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The purpose of this work is the efficient implementation on parallel computers of a formulation for the modeling of unbounded frequency domain microwave problems. Only parallel computation actually enables to mode1 real devices because it reduces the computation time and mainly arranges enough memory. Maxwell's equations are discretized in three dimensions (3D) using finite elements method coupled with absorbing boundary conditions. The formulation has been implemented on parallel computers with shared or distributed memory. The sequential package has been first implemented on a CRAY Cg8 (shared memory). The parallelism is introduced by adding manually compiler directives and changing the data storage mode increases vector performances. The results show that the parallelization of sequential algorithms can give good performances on this type of architecture. The use of parallel-distributed memory computers (cluster of workstations, CRAY T3E) requires a deep modification of the algorithms in order to obtain good performances. For example, the finite element matrix is distributed on al1 processors and the number of messages passing is also minimized. Some examples of answers of realistic devices enlightened with a plane wave are shown. Application to open waveguides is also presented. The computed far field is in good agreement with those obtained by measures., L'objectif de ce travail est le portage efficace, sur différents calculateurs parallèles, d'une formulation permettant la modélisation de phénomènes électromagnétiques hyperfréquences en régime harmonique et en espace libre. Cette démarche découle du besoin accru de modéliser des dispositifs toujours plus grands et plus complexes qui ne peuvent êtrerésolus sur des calculateurs scalaires classiques. Les équations de Maxwell en régime fréquentiel sont discrétisées en 3 dimensions par la méthode des éléments finis couplée à des conditions aux limites absorbantes. Les calculateurs parallèles qui servent de support à l'implantation de la formulation sont à mémoire partagée ou distribuée. Le portage sur un CRAY C98 (mémoire partagée) est faite à partir du code séquentiel. Le parallélisme est introduit par l'adjonction manuelle de directives interprétées à la compilation. Les résultats ainsi obtenus tendent à prouver que la parallélisation des algorithmes séquentiels ont une granulité adaptée à ce type d'architecture. Néanmoins, le type de stockage du système matriciel est modifié afin d'accroître les performances vectorielles. L'utilisation de calculateurs à mémoire distribuée (ferme de stations, CRAY T3E) demande un modification complète des algorithmes de sorte à exploiter au mieux les ressources de ces calculateurs en distribuant le stockage de la matrice éléments finis et en minimisant le nombre de passages de messages. L'expérience acquise montre que le calcul parallèle permet la modélisation de géométries réalistes en 3D mais que l'utilisation de tels supports informatiques requière une bonne adéquation algorithmes - architecture cible. Des exemples de problèmes de diffractions par des objets de grande taille sont exposés. Une application de cette méthode aux problèmes de guide d'ondes ouverts de forte puissance est également décrite. Le calcul du champ lointain calculé à partir du champ proche est en bon accord avec les résultats expérimentaux.

For thirty years, the threat of electromagnetic pulses caused by a high-altitude nuclear explosion (NEMP / HEMP) is still an actual concern in the field of security and safety. NEMP couples efficiently on aerial lines of the electricity network allowing to supply houses and factories. Once coupled to these lines, the generated interference can then be propagated to the first encountered systems and disturb or destroy them. In most cases, these systems are household or industries appliances power supplies. In this context, destruction effects of electronic power supplies due to high level current pulse injectionare studied thanks to an injection generator called PIC for Current Injection Platform. A flyback switch mode power supply (SMPS), representative of a majority of common power supplies, has been designed for the thesis in order to fully control its topology and components. The most susceptible components in SMPS have been identified and have been destroyed due to a too high level current over an excessive duration compared to their maximum ratings. These understandings have been supported by X-rays and optical microscope analyzes. These ones allowed to provide first hypotheses on their destruction cause, which were then confirmed by current and voltage measurements on each component during the pulse injection. Finally, PIC and the designed SMPS have been modeled using a Spice electronic simulation software. This thesis is the first step of a work whose final objective is to model the susceptibility of SMPS in order to predict their destruction level., Depuis plus d'une trentaine d'années, la menace d'impulsion électromagnétique provoquée par une explosion à haute altitude (IEMN-HA) d'une arme nucléaire est un sujet d'actualité avec les préoccupations croissantes de sécurité. L'IEMN-HA se couple de manière privilégiée sur les lignes aériennes de distribution en électricité permettant d'alimenter les habitations et les usines. Une fois couplée à ces lignes, la contrainte générée peut alors se propager de façon conduite jusqu'aux premiers systèmes qu'elle rencontrera, et les perturber voire les détruire. Dans la majorité des cas, ces systèmes sont les alimentations des appareils domestiques ou industriels. Dans ce cadre, les effets de destruction d'alimentations électroniques lors de l'injection d'un courant impulsionnel de forte amplitude sont étudiés grâce à un moyen d'injection appelé PIC pour Plateforme d'Injection en Courant. Une alimentation à découpage de type flyback, représentative d'une majorité des alimentations actuelles, a été conçue pour la thèse afin de maîtriser entièrement sa topologie et ses constituants. Les composants les plus susceptibles dans une alimentation à découpage ont été mis en évidence, et il a été montré qu'ils sont détruits à cause d'une amplitude trop importante de courant pendant une durée excessive par rapport aux maximums de leurs capacités. Des analyses aux rayons~X et au microscope optique ont été réalisées sur les composants pour aider à la compréhension. Celles-ci ont permis de fournir des premières hypothèses sur la cause de leur destruction, qui ont ensuite été confirmées par des mesures de courants et de tensions autour de chaque composant lors de l'injection de l'impulsion en entrée de l'alimentation. Enfin, le moyen d'injection ainsi que l'alimentation conçue ont été modélisés sous un logiciel de simulation électronique de type Spice. Cette thèse est la première étape d'un travail dont l'objectif final est de modéliser la susceptibilité des alimentations à découpage afin de prédire leur niveau de destruction.

