Qu’est-ce que l’analyse électromagnétique ?
L’analyse électromagnétique est une méthode d’analyse numérique assistée par ordinateur utilisée dès les premières étapes du développement d’un produit.
Il s’agit d’un type d’IAO (ingénierie assistée par ordinateur) qui visualise les champs électriques et magnétiques dans le domaine des hautes fréquences et utilisé pour étudier les mesures de CEM (compatibilité électromagnétique).
Elle utilise les équations de Maxwell, les équations dominantes pour les ondes électromagnétiques, pour simuler et calculer le comportement des ondes électromagnétiques, y compris l’analyse des guides d’ondes dans un domaine bidimensionnel, l’analyse de résonance et l’analyse transitoire dans un domaine tridimensionnel.
Utilisations de l’analyse électromagnétique
L’analyse des ondes électromagnétiques est généralement utilisée pour l’analyse numérique à l’aide d’ordinateurs pendant le développement des produits et pour l’analyse des défauts.
L’analyse des ondes électromagnétiques est un type d’analyse du champ électromagnétique également utilisée pour analyser les circuits de communications radio, les antennes et les radars qui utilisent des fréquences élevées, ainsi que pour l’analyse de la compatibilité électromagnétique (CEM). L’analyse électromagnétique est devenue un domaine d’analyse numérique lors du développement de produits et constitue un outil indispensable dans la conception et le développement de produits appliqués utilisant l’électromagnétisme.
Types d’analyses électromagnétiques
La méthode des moments (MoM), utile pour l’analyse CEM des problèmes de rayonnement non limité, par exemple, est excellente pour l’analyse des structures diélectriques uniformes. Cependant, elle ne convient pas à l’analyse des structures non uniformes.
La méthode des éléments finis (FEM), qui maille toute la surface de la structure et l’analyse, est efficace pour modéliser les structures hétérogènes. Cependant, elle ne peut pas modéliser les problèmes de rayonnement aussi efficacement que la méthode des moments.
La méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) maille tout l’espace et, contrairement à la méthode des moments et à la méthode des éléments finis, analyse dans le domaine temporel. Elle convient donc à l’analyse transitoire et excelle dans la modélisation des structures hétérogènes complexes.
Principe de l’analyse électromagnétique
Dans l’analyse électromagnétique informatisée, le milieu est modélisé par une division de l’espace, généralement appelée grille, et les équations de Maxwell sont résolues pour chaque grille. La discrétisation de l’espace utilisé pour le calcul consomme de la mémoire informatique et plus il y a de grilles, plus il faut de temps pour résoudre les équations.
Pour les grandes analyses électromagnétiques, la quantité de mémoire et le temps d’unité centrale utilisés par l’ordinateur fixent une limite aux calculs. En fonction de l’analyse requise, il est possible de définir diverses conditions aux limites, telles que des limites isolantes, périodiques, symétriques et d’impédance, ainsi que des pas de temps et des fréquences.
L’analyse électromagnétique résout les équations de Maxwell dans l’ensemble du domaine temporel à chaque instant – la matrice inverse résumant les coefficients de l’équation de base si elle est modélisée par la méthode des éléments finis – le produit matriciel dans la méthode de la matrice de transfert et l’équation intégrale dans la méthode des moments. Résoudre la FFT et la FFT inverse lors d’un calcul par la méthode du pas divisé ou par la méthode de propagation des faisceaux.
Comment choisir une analyse électromagnétique
L’analyse électromagnétique est un type d’analyse du champ électromagnétique, et il existe diverses méthodes utilisées pour l’analyse du bruit, chaque méthode ayant des caractéristiques différentes. Par exemple, il est nécessaire de bien réfléchir à la méthode à choisir, que l’analyse soit basée sur des équations intégrales ou différentielles.
Il faut ensuite comprendre pourquoi l’approximation des circuits à haute fréquence est utilisée. Le retour d’information sur la conception est important, car il tient compte des caractéristiques de la méthode d’analyse.
Structure de l’analyse électromagnétique
Les résultats des calculs d’une analyse électromagnétique sont exprimés sous forme de graphiques et de courbes de niveau faciles à lire et codés en couleur, accompagnés de valeurs numériques. L’électromagnétisme est un phénomène difficile à voir : la représentation visuelle facilite la compréhension du phénomène pour les personnes et les non-ingénieurs qui ne sont pas familiarisés avec les champs électromagnétiques.
Les logiciels d’analyse des champs électromagnétiques sont également connus sous le nom de simulateurs de champs électromagnétiques. Ils sont classés en 2,5 ou 3 dimensions, selon la dimension de la structure qui peut être analysée. Les simulateurs en 2,5 dimensions peuvent analyser des structures composées de plusieurs couches, chaque couche contenant une figure bidimensionnelle. Cependant, les structures ayant des propriétés électriques différentes ne peuvent pas être placées sur la même couche.