onde réfléchie d'une cage de Faraday reliée a la masse

[legyptien]

Bonjour,

J'aurais besoin d'une confirmation. Si j'ai une cage de Faraday reliée a la masse alors on peut imaginer qu'il n'y a pas d'onde réfléchie puisque cette dernière est issue des courants induits par la rencontre du métal et de l'onde incidente ?

En fait je vais vous parler du cas concret ça évitera de tourner autour du pot. Au taf, on a des PCB avec de l’électronique etc et certaines parties (ou tout le PCB je me souviens plus mais ca change pas la question) sont encapsulées dans une cage de Faraday et cette dernière est connecte (par sa surface extérieur grace a un "finger") au GND. Quand j'ai pose la question, on me dit qu’expérimentalement on a de meilleurs résultats. Moi je soupçonne que c'est pour éviter/minimiser les effets d'une onde réfléchie vers le PCB qui modifierait les charges et courants "ambiants". Donc ca serait une première question !

Deuxièmement je me dis que je vais vite en besogne en pensant que la connexion avec le GND de la surface extérieur de la cage suffirait a mettre au potentiel GND la surface intérieur de la cage. L’épaisseur de cette cage a son importance j'imagine.

Par surface extérieur de la cage j'entends la surface qui regarde le plafond pas celle qui regarde le PCB.

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Je veux pas trop surcharger la question mais dans le cadre d'onde stationnaire issue de la réflexion d'une onde plane sur une surface métallique parfaite. Je m'attendrais a ce que le vecteur de Poynting VP (donnant le flux de puissance a travers une surface) soit constant sur toute la direction de propagation ce qui n'en est rien.
Je me suis retrousse les manches... et les équations que j'ai ecrit m'indiquent que le VP s'annule aux noeuds de champ ou champ magnetique. Ces deux derniers sont espaces de Lambda/4 et entre chaque noeuds de champ electrique (ou magnetique) il y a lambda/2.

Je precise que j'ai essayer de respondre a mes questions sur le net et rassurez moi en me disant qu'il y a une faute de frappe dans une equation de la partie C de ce lien ?
On retrouve la meme erreur ici dans la partie solution en pire puisqu'un produit vectoriel s'est transformer en somme...

Merci
-----

[antek]

Masse, GND ou terre ne change rien dans le cas de la réflexion.

[penthode]

hello :

une cage de faraday n'a pas besoin d'être reliée à la terre :
vois pour les voitures (pneus isolants)

quand aux avions.....

[legyptien]

la raison pour laquelle je me dis qu'une mise au GND de la surface extérieur n'est pas suffisante pour éviter l'onde réfléchie est que pour moi l'onde réfléchie est issue des courants induits sur la surface a la suite de son excitation par l'onde incidente. Si ces courants induits trouve un échappatoire vers la terre alors on évite l'onde réfléchie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[legyptien]

Masse, GND ou terre ne change rien dans le cas de la réflexion.

Mais l'onde réfléchie est la conséquence du rayonnement des courants induits sur la surface ?

[legyptien]

hello :

une cage de faraday n'a pas besoin d'être reliée à la terre :
vois pour les voitures (pneus isolants)

quand aux avions.....

Faraday:

"Telle qu'elle a été étudiée par Michael Faraday lors de ses travaux sur les conducteurs, la cage de Faraday est une enceinte en aluminium conductrice qui est reliée à la terre de façon à maintenir son potentiel fixe"

[legyptien]

hello :

une cage de faraday n'a pas besoin d'être reliée à la terre :
vois pour les voitures (pneus isolants)

quand aux avions.....

Les exemples que vous citez ne sont pas valides. Dans mon cas je parle de la réflexion d'onde vers la source (le PCB). Dans votre cas vous parlez de la transmission de l'onde vers l’être humain qui est protégé dans la cage...

[antek]

Mais l'onde réfléchie est la conséquence du rayonnement des courants induits sur la surface ?

Je ne sais pas, c'est un peu loin pour moi . . . mais je ne crois pas que ce soit la cause de la réflexion.

Des réponses plus intéressantes vont arriver.

