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Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 195- Puissance II.9. Transmission de puissance II.9.a. Ligne en ondes progressives Ligne avec pertes.

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1 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 195- Puissance II.9. Transmission de puissance II.9.a. Ligne en ondes progressives Ligne avec pertes On note : Et on a :

2 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 196- Puissance II.9. Transmission de puissance Efficacité de la ligne : charge entrée

3 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 197- Puissance II.9. Transmission de puissance Ligne sans pertes

4 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 198- Puissance II.9. Transmission de puissance II.9.b. Ligne en ondes stationnaires Aucune puissance active Toute la puissance revient au générateur (si sans pertes)

5 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 199- Puissance II.9. Transmission de puissance II.9.c. Ligne en ondes pseudo stationnaires Si faibles pertes

6 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 200- Puissance II.9. Transmission de puissance

7 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 201- Paramètres S II.10. Paramètres S Lutilisation de la matrice de répartition, ou matrice de paramètres S permet de caractériser une ligne comme étant un élément de circuit aux caractéristiques connues représentable sous la forme dun quadripôle. ZiZi eiei Zr Zc ZiZi eiei Zr [S]

8 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 202- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.a. Onde tension courant Les courants et tensions sur une ligne étant liés, leur comportement entre l entrée et la sortie de la ligne obéit aux mêmes lois. On va alors non plus considérer séparément la tension et le courant (puis les diviser en incident et réfléchi), mais regrouper cela en une onde incidente et une onde réfléchie à chaque extrémité de la ligne. ZiZi eiei Zr Zc z o Vz Iz azaz bzbz

9 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 203- Paramètres S II.10. Paramètres S ZiZi eiei Zr Zc z o Vz Iz azaz bzbz II.10.b. Calcul des ondes tension courant

10 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 204- Paramètres S II.10. Paramètres S Grandeurs normalisées On donne alors :onde incidente onde réfléchie

11 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 205- Paramètres S II.10. Paramètres S Quand on connaît Vet I : On peut voir tout de suite que le coefficient de réflexion est donné par :

12 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 206- Paramètres S II.10. Paramètres S Si on calcule la puissance sur la ligne : II.10.c. Calcul de puissance Doù

13 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 207- Paramètres S II.10. Paramètres S On a bien : La puissance fournie est égale à la puissance de londe incidente moins la puissance de londe réfléchie

14 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 208- Paramètres S II.10. Paramètres S Q II.10.d. Matrice de répartition a1a1 b1b1 a2a2 b2b2 entréesortie Zc

15 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 209- Paramètres S II.10. Paramètres S Les S xx sont appelés les paramètres S du quadripôle formé par la ligne

16 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 210- Paramètres S II.10. Paramètres S Q a1a1 b1b1 Zc a 2=0 b2b2 S 11 est le coefficient de réflexion à laccès 1 du quadripôle

17 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 211- Paramètres S II.10. Paramètres S S 21 est le coefficient de transmission de 1 vers 2 S 22 est le coefficient de réflexion à laccès 2 S 12 est le coefficient de transmission de 2 vers 1

18 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 212- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.e. Multipôles Les matrices S servent à caractériser tout type de circuit haute-fréquence, pas seulement les lignes de transmissions. Cette représentation peut donc sappliquer pour des dispositifs à plusieurs entrées et plusieurs sorties. Té diviseur a1a1 b1b1 a3a3 b3b3 a2a2 b2b2

19 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 213- Paramètres S II.10. Paramètres S diviseur 1 voie vers n a1a1 b1b1 a2a2 b2b2 a3a3 b3b3 a4a4 b4b4 a n-1 b n-1 anan bnbn

20 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 214- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.e. Autres matrices utilisées Matrice impédance ou admittanceMatrice chaîne [C] a1a1 b1b1 a2a2 b2b2 entréesortie Zc [Z ou Y] i1i1 v1v1 i2i2 v2v2 entréesortie Zc ou Yc

21 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 215- Paramètres S II.10. Paramètres S [C 1 ] a1a1 b1b1 a2a2 b2b2 entréesortie Intérêt de la matrice chaîne : Mise en cascade [C 2 ][C 3 ]

