L’aviation, le bruit et le passager connecté

Avec le regain d’intérêt pour le mode d’utilisation des appareils électroniques personnels (PED) par les passagers, le contrôle des interférences électromagnétiques doit être modernisé. Les systèmes multimédias de bord ne se limitent pas à la lecture de films. Le transport aérien doit pouvoir vous proposer un bureau dans le ciel. L’utilisation d’appareils électroniques portables (PED) constitue une menace pour l’électronique de bord critique, en raison des interférences électromagnétiques conduites et rayonnées. Le câblage d’un système multimédia de bord peut être considéré comme la pose d'une antenne vers le cockpit. Comme pour toute antenne, le câblage peut jouer le rôle de source ou de récepteur d’émissions. Les systèmes multimédias de bord (IFE) et les PED doivent utiliser des fréquences comprises entre 2,4 GHz et 5 GHz, qui forment une « zone morte »  (également appelée « coupe-bande Boeing »  pour l’électronique de bord). Le réseau local sans fil standard peut fonctionner en toute sécurité et sans interférence sur ces fréquences de fonctionnement.  

Le câblage à paires torsadées et la transmission différentielle constituent la première étape du maintien de l’intégrité du signal et du contrôle du bruit. Les paires torsadées sont efficaces contre le bruit de mode commun. Puisque le bruit de mode commun apparaît simultanément sur les deux conducteurs, occasionnant un changement de potentiel sur les deux côtés par rapport à la terre, le fait que le bruit sur chaque conducteur soit déphasé de 180 degrés signifie que le bruit est supprimé. L’étape suivante consiste à éviter que le câble ne capte (ou ne transmette) le bruit rayonné. Le blindage est la meilleure façon de contrôler les interférences électromagnétiques rayonnées. Le câble blindé retient les interférences électromagnétiques qu’il génère et assure une protection contre les émissions rayonnées provenant de sources externes. Les blindages de câble sont des feuilles, des tresses ou une combinaison de feuilles et de tresses. La clé d’un blindage de qualité est la mise en place d’un chemin à faible impédance vers la terre. Le capot et le boîtier du connecteur remplissent cet objectif. TE Connectivity (TE) propose une gamme de capots pour la terminaison et la mise à la terre du blindage de câble.

Le système IFE doit être filtré pour s’assurer que tout bruit couplé ou généré par ce système n’est pas couplé aux systèmes actuels associés aux applications de bord. Le filtrage fonctionne contre le bruit de mode différentiel. Contrairement au bruit de mode commun, le bruit différentiel affecte chaque conducteur différemment : le chemin de transmission du signal contient l’intégralité du bruit. L’effet des paires torsadées sur le contrôle du bruit différentiel est réduit au minimum. Les plans d’alimentation CA et CC pour les IFE doivent être filtrés pour éviter que le bruit harmonique inférieur à 2,4 GHz ou supérieur à 5 GHz ne soit couplé à l’architecture du bus d’alimentation. Un filtrage de mauvaise qualité entraînera le couplage du bruit au système de communication de l’avion. Les alimentations sont généralement filtrées en interne. Les prises de courant pour les passagers peuvent également être filtrées pour maintenir la qualité du système de distribution de puissance. Les lignes de signal peuvent également être filtrées pour maintenir l’intégrité du signal. Cependant, le filtrage est généralement effectué en dernier recours lorsque le système IFE affiche des performances en deçà de l’exceptionnel ou interfère avec d’autres systèmes. Les connecteurs de filtre sont disponibles avec des configurations L, C, LC et pi pour correspondre aux impédances d’entrée et de sortie du circuit. Les valeurs capacitives et inductives peuvent être modifiées pour créer des filtres passe-bas, coupe-bande et passe-haut avec différentes bandes de fréquences et valeurs d’atténuation. Selon vos besoins, vous pouvez obtenir des valeurs de tolérance de 5, 10 ou 20 %.

Le filtrage peut être effectué au niveau d’une unité de commande du système ou au niveau de points nodaux d’interconnexion dans l’avion. Les connecteurs de filtre à réseau planaire surpassent les composants tubulaires (intégrés dans les premiers connecteurs de filtre) en matière de performances, de facilité de fabrication, de durabilité et de coût. TE a remplacé sa gamme de connecteurs tubulaires par des versions planaires. Le réseau fournit la capacité requise pour chaque « broche traversante » et l’inductance est fournie par des billes de ferrite correctement positionnées de chaque côté du réseau. Les configurations de filtre pi requièrent deux réseaux planaires. Le chemin de mise à la terre de chaque condensateur est assuré par le réseau planaire et entre en contact avec le capot du connecteur via un ressort de mise à la terre conforme. Chaque contact filtré peut avoir une valeur de capacité différente de celle de son voisin, dans les limites prévues. L’une des alternatives possibles, à savoir des composants à montage en surface dans le connecteur, permet de réduire les coûts, de mieux s’adapter aux exigences d’encombrement et d’offrir des performances inférieures, notamment pour atténuer les hautes fréquences. Cette technologie est particulièrement adaptée à des applications telles que les communications au sol et les applications industrielles, qui impliquent des volumes élevés et des conditions censées être moins exigeantes.

La sélection des meilleures options de filtrage commence par un balayage des interférences électromagnétiques, qui identifiera la fréquence et l’intensité du bruit généré. En règle générale, les ingénieurs TE utilisent les données d’analyse pour concevoir des filtres spécifiques à un environnement de bruit. La plupart des connecteurs standard de l’industrie aérospatiale sont disponibles avec des options de filtrage. Le connecteur de prise femelle est la position la plus courante et la plus efficace pour localiser le filtrage. Une prise femelle blindée assure le chemin de faible impédance requis vers la terre pour des performances optimales. Les prises femelles filtrées permettent également de limiter les fenêtres RF au niveau du châssis en raison du plan de masse continu à l’intérieur. Les filtres sont également disponibles sous forme d’adaptateurs pour une modernisation rapide des systèmes inadaptés. L’adaptateur est un ensemble filtré muni d’une fiche à l’une des extrémités et d’une prise femelle à l’autre extrémité. Il suffit de débrancher le câble, de brancher l’adaptateur dans la prise femelle, puis de rebrancher le câble.

Diélectriques par nature, les fibres optiques ne peuvent ni rayonner ni recevoir d’interférences électromagnétiques. En tant que moyen de transport de signaux, les fibres optiques éliminent efficacement les interférences électromagnétiques problématiques. En règle générale, les problèmes de coût, de réparabilité sur le terrain et de performance à des températures extrêmes associés à la fibre optique expliquent la prudence des concepteurs quant à son utilisation. Si vous ajoutez à cela les coûts associés au blindage et au filtrage pour la connectivité cuivre, la fibre optique apparaît comme une solution plus économique. Épine dorsale à haut débit des systèmes multimédias de bord et du réseau de passagers, la fibre offre une combinaison attractive entre débits de données élevés et longues distances de transmission.