Les effets des impulsions électromagnétiques (EMP) sur l'électronique peuvent être graves, mais ils constituent une menace encore plus dévastatrice pour les processus et les infrastructures qu'ils supportent. Concevoir des équipements et des systèmes pour résister aux effets des EMP réduira l'impact des attaques EMP potentielles sur nos appareils électroniques à l'avenir.
Des technologies EMP non nucléaires très efficaces sont développées assez largement dans le monde. Ces technologies sont classées comme «armes à énergie directe» et sont actuellement utilisées par les forces armées américaines, les agences de police étatiques et locales. Les armes à énergie directe sont très similaires à un EMP traditionnel et se dirigent vers la cible à la vitesse de la lumière. Il peut avoir des effets progressifs sur l'électronique, de l'interruption des travaux aux dommages permanents ou à la démolition complète.
Le meilleur exemple de cette technologie est le générateur EMP à décharge d'arc. Ces appareils utilisent une haute tension et un grand stockage d'énergie de condensateurs libérés jusqu'à une charge d'impédance mince ou un court-circuit sous un conducteur soudain. Le fil agit comme une ouverture de fusible au sommet de la décharge à courant élevé du condensateur, entraînant une libération importante de l'électroma à large bande.
Un autre exemple de technologie EMP non nucléaire est le générateur de compression de flux (FCG). Le FCG a été présenté pour la première fois aux Laboratoires nationaux de Los Alamos (LANL) par Clarence Fowler à la fin des années cinquante. Cette technologie injecte des impulsions à haute énergie dans une grande bobine conductrice. Au point le plus élevé du courant d'impact, une petite charge explosive qui comprime rapidement la bobine à une extrémité du générateur entre en jeu, générant de grandes quantités d'énergie électromagnétique. Les conceptions initiales mesuraient plusieurs mètres de long, mais grâce aux progrès technologiques, elles auraient à peu près la taille d'une canette de soda.
Avec la création d'armes à énergie directe non nucléaire et l'utilisation actuelle d'appareils et d'environnements non guerriers sur le champ de bataille, la nécessité de protéger les équipements électroniques est toujours au plus haut niveau. L'armée américaine évalue les effets des impulsions électromagnétiques sur l'équipement depuis 50 ans et élabore des directives de conception de protection et des techniques de durcissement utilisées aujourd'hui.
MIL-STD-461Gfournit une méthodologie de test et des niveaux de balayage pour déterminer l'immunité d'un appareil aux EMP d'un point de vue rayonné et transmis. Les modes de connexion et les câbles d'interconnexion sur le boîtier de l'équipement peuvent être compliqués, ils sont donc considérés séparément.
La méthode d'essai RS461 spécifiée dans MIL-STD-105G élimine le risque d'exposition à un événement EMP. Le test RS105 s'applique généralement aux équipements installés dans des environnements exposés et partiellement exposés. La marine américaine exige des tests RS105 pour presque toutes les plates-formes d'installation, les navires de surface, les sous-marins et les avions pour les applications au sol.
Les caractéristiques d'impact RS105 consistent en un temps de montée rapide, un temps de course court et une amplitude élevée, qui ressemble à un véritable EMP. Des intensités de champ maximales de 50 kV / m sont spécifiées pour l'équipement exposé. Cependant, les niveaux de surface de pointe doivent être adaptés pour les installations partiellement exposées en raison des effets atténués fournis par les enceintes telles que la structure du pont ou les portes du hangar. Par exemple, l'équipement installé à proximité d'ouvertures de fente de pont doit répondre à des contraintes externes, qui sont réduites par l'efficacité de blindage d'une ouverture particulière ou d'un blindage électromagnétique de 40 dB fourni par la structure du bâtiment de pont, selon la valeur la plus faible.
Le test RS105 a été effectué avec une ligne de transmission connectée au générateur d'impulsions temporaire. L'extrémité distante du générateur et du circuit de transmission est généralement connectée à la masse de référence. Cette connexion fournit un chemin de retour qui permet la circulation du courant, ce qui permet la création de champs électromagnétiques. L'équipement testé est ensuite monté sous la ligne de transmission dans la zone uniforme prédéfinie.
La zone développée entre la ligne de transmission et le plan de masse est constituée de champs différentiels de tension et de courant importants. Pour assurer une zone de distribution uniforme et lisse, RS105 exige que la longueur et la largeur de la ligne de transmission soient au moins deux fois la hauteur de l'équipement testé et au moins trois fois la hauteur.
La méthode d'essai de MIL-STD-461 CS116 évalue les effets de couplage de l'EMP sur les lignes d'interconnexion métalliques. Le but de ce test est de fournir la capacité de l'équipement à résister aux opérations de commutation de plate-forme, aux effets indirects de la foudre et aux transitions sinusoïdales amorties induites par EMP. La fréquence de test minimale définie est de 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz, 10 MHz, 30 MHz et 100 MHz.
Conformément à la norme MIL-STD-461F, le test CS116 s'applique à toutes les plates-formes d'installation et agents d'approvisionnement avec une applicabilité limitée pour les sous-marins. Semblable à RS105, le test CS116 n'est pas pour endommager le matériel, mais pour déterminer le seuil immunitaire pour l'impulsion électromagnétique. Cela se fait en commençant à 10% du niveau de la zone de pic et en augmentant progressivement la zone jusqu'à ce que la sensibilité soit déterminée ou que le niveau de zone de pic spécifié soit atteint.
Un point important à noter à propos de la méthode de test est que les signaux inductifs sont connectés par induction à chaque ligne. La quantité de tension et de courant induite dans chaque ligne dépend de l'impédance. Des lignes à impédance plus élevée permettront d'obtenir des tensions plus élevées à faibles courants, alors que des lignes à faible impédance telles que le câblage blindé obtiendront plus de courant à des tensions plus faibles. Pour éviter un sur-test excessif, les courants injectés sont pré-calibrés à une impédance de boucle de 100 ohms et les courants induits sont surveillés sur chaque ligne. Comme indiqué, les niveaux de test sont progressivement augmentés jusqu'à ce que la sensibilité de l'équipement soit détectée, que la limite de courant soit atteinte ou que le réglage du générateur défini pendant l'étalonnage à 100 ohms soit atteint.
En résumé, les effets des impulsions électromagnétiques sur l'électronique peuvent être graves, mais ils constituent une menace encore plus dévastatrice pour les processus et les infrastructures qu'ils supportent. Concevoir des équipements et des systèmes pour résister aux effets des EMP réduira l'impact des attaques EMP potentielles sur nos appareils électroniques à l'avenir.
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