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N. CHAKER & H. ALOUI ENET’Com
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Chapitre I:
Introduction à la
Compatibilités Electromagnétiques
(CEM)

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I - Définition
« L'aptitude d'un dispositif, d'un appareil ou d'un système à fonctionner dans son
environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans produire lui-
même des perturbations électromagnétiques de nature à créer des troubles graves
dans le fonctionnement des appareils ou des systèmes situés dans son
environnement »
La compatibilité électromagnétique (CEM) est un domaine dont le but est de
rendre compatible le fonctionnement d'un système électronique dans un
environnement électromagnétique perturbé.

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Un
système
compatible
CEM
respecte
3
critères
: Il ne produit aucune interférence avec d’autres systèmes
Il n’est pas susceptible aux émissions d’autres systèmes
Il ne produit aucune interférence avec lui-même.

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II - Décomposition d’un problème CEM
• Selon ses « principes fondamentaux » la compatibilité électromagnétique
s’analyse en termes d’émission (ne pas perturber l’environnement) et
d’immunité (ne pas être perturbé). Par conséquent, dans un problème de
CEM, on trouvera trois éléments: une source de perturbation, un moyen
de couplage et une victime des perturbations ainsi couplées
Source Victime
(récepteur)
Couplage

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III - Sources de perturbation
1 – Les sources naturelles
• La foudre (décharge électrostatique entre nuages ou entre nuage et sol)
• Les rayonnements cosmiques et en particulier solaires
Décharge orageuse

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2 – Les sources reliées à l’activité humaines
• Les sources de rayonnement électromagnétique volontairement créées par
l'homme : émetteurs radio, télévision, radar, téléphones portables, etc. ;
• Les sources de perturbation involontaires qui proviennent de l'utilisation de
l'électricité : lignes de transport de l'énergie, éclairage fluorescent, moteurs
électriques, alimentations des systèmes électroniques, etc.
• Les décharges électrostatiques qui impliquent le corps humain ou des matériaux
mis en mouvement par l'homme.

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2 – Les sources reliées à l’activité humaines
Tempête (sécuriser les
communications
et transmissions de données)
Impulsion EM d’origine nucléaire Décharge électrostatique

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IV - Illustration des sollicitations EM d’un système
 Conséquences des
perturbations CEM
Le fonctionnement du
système (victime) est
perturbé.
Ce qui peut aller du simple
désagrément, comme le
grésillement d'un récepteur
radio, à la perte de
fonctionnalité momentanée
ou permanente.

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Fréquences et niveaux de bruit associés aux différentes sources de
perturbation typique
Type de source Commentaires
Réseau électrique
Transitoires lent, temps de montée de l’ordre de 1 ms, durée de
quelques dizaines de ms, amplitude d’environ 10 kV.
Formes d’onde oscillatoires 100 kHz.
Creux de tension (jusqu’à une durée de 100 ms)
Harmoniques jusqu’à environ 2 kHz, … etc.
Appareils de coupure du courant
Transitoires rapides (temps de montée quelques ns, amplitude
de quelques kV)
Décharge électrostatique Temps de montée de 1 à 10 ns
Moteurs à collecteur (bruit de
commutation)
Fréquences jusqu’à environ 300 MHz
Alimentation à découpage Spectre de bruit continu de 1 kHz à 100 MHz
Circuits logiques Bruit continu de quelques kHz à 500 MHz

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V - Problèmes de bases en CEM
• les câbles d’alimentation et d’interconnexion ont le potentiel d’émettre ou
de recevoir de l’énergie électromagnétique.
Composant
perturbateur
Emission par rayonnement
Composant
potentiellement
susceptible
Susceptibilité au rayonnement

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•Les signaux perturbateurs peuvent passer directement entre différentes
parties du système par conduction directe
Emission Conduite Susceptibilité Conduite
Composant
perturbateur
Composant
potentiellement
susceptible

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•Il est enfin important de réaliser que les problèmes d’interférences vont
au-delà des 4 schémas présentés et souvent on est en présence d’au
moins deux des quatre catégories illustrées.

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VI - Contexte industriel de la CEM
• De nombreux secteurs d’activités sont concernés par les risques électromagnétiques dont
certains peuvent menacer la sécurité des utilisateurs de moyens de transports ou la
disponibilité d’installations contrôlées par des équipements informatiques:
• Industrie aéronautique
• Industrie spatiale
• Industrie ferroviaire
• L’industrie automobile
• La production et la distribution de l’énergie électrique
• Les télécommunications
• Les appareils informatiques
• Les application militaires
• …

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VI - Contexte industriel de la CEM :
1 - Industrie aéronautique
Les avions modernes comportent des instruments et des gouvernes
commandés par des calculateurs vulnérables aux rayonnements
électromagnétiques.
Les risques majeurs proviennent de la foudre, une intensité voisine de
vingt milles Ampères peut circuler sur la surface métallique de l'avion.
Les champs intenses et de très hautes fréquences émis par les
faisceaux radars provenant des centres de contrôles aériens,
Les téléphones portables et les appareils électroniques utilisés par les
passagers

