À mesure que les drones et les UAV occupent une place de plus en plus centrale dans les opérations commerciales, industrielles et militaires, l'environnement électromagnétique dans lequel ils évoluent devient de plus en plus complexe. Les interférences électromagnétiques (EMI) peuvent compromettre les systèmes vitaux, dégrader les performances et présenter des risques pour la sécurité. Ce livre blanc explore l'importance technique, opérationnelle et stratégique du blindage EMI dans les UAV et décrit comment les matériaux haute performance de TE Connectivity offrent des solutions avancées et intégrées pour atténuer ces défis. Les interférences électromagnétiques dans les UAV peuvent provenir de sources internes et externes. Des composants internes tels que les contrôleurs de vitesse électroniques (ESC), les moteurs sans balais, les régulateurs à découpage et les modules RF génèrent des interférences.
Considérations relatives à la conception CEM des sous-systèmes des drones
Les interférences électromagnétiques dans les systèmes UAV peuvent provenir de sources internes et externes. Des composants internes tels que les contrôleurs de vitesse électroniques (ESC), les moteurs sans balais, les régulateurs à découpage et les modules RF génèrent des interférences. À l'extérieur, les radars au sol, les liaisons par satellite, les drones à proximité et les tours 5G contribuent au paysage des interférences électromagnétiques. Les sous-systèmes vulnérables aux interférences électromagnétiques comprennent les récepteurs GNSS/GPS, les unités de contrôle de vol (FCU), les liaisons de télémétrie et vidéo, ainsi que les réseaux de capteurs tels que les capteurs LiDAR, infrarouges et multispectraux. Les conséquences des interférences électromagnétiques vont de la perte de contrôle et des erreurs de navigation à la corruption des données, en passant par une fiabilité réduite des missions et des risques pour la sécurité.
Les véhicules aériens sans pilote (UAV) intègrent plusieurs sous-systèmes électroniques (contrôle de vol, navigation, communication, distribution d'énergie et systèmes de charge utile) qui sont très sensibles aux interférences électromagnétiques (EMI). Un blindage efficace contre les interférences électromagnétiques est essentiel pour garantir l'intégrité du signal, la fiabilité opérationnelle et la conformité aux normes de réglementation.
Commandes de vol
Les commandes de vol constituent l'un des sous-systèmes les plus critiques des drones. Elles abritent des microcontrôleurs et des unités de mesure inertielle (IMU) sensibles, très vulnérables aux interférences électromagnétiques (EMI) provenant des moteurs et des systèmes RF. Pour atténuer ces risques, on utilise souvent des élastomères conducteurs, car ils offrent un blindage efficace (jusqu'à 120 dB, selon des tests internes réalisés dans des conditions contrôlées) tout en assurant une étanchéité contre la poussière et l'humidité. De plus, des joints de connecteur sont appliqués aux points d'interface pour empêcher les infiltrations d'EMI dans les connecteurs. Ensemble, ces solutions préservent l'intégrité des signaux pour des performances de vol stables et assurent une protection à long terme contre les contaminants extérieurs.
Modules GPS et de navigation
Les modules GPS et de navigation sont particulièrement vulnérables, car les signaux GPS sont intrinsèquement faibles et facilement perturbés par les composants électroniques embarqués. Pour atténuer les interférences, le ruban conducteur offre une solution légère et flexible pour envelopper les modules GPS et les câbles, tandis que les joints toriques conducteurs assurent une étanchéité contre les EMI et les contaminants environnementaux pour les supports d'antenne. Ces solutions améliorent la précision et la stabilité du GPS sans ajouter de poids significatif.
Systèmes de communication (télémétrie, liaisons RF)
Les systèmes de communication, y compris la télémétrie et les liaisons RF, sont confrontés au défi d'émettre et de recevoir des interférences, ce qui peut compromettre la transmission des données. Des joints de connecteurs sont utilisés pour protéger les connecteurs RF et empêcher les fuites, tandis que des élastomères conducteurs isolent les modules RF à l'intérieur des boîtiers. Cette combinaison réduit la diaphonie et garantit une communication longue distance fiable.
Système de distribution de puissance (PDB, ESC, batteries)
Le système de distribution d'énergie, qui comprend les ESC, les batteries et le câblage, génère de fortes interférences électromagnétiques en raison de la commutation à courant élevé. Le ruban conducteur est une solution efficace pour envelopper les ESC et les câbles d'alimentation afin de supprimer les émissions, tandis que les élastomères conducteurs assurent le blindage des modules d'alimentation à l'intérieur des boîtiers. Ces mesures réduisent les émissions rayonnées et conduites, améliorant ainsi la conformité aux normes EMI.
Systèmes de charge utile (caméras, capteurs, LIDAR)
Ce sous-système comprend les accessoires ou la charge utile pertinents pour les applications pour lesquelles les drones commerciaux sont utilisés, telles que la photogrammétrie, la cinématographie, la cartographie de terrain, les modèles numériques d'élévation, la surveillance et la surveillance. Pour les systèmes de charge utile tels que les caméras, les capteurs et les LIDAR, les interférences électromagnétiques peuvent altérer l'intégrité des données et dégrader les performances. Pour éviter cela, des joints toriques et des élastomères conducteurs sont utilisés pour l'étanchéité des boîtiers, tandis que des bandes conductrices offrent un blindage rapide pour les câbles et les connecteurs. Ces solutions préservent la qualité de l'image et la précision des capteurs tout en protégeant contre les contaminants ambiants.
Moteurs et actionneurs
Les moteurs et les actionneurs sont des sources importantes d'EMI qui peuvent affecter les appareils électroniques à proximité. Du ruban conducteur est appliqué sur les fils et les boîtiers des moteurs pour supprimer les émissions, et des joints de connecteurs protègent les connecteurs des moteurs. Ces solutions légères minimisent les interférences électromagnétiques dans les circuits de commande sans affecter les performances mécaniques.
Compatibilité électromagnétique et guide de conception des boîtiers électroniques
Les interférences électromagnétiques (EMI), également appelées interférences radioélectriques (RFI), se produisent lorsqu'une source extérieure provoque du bruit ou des interférences dans un circuit électrique.
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Surmonter les défis de compatibilité galvanique dans le domaine du blindage EMI
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