Modelling EM-Coupling on Electrical Cable-Bundles with a Frequency-Domain Field-to-Transmission Line Model Based on Total Electric Fields

Autor: Alain Reinex, Fabien Terrade, Didier Roissé, Jean-Philippe Parmantier, Christophe Guiffaut, I. Junqua, Christophe Girard, S. Bertuol
Přispěvatelé: ONERA / DEMR, Université de Toulouse [Toulouse], ONERA-PRES Université de Toulouse, XLIM (XLIM), Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AxesSim, Dassault Aviation
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Advanced Electromagnetics
Advanced Electromagnetics, Advanced Electromagnetics, 2020, 9 (3), pp.15-31. ⟨10.7716/aem.v9i3.1531⟩
Advanced Electromagnetics, Vol 9, Iss 3 (2020)
ISSN: 2119-0275
DOI: 10.7716/aem.v9i3.1531⟩
Popis: International audience; This article deals with modelling of EM-coupling on cable-bundles installed in 3D structures. It introduces a modified-Field-to-Transmission-Line model for which the specificity is to account for the reciprocal interaction between EM-fields and induced currents by considering equivalent total field sources. The first part of the paper is devoted to the derivation of this model starting from Agrawal's classical Fieldto-Transmission-Line applied on a two-wire Transmission-Line and leads to a Transmission-Line model in which the signal-wire is now referenced to a fictitious surrounding cylinder acting as a return conductor. The modified-Field-to-Transmission-Line model is then obtained by modifying this derived-model in such a way that it is made compatible with numerical approaches and tools based on Agrawal's Field-to-Transmission-Line model. This modification involves a kL coefficient equal to the ratio of the two per-unit-length inductances of the classical and derived Field-to-Transmission-Line models. Validations of this modified formulation clearly show the capability of this model to predict precise wire responses including EMradiation losses. The second part of the paper is devoted to its extension to Multiconductor-Transmission-Line-Networks. The process relies on the capability to define an equivalent wire model of the cable-bundle in order to derive the kL coefficient and to numerically evaluate equivalent total field sources. Validation of this extrapolation is presented on a real aircraft test-case involving realistic cable-bundles in order to assess the potentiality of the method for future problems of industrial complexity.; Cet article concerne la modélisation du couplage électromagnétique sur des faisceaux de câbles électriques installés dans des structures 3D. Il introduit un modèle modifié de couplage champ-ligne-de-transmission pour lequel la spécificité est de tenir compte du couplage réciproque entre champs électromagnétiques et courants induits sur fils électriques en considérant des termes sources reposant sur le champ électrique total. La première partie de cet article est consacrée à la démonstration de ce modèle et conduit à la définition d’un modèle de ligne de transmission dans lequel le conducteur de signal est maintenant référencé à un cylindre fictif agissant comme un conducteur de retour. Le modèle de couplage champ-câble modifié est alors obtenu de telle façon qu’il soit compatible avec les approches et outils s’appuyant sur le modèle d’Agrawal. Cette démonstration introduit un coefficient kL égal au rapport entre l’inductance des deux modèles de couplage (classique et modifié respectivement). Les validations numériques de ce modèle montrent clairement sa capacité à modéliser précisément la réponse de fils électriques en calculant les pertes de rayonnement. La seconde partie de l’article est consacrée à l’extension du modèle aux réseaux de lignes de transmission multiconducteurs. La procédure de modélisation repose sur la capacité à modéliser en 3D le faisceau de câble comme un fil équivalent de façon à en déduire le coefficient kL et à évaluer numériquement les sources de champ total. La validation de cette procédure est présentée sur l’exemple d’un avion réel incluant un câblage électrique représentatif de la réalité de façon à évaluer la potentialité de la méthode pour des problèmes futurs de complexité industriels.
Databáze: OpenAIRE
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