[gts2]

Je précise que j'ai essayé de répondre à mes questions sur le net et rassurez moi en me disant qu'il y a une faute de frappe dans une équation de la partie C de ce lien ?
On retrouve la même erreur ici dans la partie solution en pire puisqu'un produit vectoriel s'est transformer en somme...

Je n'ai pas vu de fautes dans le premier, par contre dans le deuxième il y a bien méli mélo entre E et B et entre + et x dans le calcul intermédiaire, mais le résultat final est correct.

[legyptien]

Il apparait que je confond(ais) l'energie/puissance contenue dans un champ et le flux de puissance (Poynting). Voir ici. Ces deux expressions (en francais) semblent très similaires mais dans les équations c'est assez different. A la page 31 de ce document on explique la différence dans le cas d'onde stationnaire. La comparaison est faite sur une moyenne temporelle.

Le VP m’apparaît comme nul sur une moyenne temporelle même si je ne suis pas dans un cas d'onde stationnaire. C'est ça qui me déroute. Je vais continuer a y reflechir...

[legyptien]

Je n'ai pas vu de fautes dans le premier, par contre dans le deuxième il y a bien méli mélo entre E et B et entre + et x dans le calcul intermédiaire, mais le résultat final est correct.

a la 6eme lignes il y a une somme non homogene avec un produit vectoriel de E ^E + E^B

[gts2]

Il apparait que je confond(ais) l'energie/puissance contenue dans un champ et le flux de puissance (Poynting).

Il y a soit l'énergie volumique soit la puissance surfacique (le vecteur de Poynting) : , donc pas de puissance contenue, ni de flux de puissance.

A la page 31 de ... on explique la différence dans le cas d'onde stationnaire.
Le VP m’apparaît comme nul sur une moyenne temporelle même si je ne suis pas dans un cas d'onde stationnaire.

Le flux moyen est nul ce qui parait normal pour une onde stationnaire, dans le cas d'une onde progressive c'est bien sûr non nul.

[gts2]

a la 6eme lignes il y a une somme non homogene avec un produit vectoriel de E ^E + E^B

Oui, là aussi, il y a des meli melo E B

[Gwinver]

Bonjour.

Une cage de Faraday est une enceinte close et conductrice.

Mais, il est dit :

En fait je vais vous parler du cas concret ça évitera de tourner autour du pot. Au taf, on a des PCB avec de l’électronique etc et certaines parties (ou tout le PCB je me souviens plus mais ca change pas la question) sont encapsulées dans une cage de Faraday et cette dernière est connecte (par sa surface extérieur grace a un "finger") au GND. Quand j'ai pose la question, on me dit qu’expérimentalement on a de meilleurs résultats. Moi je soupçonne que c'est pour éviter/minimiser les effets d'une onde réfléchie vers le PCB qui modifierait les charges et courants "ambiants". Donc ca serait une première question !

On ne plus parler de cage de Faraday, mais de blindage complet ou partiel d’une carte électronique.
Dans cette situation, en fonction de la réalisation et des fonctions sur la carte, une mise à la masse peut significativement améliorer les choses.

En règle générale, la partie de PCB sous le blindage a elle-même un plan de masse relié au blindage, la liaison peut se faire par soudure ou des vis.
Ce blindage a peu de chance d’être aussi performant qu’une cage de Faraday.

Par ailleurs, ce PCB est lui-même dans un environnement, et une connexion à la masse de l’équipement peut faire aussi une différence.

Les dimensions d’un blindage de PCB sont en général choisies pour être sous coupure aux fréquences considérées, autrement dit, pour éviter la propagation à l’intérieur du blindage.

Après, il faut considérer l'ensemble de l'équipement, et, pour ce deuxième aspect, la connexion à la masse peut jouer un rôle.

[Geo77b]

ll'onde réfléchie est issue des courants induits sur la surface a la suite de son excitation par l'onde incidente. Si ces courants induits trouve un échappatoire vers la terre alors on évite l'onde réfléchie ?

C'est le courant qui crée l'onde réfléchie, donc il devrait être le plus petit possible.
Si l'ensemble est symétrique, les ondes réfléchies pourraient peut-être s'annuler en revenant des côtés opposés.

