Il y a probablement des effets, la difficulté est de les évaluer, puis de déterminer si ces effets
sont ou non nocifs.
Effets électriques [modifier]
Certaines normes tiennent compte du risque d'électrisation par courant haute fréquence (induit
dans une structure conductrice), complétant ainsi utilement les normes sur la sécurité
électrique. Là encore, on s'en tient au risque thermique (brûlures superficielles)
Effets CEM [modifier]
La normalisation actuelle suppose l'humain de référence
en bonne santé
nu, ou du moins aux vêtements 100% diélectriques.
En pratique,
nous sommes toujours plus ou moins porteurs de métal (monnaie, clef, lunettes, etc.)
pouvant être portés à température élevés dans un champ électromagnétique, et
provoquer des brûlures,
mais, surtout, de plus en plus nombreux sont les gens qui ne restent en vie (ou, du
moins, en relativement bonne santé) que grâce au bon fonctionnement d'appareils
électroniques externes ou internes, que ce soit en milieu hospitalier ou dans la rue (ou
au travail).

20. Ces matériels sont, certes, couverts par les « exigences essentielles » de la directive CEM,
présumée par le respect de normes CEM spécifiques à la profession, mais cette présomption
est quelque peu « flottante » : en pratique, un respect crédible des exigences essentielles
nécessite d'aller beaucoup plus loin que le simple respect des normes. Un autre problème est
le risque d'ostracisation des personnes dotées d'un tel appareil, tant sur le lieu de travail
(industrie télécom, plasturgie, cuisson micro-ondes) que dans la vie de tous les jours (Hot
spots WiFI/AirPort, portiques d'aéroport), pour cause de niveau de susceptibilité garanti
insuffisant.
Redressement parasite [modifier]
Un signal HF (du point due vue du circuit qui le reçoit) peut-être démodulé.
S'il est modulé en amplitude (ou en fréquence, et que le gain de démodulation varie
suffisamment vite autour de la fréquence porteuse), le signal de modulation sera
injecté dans le circuit : c'est de là que viennent toutes les histoires de sonorisations
d'églises recevant la CB des camionneurs de passage.
Il aura démodulation d'amplitude si le circuit est « non linéaire ». Tout circuit électronique
contenant des semi-conducteurs est non linéaire si on atteint un certain niveau de signal. Les
amplificateurs bas niveau, qui se saturent plus vite, seront plus sensibles à ces phénomènes de
démodulation d'amplitude. Les entrées audio bas niveau des amplificateurs doivent donc faire
l'objet d'une attention particulière.
Si le signal HF n'est pas modulé, on n'est pas tiré d'affaire pour autant, car la
composante continue démodulée peut modifier le point de polarisation des
composants, entraînant blocages ou saturations.
« Plantages » [modifier]
Tout signal à fort facteur de forme (par exemple un signal d’impulsion), modulant ou non une
porteuse, peut provoquer un changement d'état d'un circuit « logique ». Si ce circuit participe
à un automate séquentiel (tel qu'un ordinateur), l'état interne risque d'en être modifié, et le
fonctionnement ultérieur devient aberrant.
Métastabilité [modifier]
C'est une variante extrêmement insidieuse du cas précédent. Il faut se souvenir que le concept
de « circuit logique » est purement artificiel. Il s'agit en fait de circuits analogique à la
transmittance non-linéaire. Du coup, suite à une perturbation, il arrive qu'une sortie se
retrouve à l'état « ½ » (« quelque part entre 0 et 1 ») durant un temps pouvant se chiffrer en
millisecondes.
Verrouillage (alias Latch Up) [modifier]
« Loi de Moore » aidant, ce phénomène, mis en évidence avec les premiers circuits logiques
CMOS, présente maintenant un risque pour toutes les technologies de circuit intégrés faisant
appel à l'isolation par jonction en inverse. Lors de la fabrication d'un circuit intégré, on crée,
au passage, de multiples structures PNPN ayant un gain suffisant pour constituer un thyristor.
Il suffit qu'un phénomène d’impulsion (signal électrique ou photon ou particule ionisante)

21. amorce un de ces thyristors pour que ce dernier court-circuite l'alimentation. À partir de là,
plusieurs choses peuvent se produire :
soit le gain est un peu « juste » (compte tenu du courant de court-circuit) et le thyristor
s'auto-désamorce : cela ressemble à la métastabilité,
soit on reste dans cet état jusqu'à coupure du courant,
soit on « grille un fusible », quelque part dans la métallisation, et le circuit est détruit.
