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Barreaux d'une cage de Faraday



  1. #1
    Chewbie

    Barreaux d'une cage de Faraday


    ------

    Bonsoir !
    J'aimerais savoir ce qu'il se passe physiquement lorsqu'une cage de Faraday n'est pas pleine mais comporte un maillage, justement au niveau des mailles. L'effet de peau pour le conducteur qui forme la cage OK. Mais au niveau de l'air à l'intérieur des mailles, comment modéliser ce qu'il se passe ? Qu'est-ce qu'il se passe d'ailleurs, tout simplement?
    Merci

    -----

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  3. #2
    f6bes

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Citation Envoyé par Chewbie Voir le message
    Bonsoir !
    J'aimerais savoir ce qu'il se passe physiquement lorsqu'une cage de Faraday n'est pas pleine mais comporte un maillage, justement au niveau des mailles. L'effet de peau pour le conducteur qui forme la cage OK. Mais au niveau de l'air à l'intérieur des mailles, comment modéliser ce qu'il se passe ? Qu'est-ce qu'il se passe d'ailleurs, tout simplement?
    Merci
    Bjr à toi,
    Tu y tiens à ton"effet de peau" !

    Quel role l'AIR peux t il jouer , d'APRES TOI,sur une cage de faraday ??
    Strictement AUCUN.

    Une plaque PLEINE (métal) constitue un obstacle pour les ondes.
    Un "grillage" (maille) constitue AUSSI un obstacle, a part QUE l'obstacle est du genre "passoire".
    Plus la maille est fine est MOINS la "passoire" laisse passer. C'est aussi simple que cela.
    A+

  4. #3
    Jeanpaul

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Un calcul autrefois classique était de calculer l'effet d'une série de cylindres conducteurs parallèles dans un champ électrique uniforme constant. Ca suppose un bagage en géométrie.
    Le résultat en deux mots est que les cylindres "aspirent" les lignes de champ sauf celles qui sont juste au milieu de deux cylindres et qui passent. Il en résulte une grande atténuation du champ si bien qu'on dit qu'il est nul, mais ce n'est pas rigoureux. Evidemment l'écrantage marche d'autant mieux que les fils sont plus gros et plus serrés.

  5. #4
    invite21348749873
    Invité

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Bonjour
    De mémoire, Feynman aborde ce probleme dans son cours.
    Le champ reste nul dans la cage mais présente des ondulations entre les barres, de plus en plus négligeables quand le nombre de barres augmente

  6. #5
    predigny

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Pour une cage de Faraday, la notion de "barreaux" n'est utile que pour une étude théorique car dans la pratique la polarisation de l'onde peut être quelconque. C'est un grillage qu'il faut considérer en pratique. La règle de la maille qui fait 1/10 de la longueur d'onde la plus courte à filtrer est une règle assez bonne dans la plus part des cas, mais le blindage n'est pas parfait et à l'intérieur de la cage, à proximité des mailles, le champ électrique peut être encore assez fort. Pour un blindage à 900MHz fait d'une feuille d'alu (ou de cuivre), assez épaisse (0,1mm ), cette rêgle donne droit à des trous de l'ordre de 2cm de diamètres, à condition de ne pas faire passer des antennes par ces trous : tout fil entrant ou sortant doit être blindé et le blindage du fil relié au blindage de l'appareil.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    LPFR

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Bonjour.
    Chewbie a oublié de préciser s'il parle de champs électrostatiques ou des ondes électromagnétiques. Compte tenue de son autre post, je pense qu'il s'agit des ondes.

    Pour l'électrostatique, comme le signale Arcole, Feynman traite le problème comme exemple d'application des calculs de champs avec des variables complexes.

    Physiquement, comme l'a indiqué Jeanpaul, les lignes de force finissent sur les barreaux au lieu de "continuer tout droit". Mais une partie dépasse un peu des barreaux pour y revenir par derrière. Ce qui fait qu'il y a un peu de champ "qui dépasse".