[jiherve]

bonjour,
la connexion masse électrique masse mecanique dont il est fait état ici est souvent choisie pour résoudre les problèmes liées aux perturbations conduites lors des essais CEM et donc souvent de facto il y a connexion au deux bouts des liaisons blindées ; pendant des lustre cette topologie fut considérée comme hérétique mais les faits finirent par avoir raison !
en rayonné pur cela ne sert pas à grand chose. Le soucis avec l’électronique c'est qu'il faut qu'elle communique avec le monde extérieur, le cas idéal serait une électronique totalement isolée du monde bien enfermée dans un blindage hermétique qui n'a nul besoin d’être référencé , là tout baigne!
JR

[Geo77b]

Les exemples que vous citez ne sont pas valides. Dans mon cas je parle de la réflexion d'onde vers la source (le PCB). Dans votre cas vous parlez de la transmission de l'onde vers l’être humain qui est protégé dans la cage...

Chambre anéchoïque électromagnétique ?
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chambr...A9cho%C3%AFque
Ou alors une 2e cage de Faraday dans la première.

[Gwinver]

Bonjour.

Citation Envoyé par legyptien Voir le message
ll'onde réfléchie est issue des courants induits sur la surface a la suite de son excitation par l'onde incidente. Si ces courants induits trouve un échappatoire vers la terre alors on évite l'onde réfléchie ?

Le fait que le courant circule vers la terre n'empêche pas son existence, il circule simplement différemment.

C'est le courant qui crée l'onde réfléchie, donc il devrait être le plus petit possible.
Si l'ensemble est symétrique, les ondes réfléchies pourraient peut-être s'annuler en revenant des côtés opposés.

La valeur du courant dépend essentiellement de la résistivité du matériau. Un matériau résistif absorbe l'énergie de l'onde, mais, il faut s'assurer que toute l'énergie est dissipée, c'est ce qu'offre une chambre anéchoïde, mais il faut un bon volume d'absorbant. Il existe des matériaux absorbants pour certains cas de "blindage" (dans ce cas, on ne parle pas vraiment de blindage) plutôt pour les fréquences élevées. Ces matériaux s'apliquent à l'intérieur des blindages.

Une onde se propage, avec une réflexion, s'il y a annulation en un endroit donné, il y a sommation ailleurs. Sinon, deux ondes de même direction et amplitude en opposition de phase s'annulent. "Annuler" une onde dans un montage électronique deviendrait compliqué.

[legyptien]

donc pas de puissance contenue, ni de flux de puissance.

Dans le "voir ici" de mon message 10 ou ici il est indiqué, avant le 1.2, dans le titre "Energie contenue dans le champ" mais j'endosse l'entière responsabilité pour ne pas avoir lu avec attention le corps du paragraphe de ce titre car il est bien mentionné "densité volumique d'énergie".

La raison pour laquelle je disais flux de puissance c'est parce que dans l'article de Wikipedia, il est indiqué "VP le flux d'énergie surfacique sortant, et s le terme source : la densité volumique d'énergie gagnée"
Bon c'est moi qui avait du mal avec l'expression flux d'énergie surfacique mais en fait ca fait du sens. C'est comme dire flux d'électrons (nb d'électrons par unité de temps), au lieu de courant. C'est quand meme un peu ambigue parce que le mot flux d'electrons peut etre nb d'electrons par unité de surface pas forcément par unité de temps. c'est pas pour pinailler les mots utilisés sont importants car il y a des notions derriere. Parcontre jamais de la vie j'aurais associé s a une énergie comme c'est fait la.

Le flux moyen est nul ce qui parait normal pour une onde stationnaire, dans le cas d'une onde progressive c'est bien sûr non nul.

Entre temps, pendant la nuit, j'ai trouvé mon problème. C'est un peu la honte comme erreur mais je la referai plus. J'ai utilisé les complexes avec ce produit E*H puis j'ai pris la moyenne temporelle de la partie réelle alors qu'il aurait fallu prendre le complexe conjugué de H et faire le produit puis prendre la moitié de la partie reelle de ce produit.
De facon evidente quand c'est des cosinus c'est facile a démontrer mais la formule ne presume ni la forme des signaux ni de la configuration (onde progressive, onde stationnaire). Je vais essayer de le demontrer dans le cas general.