Nowadays, electromagnetic compatibility modeling has become an importantstep during integrated circuits design which allows time-to-market and production costsreduction. In this PhD thesis, we present a contribution to the characterization and modelingof integrated circuits susceptibility to electromagnetic interferences. First, a substantialevolution of the RFIP technique, which represents a measurement technique of integratedcircuits conducted susceptibility, is presented. Different characterization steps of thedeveloped measurement probe as well as the measurement test bench are shown. RFIPmeasurement principle is validated through simulation and measurement, especially on ananalog-to-digital converter (ADC) embedded in a microcontroller. Then, the methodology ofthe extraction of the ADC’s immunity macromodel is explained according to the ICIM-CImodel structure. Macromodel’s parameters are deduced from RFIP measurement results.Different approaches for the construction of the macromodel’s blocks are discussed. RFIPtechnique shows many advantages leading to enhance understanding, characterization andmodeling of integrated circuits immunity., De nos jours, la modélisation de la compatibilité électromagnétique est devenue une étape importante de la conception des circuits intégrés permettant un gain sur les délais de validation et les coûts de production. Dans ces travaux de thèse, une contribution à la caractérisation et à la modélisation de la susceptibilité conduite des circuits intégrés est présentée. D’abord, une évolution substantielle de la technique RFIP est élaborée. Cette technique permet de caractériser la susceptibilité conduite des circuits intégrés. Nous avons montré les différentes étapes de caractérisation de la sonde de mesure développée ainsi que du banc de mesure en vue d’une extraction des paramètres d’immunité d’un circuit intégré soumis à des perturbations électromagnétiques. Le principe de la mesure RFIP a été validé par simulation et par mesure notamment lors de la caractérisation de l’immunité d’un convertisseur analogique-numérique embarqué dans un microcontrôleur. Ensuite, la méthodologie de construction de macromodèles d’immunité électromagnétique appliqués aux circuits intégrée est présentée. Le macromodèle construit du convertisseur est basé sur la structure du modèle ICIM-CI et ses paramètres sont extraits à partir des résultats de mesure RFIP. Les différentes approches de construction des blocs du macromodèle sont discutées. La technique RFIP s’est avérée avantageuse pour l’amélioration de la compréhension, la caractérisation et la modélisation de l’immunité des circuits intégrés.

Le sujet de ce stage concerne à la caractérisation d’un convertisseur buck de forte puissance, utilisé dans des convertisseurs statiques destinés aux tramways CITADIS (Alstom). Le rôle de ce convertisseur est d’adapter la tension de ligne de la caténaire (750V) pour réaliser un bus continu intermédiaire régulé à Ubus = 680V. Ce bus de tension continu alimentera trois convertisseurs destinés à la climatisation du tram et à un chargeur de batterie. Le principal objectif du stage consiste à vérifier si le hacheur abaisseur est capable de travailler avec des contraintes plus sévères. On devra déterminer les limites de fonctionnement du convertisseur buck, et plus concrètement déterminer la limite de puissance dont le hacheur est capable de travailler. On devra, donc, établir, rédiger et puis appliquer une procédure d’essais permettant de caractériser au mieux le module de puissance.