Instrumentation Electromagnétique


Le domaine Instrumentation Electromagnétique permet aux chercheurs du laboratoire XLIM, au monde académique et industriel d’accéder à des moyens de mesures performants de tous systèmes rayonnants. Sept bancs permettent de faire les caractérisations d’antennes, de compatibilité électromagnétique, de matériaux et d’imagerie RADAR.

Eric ARNAUD

Responsable

05 55 42 60 47

Caractérisation de matériaux

Sonde coaxiale « SPEAG » (DAK12)

Mesure des caractéristiques diélectriques (ε’, ε’’, tanδ et α) de matériaux solides, semi-liquides et liquides à partir de l’extraction du paramètre S11.

 Caractéristiques :

·      Fréquence de fonctionnement : 4.0 MHz– 3.0 GHz

·     Dimensions des échantillons

Epaisseur > 12 mm
Largeur > 50 mm
Longueur > 50 mm

Mesures réalisables :

·      1 < εr < 200

·      10-3 < tanδ < 10

Système « Epsimu »

Cet équipement est composé de 2 cellules pour les caractérisations électromagnétiques (e’, e’’, m’, m’’, tand et s) de matériaux solides, semi-liquides et liquides sur 2 bandes de fréquences différentes.

   

Cellule PE13

Caractéristiques :

· Fréquence de fonctionnement : 10.0 MHz – 8.0 GHz

· Type de matériau : poudre, solide et liquide

· Dimensions des échantillons :

ϕext = 13 mm
ϕint = 5,65 mm
2 mm < L < 30 mm

· Forme de l’échantillon solide : cylindrique creuse

Cellule 7mm

Caractéristiques :

· Fréquence de fonctionnement: 10.0 MHz – 18.0 GHz

· Type de matériau : solide

· Dimensions de l’échantillon :

ϕext = 7 mm
ϕint = 3,04 mm
2mm < L < 30mm

· Forme de l’échantillon : cylindrique creuse

Gamme de mesure :

1 < ε’ < 450 (valeur obtenue pour des poudres de titanates), plus ε’↗ plus fmax↘
10-2 < tanδ < quelques dizaines
1 < µ’ < pas de limite connue

Caractérisation en CEM

Chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM) + brasseur de modes

Mode cage de Faraday (isolation vs champs extérieurs)

Mode avec brassage (génération d’un champ pour la qualification d’équipements aux normes Compatibilité Electromagnétique (CEM) par exemple)

Vue de l’intérieur de la chambre à brassage de modes et aperçu du brasseur de modes

Caractéristiques :

· Fréquence de fonctionnement : 400 MHz – 18 GHz

· Cage de Faraday

· Dimensions intérieures : 3.56 m X 2.46 m X 2.45 m

· Dimensions du dispositif sous test : max 15% du volume de la chambre

· Champ statistiquement homogène et isotrope

Mesures réalisables :

            · Test d’immunité

            · Test d’émission

            · Mesure d’efficacité de blindage d’enceinte

métallique

Caractérisation électromagnétique champ proche

Caractérisation électromagnétique planaire champ proche (2D)

Scanner planaire vertical ultra-large bande (2.0 GHz – 110 GHz)

Actuellement, huit bandes de fréquences sont accessibles, correspondant aux sondes champ proche disponibles. La sonde champ proche est déplacée devant le dispositif sous test qui est positionné sur la table optique. Un analyseur de réseau vectoriel mesure l’onde électromagnétique créée par le dispositif sous test sur un volume de 1.0 x 1.0 x 0.3 m3.