[legyptien]

On ne plus parler de cage de Faraday, mais de blindage complet ou partiel d’une carte électronique.
Dans cette situation, en fonction de la réalisation et des fonctions sur la carte, une mise à la masse peut significativement améliorer les choses.

En règle générale, la partie de PCB sous le blindage a elle-même un plan de masse relié au blindage, la liaison peut se faire par soudure ou des vis.

Je prends note de la définition de la cage de Faraday que vous donnez cependant l'inventeur lui même de cette cage l'a relié à la terre. C'était pas une encapsulation complète mais un grillage mais du point de vue de l'onde, le grillage n'existe pas, l'onde voit une barrière...

C'est exactement ce qu'on fait. Toutes les masses sont reliées ensemble et on les relie a toutes les terres. L'explication qui m'a été donnée c'est que ca améliore le "Grounding". En somme la masse d'un PCB n'est pas pleine, il y a forcément des parties non métalliques. Et pour se rapprocher d'un plan de masse plein, on utilise cet artifice.

Ce blindage a peu de chance d’être aussi performant qu’une cage de Faraday.

Vu la définition que vous avez donné de la cage de Faraday plus haut, ca veut dire que de ne pas la relier a la masse serait mieux de la reliée ? Qu'entendez vous par plus performant ? certainement pas plus performant pour améliorer le grounding ?

Les dimensions d’un blindage de PCB sont en général choisies pour être sous coupure aux fréquences considérées, autrement dit, pour éviter la propagation à l’intérieur du blindage.

En effet on travaille a bien plus faible frequence que les modes qui peuvent s'etablir dans la cavité.

[legyptien]

bonjour,
la connexion masse électrique masse mecanique dont il est fait état ici est souvent choisie pour résoudre les problèmes liées aux perturbations conduites lors des essais CEM

Pouvez vous definir le type de perturbations ? parce que c'est assez large comme terme.

[legyptien]

Chambre anéchoïque électromagnétique ?
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chambr...A9cho%C3%AFque
Ou alors une 2e cage de Faraday dans la première.

Je vois pas ce que vous voulez dire. Oui je vois ce que c'est qu'une chambre anechoique. L'exemple de dire la cage de Faraday n'a pas besoin d'etre reliée a la masse, voyez donc la voiture ou l'avion n'est pas analogue a la situation que je decris pusique dans mon cas je parle de l'onde REFLECHI EVENTUELLE (en presence de mise a la terre) par l'enceinte metallique. IL n'est pas ici question de si la cage de Faraday remplie son role sans mise a la masse (la reponse est oui).

[legyptien]

Le fait que le courant circule vers la terre n'empêche pas son existence, il circule simplement différemment.

Si votre courant reste sur la carcasse métallique ce n'est pas la même chose que s'il est ÉVACUÉ vers la terre. Si raisonner en courant vous dérange on peut parler de potentiel. Si votre carcasse est au potentiel de la masse elle ne viendra pas créer une différence de potentielle avec le PCB et le charger en quelque sorte...

La valeur du courant dépend essentiellement de la résistivité du matériau. Un matériau résistif absorbe l'énergie de l'onde, mais, il faut s'assurer que toute l'énergie est dissipée, c'est ce qu'offre une chambre anéchoïde, mais il faut un bon volume d'absorbant. Il existe des matériaux absorbants pour certains cas de "blindage" (dans ce cas, on ne parle pas vraiment de blindage) plutôt pour les fréquences élevées. Ces matériaux s'appliquent à l'intérieur des blindages.

Si vous voulez bien, on va rester dans le cas idéal d'un métal parfait. C'est deja pas simple, en tout cas pour moi. On veut une mise au potentiel en commun grace au Finger, la solution d'un matériaux dissipateur d'énergie n'est pas adequate pour moi (effet grounding etc...).

Une onde se propage, avec une réflexion, s'il y a annulation en un endroit donné, il y a sommation ailleurs. Sinon, deux ondes de même direction et amplitude en opposition de phase s'annulent. "Annuler" une onde dans un montage électronique deviendrait compliqué.

???? Vous decrivez les ondes stationnaires et les ondes en opposition de phase...Ok et ?

