La nécessité d'installer les antennes dans un espace aéré et la station dans un endroit à l'abri des courants d'air impose de transporter l'énergie captée par l'antenne jusqu'au récepteur et, réciproquement, celle fournie par l'émetteur jusqu'à l'antenne.
Les lignes de transmission ont des caractéristiques et des devoirs particuliers qui fait que l'on ne peut pas utiliser n'importe quoi pour relier l'antenne à la station, une rallonge électrique par exemple.
Rôle d'une ligne de transmission
La ligne de transmission idéale :
- n'a pas de pertes quelque soit la fréquence
- ne rayonne pas l'énergie transmise et ne capte pas de signaux parasites
- supporte des surtensions élevées
- résiste aux intempéries, rongeurs, usure, ultraviolets, froid et chaud
- est souple pour suivre des chemins compliqués (gaines techniques, traversées de dalles, sous-pentes...) et se vriller lorsqu'on tourne une antenne rotative.
- a une bonne résistance mécanique à la traction, à l'écrasement et au cisaillement.
- a des caractéristiques stables (impédance caractéristique, pertes, coefficient de vélocité...)
- a un diamètre compatible avec les raccords que l'on tient en stock
- est bon marché et facile à approvisionner
Différentes lignes de transmission
On rencontre trois sorte de lignes :
- le câble coaxial, le plus répandu, utilisé généralement jusqu'à 3 GHz. Il est composé de deux conducteurs dont l'un sert de blindage à l'autre.
L'étanchéité du conducteur extérieur est importante, tant pour réduire les pertes que pour limiter le rayonnement parasite de la ligne.
- la ligne bifilaire est intéressante par son prix plus faible et ses pertes limitées. Les deux conducteurs sont parallèles et maintenus par des entretoises isolantes. Les amateurs l'utilisent pour l'alimentation, à moyenne impédance, des antennes comme la Lévy ou la Zeppelin.
- le guide d'onde est utilisé en hyperfréquence, au dessus-de 3 GHz, là où les câbles coaxiaux habituels présentent trop de pertes.
Fonctionnement d'une ligne en haute fréquence
Le courant électrique circule dans les conducteurs (en fait en surface, à cause de l'effet de peau) mais l'onde se déplace dans le diélectrique qui les séparent. C'est pourquoi la qualité du diélectrique est essentielle. L'air étant un excellent isolant, on cherche à l'utiliser au maximum en remplaçant le diélectrique massif (en polyéthylène, généralement) par de la mousse de polyéthylène ou des entretoises en téflon.
Dans une ligne, le courant circulant dans un conducteur est déphasé de 180 degrés par rapport au courant circulant dans l'autre conducteur, les champs qu'ils créent, étant de sens opposés, s'annulent, la ligne ne rayonne pas.
La propagation d'une onde dans une ligne est dite "guidée" par opposition avec les ondes se propageant librement dans l'espace.
Capacité répartie
On trouve dans les catalogues la capacité par mètre (en pF/m) pour un câble coaxial mais on peut aussi la calculer à l'aide de la formule suivante:
dans laquelle e est la permittivité du diélectrique, D le diamètre intérieur du blindage et d le diamètre extérieur de l'âme.
Exemple : Un échantillon de RG 213 isolé au polyéthylène (permittivité 2,25) a une âme de diamètre 2,2 et un diélectrique dont le diamètre est de 7,5 mm. Quelle est sa capacité par mètre ?
Réponse : 102 pF/m, valeur proche des 100 pF/m donné par le fabricant (voir caractéristiques des câbles coaxiaux )
Inductance répartie
L'inductance par mètre (en µH/m) d'un câble coaxial peut être calculée avec :
dans laquelle D est le diamètre intérieur du blindage et d le diamètre extérieur de l'âme.
Exemple : Quelle est l'inductance par mètre d'un échantillon de RG 213 dont l'âme a un diamètre de 2,2 et dont le diélectrique a un diamètre extérieur de 7,5 mm ?
Réponse : 0,245 µH/m