Obtention de la CEM [modifier]
Pour obtenir ou améliorer la compatibilité, on peut jouer sur les 3 termes de la triade
« source/couplage/victime » :
1. diminuer le niveau d'émission des sources ; par exemple, dans le domaine de la
conversion d'énergie :
o un convertisseur à résonance sera, s'il est bien conçu et bien implanté,
beaucoup moins « baveux » qu'un convertisseur à commutations dures,
o le remplacement d'un redresseur classique « diodes + condensateur » par un
redresseur à PFC (correcteur de facteur de puissance) évitera le plus gros de
l'injection de courant harmonique dans le réseau énergie.
o on peut également citer le remplacement, par EDF, des éclateurs à cornes
servant d'écrêteurs sur ses lignes 20 kV par des varistances à oxyde de zinc,
pour le plus grand bonheur des marchands de télécom
2. diminuer de niveau de vulnérabilité des victimes ; par exemple,
o remplacer une liaison RS422 avec ses ±7 V de dynamique admissible en mode
commun par une liaison Ethernet qui en supporte 1500 change quelque peu la
donne…
o l'introduction de l'étalement de spectre dans les communications radio a
beaucoup diminué la capacité de nuisance des parasiteurs à bande étroite.
3. Mais si, comme c'est trop souvent le cas, toutes les erreurs de conception sont déjà
figées avant de s'inquiéter de CEM, on ne peut plus agir que sur les couplages.
Cela consistera souvent à traiter l'environnement des cartes électroniques de l'appareil en
cause, qu'il soit victime ou pollueur. Il existe 6 méthodes permettant de séparer des victimes
de leurs « bourreaux » :
1.
o Le Blindage
la suppression du mode commun
le filtrage fréquentiel
le filtrage temporel
l'écrêtage
la porte de bruit
Le blindage [modifier]
Le Blindage électromagnétique consiste à diviser l'espace en domaines électromagnétiques
séparés, certains « propres » et d'autres « sales », sans aucune communication entre eux. En
pratique, une carte électronique sera placée dans un boîtier métallique qui la protègera des
rayonnements extérieurs .

22. Un blindage est très efficace en théorie, dès que les fréquences mises en causes dépassent le
MHz. En pratique, il en est tout autrement, car une carte électronique est généralement en
relation avec l'extérieur par des câbles électriques, ne serait-ce que l'alimentation. On constate
alors que l'efficacité du blindage peut être réduite à néant si les courants de « mode commun »
ne sont pas bloqués au niveau des entrées des câbles.
La suppression des signaux en mode commun [modifier]
Voir le paragraphe « mode commun » pour la définition . La protection contre les signaux de
mode commun consiste, pour un appareil victime, à empêcher les courants induits sur les
câbles, de pénétrer dans la carte électronique et de perturber les fonctions qui s'y trouvent.
Pour les appareils perturbateurs, cette protection consiste à empêcher les courants parasites de
sortir de la carte et d'aller circuler sur les câbles extérieurs. La protection du mode commun
vise donc les mêmes buts qu'un blindage, et souvent rend ce dernier efficace. En effet, il ne
sert à rien de blinder un appareil, si les perturbations passent par les connexions qui entrent
dans le blindage.
Voici quelques règles de protection contre les signaux de mode commun, valables autant pour
les perturbateurs que pour les victimes.
Si l'appareil concerné possède un boîtier métallique, et si la carte possède une couche de
masse, la protection sera plus aisée à obtenir: On devra, si c'est possible, blinder les câbles qui
entrent sur la carte, en connectant ce fil de blindage à la masse de la carte ET au boîtier
métallique à l'endroit de l'entrée dans le boîtier, c'est-à-dire dès l'arrivée sur la connectique.
