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Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 257- Impulsionnel III. LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL.

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1 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 257- Impulsionnel III. LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL

2 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 258- Impulsionnel III.1. Introduction Nous avons vu précédemment le comportement des lignes de transmissions alimentées par un générateur de tension sinusoïdale. Nous allons maintenant nous intéresser au comportement dune ligne en régime impulsionnel. Ce régime revient à appliquer une tension en entrée de la ligne passant de 0 à une valeur constante E, puis après un temps, cette tension revient à 0. Si est très petit devant le temps de propagation sur la ligne on dit que cest une impulsion de tension, si est grand devant ce temps de propagation, cest un échelon de tension.

3 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 259- Impulsionnel III.1. Introduction Tr t Eg V(t) t Eg V(t) Impulsions Echelon

4 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 260- Impulsionnel III.1. Introduction Exemples dapplications : systèmes radars télécoms par impulsions (UWB) micro-ondes de puissance caractérisation de lignes Avantage : visualisation aisée des ondes incidentes et réfléchies

5 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 261- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension III.2.a. Définition de limpulsion e t E Zr ZgZg E Zc l Exemple : pour une ligne de 100 mètres avec une vitesse de propagation de km/s, <<0,5 s

6 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 262- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension III.2.b. Générateur adapté - charge réelle Zr ZgZg E Zc l On a Zg=Zc ainsi quune charge réelle R coefficient de réflexion Ve Vs

7 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes t E/ Impulsionnel III.2. Impulsion de tension Ve t E/2 Vs T aller T retour Cas pour R > 0 soit Zr > Zc

8 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes t E/ Impulsionnel III.2. Impulsion de tension Ve t E/2 Vs T aller T retour Cas pour R < 0 soit Zr < Zc

9 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 265- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension Cas particuliers : Zr infini : R=+1, limpulsion réfléchie est identique à limpulsion incidente Zr = 0 : R= -1, limpulsion réfléchie est de même amplitude que limpulsion incidente mais de signe opposé Zr = Zc : R= 0, la charge est adaptée, il ny a pas de signal réfléchi

10 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 266- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension III.2.c. Générateur désadapté - charge réelle Zr ZgZg E Zc l On a Zg et Zc différents mais toujours une charge réelle R coefficient de réflexion sur la charge : Ve Vs coefficient de réflexion au générateur :

11 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 267- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension ici Ve est différent car le générateur nest pas adapté à la ligne Comme les deux extrémités de la ligne sont désadaptées, on va avoir une succession daller-retour de limpulsion entre le générateur et la charge.

12 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 268- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension Limpulsion initiale de niveau E va se réfléchir sur la charge pour revenir avec un niveau Rr.E Elle va ensuite être réfléchie par le générateur avec un niveau Rg.Rr.E, et ainsi de suite… t E Ve 2T (Rg.Rr ) 2. E Rg.Rr.E (Rg.Rr ) n. E

13 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 269- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension t E Ve 2T (Rg.Rr ) 2. E Rg.Rr.E (Rg.Rr ) n. E Si Rg.Rr < 0

14 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 270- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension Attention Dans la pratique, quand on mesure la tension en entrée ou en sortie de la ligne, on ne peut différencier en ces points londe incidente de londe réfléchie. Dans ce cas, pour le premier retour, on mesure Rr.E + Rr.Rg.E Cette valeur peut alors même être supérieure à E. t E 2T

15 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 271- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension III.2.d. Exemples de mesure Mesure du retard créé par une ligne longueur de la ligne affaiblissement

16 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 272- Impulsionnel III.2. Impulsion de tension T AR Vi Vr Vitesse de propagation : V=2L/T AR R =Vr/Vi R R ZZ Mesure en réflexion

17 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 273- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.a. Définition de léchelon e t E Équivalent à une impulsion de durée très grande par rapport aux phénomènes observés t E -E t

18 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 274- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.b. Générateur adapté - charge réelle Zr ZgZg E Zc l On a Zg=Zc ainsi quune charge réelle R coefficient de réflexion Ve Vs

19 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 275- Impulsionnel III.3. Échelon de tension t E/2 Ve 2

20 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 276- Impulsionnel III.3. Échelon de tension Cas particuliers : Zr infini : R=+1, londe réfléchie double londe initiale Zr = 0 : R= -1, londe réfléchie annule londe initiale Zr = Zc : R= 0, la charge est adaptée, il ny a pas de signal réfléchi (cst à E/2)

21 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 277- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.c. Générateur désadapté - charge réelle Zr ZgZg E Zc l Vo V1V1 o On a Zg et Zc différents mais toujours une charge réelle coefficient de réflexion sur la charge : coefficient de réflexion au générateur :

22 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 278- Impulsionnel III.3. Échelon de tension

23 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes Rg=10 c l 0=-2/3, l=1/3, K=5/ Impulsionnel III.3.d. Exemple III.3. Échelon de tension

24 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 280- Impulsionnel III.3. Échelon de tension animation

25 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes Diagramme observéCas général Impulsionnel III.3.e. Réflectométrie temporelle III.3. Échelon de tension Principe : envoyer un échelon de tension sur un dispositif permet par analyse du signal réfléchi de connaître les impédances et les distances des différentes discontinuités. TDR : Time Domain Reflectometry Très utile pour localiser une rupture de ligne ou une fuite (fibre optique)

26 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes Temps aller retour >0 <0 V(t)/V0 1 Tr Temps Diagramme observéCas général 282- Impulsionnel III.3. Échelon de tension

27 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes V 0 (t)/K 1 1+ c =C(R//Zc) Temps 2Tcl V l (t)/K 1 1+ c =C(R//Zc) Temps Tcl Zc,Tc, l C R Rg=Zc V 0 V l Eg 283- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.f. Cas de charges capacitives K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)

28 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes V 0 (t)/K 1 1+ c =C(R//Zc) Temps 2Tcl Zc,Tc, l C R Rg=Zc V 0 V l Eg V l (t)/K 1 1+ c =C(R//Zc) Temps Tcl 284- Impulsionnel III.3. Échelon de tension K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)

29 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc) Zc,Tc, l L R Rg=Zc V 0 V l Eg 285- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.g. Cas de charges inductives

30 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 2Tcl Zc,Tc, l L R Rg=Zc V 0 V l Eg V 0 (t)/K 1 1+ L =L/(R+Zc) Temps V l (t)/K 1 1+ L =L/(R+Zc) Temps Tcl 286- Impulsionnel III.3. Échelon de tension K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)

31 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes K=Eg/2 =(R-Zc)/( R+Zc) Zc,Tc, l L R Rg=Zc V 0 V l Eg V 0 (t)/K 1 L /Tr Temps 2Tcl L =L/(R+Zc) Discontinuité inductive Extraction des valeurs de L et R Précision dépendant de Tr (temps de montée) 287- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.h. Exemple de TDR

32 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes K=Eg/2 =(R-Zc)/(R+Zc) V 0 (t)/K 1 c /Tr Temps 2Tcl Zc,Tc, l C R Rg=Zc V 0 V l Eg C =C.R.Zc/(R+Zc) Extraction des valeurs de C et de R Précision dépendant de Tr 288- Impulsionnel III.3. Échelon de tension Discontinuité capacitive

33 Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes 289- Impulsionnel III.3. Échelon de tension III.3.i. Prise en compte des pertes Toutes les valeurs présentées supposaient une ligne sans pertes. Pour prendre en compte les pertes dune ligne, il suffit de multiplier le signal par un facteur en e l pour chaque longueur de ligne parcourue.


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