Aperçu du scanner planaire vertical

Caractéristiques :

·  Fréquences de fonctionnement :                        

2.17 – 3.3 GHz

3.22 – 4.9 GHz

8.0 – 110.0 GHz

· Zone de travail : 1.0 m x 1.0 m x 0.3 m

     Pour chaque axe :

·  Résolution minimale : 0.01mm
·  Précision minimale : 0.02 mm

Mesures réalisables :

· Caractérisation et calibration de systèmes d’imagerie

courte portée

· Mesure en champ proche de la cartographie

des courants de surface d’antennes

Caractérisation électromagnétique sphérique en champ proche (3D)

Scanner sphérique 3D pour mesures sous pointes et exemple de dispositif sous test

Caractéristiques :

· Fréquence de fonctionnement :

 8.0 – 110.0 GHz

· Zone de travail : sphère de 100 mm

Mesures réalisables :

· Adaptation (|S11|)

· Diagramme de rayonnement (0.1°)

· Diagramme de polarisation

· Gain réalisé fréquentiel (précision de ± 0.6 dB)

· Directivité (précision du gain)

Caractérisation d'antennes

Base champ lointain

La base en champ lointain de PLATINOM fonctionne entre 500 MHz et 12 GHz. La détermination des caractéristiques de rayonnement est effectuée en mesurant la liaison d’un système comprenant l’antenne sous test et une antenne de référence, l’une en émission et l’autre en réception. La distance entre les deux antennes doit respecter la condition du champ lointain (2*D^2/λ), avec D la plus grande dimension des deux antennes et λ la longueur d’onde du signal.

 

Vue de l’intérieur de la base de mesure

Caractéristiques :

· Fréquence de fonctionnement : 0,5 GHz à 12 GHz

· Faradisation et anéchoïque totale

· Dimensions extérieures : 9 m x 5 m x 5 m

· Taille maximale des antennes à caractériser :

          1 m à 500 MHz à 0,3 m à 12 GHz

· Poids maximum : 20 Kg

Mesures réalisables :

· Adaptation (|S11|)

· Diagramme de rayonnement (1°)

· Diagramme de polarisation

· Gain réalisé fréquentiel (précision de ± 0.5 dB)

· Directivité (précision du gain)

Base compacte

La fonction d’une base compacte de mesure d’antennes est de reproduire la condition de champ lointain à une distance relativement faible. Une onde sphérique provenant de la source d’émission est transformée en onde plane après réflexion sur la parabole. Elle est, ensuite, dirigée vers l’antenne sous test. Le volume dans lequel l’onde est parfaitement plane est appelé zone tranquille. La solution technique la plus simple utilise une parabole à source décalée.

Aperçu de la base compacte et du réflecteur parabolique

 

Caractéristiques :

· Anéchoique totale

· Fréquence de fonctionnement : 8.0 -110 GHz          

· Dimensions extérieures : 8 m x 5 m x 5 m

· Zone tranquille (zone de test) : 80 cm

· Poids maximum : 6 Kg

Mesures réalisables :

· Adaptation (|S11|)

· Diagramme de rayonnement (pas possible de 0.25°)

· Diagramme de polarisation

· Gain réalisé fréquentiel (précision de ± 0.35 dB)

· Directivité (précision du gain)

Cet équipement a été cofinancé par le Centre de Ressources Technologiques CISTEME.

Prestations

– Caractérisation d’antennes (0.5-110 GHz)

– Caractérisation de paramètres [S] (40 MHz-50 GHz)

– Caractérisation CEM

– Caractérisation de matériaux

– Caractérisation en champ proche planaire (Scanner 2D)

– Caractérisation en champ proche sphérique (Scanner 3D pour des mesures de diagramme de rayonnement sous pointes)

Publications

Karmann, P., Martinod, E., Arnaud, E., & Andrieu, J. (2023). Design of a Wideband, High Steering Angle and Low Side-Lobes Levels Matrix Antenna. International Journal of Electrical and Computer Engineering Research, 3(3), 13–20.
https://doi.org/10.53375/ijecer.2023.350

S. Jemmeli, T. Monediere, E. Arnaud and L. Huitema, « Ultra-Miniature and Circularly Polarized Ferrite Patch Antenna, » in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 71, no. 8, pp. 6435-6443, Aug. 2023
https://doi.org/10.1109/TAP.2023.3284166

Fromenteze, T., Yurduseven, O., Uche, C. et al. Morphogenetic metasurfaces: unlocking the potential of turing patterns. Nat Commun 14, 6249 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41775-9