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(Source : Connected Development)

Absorbant les ondes électromagnétiques, la chambre anéchoïque (figure 1) est une salle blindée, conçue pour offrir un environnement idéal pour tester des appareils électromagnétiques, sans écho susceptible de perturber les mesures. Anéchoïque signifie sans écho, ou non réfléchissant. Ces chambres sont utilisées dans les tests de conformité. Les parois des chambres anéchoïques sont recouvertes de matériaux absorbants à base de carbone (figure 2) et de carreaux de ferrite, afin d'éliminer les réflexions sur les parois, les émanations électromagnétiques et les radiations. L'isolation des interférences extérieures permet aux ingénieurs de tester avec précision leurs appareils et composants électroniques comme les systèmes de radar, les antennes, les capteurs, pour ne citer que quelques exemples. Dans une chambre anéchoïque, les ingénieurs peuvent également réaliser toute une batterie de tests et de mesures, notamment des tests du bruit thermique et des tests de conformité aux normes militaires souvent effectués dans des laboratoires de certification.

Figure 1 : Une chambre anéchoïque pour essais de pré-conformité (OTA) de Connected Development, servant aux tests d'antennes, de radios, ainsi qu'aux tests OTA et d'ondes RF. (Source : Connected Development)

Figure 2 : L'intérieur de la chambre est recouvert de matériaux conducteurs avec revêtement en carbone, afin que la salle soit blindée et anéchoïque, autrement dit pour absorber complètement les réflexions et les échos et l'isoler de toute onde polluante extérieure de manière à ce qu’aucune perturbation ne vienne fausser les mesures RF. (Source : Connected Development)

Les exigences de certification des dispositifs électroniques

Les exigences réglementaires et applicables aux opérateurs présentent souvent la nécessité d'essais en chambres anéchoïques et RF. Tout appareil électronique, sans fil ou filaire, doit se conformer à certaines réglementations gouvernementales, dont les exigences varient selon l'application et la situation géographique. En outre, presque tous les produits devront respecter les exigences gouvernementales pour les émissions non intentionnelles. Les dispositifs passent des tests en chambre anéchoïque ou semi-anéchoïque auprès d'un laboratoire de certification agréé pour pouvoir être certifiés ou compléter une Déclaration de conformité. Les spécifications peuvent prévoir un emplacement d'essai en champ libre (EECL) pour les tests mais aussi permettre d'autres chambres calibrées en guise d'alternatives. Dans ces circonstances, il est préférable de réaliser des tests en chambre anéchoïque plutôt que d'utiliser un site EECL en raison de l'environnement contrôlé procuré par les chambres anéchoïques.

Aux États-Unis, la Commission fédérale des communications (FCC) exige que les produits soient conformes à la partie 15B des normes de la FCC s'ils disposent d'une horloge de 9 kHz ou supérieure, sauf exemptions (Titre 47, partie 15.05 Appareil numérique, 15.101). Si le produit comprend un émetteur, un test supplémentaire basé sur les émissions de fréquences radio est nécessaire en fonction du spectre sur lequel l'appareil fonctionne et d'autres facteurs liés au type de produit.

Pour les ventes sur le marché européen, un marquage CE doit obligatoirement figurer sur le produit, lequel est également soumis à la directive sur la compatibilité électromagnétique (CEM) ou la directive sur les équipements radioélectroniques (RED) qui prévoit des exigences sur les émissions non intentionnelles, l'efficacité du spectre et l'immunité rayonnée.

À quoi sert une chambre anéchoïque ?

Protégeant de toutes interférences extérieures, les chambres anéchoïques offrent un environnement contrôlé pour les tests électroniques. Les principaux tests réalisés dans les chambres anéchoïques sont exposés ci-après :

• Test de performance d'antenne/RF : Le test de performance d'antenne/RF est un test important réalisé dans une chambre anéchoïque. La performance RF est essentielle et l'évaluation est déterminante pour la certification finale. Une chambre anéchoïque permet de mesurer la performance des émetteurs, et les concepteurs peuvent décider de la nécessité éventuelle d'ajuster la compatibilité du système d'antennes ou de changer une antenne. Les types de tests pris en charge comprennent le test RF et la performance RF des appareils pour les bandes sans licence comme LoRa^®, Wi-Fi, GPS, et BLUETOOTH^®, ainsi que les bandes sous licence notamment cellulaires.