    Pour les ondes c'est un peu différent. Le champ électrique est dans un plan parallèle aux barreaux (je traite l'incidence normale). S'il n'y a que des barreaux et qu'ils sont perpendiculaires au champ, l'onde traverse les barreaux gaiement. Par contre, si les barreaux sont parallèles au champ on se retrouve avec la même situation d'une onde tombant sur un plan conducteur. Un courant est induit par le champ sur les barreaux qui se comportent comme une antenne: ils émettent une onde EM de phase opposé à l'onde incidente. Du côté incident on voit cette onde comme "l'onde réfléchie" et de l'autre côté cette onde s'annule avec l'onde incidente. Si les barreaux ne sont pas assez bons conducteurs ou s'ils sont trop éloignés les uns des autres, l'onde émisse est plus faible et l'onde incidente ne s'annule pas avec l'onde émisse (de l'autre côté). Du côé incident "l'onde réfléchie" à une amplitude plus faible que l'onde incidente.

    Si, au lieu d'être des barreaux il s'agit d'un grillage, la situation est similaire sauf qu'il n'y a pas de direction privilégiée. Le maillage ne se comporte pas comme un polariseur.

    Et pour revenir au blindage et à la cage de Faraday de Chewbie. Deux bandes conductrices que ne font pas bon contact sur les bords, se comportent un peu comme des barreaux "de travers" pour les ondes polarisées perpendiculairement aux bords, et laissent passer tout ou une partie su signal.


    Au revoir.

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  10. #7
    predigny

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    ...
    Et pour revenir au blindage et à la cage de Faraday de Chewbie. Deux bandes conductrices que ne font pas bon contact sur les bords, se comportent un peu comme des barreaux "de travers" pour les ondes polarisées perpendiculairement aux bords, et laissent passer tout ou une partie su signal....
    C'est tout à fait vrai, pourtant les feuilles d'alu (plastifiée d'un coté) sont souvent employées pour réaliser des blindages HF. Les bandes adhésives conductrices ne réalisent pas de très bons contacts avec l'alu mais étant utilisées avec d'assez grandes surfaces, les capacités "parasites" entre alu et bande adhésives sont suffisamment importantes pour présenter une faible impédance à ces fréquences élevées et ça marche ; au moins 20dB d'aténuation ; assez pour tenir les normes.
    Je viens de trouver ce document qui fait le tour du problème mais est un peu "hard" surtout au début.

    http://www.esiee.fr/~poulichp/CEM/Bl.../chapitre2.PDF

  11. #8
    LPFR

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Re.
    Effectivement, c'est peut-être la bonne solution pour le bricoleur. Faire que les lais se recouvrent largement. Ce qui n'est pas évident est de réussir à ce que les feuilles soient bien plaquées ensemble. Difficile de les coller avec une colle qui sèche et qui puisse être étalée en couches très minces.
    A+

  12. #9
    Chewbie

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Bonjour à tous! Et merci pour vos réponses!

    Pour commencer...
    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Bjr à toi,
    Tu y tiens à ton"effet de peau" !
    Je sais que je peux être chiant quand je m'y mets mais cette fois c'était pas spécialement fait exprès... L'avantage c'est que plus tu as l'air bête et borné, mieux on t'explique les choses ^^

    Effectivement LPFR, bien vu, je parlais d'ondes électromagnétiques...

    Alors, (en fait j'aurais du donner tout le détail de l'expérience dès le début, ça aurait peut être simplifier les choses mais bon ce qui est fait est fait) si j'ai bien compris, pour ce qui est des fentes et de leur taille maximale, ça dépend à la fois de la fréquence des ondes et de l'épaisseur des barreaux (ou de la maille)?
    Ce qui expliquerait pourquoi ça ne marche pas avec du papier alu (effectivement ça ne viendrait pas de l'épaisseur en tant que telle, mais de l'espacement des barreaux, ce qui parrait se tenir, puisque le dernier barreau de la cage correspond à l'arrivée d'alu), mais que ça marche avec du scotch alu, beaucoup plus épais, j'aurais donc a priori le droit à des fentes plus grandes...?