22 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 216- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.a. Lanalyseur de réseaux Lanalyseur de réseaux est loutil principal de mesure aux hautes fréquences. Il permet de mesurer les ondes transmises et réfléchies sur un dispositif sous test. On a ainsi directement accès aux paramètres S. Réponse fréquentielle

23 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 217- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Il existe deux catégories danalyseurs de réseaux : les scalaires et les vectoriels. Les scalaires ne donnent accès quau module des paramètres S. Les vectoriels donnent le module et la phase des paramètres (mais ils sont nettement plus chers !!)

24 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 218- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Principe de fonctionnement : Soient deux ondes représentées en valeurs instantanées par : a = A cos ( t+ a ) b = B cos ( t+ b ) Si la fréquence est trop élevée (à partir des 100 MHz), on ne peut mesurer directement les déphasages relatifs Transposition en fréquences plus basses (qq KHz) a = A cos ( t+ a ) b= B cos ( t+ b )

25 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 219- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Il faut respecter :et Les analyseurs de réseaux permettent deffectuer des mesures sur des plages de fréquences importantes Nécessité dun étalonnage des amplitudes et phases en fonction de la fréquence de mesure

26 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 220- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Schéma de principe de la mesure : II.11.b. Mesure de S11 Générateurcoupleur directif Q réftest tête déchantillonage visualisation s 11 a1a1 b1b1 b2b2 charge adaptée K.a 1 K.b 1 +1 fréquence variable

27 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 221- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Schéma de principe de la mesure : II.11.c. Mesure de S21 Générateur Q a1a1 b1b1 b2b2 fréquence variable a1a1 té diviseur test réf b2b2 a1a1 Il faut respecter : égalisation des déphasages dus aux parcours

28 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 222- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Générateur Q fréquence variable signal incidentsignal transmis signal réfléchi SEPARATION DES SIGNAUX DETECTION TRAITEMENT VISUALISATION RAB II.11.d. Mesure globale

29 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 223- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Générateur Q fréquence variable II.11.e. Correction des erreurs AB Exemple dune mesure entrée-sortie : sources derreurs Réponse fréquentielle du détecteur : - en réflexion, - en transmission directivité désadaptation de la source désadaptation de la charge diaphonie

30 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 224- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Nous avons donc 6 erreurs dans le sens direct, et de fait 6 erreurs dans le sens inverse nécessité dun étalonnage de lanalyseur pour corriger ces erreurs Il existe dautres sources derreurs moins contrôlables : par exemple bruit interne des composants et température ambiante (variables dans le temps)

31 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 225- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Létalonnage « un port » II.11.f. Exemple détalonnage Générateur Q fréquence variable Pour la mesure seule du S11, on peut réduire le nombre derreurs à 3 directivité désadaptation de la source Réponse fréquentielle du détecteur en réflexion Utilisation de charges de référence pour calibrer lanalyseur sur la bande de fréquences voulue (kit de calibration) one port ou reflection only

32 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 226- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Générateur CO fréquence variable Mesure avec un circuit ouvert

33 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 227- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Générateur CC fréquence variable Mesure avec un circuit fermé

34 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 228- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Générateur Zc fréquence variable Mesure avec une charge adaptée

35 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 229- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Générateur Q fréquence variable coupleur réponse source Avec les 3 charges de référence, lanalyseur résout une système de 3 équations à 3 inconnues Pour un étalonnage « full 2-ports » il y a 12 inconnues, il faudra donc douze mesures de référence (calibration SOLT)

36 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 230- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.g. Caractérisation dun câble coaxial Relation entre S11 et limpédance dentrée : Quand on veut connaître limpédance dentrée dun dispositif en fonction de la fréquence, le S11 est suffisant

37 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 231- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.g. Caractérisation dun câble coaxial Pour connaître limpédance caractéristique dun câble : Port 1 Port 2 Test Set Zr câble à caractériser Avec un court-circuit : Avec un circuit ouvert :


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