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Comment ça marche ?
Radio-club F6KRK

Les lignes HF

5 - Les ondes dans une ligne.

Nous avons vu dans les précédents « Comment ça marche ? » les potentiels, les courants et
leurs relations avec le champ électromagnétique, pour aboutir aux notions de constantes
linéiques. Nous allons maintenant étudier la propagation dans une ligne en nous servant de
la notion d'onde.

QU'EST-CE QU'UNE ONDE ? ETUDE D'UNE ONDE COMPLEXE. Les valeurs de l'impédance complexe
D'une manière générale, une onde Seules les équations de Maxwell per- et de la puissance transmise ainsi
est un objet mathématique décri- mettent une description exacte d’une calculées correspondent exactement
vant le comportement ondulatoire, telle onde. Concernant les ondes sur à celles que l'on obtient à partir des
en fonction du temps et de l'espace, les lignes, la résolution des équations mesures de U, de I et du déphasage
d'une grandeur physique sinusoïdale. de Maxwell montre qu’elles peuvent entre eux. Mais si cette façon de voir
Dans une ligne, ces grandeurs sont s’analyser comme la somme de deux le comportement d'une ligne peut
le courant, la tension et les champs ondes plus simples, et cela de deux s'envisager pendant la période transi-
associés.
manières. toire, lors de la formation des ondes
Onde électromagnétique progressive : stationnaires, elle n'est pas satisfai-
Dans une ligne, c'est la description 1) Deux ondes progressives antago- sante physiquement en régime établi.
de la propagation des champs dont nistes. Par exemple, l'attribution d'une
les caractéristiques sont immuables L'onde résultante est une combinai- puissance à chaque onde (puissance
avec la distance, hormis un éventuel son linéaire de deux ondes progres- directe et puissance réfléchie), non
affaiblissement. Le champ E-M décrit sives sinusoïdales circulant en sens seulement n'est pas conforme aux
par cette onde a ses vecteurs E et contraires avec des amplitudes res- calculs, mais ne correspond pas au
H en phase, ce qui correspond dans pectives A et B (A vers la charge et B comportement de la ligne avec la
une ligne à une tension et un cou- vers la source). Comme la charge n'est source.
rant en phase. Les caractéristiques pas génératrice d'énergie, on admet que
énergétiques de l'onde sont entière- l'onde B est le résultat d'une réflexion 2) Une onde progressive et une onde
ment définies dans le plan sécant à la de l'onde A dans la charge en fonction stationnaire.
direction de l'onde, c'est pourquoi on d'un cœfficient de réflexion com- Cette décomposition a le mérite de
l'appelle « onde plane ». plexe (Γ) qui détermine la part de A ne jamais être contredite par l'expé-
qui est réfléchie (module du coeffi- rimentation. L’onde progressive seule
Onde électromagnétique stationnaire : cient de réflexion ρ allant de 0 à 1) transporte la puissance, et elle le fait
Dans une ligne, c'est la description et le déphasage amené sur cette part
(1)
de champs non propagés dont les (phase du cœfficient de réflexion ψ de l’émetteur vers l’antenne.
caractéristiques varient avec la dis- allant de -180° à +180°). L'autre onde étant stationnaire ne
tance d'une manière quasi semi-sinu- transporte aucune puissance. A partir
soïdale, avec une période moitié de A partir de ces hypothèses, on obtient de cette hypothèse, on peut calculer
celle du signal . Ce champ électro- par calcul : les mêmes paramètres qu'avec deux
(2)
magnétique est dit « réactif » car les l les valeurs de la tension et de l'in- ondes progressives antagonistes,
vecteurs E et H sont en quadrature tensité le long de la ligne (qui for- mais là on n'a pas besoin d'introduire
de phase, de même que la tension et ment des ondes stationnaires) ; un coefficient de réflexion.
le courant. Une onde stationnaire est Limites de l'approche mathématique. Les
une onde plane également. l l'impédance complexe en un point
de la ligne : partie active et partie équations de Maxwell n'ont un sens
Onde réelle : réactive ; que pour un signal sinusoïdal
Dans une ligne, c'est la description invariable, ne changeant jamais,
du comportement de la tension et du l la puissance complexe en un point ni en amplitude, ni en phase, donc
courant en fonction de la distance. de la ligne : puissance active propa- sans commencement ni fin.
Elle est dite « réelle », car c'est la gée (puissance transmise) et puis- Alors on considère, pour des calculs
seule qui soit (partiellement) mesu- sance réactive non propagée. en fonction du temps, que les condi-
rable . Elle peut être soit une onde La puissance active est une tions sont satisfaites à l'origine des
(3)
progressive, soit une onde station- constante tout le long d'une ligne temps.
naire, soit une combinaison des deux, sans pertes. La puissance réactive Autrement dit, l'énergie stockée dans
auquel cas on parle d'une « onde est variable et s'annule tous les une ligne y est depuis toujours.
complexe ». Une ligne est le siège quarts d'ondes (donc elle ne se pro- Or en réalité, il y a bien eu un moment
d'une onde complexe lorsque l'impé- page pas) ; où l'on a « mis le jus ».
dance de la charge n'est pas égale à l le ROS dans la ligne qui est égal à Par ailleurs, un signal invariable n'a
son impédance caractéristique.
{1+ρ) / (1-ρ} (ρ = module du cœffi- aucun intérêt, car il ne véhicule
Nous y reviendrons. cient de réflexion). aucune information.

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