Ligne coaxiale

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Le câble coaxial ou ligne coaxiale est une ligne de transmission ou liaison asymétrique, utilisée en hautes fréquences, composée d'un câble à deux conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin ou multi-brins (en cuivre ou en acier cuivré ou en cuivre argenté), est entourée d'un matériau diélectrique (isolant). Le diélectrique est entouré d'une gaine conductrice tressée (ou feuille d'aluminium enroulée), appelée blindage, puis d'une enveloppe de matière plastique, par exemple du PVC.

Ligne ou câble coaxial

Câble coaxial flexible type RG-59.
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.

Usages

Par exemple, il est possible de trouver un câble coaxial :

• entre une antenne TV et une télévision ;
• dans le réseau câblé urbain ;
• entre un émetteur et l'antenne d'émission ;
• entre un lecteur de CD, un récepteur FM et un 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 maintenant 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 parfois nécessaire de placer, entre la sortie de l'antenne (symétrique) et la ligne coaxiale (asymétrique) un balun (BALanced/UNbalanced, convertisseur symétrique/asymétrique) pour optimiser le transfert de l'énergie entre l'antenne et le câble (en réception comme en émission).

Il est préférable de ne pas utiliser de câble endommagé car ses caractéristiques et ses propriétés sont alors dégradées et les ondes pourraient déborder chez votre voisin.

La connexion à un câble coaxial doit être réalisée par l'utilisation de connecteurs coaxiaux adaptés au câble et montés en respectant les indications fournies pour conserver à l'ensemble les caractéristiques souhaitées en termes de qualité de transmission (voir par exemple le connecteur BNC).

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.

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 réception satellite ( BIS 950/2150 Mhz) le cable 17 Vatc ou Patc est préconisé, ainsi que pour la réception ( < 860 Mhz) de la TV Terrestre Numérique( TNT) " délicate".

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.

Caractéristiques des principales références de cables coaxiaux

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