    Pour la cage que j'ai réalisé j'ai 5plans recouverts d'alu (en trois morceaux, mais qui se recouvrent assez largement, le 3eme ne servant en fait qu'a la jonction électrique des deux autres, c'est assez difficile à faire d'un seul tenant).
    Pour le dernier plan : j'utilise directement les cordes de ma guitare (en nickel, normalement ça conduit pas trop mal non plus), reliées électriquement à la masse (pour la sécurité, les coups de jus dans les doigts c'est pas top... et ça m'est déjà arrivé), et à l'alu (par l'extérieur, le fil ne rentre pas dans la cage, idem sécurité, et pour avoir une l'équivalent d'une vraie cage).
    Les cordes sont relativement épaisses (entre 1mm et 0.1mm environ), l'espacement entre chaque corde est d'environ 1cm, et la distance entre les cordes et l'alu est aux alentours de 1cm également (1.5 au maximum)
    Seulement j'ai bien des barreaux et non des mailles, mais ça marche quand même (en pratique). Pour l'onde que je reçois (téléphone portable...), je n'ai a priori pas de polarisation particulière, donc je bloque tout ce qui est parallèle, mais laisse passer tout ce qui est perpendiculaire (d'ailleurs si ce n'est ni l'un ni l'autre, polarisation quelconque, qu'est-ce qui qui est privilégié ? dès que c'est plus perpendiculaire ça bloque, dès que c'est plus parallèle ça passe, ou plus compliqué? -je sens que c'est plus compiqué...-). Mais au final il m'en reste très peu par rapport à ce que j'avais au début (atténuation sur les 5plans d'alu presque totale -approximation bien sur-), d'où le fait qu'il m'en reste effectivement, mais peu.
    Ca a l'air de se tenir en tout cas...

  13. #10
    f6bes

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Bsr à toi,
    Généralement le 900 Mhz c'est du vertical.
    Mais avec les rotations de polarisation et diverses réflexions, bien malin celui qui peut dire la polar est COMME CELA !!
    Si tes "barreaux " sont PERPENDICULAIRES à la polar de l'onde , ALORS les barreaux n'ont que peu (pas) d'influence sur "l'empéchement" de passer à travers.
    S'ils sont PARALLELES à la polar de l'onde, ALORS là ils ont de l'efficassité pour "empécher" le passage de l'onde.

    Si t'as polar est à 45 ° ça bloque ..... en partie !!!
    Si tu regardes les REFLECTEURS des antennes TV. T u vas t'aperçevoir que les "barreaux" sont dans le sens de la plus GRANDE efficassité c'est à dire PARALLELE à la polar de l'onde et non pas PERPENDICULAIRE à celle ç, .
    Bonne soirée

  14. #11
    LPFR

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Généralement le 900 Mhz c'est du vertical.
    Bonsoir F6bes.
    Les émissions des relais des téléphones portables sont polarisées circulairement pour que les téléphones, qui émettent et reçoivent polarisées linéairement, puisent capter et être captés par les relais dans n'importe quelle position. Quant à l'angle de polarisation des téléphones, ça dépend de la position du téléphone. Ils sont rarement utilisés verticalement ou horizontalement. Je dirais même qu'ils sont toujours de travers.
    Cordialement,

  15. #12
    Chewbie

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Au fait, en utilisant du papier aluminium, on est presque obligé de le "froisser". Mais apparemment ça causerait des micro coupures, donc des micro fentes, et par milliers! Ca pourrait également expliqué d'avec ça la qualité du blindage en soit amoindrie non ?

    Et pour la réalisation de la cage on pourrait peut-être passer par un "patron" (oui oui, comme au primaire), et de le faire du coup d'un seul tenant... Ça pourrait être une solution pour éviter les problèmes de contact, il suffirait de replier ensuite sur les jonctions le papier sur lui même, les "fentes" deviendraient alors très petites...
    Dernière modification par Chewbie ; 05/03/2009 à 20h02.

