195 - Puissance

1. 195- Puissance II.9. Transmission de puissance II.9.a. Ligne en ondes progressives Ligne avec pertes On note : Et on a :

2. 196- Puissance II.9. Transmission de puissance Efficacité de la ligne : charge entrée

3. 197- Puissance II.9. Transmission de puissance Ligne sans pertes

4. 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. 199- Puissance II.9. Transmission de puissance II.9.c. Ligne en ondes pseudo stationnaires Si faibles pertes

6. 200- Puissance II.9. Transmission de puissance

7. Zi Zr Zc ei 201- Paramètres S II.10. Paramètres S L’utilisation 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 d’un quadripôle. [S] Zi Zr ei

8. 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. Iz az Zi Zr Zc Vz ei bz z o

9. 203- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.b. Calcul des ondes tension courant Iz az Zi Zr Zc Vz ei bz z o

10. 204- Paramètres S II.10. Paramètres S Grandeurs normalisées On donne alors : onde incidente onde réfléchie

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

12. 206- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.c. Calcul de puissance Si on calcule la puissance sur la ligne : D’où

13. 207- Paramètres S II.10. Paramètres S On a bien : La puissance fournie est égale à la puissance de l’onde incidente moins la puissance de l’onde réfléchie

14. 208- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.d. Matrice de répartition entrée sortie a1 a2 Q b1 b2 Zc

15. 209- Paramètres S II.10. Paramètres S Les Sxx sont appelés les paramètres S du quadripôle formé par la ligne

16. 210- Paramètres S II.10. Paramètres S a2=0 a1 Q Zc b1 Zc b2 S11 est le coefficient de réflexion à l’accès 1 du quadripôle

17. 211- Paramètres S II.10. Paramètres S S21 est le coefficient de transmission de 1 vers 2 S22 est le coefficient de réflexion à l’accès 2 S12 est le coefficient de transmission de 2 vers 1

18. 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 s’appliquer pour des dispositifs à plusieurs entrées et plusieurs sorties. a3 b3 Té diviseur a1 b1 a2 b2

19. 213- Paramètres S II.10. Paramètres S a2 diviseur 1 voie vers n b2 a3 a1 b3 a4 b4 an-1 b1 bn-1 an bn

20. i1 i2 entrée sortie entrée sortie a1 a2 [Z ou Y] [C] v1 v2 Zc ou Yc b1 b2 Zc 214- Paramètres S II.10. Paramètres S II.10.e. Autres matrices utilisées Matrice impédance ou admittance Matrice chaîne

21. 215- Paramètres S II.10. Paramètres S Intérêt de la matrice chaîne : Mise en cascade entrée sortie a1 a2 [C1] [C2] [C3] b1 b2

22. 216- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.a. L’analyseur de réseaux L’analyseur de réseaux est l’outil 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. 217- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Il existe deux catégories d’analyseurs de réseaux : les scalaires et les vectoriels. Les scalaires ne donnent accès qu’au module des paramètres S. Les vectoriels donnent le module et la phase des paramètres (mais ils sont nettement plus chers !!)

24. 218- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Principe de fonctionnement : Soient deux ondes représentées en valeurs instantanées par : a = A cos (wt+ja) b = B cos (wt+jb) 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 (Wt+j’a) b’= B’ cos (Wt+j’b)

25. 219- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Il faut respecter : et Les analyseurs de réseaux permettent d’effectuer des mesures sur des plages de fréquences importantes Nécessité d’un étalonnage des amplitudes et phases en fonction de la fréquence de mesure

26. 220- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.b. Mesure de S11 Schéma de principe de la mesure : a1 b2 Q Générateur coupleur directif b1 fréquence variable charge adaptée K.b1 K.a1 s11 visualisation réf test tête d’échantillonage -1 +1

27. 221- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.c. Mesure de S21 Schéma de principe de la mesure : a1 b’2 b2 Q test b1 té diviseur Générateur réf fréquence variable a1 a’1 Il faut respecter : égalisation des déphasages dus aux parcours

28. 222- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.d. Mesure globale Q signal incident signal transmis Générateur fréquence variable signal réfléchi R A B SEPARATION DES SIGNAUX DETECTION TRAITEMENT VISUALISATION

29. 223- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.e. Correction des erreurs Exemple d’une mesure entrée-sortie : sources d’erreurs Réponse fréquentielle du détecteur : - en réflexion, - en transmission A B diaphonie directivité Q Générateur fréquence variable désadaptation de la charge désadaptation de la source

30. 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 d’un étalonnage de l’analyseur pour corriger ces erreurs Il existe d’autres sources d’erreurs moins contrôlables : par exemple bruit interne des composants et température ambiante (variables dans le temps)

31. 225- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.f. Exemple d’étalonnage Pour la mesure seule du S11, on peut réduire le nombre d’erreurs à 3 L’étalonnage « un port » one port ou reflection only Réponse fréquentielle du détecteur en réflexion Utilisation de charges de référence pour calibrer l’analyseur sur la bande de fréquences voulue (kit de calibration) Q directivité Générateur fréquence variable désadaptation de la source

32. 226- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences CO Générateur fréquence variable Mesure avec un circuit ouvert

33. 227- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences CC Générateur fréquence variable Mesure avec un circuit fermé

34. 228- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Zc Générateur fréquence variable Mesure avec une charge adaptée

35. 229- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences Q Générateur fréquence variable coupleur réponse source Avec les 3 charges de référence, l’analyseur 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. 230- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.g. Caractérisation d’un câble coaxial Relation entre S11 et l’impédance d’entrée : Quand on veut connaître l’impédance d’entrée d’un dispositif en fonction de la fréquence, le S11 est suffisant

37. Port 1 Port 2 Test Set Zr 231- Mesures II.11. Mesures en hyperfréquences II.11.g. Caractérisation d’un câble coaxial Pour connaître l’impédance caractéristique d’un câble : Avec un court-circuit : Avec un circuit ouvert : câble à caractériser