Mais il n'est pas toujours possible de blinder le câble d'entrée. Dans ce cas, on traitera chaque
conducteur du câble de façon que les courants de fréquences élevées soient bloqués ou bien
dérivés vers la masse de la carte ET vers le boîtier métallique. D'une façon générale, tout
courant de haute fréquence arrivant par l'un des conducteurs du câble doit être soit bloqué,
soit dérivé vers le boîtier, par un découplage, par le chemin le plus court possible. Le chemin
du courant de mode commun issu de l'extérieur est le suivant : Il entre par le câble, il passe à
la masse de la carte par le découplage, puis emprunte la connexion de masse de la carte au
boîtier, pour passer sur la surface intérieure du boîtier, puis ressort du boîtier par le trou du
câble . En effet, il ne faut pas oublier que le courant ne circule qu'à la surface du métal, et ne
traversera jamais la paroi du boîtier ! Pour ces raisons, si le découplage est réalisé sur la carte,
il faudra :
- que la longueur de câble dans le boîtier soit minimum, nulle si possible.
- que le condensateur de découplage soit au plus près du connecteur.
- que la masse de la carte soit reliée au boîtier au plus près du connecteur (ou du trou d'arrivée
du câble).
Si le découplage vers la masse de certains conducteurs est impossible, on pourra placer en
série avec ces conducteurs une impédance grande en HF ( mais on conservera un découplage
ou un contact pour le conducteur de masse). Le découplage sera souvent constitué d'une
impédance série et d'une capacité vers la masse.

23. Bien sur, on ne peut filtrer, bloquer ou découpler les signaux de mode commun que si les
signaux utiles transportés par le conducteur sont de fréquence plus basse ( il s'agit d'un filtrage
fréquentiel, voir plus loin). Si les signaux utiles sont dans la même bande que les signaux de
mode commun, un blindage du câble pourra résoudre le problème.
Si l'appareil ne possède pas de boîtier métallique, la protection sera plus difficile à obtenir : on
regroupera toutes les arrivées de câble d'un même côté de la carte, afin que le courant de
mode commun, qui va d'un connecteur à l'autre, en passant dans la masse de la carte,
emprunte le trajet le plus court possible et ne traverse pas toute la carte. S'il y a un seul câble,
le courant de mode commun aura tendance à passer par la capacité entre les conducteurs de la
carte et l'environnement. En dérivant vers la masse de la carte le courant de mode commun,
on réduit ainsi les courants passants par les autres composants. Si l'appareil est déjà conçu, un
pis-aller consistera à enfiler dans le câble une ferrite de suppression de mode commun.
Si la carte de l'appareil ne possède pas de plan de masse, la protection sera difficile à obtenir.
On devra imposer une seule arrivée de câble, afin de réduire au maximum les courants de
mode commun à travers la carte.
Le filtrage des fréquences [modifier]
On sépare le domaine des fréquences « utiles » de celui des fréquences « polluées » ; à la
condition que ce ne soit pas les mêmes, bien entendu, car tous les signaux ne sont pas
« filtrables ». On a vu par exemple dans le paragraphe suppression du mode commun que l'on
pouvait « découpler » par un condensateur certaines connexions. Il s'agit généralement des
connexions pour des signaux de fréquences basses ou même pour le continu. Ce
« découplage » n'est rien d'autre qu'un filtrage passe bas. Le filtrage pourra être mis en œuvre
pour le mode symétrique ou pour le mode commun. Hélas, les techniques modernes mettent
en œuvre des signaux utiles de plus en plus rapides, et on se heurte souvent au fait que les
signaux utiles et les signaux perturbateurs occupent des bandes de fréquences communes.
Le filtrage temporel [modifier]
Si le signal pollueur n'est pas présent en permanence (et que sa présence peut être prédite avec
un préavis suffisant), il suffit de mettre la victime à l'abri durant les intempéries. Par
exemple :
1.
o
1. c'est le principe du radar monostatique à impulsion : un émetteur
(puissant) et un récepteur (sensible) se partagent la même antenne, mais
l'émetteur ne s'en sert que très peu (au plan technologique, le récepteur
est protégé par écrêteur, mais la logique « système » est bien celle du
filtrage temporel),
2. dans un automate séquentiel synchrone (par exemple, un
microprocesseurs), à chaque coup d'horloge, des millions de bascules
commutent simultanément, mettant l'alimentation « à genoux » ;
néanmoins, les derniers millivolts suffisent pour que, quand « la
lumière revient », ces bascules soient dans l'état voulu. Puis, la
circuiterie de logique combinatoire redevient fonctionnelle pour
mitonner les bons états en entrée de bascules, à temps pour le coup

24. d'horloge suivant. Alors qu'en cas de multiplicité d'horloges, le risque
d'états logiques « Mulderiens » serait permanent.