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2 - Industrie automobile
Les circuits électroniques et les commandes électriques à bord des
automobiles sont exposées aux sources d’interférences
Les téléphones portable peuvent nuire à la
sécurité
Les freins à
commande
électrique
Les lèves
glaces
Les serrures
Les
calculateurs
de bord
peuvent
aussi
produire des
interférences

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3 - La production et la distribution d’énergie électrique
• Les grands réseaux électriques à très haute tension constituent les cibles
privilégiées des impacts foudre.
• Les incidents d’exploitation des réseaux électriques avec les court circuits
provoqués sur les lignes aériennes lors des tempêtes ou les défauts
d’isolement engendrés dans les câbles souterrains sont également
l’origine de parasites d’une amplitude suffisante pour perturber les circuits
de contrôle de ces installations.
• …

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4 -Les télécommunications
• Les réseaux filaires de téléphonie sont soumis aux inductions dues à la
foudre ainsi qu’à la proximité de puissants émetteurs de radiodiffusion.
• le codage des informations numériques traitées dans les téléphones
portables est sensibles à des interférences de très grande amplitude.
• …

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5 - Les appareils informatiques
• Les faibles tensions rencontrées sur les circuits logiques des équipements
informatisés les exposent aux effets indésirables de perturbations d'origines
diverses.
• Les circuits logiques très rapides adoptés dans les calculateurs introduisent
des sources de rayonnement électromagnétique couvrant des spectres
atteignant ou dépassant parfois le GHz. L'intensité du champ rencontré à
quelques mètres de ces équipements est alors suffisante pour interférer
avec des transmissions hertziennes.

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6 - Les applications militaires
• Des sources électromagnétiques puissantes émettant des signaux transitoires ou
entretenus peuvent réaliser des armes tactiques ou stratégiques très efficaces.
C’est le cas de l’impulsion électromagnétique nucléaire (IEMN) produite par une
arme nucléaire déclenchée à très haute altitude. L’explosion engendre une
impulsion électromagnétique d’amplitude suffisante pour induire des effets
destructeurs sur les équipements électroniques illuminés par ce phénomène.
• Des faisceaux très directifs d’ondes entretenues et pulsées semblables aux
émissions des radars émettant sont aujourd’hui réalisables. Ces émissions dirigées
vers des installations électroniques fixes ou aéroportées peuvent sérieusement
perturber certaines fonctions et mettre en défaut le fonctionnement d’une arme
ou celle d’un dispositif de surveillance (interférence).

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VII - Normes en CEM
1 - Comités techniques
• Communauté Economique Européenne (CEE):
• Comité Européen de Normalisation en Electrotechnique
(CENELEC),
• Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques
(CISPR),
• Commission Electrotechnique Internationale (CEI),

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VII - Normes en CEM
2 - Exemple
• L'application de la directive européenne sur la CEM portant la référence
CEE-89-336 doit être respectée par tout appareil mis sur le marché
européen et susceptible de produire des perturbations ou de se révéler
sensible à certains environnements électromagnétiques. La directive
concerne également des installations comportant des réseaux de câbles
reliant les appareils entre eux.
• La directive indique que toute personne ou entreprise mettant en
circulation un appareil électrique doit s'assurer qu'il ne pollue pas
exagérément ses riverains et qu'il n'est pas lui-même exagérément sensible
à des pollutions de cette nature.

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VII - Normes en CEM
• Les normes définissent :
 Les appareils de mesure,
 Les méthodes de mesure,
 Les niveaux d'émission maximale,
 Les niveaux de susceptibilité auxquels les appareils doivent fonctionner.

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VII - Normes en CEM
3 - Classes et bandes
• Les Normes prévoient trois classes :
 Classe A, pour les produits destinés à être utilisés en milieu industriel ou commercial,
 Classe B, pour les produits résidentiels et d'industrie légère,
 Classe C, pour les instruments de tests.
• Les normes d'émission sont subdivisées en 4 bandes :
 Bande A, pour les fréquences de 9khz à 150khz,
 Bande B, pour les fréquences de 150khz à 30mhz,
 Bande C, pour les fréquences de 30mhz à 300mhz,
 Bande D, pour les fréquences de 300mhz à 1ghz.

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Application : décharge électrostatique
(DES) d’un corps humain
•On considère le montage ci-après :
1. Montrer que i(t) satisfait l’équation différentielle : i + RC di/dt = 0.
2. Déterminer i(t) en fonction de U0
= U(t=0).
3. Application décharge électrostatique du corps humain : On considère que le corps humain est équivalent
à une capacité C = 200 pF en série avec une résistance R = 1 KΩ, et qu’il a cumulé une charge
équivalente à Uc = 10 kV. Tracer l’allure du courant de décharge i(t) à travers une carcasse métallique de
résistance négligeable. Commentaire. Pour information : Champ disruptif dans l’air : E = 3 MV/m
Source de génération de charge Tension électrostatique
Humidité relative
10 à 20% 65 à 90%
Marche sur un tapis 35 kV 1,5 kV
Marche sur un sol vinyl 12kV 250V

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