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
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.
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
Doù
13
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
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
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210- Paramètres S
II.10. Paramètres S
a20
a1
Q
Zc
b1
Zc
b2
S11 est le coefficient de réflexion à laccès 1
du quadripôle
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211- Paramètres S
II.10. Paramètres S
S21 est le coefficient de transmission de 1 vers 2
S22 est le coefficient de réflexion à laccès 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 sappliquer 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
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. 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
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
218- Mesures
II.11. Mesures en hyperfréquences
Principe de fonctionnement
Soient deux ondes représentées en valeurs
instantanées par
a A cos (wtja) b B cos (wtjb)
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 (Wtja) b B cos (Wtjb)
25
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
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 déchantillonage
1
-1
27
221- Mesures
II.11. Mesures en hyperfréquences
II.11.c. Mesure de S21
Schéma de principe de la mesure
a1
b2
b2
Q
test
b1
té diviseur
Générateur
réf
fréquence variable
a1
a1
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 dune mesure entrée-sortie sources
derreurs
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 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
225- Mesures
II.11. Mesures en hyperfréquences
II.11.f. Exemple détalonnage
Pour la mesure seule du S11, on peut réduire le
nombre derreurs à 3
Létalonnage  un port 
one port ou reflection only
Réponse fréquentielle du détecteur en réflexion
Utilisation de charges de référence pour calibrer
lanalyseur 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, 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
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
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231- Mesures
II.11. Mesures en hyperfréquences
II.11.g. Caractérisation dun câble coaxial
Pour connaître limpédance caractéristique dun
câble
Avec un court-circuit
Avec un circuit ouvert
câble à caractériser