L'écrêtage [modifier]
De manière général, on parle d'écrêtage en tension. Quand le signal perturbateur est de grande
amplitude, l'équipement victime risque de subir des dommages irréversibles ; l'écrêtage
consiste à limiter l'amplitude du signal perturbateur de façon à protéger les composants
électroniques. On trouve à cet effet des composants dits « limiteurs » que l'on place en
parallèle sur les connexions (en mode commun ou en mode différentiel). On admet en général
que la fonctionnalité de l'appareil est interrompue au moment de la perturbation (cela dépend
de la criticité des fonctions de l'équipement concerné au seins du système dans lequel il est
installé; un calculateur de bord monté dans un aéronef ne doit en aucun cas présenté le
moindre dysfonctionnement lors d'un impact foudre), le composant d'écrêtage ayant avant tout
une fonction de « survie ». En effet, il n'est pas possible de discriminer le signal utile et le
perturbateur au moment de l'écrêtage. Plusieurs types de composants seront utilisés, en
fonction des critères suivants:
- faible capacité
- énergie absorbable très élevée
- temps de réponse court
- réarmement automatique etc.
De manière général, les composants utilisés sont des composants non linéaires: diodes,
thyristor, résistance non linéaire (varistance), éclateurs, etc.
La porte de bruit [modifier]
Il s'agit typiquement de protéger un signal analogique en comptant sur l'effet de masquage ( le
bruit ne se remarque que quand le signal utile est faible ou absent. Par exemple:
1- le squelch des récepteurs radio, qui consiste à couper l'audio quand le signal radio est trop
faible pour être utilisable.
2- les systèmes Dolby ( dynamic noise limiter Philips) ou similaires, consistent, en gros, en un
filtrage des aigus si le signal est faible.
Vérification de la CEM [modifier]
Alors, compatibilité ou pas ? Respect des exigences essentielles des directives ou pas ?
Respect des normes ou pas ?
Il y a en gros deux approches :

25. la simulation numérique : on crée un modèle du système à valider, ainsi qu'un modèle
de l'environnement électromagnétique, et on applique un algorithme définissant les
couplages,
la simulation analogique, encore appelée essais CEM : on place un exemplaire du
système à valider dans un environnement électromagnétique de référence, et on réalise
des mesures, l'ensemble étant habituellement défini dans une norme.
Quelle que soit l'approche, il faut trouver un optimum entre des exigences contradictoires :
1. la représentativité :
o l'environnement choisi (ou son modèle) sont ils représentatifs de la réalité ? Par
exemple, tester jusqu'à 1 GHz un matériel destiné à « vivre » dans un monde
plein de GSM, de bornes WiFi/Airport, voire de radars d'aide à la conduite de
voiture (vers 70 GHz). Ou croire qu'une onde est obligatoirement plane .
o le matériel testé est-il représentatif de la série ? L'instrumentation permet-elle
de mesurer les grandeurs qui importent réellement ?
e
o pire encore, le modèle ne « pinaille »-t-il pas sur des détails du 36 ordre en
laissant de côté les grandeurs réellement fondamentales ? Par exemple, dans le
cas d'une enveloppe mécanique :
 prise en compte de l'épaisseur du métal, mais pas de la tolérance des
fentes entre constituants (état de surface, conduction superficielle…)
 capots modélisés « à la masse » alors qu'ils ne le sont que par une
liaison filaire inductive, « parce que le code ne sait pas traiter les
éléments flottants » (alors, pourquoi s'en servir ?)
 « oubli » des câbles de liaison (traduire par « antennes »)
2. la reproductibilité (surtout un problème pour les essais, car la simulation numérique
l'ignore purement et simplement) :
o deux essais successifs d'un même exemplaire donneront-ils le même résultat ?
o deux exemplaires successifs donneront-ils le même résultat ?
o deux essais dans des laboratoires différents donneront-ils le même résultat ?