[Patrick_91]

Hello,

Oui c'est un vieux fantasme d'électricien, relier à la terre toute carcasse ou blindage. C'est logique pour des raisons de sécurité électrique, mais inutile pour tout blindage électromagnétique , cage de Faraday etc etc ... au contraire , dans le cas des câbles réseau cela peut être contre productif , une mise a la terre des blindage pouvant mettre a mal les réjection de mode commun ...
Oui une cage de Faraday se comporte de la même façon, reliée ou non à la terre ..
A plus

[Gwinver]

Bonjour.

La cage de Faraday initiale avait pour rôle de protéger des coups de foudre, il était donc important d'évacuer le courant vers la terre.

[legyptien]

Bonjour.

La cage de Faraday initiale avait pour rôle de protéger des coups de foudre, il était donc important d'évacuer le courant vers la terre.

Merci de cette précision, ca explique la mise a la terre.

Est ce que l’évacuation de ce courant vers la terre pourrait provoquer une onde réfléchie (vers la source) de moins forte intensité ? Apres tout les courants induits sur la cage sont responsables de cette onde réfléchie...Du coup la mise a la terre aurait tout son interet ici

[legyptien]

Hello,

Oui c'est un vieux fantasme d'électricien, relier à la terre toute carcasse ou blindage. C'est logique pour des raisons de sécurité électrique, mais inutile pour tout blindage électromagnétique , cage de Faraday etc etc ...

Je rappelle qu'ici le but n'est pas seulement d'isoler électromagnétiquement (et protection mécanique) une partie du PCB mais aussi d’améliorer les performances. La cage de Faraday jouera définitivement son rôle sans mise a la masse. La question est : la mise a la masse peut être, entre autres, réduire les reflections vers le PCB...

J'ai déjà eu l'avis de Geo77b et je l'en remercie...

[gts2]

Bonjour,

Si j'ai bien compris, vous avez une boite conductrice avec le PCB à l'intérieur. Dans ce cas, le conducteur va servir de réflecteur : les courants vibrent "sur place", la mise à la terre ne va rien changer ou de manière epsilonesque.

[legyptien]

Bonjour,

Si j'ai bien compris, vous avez une boite conductrice avec le PCB à l'intérieur. Dans ce cas, le conducteur va servir de réflecteur : les courants vibrent "sur place", la mise à la terre ne va rien changer ou de manière epsilonesque.

Oui c'est bien ca, une partie de PCB pour être précis est encapsulée dans une boite métallique "pleine" (pas de grillage). C'est vrai a chaque demi période il change de sens. Ok je pense que c'est clair maintenant. Dans le cas d'une surtension je dirais pas qu'il y a des oscillations mais plutôt un flux d’énergie continu (et bref) et "positif" qui doit être évacué a la terre. Et dans ce cas la il faut forcement une mise a la terre.

[gwgidaz]

Je rappelle qu'ici le but n'est pas seulement d'isoler électromagnétiquement (et protection mécanique) une partie du PCB mais aussi d’améliorer les performances. La cage de Faraday jouera définitivement son rôle sans mise a la masse. La question est : la mise a la masse peut être, entre autres, réduire les reflections vers le PCB...

J'ai déjà eu l'avis de Geo77b et je l'en remercie...

bonjour,

Une donnée importante qui devrait être précisée, c'est la gamme de fréquence.
A partir de quelques MHz, le courant circule par effet de peau sur une épaisseur très faible. Donc les courants qui circulent à la surface intérieure de votre boîte sont totalement indépendants de ceux qui circulent à la surface extérieure.

La mise à la terre ne changera rien... D'ailleurs, la mise à la terre aux fréquences RF est une vue de l'esprit. Par exemple, à 500 MHz, , une connexion à la terre de 15 cm de longueur présente une centaine d'ohms d'impédance....

Il est très difficile d'annuler la réflexion sur la surface intérieure d’un boîtier , on n'y arrive qu'à des fréquences de plus du GHz, par une couche de ferrite dissipative.

Pourtant, c’est vrai, les réflexions dans le boitier posent des pb importants car on observe des résonnances parasites aux fréquences élevées, qui peuvent perturber la carte...Voyez la fin du paragraphe de ce lien :

https://pratique-rfcircuits.monsite-...5974af38b.html