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  17. #13
    f6bes

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonsoir F6bes.
    Les émissions des relais des téléphones portables sont polarisées circulairement pour que les téléphones, qui émettent et reçoivent polarisées linéairement, puisent capter et être captés par les relais dans n'importe quelle position. Quant à l'angle de polarisation des téléphones, ça dépend de la position du téléphone. Ils sont rarement utilisés verticalement ou horizontalement. Je dirais même qu'ils sont toujours de travers.
    Cordialement,
    Bjr à vous,
    Pour avoir ouvert qq panneaux d'antennes de ces relais, je n'ai y est rien vu de polar "circulaire" (à droite/ou à gauche ?) ou "croisée".
    Je n'y ai vu que des dipoles "doublet" TOUS dans le meme sens .

    Mais bon, on peut créer du "circulaire", question de déphasage dans les alim de ces dipoles.

    Bonne journée

  18. #14
    LPFR

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Bonjour.
    N'étaient t'ils pas des croisillons (des dipôles orientés à 90° les uns par rapport aux autres)?
    C'est LA façon standard de faire de l'émission polarisé circulaire: deux dipôles orientés à 90° et déphasés de 90°.
    Au revoir.

  19. #15
    predigny

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Sur le document ci-dessous, (mais ne n'est pas forcément représentatif de tous les systèmes) il semble que la polarisation des antennes des relais soit dans un plan à 45° mais que ce plan peut être choisi (+45° ou -45° )pour obtenir le meilleur niveau de communication. Ce ne serait donc pas de la polar circulaire, même si les dipôles en croix ont la même disposition.

    http://lesrelaisgsm.juliendelmas.com...m_20072006.pdf

  20. #16
    LPFR

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    Sur le document ci-dessous, (mais ne n'est pas forcément représentatif de tous les systèmes) il semble que la polarisation des antennes des relais soit dans un plan à 45° mais que ce plan peut être choisi (+45° ou -45° )pour obtenir le meilleur niveau de communication. Ce ne serait donc pas de la polar circulaire, même si les dipôles en croix ont la même disposition.

    http://lesrelaisgsm.juliendelmas.com...m_20072006.pdf
    Bonjour Predigny.
    Désolé, mais dans votre document on ne voit pas les antennes. On ne voit que les boîtiers qui protègent les antennes. Avec ce type de photo on pourrait conclure que les antennes de radar dont des radomes.
    Quant au contenu et à la section dans laquelle il parle de la polarisation, je pense que la personne qui a rédigé le document n'a pas une idée claire de ce qu'est la polarisation et encore moins de ce qu'est la polarisation circulaire.
    Il y a très longtemps, j'avait dit, dans mon cours initiation aux antennes que [i]probablement[I] les antennes des relais GSM étaient des croisillons. Une ou deux années plus tard, un de mes anciens étudiants, qui travaillait dans une boite d'installation de ces antennes, m'envoya un mail en me confirmant ce que j'avais dit, accompagné des photos des boîtiers ouverts dans lesquels on voyait clairement les croisillons.
    Malheureusement cela fait tellement longtemps que je ne sais pas dans laquelle de mes bécanes se trouve ce mail.
    Au revoir.

  21. #17
    predigny

    Re : Barreaux d'une cage de Faraday

    Je vous trouve bien sévère avec cet article qui est tout de même assez fouillé, mais sur le coup de la polarisation, vous avez certainement raison car les antennes se partageant des centaines de communications simultanées, je vois mal la porteuse changer de plan de polarisation en fonction du "time slot" d'un utilisateur donné. En fait la polar est circulaire et le "choix" du plan utilisé par un utilisateur donné, est implicitement fait par l'antenne du poste mobile de l'utilisateur qui lui n'utilise qu'un plan de polar, qui dépend de la position de son appareil. Ca revient à dire que le relais travail dans tous les plans à la fois et que l'usager n'utilise que celui qui convient à l'orientation de son poste. Pour le bilan énergétique ce n'est pas l'optimum, mais ça évite que l'utilisateur et son appareil soient obliger de se tenir droit et vertical.
    Une restriction à ce que je viens de dire : la puissance de l'émission est bien fonction du "time slot" de l'utilisateur, alors après tout pourquoi pas non plus la polar ?

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