3. sans oublier le politiquement correct, notamment en présence de décisionnaires sans
compétence technique :
o même la plus rationnelle des manipulations ou des simulations risque de ne pas
peser lourd face à une norme officielle, aussi défectueuse soit-elle,
o la bonne validation, c'est celle qui dit que le matériel est « bon » (malgré le
risque judiciaire, le message des directives européennes sur les exigences
essentielles a du mal à passer ; la légende de l'irresponsabilité par le respect des
normes a la vie dure…)
Techniques de mesure [modifier]
On distingue deux familles de techniques :
1. les techniques dites d'émission ;
2. les techniques dites de susceptibilité ou d'immunité
Techniques traitant des émissions [modifier]
Tout équipement électrique ou électronique, en dehors de son fonctionnement de base,
fabrique à notre insu des courants alternatifs ou d’impulsion dont le spectre en fréquence peut

26. être très étendu (de quelques Hz à plusieurs GHz). Ces courants circulent dans les différents
câbles ou circuits imprimés de l'appareil et donc quand ces conducteurs sont, de par leur
longueur, de plus ou moins bonnes antennes, il y a émission de champ électromagnétique.
Les émissions sont mesurées soit de manière conduite (phénomènes BF), soit de manière
rayonnée (phénomènes HF) avec l'appareil sous test en mode de fonctionnement le plus
perturbateur.
Dans le cadre des émissions conduites, l'appareil sous test est en général placé dans
une cage de Faraday pour s'isoler de l'environnement extérieur. L'appareil sous test est
alors connecté à un réseau de stabilisation d'impédance. Celui-ci a plusieurs
fonctions : supprimer la composante d'énergie, standardiser l'impédance d'une ligne
pour améliorer la reproductibilité de l'essai, et relier le récepteur de mesure ou
l'analyseur de spectre pour permettre la mesure.
Dans le cadre des émissions rayonnées, l'appareil sous test est communément placé
sur le plateau tournant de soit sur un site de mesure en espace libre, soit dans une cage
de Faraday semi anéchoïque (d'autres systèmes existent comme la cage anechoïque ou
la chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM), mais leur utilisation dans le
cadre des émissions est encore soumis à discussion). La mesure est réalisée avec l'aide
d'antennes relié à un récepteur à l'aide de cordons. Il est d'usage que l'ensemble de
cette chaîne de mesure soit étalonné. Le protocole de test pour le marquage CE ou
FCC prévoit une recherche de la position la plus défavorable de l'appareil sous test.
En modifiant la conception de l'appareil, on peut réduire considérablement le niveau émis.
Toutefois, une mauvaise conception d'un point de vue CEM peut nécessiter des modifications
profondes, y compris en termes de routage. Il est essentiel que la problématique CEM soit pris
en compte dès le début du projet de conception.
Les niveaux acceptables sont en général normalisés. Ainsi, les équipements électriques
d'avions civils sont traités par la norme RTCA/DO160E (dernière version), les équipements
grand public européens sont traités par les normes européennes (copies quasi-conformes des
publications CISPR et CEI) et font l'objet du marquage « CE ».
Techniques traitant des susceptibilités [modifier]
Terminologie: On appelle niveau de susceptibilité d'un appareil le niveau de perturbation
auquel l'appareil présente un dysfonctionnement. On appelle niveau d'immunité le niveau
auquel l'appareil a été soumis lors des essais et pour lequel il doit fonctionner normalement.
essais d'immunité aux champs électromagnétiques rayonnés :
Les autres équipements électroniques et les émetteurs intentionnels produisent des champs
électromagnétiques. L'équipement sous test doit fonctionner normalement lorsqu'il est soumis
à ces champs électromagnétiques.
L'appareil sous test configuré dans son mode de fonctionnement le plus susceptible est placé
dans une chambre anéchoïque (ou dans une chambre réverbérante à brassage de modes
(CRBM)). Dans cette cage est placée une antenne émettrice, relié à un amplificateur de

27. puissance, lui-même alimenté par un générateur de signal radiofréquence. L'ensemble du
spectre requis est alors balayé en fréquence avec le niveau de champs et la modulation requis.
L'écrasante majorité des appareils électroniques mis actuellement sur le marché grand public
européen a un niveau d'immunité aux champs électromagnétiques rayonnés de 3 V/m pour les
fréquences de 80 MHz à 2,7 GHz.
