LIGNE DE TRANSMISSION:

 

Une ligne de transmission est un ensemble de deux conducteurs acheminant ensemble un signal électrique,d'une source ( EMETTEUR ) vers une charge ( RECEPTEUR ).

On doit considérer une paire de conducteurs comme une de transmission chaque fois que sa longueur est du méme ordre de grandeur,ou plus,que la longeur d'onde de la fréquence la plus élevée du signal à transmettre.

La charge étant connectée à l'extrémité de la ligne,la ligne permet de retrouver,sur son entrée,à son extrémité,la méme résistance que la charge,cela quelle que soit la longueur de la ligne.C'est la condition idéale de fonctionnement,qui est réalisée si la résistance de la charge est égale à l'impédance caractéristique de la ligne.On peu dire que la ligne permet de transporter fictivement la charge à proximité de la source des signaux.

Les lignes de transmissions les plus courantes sont les cables coaxiaux,les lignes bifilaires et les paires torsadées.Sur les circuits imprimés et les circuits intégrés,on trouve couramment des lignes microrubans et des coplanaires.

Une ligne de transmission est caractérisée par son impédance caractéristique,sa constante d'affaiblissement "qui précise les pertes de la ligne" et la vitesse de propagation des signaux,qui dépend du diélectrique pour fabriquer la ligne.

 

APPLICATION

 

En pratique,on utilise une ligne de transmission par exemple pour transporter le signal issu d'un émetteur,vers une antenne.Ou réciproquement pour transporter le signal issu d'une antenne,vers un récepteur.Dans ces deux cas, l'impédance caractéristique du cable coaxial est généralement de 50 oHms.

On utilise aussi une ligne de transmission,sous forme de paire torsadée d'impédance caractéristique de 600 oHms,pour transporter des signaux téléphoniques,numériques,ou analogiques.

On trouvera aussi des lignes sur les cartes numériques très rapide,afin de ne déformer les signaux transmies  entre deux circuits intégrés.Dans ce cas,la ligne est constituée d'une piste de largeur donnée.

 

TRANSPORT DE L'ENERGIE ELECTRIQUE:

 

L'adaptation d'impédance n'est pas recherchée.En particulier,dans le réseau de transport d'énergie électrique,la source doit conserver une impédance faible par rapport à la charge: la tension du réseau ne doit pas s'écrouler si on utilise l'énergie!

L'absence d'adaptation est d'ailleurs sans conséquences notables: la fréquence du courant alternatif distribué est de 50 Hz ou 60 Hz selon les régions du monde;il faudrait une ligne de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres avant que des effets adverses se manifestent.dans les transports d'énergie sur de grandes distances,les pertes résistives sont plus préoccupantes.

 

CALCUL DES LIGNES:

 

MODES DE PROPAGATION:

On des lignes constituées de deux conducteurs;pour ces lignes les champs électriques ( E ) et magnétique ( H ) sont perpendiculaires à la direction de la ligne: c'est le mode "TEM".D'autres modes de propagation existent,utilisés en hyperfréquences.

IMPEDANCE D'ENTREE :

L'impédance caractéristique "Z0" d'une ligne de transmission est le rapport entre une onde de un volt et son onde courant.

Comme la plupart des lignes ont des ondes réfléchies,l'impédance caractéristique n'est généralement pas l'impédance mesurée sur la ligne.Pour une ligne de transmission de longueur " d",on peut montrer qu'à la position l de la charge,l'impédance mesurée pour une impédance de charge Zl,l'autre extrémité n'est pas chargée par l'impédance caractéristique.Cette impédance dépend alors de la longueur de la ligne .On dit alors que la ligne est le siège d'ondes stationnaires.

ADAPTATION D'IMPEDANCE:

L'adaptation d'impédance consiste à rechercher  à présenter à la source une résistance égale à sa résistance interne.La lmigne permet cette adaptation d'impédance,méme si la la source et la charge sont distantes.

LONGUEUR ELECTRIQUE D'UNE LIGNE :

La vitesse de propagation des signaux dans une ligne n'est pas la méme que celle d'une onde dans le vide.pour un cable coaxial,la vitesse est divisée par la racine carrée de la constante diélectrique de l'isolant.Ce paramètre est important si on désire construire des lignes équivalantes à une fraction de longueur d'onde.

EXEMPLE ----t- CABLE COAXIAL RG58:

Le diélectique polyéthylène du cable RG58 posséde une constante dièlectrique de 2,3.

La vitesse de propagation dans une ligne construite avec ce cable est égale à C/V2,3=0,66c

Une ligne dite " quart d'onde" avec un coaxial RG58 devra mesurer en réalité V2,3=1,5 fois le quart d'onde dans le vide.La vitesse de la propagation peut varier selon la fréquence,si la propagation ne se fait pas en mode électrique et magnétique transverse TEM.dans les cables coaxiaux,lignes bifilaires,lignes micro ruban le mode TEM est le mode principal et on peut considérer que la vitesse de la propagation est identique pour toutes les fréquences.

Cependant,pour d'autres modes de propagation,qui se rencontrent dans le domaine des hyperfréquences,la vitesse de la propagation dépend de la fréquence.On dit alors que la ligne est dispersive.Cela peut poser un problème pour la transmission des signaux larges bandes;en effet si les différentes composantes du spectre n'ont pas la méme vitesse, elles ne seront pas réceptionnées en méme temps,il y aura une distorsion.

Si une ligne est chargée par une impédance nulle ou infinie,on voit que l'impédance à son autre extrémité dépend fortement de la longueur.Notamment,si une ligne de longueur quart d'onde est court-circuitée,on trouve une impédance infinie à son extrémité.On utilise ces proprièrés pour réaliser des résonnateurs,en lieu et place des circuits LC.Il existe ainsi des résonateurs quart d'ondes, demi-onde etc...

On trouve aujourd'hui des résonateurs "TEM" quart d'onde ou demi-onde constitués par une ligne avec un isolant céramique à trés forte constante diélectrique permettant de réaliser des résonateurs de petites dimensions.