Câble coaxial
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Le câble coaxial ou ligne coaxiale est une ligne de transmission, utilisée en hautes fréquences, composée d'un câble à deux conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin ou multi-brins (en cuivre), est entourée d'un matériau diélectrique (isolant). Le diélectrique est entouré d'une gaine conductrice tressée, appelée blindage, puis d'une enveloppe de matière plastique, par exemple du PVC.
A: Gaine extérieure en plastique
B: Blindage en cuivre
C: Diélectrique
D: Conducteur central (âme) en cuivre
Ce type de câble est utilisé pour la transmission de signaux numériques ou analogiques à haute ou basse fréquence.
Par exemple, vous trouverez un câble coaxial :
- entre votre antenne TV et votre télévision ;
- dans le réseau câblé urbain de télévision et Internet ;
- entre un émetteur et l'antenne d'émission ;
- entre votre lecteur de CD, votre récepteur FM et votre amplificateur ;
- dans les réseaux de transmissions de données tels qu'Ethernet dans ses anciennes versions : 10BASE2 et 10BASE5 ;
- pour les liaisons inter-urbaines téléphoniques et dans les câbles sous-marins.
Le câble coaxial est remplacé par la fibre optique sur les longues distances (supérieures à quelques kilomètres).
L'avantage d'un câble coaxial sur une ligne bifilaire (constituée de deux conducteurs parallèles séparés par un diélectrique) est qu'il y a création d'un écran (cage de Faraday) qui protège le signal des perturbations électromagnétiques et qui évite que les conducteurs ne produisent eux-mêmes des perturbations. Un câble coaxial peut être placé le long des murs, gouttières ou enfoui car la présence d'objets n'influence pas la propagation du signal dans la ligne . Les pertes sont constantes au fil du temps, les particules de poussière se déposant sur le support isolant n'ayant pas d'influence sur la propagation du signal.
Il est nécessaire de placer, entre la sortie de l'antenne (symétrique) et la ligne coaxiale (asymétrique) un balun (BALanced/UNbalanced, convertisseur symétrique/asymétrique).
Il est préférable de ne pas utiliser de câble endommagé car vos ondes pourraient déborder chez votre voisin.
[modifier] Les caractéristiques
Caractéristiques mécaniques du câble coaxial :
- la nature du conducteur et ses dimensions ;
- les diamètres intérieur de la gaîne et extérieur du conducteur central (celui-ci est parfois creux) ;
- la nature du diélectrique.
Caractéristiques électriques du câble coaxial :
- son impédance caractéristique Zc, standardisée à 75 ohms pour la vidéo, et à 50 ohms pour l'instrumentation, les hyperfréquences et les anciens réseaux ethernet ;
- sa constante d'affaiblissement α à une fréquence donnée, qui traduit les pertes dans la ligne.
Elles sont données par les constructeurs.
[modifier] Les pertes
Il faut rappeler que les courants haute fréquence circulent dans une pellicule proche de la surface des conducteurs. L'épaisseur de cette pellicule diminue quand la fréquence augmente. La résistance d'un conducteur augmente comme la racine carrée de la fréquence ; c'est ce qu'on appelle l'effet pelliculaire. Les pertes produisent une diminution de l'amplitude du signal en fin de ligne ; cela se manifeste par exemple par une diminution de la puissance RF rayonnée dans le cas d'un émetteur. Voici quelques règles:
- Plus le diamètre du conducteur est petit, plus grand sera sa résistance, et donc plus il y aura de pertes.
- Plus la fréquence augmente, plus il y aura de pertes.
- Plus on augmente la longueur du câble, plus il y aura de pertes.
- 19 vatc = perte de 19 db/100 mètres à une fréquence donnée.
En outre, il existe un rapport optimum du diamètre de l'âme sur celui du blindage. Celui-ci correspond à une impédance caractéristique de 75 Ω, ce qui explique que cette valeur soit employée pour les câbles de réception qui doivent minimiser les pertes, toutes choses étant égales par ailleurs.
Pour le transport de puissance, on aurait tendance à penser que maximiser le diamètre de l'âme diminue la résistance et donc les pertes. Ceci est vrai en continu, mais en haute fréquence, l'épaisseur réduite du diélectrique entraîne une tension de claquage plus faible, et donc une puissance maximale admissible limitée. L'optimum se réalise pour une impédance caractéristique de l'ordre de 30 Ω. La valeur de 50 Ω correspond à un compromis entre pertes en émission et pertes en réception.
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