TP Lignes Coaxiales [PDF]

Zitiervorschau

1/10 MESURES SUR LES LIGNES COAXIALES

1. Objectifs des manipulations Ces Travaux pratiques ont pour but de: - montrer la conception du câble coaxial. - Déterminer les paramètres primaires (quantités par unité de longueur de la ligne) et l’impédance caractéristique de la ligne. - Etudier le comportement de l’atténuation dans différents types de lignes - Etudier la réponse des lignes coaxiales sous une excitation harmonique: ondes stationnaires et adaptation des lignes. - Etudier les transformateurs en lignes. - Etude des ponts de mesure. - Résoudre des problèmes pratiques: localisation par la méthode RF d’une coupure ou d’un court-circuit sur une ligne de transmission. 2. Introduction Les lignes de transmission sont nécessaires pour relier des charges isolées dans l’espace ou des circuits de sorte qu’une énergie ou un signal puisse circuler entre eux. De cette manière le signal peut être transmis directement à la charge désirée. Des systèmes voisins peuvent ainsi être protégés contre des interférences non désirées. Puisque les signaux électriques (énergie) peuvent se propager seulement avec une vitesse finie, la réponse du système entier dépend de la longueur du câble. La propagation des signaux électriques est effectuée sous forme d'ondes électromagnétiques guidées. En câbles courts l'utilisateur ne prend généralement aucune notification de la nature de l’onde. Cependant, si la longueur du câble l approche la dimension de la longueur d'onde L du signal transmis, la propagation du signal ne peut être expliquée qu’en utilisant le concept des ondes. 3. Conception des lignes coaxiales: La section transversale d'une ligne coaxiale est montrée sur la figure1. Le tableau 1 regroupe les données de plusieurs câbles coaxiaux standards. Type de ligne Zc (Ω) D/d

Φ (mm) Vφ/c C’

RG 58

50 ± 2 2.95/0.9

5

RG 174

50 ± 2 1.50/0.45 2.6

a( dB/km)

0.67 101 170 (f = 100 MHz) 0.66 101 300 (f = 100 MHz)

Tableau 1: Données des lignes coaxiales standards

Pr. M. FEHAM

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Figure 1: Construction standard d’une ligne coaxiale (1): Conducteur interne (conducteur en cuivre conçu en un seul fil ou en fils torsadés), (2): Diélectrique (exp.: PTFE), (3) : premier blindage ( pour les câbles de réseaux larges), (4) : second blindage, (5) : Gaine externe. La distribution de champ à l'intérieur d'une ligne coaxiale présente une symétrie axiale, c'est-àdire les lignes de champ magnétique sont des cercles concentriques autour du conducteur interne, alors que les lignes de champ électrique sont radiales en partant du conducteur interne vers le conducteur externe (figure 2).

Figure 2: Distribution du champ électromagnétique dans la ligne coaxiale (mode TEM) (1) : Conducteur interne, (2) : Conducteur externe, (3) : Ligne de champ électrique (E), (4) : Ligne de champ magnétique (H) en un point S.

Le conducteur interne des lignes coaxiales est isolé du monde externe par le conducteur externe qui constitue le blindage généralement relié à la masse. Cependant, le conducteur interne contient des charges libres. Les conducteurs internes et externes ont par conséquent différentes capacités par rapport à la terre. Des lignes coaxiales s'appellent ainsi des lignes non équilibrées, à la différence des lignes équilibrées à deux fils ayant les mêmes capacités par rapport à la terre. Pr. M. FEHAM

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4. Représentation du circuit équivalent : La ligne coaxiale est constituée des éléments R (résistance), G (conductance), C (capacité) et L (inductance) répartis sur toute sa longueur l. Par conséquent, les lignes sont décrites par les grandeurs suivantes par unité de longueur : R' = R/l, G' = G/l, C' = C/l, et L' = L/l. Le circuit électronique équivalent d’une ligne coaxiale de longueur dx (dx