Modélisation par méthode fréquentielle de l’impact des IEM sur les systèmes électroniques

Contexte :

Les systèmes électroniques embarqués peuvent être soumis à des menaces électromagnétiques sévères qui peuvent détériorer leur fiabilité et compromettre leur mission. Des systèmes ont ainsi des spécifications de tenue à des menaces, telle que les impulsions électromagnétiques d’origine nucléaire haute altitude (IEMN-HA), ou de potentielles agressions électromagnétiques non nucléaires mais intentionnellement malveillantes. L’évaluation de leur vulnérabilité, et des performances des mesures de protection destinées à y pallier impose de connaitre les niveaux de susceptibilité intrinsèque des composants électroniques sensibles. L’évaluation prédictive du comportement des systèmes face à ce type d’agressions est un enjeu majeur tant vis-à-vis de leur sécurité que pour la compréhension des phénomènes de défaillance.

Objectif de la thèse :

La thèse a pour objet la mise en oeuvre complète d’une méthode permettant de caractériser et modéliser dans le domaine fréquentiel des systèmes fortement non-linéaires soumis à des IEM. En effet, les méthodes conventionnelles ne peuvent généralement s’appliquer qu’en risquant de détruire les composants. Une méthode d’injection impulsionnelle (plusieurs kilovolts) associée à de la réflectométrie temporelle (TDR) est donc proposée. Cette thèse vise à développer des modèles fréquentiels permettant de prédire les dégradations occasionnées par les IEM en modélisant les multiples effets non-linéaires des composants, en déterminant la réponse stochastique des composants perturbés, en prenant en compte l’influence de l’environnement électrique des composants.

Déroulement de la thèse :

Une méthode expérimentale permettant d’extraire les paramètres des modèles devra être entièrement élaborée. La validation se fera sur l’analyse de cartes d’application spécifiquement conçues, en comparant la méthodologie d’évaluation avec la mesure. Il sera nécessaire de développer des méthodes d’injection de contraintes et de mesure adaptées aux moyens expérimentaux du CEA pour accéder à la compréhension des phénomènes mis en jeu. Les méthodes de caractérisation à développer sont : réflectométrie temporelle (TDR) forte tension (kilovolts), comparaison avec des mesures « petits signaux » (analyseur de réseau vectoriel), analyse champ proche dans le domaine temporel et algorithme de reconstruction du courant comme outil de validation des modèles, développement de sondes, et si besoin de générateurs, spécifiquement adaptés (niveau et bande passante, …). Enfin, il s’agit de faire la démonstration que les modèles fréquentiels des composants développés permettent la prévision correcte des défaillances occasionnées par des IEM au niveau d’une carte électronique.

DIRECTEUR DE THESE

Fabrice CAIGNET
& Alexandre BOYER fcaignet@laas.fr
aboyer@laas.fr

ECOLE DOCTORALE

ED 323
Ecole doctorale Génie Electrique Electronique, Télécommunications et Santé : du système au nanosystème
LAAS/CNRS
7 avenue du Colonel Roche
BP 54200
31031 TOULOUSE CEDEX 4

ENCADRANT

Guillaume MEJECAZE
guillaume.mejecaze@cea.fr

CENTRE

Gramat
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