La ligne de Lecher est un excellent
banc d'essais pour l'expérimentation dans le domaine des
ondes stationnaires. Le détecteur
de HF permet de mesurer les noeuds et ventres du courant circulant
dans la ligne et les noeuds et ventres de tension de l'onde stationnaire.Contrairement aux ondes progressives qui se déplacent à très grande vitesse dans les lignes, les ondes stationnaires sont des vibrations dont les minima et maxima sont situés à des endroits bien précis de la ligne, dépendants de la fréquence de l'onde progressive et de la longueur électrique de la ligne. (voir Mesures avec la ligne de Lecher)
Formation des ondes stationnaires
Lorsque l'impédance de la charge à l'extrémité de la ligne n'est pas rigoureusement égale à celle de l'impédance caractéristique de la ligne, l'onde directe en provenance de la source (émetteur) va se réfléchir à l'extrémité de la ligne et former une onde progressive réfléchie dirigée vers la source. L'interférence entre ces deux ondes provoque la mise en vibration électrique de la totalité de la ligne avec formation d'une onde stationnaire. La position des nœuds (minima) et des ventres (maxima) de vibration est déterminée à la fois par la longueur d'onde (lambda) du signal d'origine, par la longueur électrique de la ligne et par le rapport des impédances.
On rencontre 3 cas particuliers liés à 3 valeurs particulières de la charge :
- impédance nulle : ligne fermée par un court-circuit à son extrémité
- impédance infinie : ligne ouverte
- impédance de la charge = impédance caractéristique de la ligne : ligne adaptée
Ligne fermée par un court-circuit
Lorsqu'une ligne en court-circuit
a une longueur électrique égale à une demi-longueur
d'onde, l'impédance en son point d'alimentation est très
faible. Elle résonne sur la fréquence correspondant
à cette demi-longueur d'onde comme le ferait un circuit
série. Par exemple une ligne de 2,6 mètres de longueur
électrique résonne sur la fréquence de 55
MHz.Si la ligne est alimentée par un générateur réglé sur cette fréquence, en mesurant à l'aide du détecteur l'intensité du courant dans la ligne, on constate que l'intensité du courant dans la ligne présente deux maxima (courbe I sur la figure ci-contre):
- au point d'alimentation
- à l'autre extrémité de la ligne, côté court-circuit.
Ces deux ventres d'intensité ne sont pas tout a fait identiques car le court-circuit présente une impédance moindre que la source.
La mesure de la tension sur la ligne montre un ventre de tension correspondant au noeud d'intensité (courbe U).
Ligne ouverte
Conservons les mêmes conditions
: fréquence de 55 MHz et ligne demi-onde. Si on enlève
le court-circuit en bout de ligne on se trouve en face d'une ligne
ouverte. L'impédance à son extrémité
étant infinie, c'est un ventre de tension et un noeud d'intensité
que l'on constate.à chaque extrémité de la
ligne, bien que la tension côté générateur
soit proportionnelle à l'impédance de sortie de
ce dernier. Au centre de la ligne se trouve un ventre d'intensité
et un noeud de tension. Nota : dans l'antenne doublet demi-onde, les variations de l'intensité du courant circulant dans le brin rayonnant sont semblables à celle que l'on constate dans la ligne de même longueur.
Ligne adaptée
Lorsque la ligne est branchée à son extrémité sur une résistance pure de même valeur que l'impédance caractéristique de la ligne, la totalité de l'énergie transmise par la ligne est absorbée par la charge, il n'y a pas d'onde réfléchie donc pas de formation d'onde stationnaire, le courant ou la tension mesurée à l'aide du détecteur est stable.