Blindage électromagnétique

Le blindage électromagnétique ou blindage électrique est un blindage qui consiste à diminuer le champ électromagnétique au voisinage d'un objet en interposant une barrière entre la source du champ et l'objet à protéger.



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Compatibilité électromagnétique - Électronique

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  • Le blindage magnétique permet d'assurer au champ magnétique de rester à .... Dans un tel mode de réalisation, le blindage électromagnétique est assuré.... (source : freepatentsonline)
  • Boitier métalique = protection électromagnétique contre par exemple... pour proteger contre le champs electro-magnetique il faut du grillage... le blindage électromagnétique est rarement en cuivre... pour le reste je... (source : forum.hardware)
Cages de blindage électromagnétique dans un téléphone portable démonté. Une des cages est retirée pour montrer le circuit intégré protégé par le blindage.

Le blindage électromagnétique ou blindage électrique est un blindage qui consiste à diminuer le champ électromagnétique au voisinage d'un objet en interposant une barrière entre la source du champ et l'objet à protéger. La barrière doit être faite d'un matériau conducteur électrique. Les blindages électromagnétiques sont essentiellement utilisés pour protéger des équipements électroniques des parasites électriques et des radiofréquences.

Le blindage peut diminuer l'influence des micro-ondes, de la lumière visible, d'autres champs électromagnétiques et des champs électrostatiques. Surtout, une enceinte conductrice utilisée pour isoler des champs électrostatiques est connue sous le nom de cage de Faraday. Par contre, un blindage électromagnétique ne peut pas isoler des champs magnétostatiques, pour lesquels le recours à un blindage magnétique est indispensable.

L'efficacité du blindage dépend du matériau utilisé, de son épaisseur et de la fréquence à bloquer.

Matériaux

Les matériaux utilisés le plus fréquemment comme blindage électromagnétique sont des feuilles et des grilles métalliques, des gaz ionisé et des plasmas. De manière à assurer le blindage, les trous dans les grilles et feuillets doivent être significativement plus petits que la longueur d'onde de la radiation à bloquer.

Une autre méthode courante de blindage, en particulier utilisée dans les appareils électroniques grand public équipés d'un boîtier plastique, consiste à recouvrir l'intérieur du boîtier avec une encre métallique. Cette encre est habituellement constituée d'une dispersion de particules de nickel ou de cuivre dans une solution liquide. L'encre est dispersée avec un atomiseur et , une fois sèche, forme une couche conductrice continue. Quand elle est reliée à la masse de l'appareil, elle forme un blindage efficace.

Exemples d'application

Un câble blindé est un câble électrique possédant un blindage sous la forme d'un treillis de fils entourant l'âme du câble. Le blindage empêche que le signal ne s'échappe du conducteur et empêche aussi qu'un signal parasite ne s'ajoute au signal transporté par le conducteur.

Certains câbles sont équipés de deux blindages concentriques. L'un est connecté aux deux extrémités, l'autre à une extrémité uniquement. Cette disposition sert à maximiser à la fois le blindage des champs électromagnétiques et des champs électrostatiques.

La porte d'un four à micro-ondes dispose d'un écran intégré à son hublot. Les micro-ondes utilisées dans le four ont une longueur d'onde de l'ordre de 12 cm. Pour cette longueur d'onde, la grille, de pas millimétrique, forme une cage de Faraday. Par contre, la lumière visible, de longueur d'onde allant de 400 nm à 800 nm, passe facilement entre les fils de la grille.

Le blindage électromagnétique est aussi utilisé pour empêcher l'accès aux données stockées dans les puces RFID incluses dans de nombreux appareils, comme les passeports biométriques.

Le fonctionnement du blindage électromagnétique haute fréquence

Un champ électromagnétique consiste en un champ électrique et un champ magnétique variables et couplés. Le champ électrique produit une force sur les porteurs de charge électrique des matériaux conducteurs (les électrons). Aussitôt qu'un champ électrique est appliqué à la surface d'un conducteur parfait, il produit un courant électrique. Le déplacement de charge au sein du matériau diminue le champ électromagnétique à l'intérieur du matériau.

De la même façon, des champs magnétiques variables génèrent des vortex de courant électrique qui agissent de manière à annuler le champ magnétique. (Un conducteur électrique qui ne serait pas ferromagnétique laisse librement passer le champ magnétique. ) Le rayonnement électromagnétique est réfléchi entre l'interface d'un conducteur et d'un isolant. Ainsi, les champs électromagnétiques existant à l'intérieur du conducteur n'en sortent pas et les champs électromagnétiques externes n'y entrent pas.

Limitations de l'efficacité des blindages

Plusieurs facteurs limitent l'efficacité d'un blindage électromagnétique réel. L'un est que, à cause de la résistance électrique du conducteur, le champ créé au sein du matériau n'annule pas totalement le champ extérieur. D'autre part, la majorité des conducteurs ne peuvent atténuer les champs magnétiques de faible fréquence.

Les rayonnements électromagnétiques sont d'autant mieux arrètés par un plan métallique que la fréquence est élevée. Pour évaluer l'efficacité d'un blindage, on calcule l'épaisseur de peau (voir effet de peau). Le blindage sera d'autant plus efficace que son épaisseur sera grande devant l'épaisseur de peau. On s'aperçoit que pour les fréquences de plusieurs dizaines de MHz, quelques dizaines de micron d'épaisseur de métal sont fréquemment suffisantes.

Cependant, à ces fréquences élevées, un autre phénomène peut diminuer à néant l'efficacité d'un blindage : il s'agit des trous et des fentes sur ce blindage. D'une façon générale, il faudra considérer le périmètre de l'ouverture, pour savoir si celle -ci nuit ou non au blindage. Des petits trous, même nombreux, conserveront la qualité du blindage. C'est ainsi qu'on peut remplacer une surface métallique par une grille. Il suffira que le périmètre des trous soit particulièrement petit comparé à la longueur d'onde. Au contraire, une fente, constituée par un couvercle plaqué sur un coffret, pourra diminuer fortement l'efficacité du blindage. Une fente dont le périmètre est proche de la longueur d'onde sera même une véritable antenne ! Pour diminuer ces effets des fentes, on s'assurera que le périmètre des fentes (soit par conséquent deux fois la longueur) est petit comparé à la longueur d'onde la plus petite qui pourrait être rayonnée. C'est pour cette raison qu'on trouve quelquefois des couvercles fixés par la plupart de vis, ou exemps de peinture sur la face interne. On réduit ainsi le périmètre de chaque fente. On pourra aussi équiper les couvercles de languettes assurant un contact électrique entre les parties métalliques constituant le boîtier de l'appareil.

Enfin, il ne servirait à rien de garantir des dizaines de dB d'atténuation par un blindage si on ne s'assurait pas que les câbles entrant dans l'appareil ne créent un passage aux courants de haute fréquence. Voir compatibilité électromagnétique et surtout le paragraphe "couplage en mode commun"

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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