257- Impulsionnel

1
257- Impulsionnel
III. LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL
2
258- Impulsionnel
III.1. Introduction
Nous avons vu précédemment le comportement des
lignes de transmissions alimentées par un
générateur de tension sinusoïdale. Nous allons
maintenant nous intéresser au comportement dune
ligne en régime impulsionnel. Ce régime revient à
appliquer une tension en entrée de la ligne
passant de 0 à une valeur constante E, puis après
un temps t, cette tension revient à 0. Si t est
très petit devant le temps de propagation sur la
ligne on dit que cest une impulsion de tension,
si t est grand devant ce temps de propagation,
cest un échelon de tension.
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259- Impulsionnel
III.1. Introduction
Impulsions
t
Echelon
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260- Impulsionnel
III.1. Introduction
Exemples dapplications
systèmes radars
télécoms par impulsions (UWB)
micro-ondes de puissance
caractérisation de lignes
Avantage visualisation aisée des ondes
incidentes et réfléchies
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261- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.a. Définition de limpulsion
e
t
Exemple pour une ligne de 100 mètres avec une
vitesse de propagation de 200000 km/s, tltlt0,5 ms
E
t
l
Zg
Zc
Zr
E
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262- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.b. Générateur adapté - charge réelle
l
Zg
R
Zc
Zr
Ve
E
Vs
On a ZgZc ainsi quune charge réelle
coefficient de réflexion
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263- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Ve
t
E/2
Tretour
t
Vs
Cas pour R gt 0 soit Zr gt Zc
E/2
Taller
t
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264- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Ve
Cas pour R lt 0 soit Zr lt Zc
t
E/2
Tretour
t
Vs
E/2
Taller
t
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265- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Cas particuliers
Zr infini R1, limpulsion réfléchie est
identique à limpulsion incidente
Zr 0 R -1, limpulsion réfléchie est de même
amplitude que limpulsion incidente mais de signe
opposé
Zr Zc R 0, la charge est adaptée, il ny a
pas de signal réfléchi
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266- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.c. Générateur désadapté - charge réelle
l
Zg
R
Zc
Zr
Ve
E
Vs
On a Zg et Zc différents mais toujours une charge
réelle
coefficient de réflexion sur la charge
coefficient de réflexion au générateur
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267- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
ici Ve est différent car le générateur nest pas
adapté à la ligne
Comme les deux extrémités de la ligne sont
désadaptées, on va avoir une succession
daller-retour de limpulsion entre le générateur
et la charge.
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268- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Limpulsion initiale de niveau E va se réfléchir
sur la charge pour revenir avec un niveau
Rr.E Elle va ensuite être réfléchie par le
générateur avec un niveau Rg.Rr.E, et ainsi de
suite
Ve
E
Rg.Rr.E
(Rg.Rr) 2.E
2T
(Rg.Rr) n.E
t
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269- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Ve
E
Si Rg.Rr lt 0
(Rg.Rr) 2.E
(Rg.Rr) n.E
t
2T
Rg.Rr.E
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270- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Attention
Dans la pratique, quand on mesure la tension en
entrée ou en sortie de la ligne, on ne peut
différencier en ces points londe incidente de
londe réfléchie. Dans ce cas, pour le premier
retour, on mesure Rr.E Rr.Rg.E Cette valeur
peut alors même être supérieure à E.
E
2T
t
15
271- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.d. Exemples de mesure
Mesure du retard créé par une ligne
longueur de la ligne
affaiblissement
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272- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Mesure en réflexion

Vitesse de
propagation


Vi

V2L/T
AR

Vr


R
Vr/Vi


T


AR
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273- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.a. Définition de léchelon
t
e
Équivalent à une impulsion de durée très grande
par rapport aux phénomènes observés
E
t
E
t
t
-E
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274- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.b. Générateur adapté - charge réelle
l
Zg
R
Zc
Zr
Ve
E
Vs
On a ZgZc ainsi quune charge réelle
coefficient de réflexion
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275- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Ve
E/2
t
2t
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276- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Cas particuliers
Zr infini R1, londe réfléchie double londe
initiale
Zr 0 R -1, londe réfléchie annule londe
initiale
Zr Zc R 0, la charge est adaptée, il ny a
pas de signal réfléchi (cst à E/2)
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277- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.c. Générateur désadapté - charge réelle
l
Zg
G1
Go
Zc
Zr
E
V1
Vo
On a Zg et Zc différents mais toujours une charge
réelle
coefficient de réflexion sur la charge
coefficient de réflexion au générateur
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278- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
23
279- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.d. Exemple
Rg10W, Zc50W, Zl100W
G0-2/3, Gl1/3, K5/6
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280- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
animation
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281- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.e. Réflectométrie temporelle
Principe envoyer un échelon de tension sur un
dispositif permet par analyse du signal réfléchi
de connaître les impédances et les distances des
différentes discontinuités. TDR Time Domain
Reflectometry
Très utile pour localiser une rupture de ligne ou
une fuite (fibre optique)
Diagramme observé
Cas général
26
282- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Diagramme observé
Cas général
27
283- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.f. Cas de charges capacitives
KEg/2
G(R-Zc)/(RZc)
V
(t)/K
0
G
1
1
t
C(
R//Zc)
c
Temps
2Tcl
28
284- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
KEg/2
G(R-Zc)/(RZc)
V
(t)/K
0
G
1
1
t
C(
R//Zc)
c
Temps
2Tcl
29
285- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.g. Cas de charges inductives
KEg/2
G(R-Zc)/(RZc)
30
286- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
KEg/2
G(R-Zc)/(RZc)
2Tcl
31
287- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.h. Exemple de TDR
Discontinuité inductive
t
L/(
RZc)
L
V
(t)/K
0
KEg/2
G
(
R-Zc)/(
t
RZc)
(1-G).
/
Tr
L
RgZc
G
1
L
V
Zc,
Tc, l
Eg
l
V
R
0
Temps
2Tcl
Extraction des valeurs de L et R Précision
dépendant de Tr (temps de montée)
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288- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Discontinuité capacitive
KEg/2
t
V
(t)/K
C.R.Zc/(
RZc)
0
C
G
(
R-Zc)/(
RZc)
G
1
t
(1G).
/
Tr
c
Temps
2Tcl
Extraction des valeurs de C et de R Précision
dépendant de Tr
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289- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.i. Prise en compte des pertes
Toutes les valeurs présentées supposaient une
ligne sans pertes. Pour prendre en compte les
pertes dune ligne, il suffit de multiplier le
signal par un facteur en eal pour chaque longueur
de ligne parcourue.