Le niveau d'immunité de 10 V/m est requis pour les appareils destinés à être utilisés en
environnement industriel, et les appareils électro-médicaux de maintien de la vie (dont un
dysfonctionnement peut tuer immédiatement).
essais d'immunité aux perturbations conduites :
Plusieurs phénomènes sont testés :
o immunité aux perturbations fréquences radioélectrique induite : complément
de l'essai d'immunité aux champ électromagnétique, mais dans une bande de
fréquence plus basse (150 kHz - 80 MHz)
o immunité aux transitoires électriques rapides en salves : immunité aux
perturbations rapides provoqués par la commutation de petit relais,
thermostats...
o immunité aux ondes de foudre
o immunité aux creux de tension
o immunité aux transitoires véhicules : immunité aux variations de tension
provoquées par les appels de courant des systèmes du véhicule.
En général, le protocole de test consiste à connecté à un générateur de perturbation dédié, via
un réseau de couplage/découplage, à l'équipement sous test.
essais d'immunité aux décharges électrostatiques
essais d'immunité aux champs magnétiques
impulsionnels ou à la fréquence du réseau d'alimentation.
généralités :
Certains appareils utilisés en environnement très pollué ont un niveau d'immunité beaucoup
plus élevé, par exemple ceux utilisés sous le capot des automobiles.
Pour chaque type d'essai, il est défini si l'équipement ne doit pas ou peut avoir une
dégradation temporaire de fonction, avec ou sans intervention de l'utilisateur pour la
récupération de la fonction. Lorsqu'on observe un dysfonctionnement de l'appareil en test, on
dit alors qu'il est susceptible.
Il existe des techniques pour modifier la conception de l'appareil afin qu'il soit conforme à la
norme.

28. Comme vous pouvez l'imaginer, la cohabitation de nombreux appareils dans un avion ou dans
une automobile, implique que tous ces équipements ne soient pas intégrés au véhicule sans
que des tests sévères soient réalisés.
La CEM va déterminer : les écarts entre câbles, les composition des câbles, les filtres à
installer sur les équipements, la structure mécanique entourant l'équipement...
Les essais prévus par les normes permettent de vérifier que le niveau d'immunité est respecté
mais si le test est conforme (pas de dysfonctionnement), ils ne permettent pas de connaître le
niveau de susceptibilité de l'appareil.
Réglementation [modifier]
matériels industriel ou grand public [modifier]
Tous les produits comportant de l'électronique sont concernés par les obligations des
directives en matière de CEM, les matériels mis sur le marché (peu importe qu'ils soient
vendus, donnés, prêtés…) doivent recevoir un marquage CE, attestant la conformité aux
exigences découlant de toutes les directives européennes applicables. Les installations fixes,
non soumises au marquage CE, doivent néanmoins apporter les mêmes garanties que celle qui
y sont soumises.
Donc, dans le cas des appareils électroniques, de la directive CEM. Les seules exceptions
sont :
les réalisations des radioamateurs, pour leur propre usage,
En outre, il existe d'autres marquages :
le sigle VDE allemand, bien qu'officiellement obsolète (remplacé par le marquage
CE), conserve un certain prestige sur son marché,
l'industrie automobile a développé son propre marquage
le marquage américain FCC fait l'objet d'une reconnaissance réciproque (il est
équivalent du CE, pour les questions d'émissions CEM du moins).
matériels aérospatial ou militaire [modifier]
Les matériels montés sur avions font l'objet de certifications reconnues au niveau mondial
(FAR/JAR), ainsi que d'exigences particulières des avionneurs, vérifiées sous le contrôle de
ces derniers (après tout, ce sont eux qui auront leur nom dans les journaux en cas d'ennuis).
La certification se substitue au marquage CE. Par contre, le matériel aéronautique restant au
sol est marqué CE comme le matériel industriel « ordinaire » qu'il est.
Exigences particulières aussi pour les engins spatiaux et le matériel militaire. Si le statut des
premiers est clair (le pouvoir de la commission de Bruxelles est soumis à la pesanteur…),
l'exemption des seconds (dans la plupart des pays d'Europe) vient d'une des clauses du traité
de Rome, autorisant un gouvernement à ne pas appliquer une décision communautaire au
matériel militaire. En France, cette décision, portant sur la seule directive CEM « ancien

29. modèle » (obsolète en 2007) est matérialisée par une circulaire interministérielle, qui n'a,
semble-t-il, jamais été notifiée à la commission de Bruxelles.