• Tests de modèles d'antennes passives : Les chambres anéchoïques servent à réaliser des essais sur les modèles d'antennes passives pour la conception, l'adaptation ou le réglage d'antennes. Il est important de tester la performance des antennes tout au long de leur phase de conception, et dans les modules certifiés sans licence le gain d'antenne est limité par les limites du module certifié du fabricant, ou par les restrictions établies par les instances gouvernementales à l'égard du type de radiofréquence et du service. Dans les cas où l'antenne est conçue dans la carte de circuit imprimé comme une antenne de piste, le test en chambre anéchoïque peut éclairer sur le gain ou l'efficacité du modèle.

• Tests OTA PTCRB/CTIA : Aux Etats-Unis, les approbations des appareils cellulaires sont généralement requises pour respecter les exigences OTA et RSE (émissions parasites rayonnées) établies par les opérateurs tels que AT&T et Verizon. Les méthodes de test OTA sont déterminées par les programmes de certification comme PTCRB, CTIA, ou par les opérateurs cellulaires eux-mêmes.

• Autres tests de performance ou de qualité : Les autres tests pouvant être réalisés dans des chambres anéchoïques comprennent :
  • Les tests de pré-conformité tout au long du cycle de développement pour éviter les révisions coûteuses et la redondance lors de la soumission pour la certification finale
  • Les tests de mesures de rayonnements non intentionnels
  • Les tests RSE pour les harmoniques de l'émetteur
  • Les tests OTA d'antenne
  • Les tests d'immunité CE

Comment est construite une chambre anéchoïque ?

Des petites chambres montables aux chambres robustes répondant aux normes militaires, les chambres anéchoïques revêtent diverses formes et tailles. La taille et le poids de l'appareil et des fréquences à étudier permettent de déterminer la taille et le type de chambre nécessaire (par exemple, mesurer une automobile par rapport à un téléphone portable). La plaque tournante interne doit pouvoir supporter le poids de l'appareil et tourner aisément. La distance entre l'appareil et l'antenne doit être suffisante pour mesurer jusqu'aux plus petites fréquences. Généralement recouverte de matériaux absorbants en carbone ou de carreaux de ferrite, les chambres sont pour certaines entièrement anéchoïques et pour d'autres semi-anéchoïques :

Les chambres entièrement anéchoïques

Les chambres entièrement anéchoïques (figure 3) sont complètement recouvertes de matériaux absorbants ou de ferrite ou des deux, planchers et plafonds y compris. L'objectif étant d'absorber toutes les énergies de manière à permettre à l'antenne de test de mesurer uniquement l'énergie directement émise par le produit à l'essai. Les chambres entièrement anéchoïques servent aux tests d'émissions, d'immunité, d'antenne, d'émetteur et de récepteur, OTA y compris.

Figure 3 : Diagramme montrant le positionnement de matériaux absorbants dans une chambre entièrement anéchoïque. (Source : Connected Development)

Les chambres semi-anéchoïques

Les chambres semi-anéchoïques (figure 4) sont recouvertes de matériaux absorbants ou de ferrite ou des deux au niveau des parois et du plafond. En fonction des aspects testés, le matériau absorbant est placé entre l'antenne de test et le produit à tester, mais n'est pas présent sur toutes les surfaces. Les chambres semi-anéchoïques servent à tester les mesures d'immunité des émissions.

Figure 4 : Diagramme montrant le positionnement de matériaux absorbants dans une chambre semi-anéchoïque. (Source : Connected Development)

En conclusion

Pour garantir une performance optimale et une conformité aux réglementations gouvernementales, les appareils électroniques doivent passer par toute une série de tests minutieux. Les chambres anéchoïques offrent un moyen de prendre des mesures RF reproductibles et d'éliminer l'effet de résonance et les interférences extérieures. Les essais prennent en charge aussi bien les radios sans licence que sous licence. Les tests en chambres anéchoïques fournissent des informations détaillées sur la performance des appareils. Ils permettent de s'assurer que les performances de l'antenne du dispositif satisfont les besoins de l'appareil et répondent aux exigences de conformité gouvernementales. Ils contribuent en outre à éliminer les problèmes et à apporter les modifications nécessaires.