Upload
ann
View
52
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
257 - Impulsionnel. III. LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL. 258 - Impulsionnel. III.1. Introduction. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
1- Impulsionnel
III. LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
2- 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 d’une 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 , cette
tension revient à 0.
Si est très petit devant le temps de propagation sur la ligne on dit que c’est une impulsion de tension, si est grand
devant ce temps de propagation, c’est un échelon de tension.
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
3- Impulsionnel
III.1. Introduction
Tr t
Eg
V(t)t
Eg
V(t)
Impulsions
Echelon
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
4- Impulsionnel
III.1. Introduction
Exemples d’applications :
systèmes radars
télécoms par impulsions (UWB)
micro-ondes de puissance
caractérisation de lignes
Avantage : visualisation aisée des ondes incidentes et réfléchies
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
5- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.a. Définition de l’impulsione
t
E
ZrZg
EZc
l
Exemple : pour une ligne de 100 mètres avec une
vitesse de propagation de 200000 km/s,<<0,5 s
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
6- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.b. Générateur adapté - charge réelle
ZrZg
EZc
l
On a Zg=Zc ainsi qu’une charge réelle
R
coefficient de réflexionZcZr
ZcZrR
Ve
Vs
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
t
E/2
7- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Ve
t
E/2
Vs
Taller
Tretour
2
E
ZgZc
ZcEVe
2
ER
Cas pour R > 0 soit Zr > Zc
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
t
E/2
8- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Ve
t
E/2
Vs
Taller
Tretour
2
ER
Cas pour R < 0 soit Zr < Zc
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
9- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
Cas particuliers :
Zr infini : R=+1, l’impulsion réfléchie est identique à l’impulsion incidente
Zr = 0 : R= -1, l’impulsion réfléchie est de même amplitude que l’impulsion incidente mais de signe opposé
Zr = Zc : R= 0, la charge est adaptée, il n’y a pas de signal réfléchi
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
10- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.c. Générateur désadapté - charge réelle
ZrZg
EZc
l
On a Zg et Zc différents mais toujours une charge réelle
R
coefficient de réflexion sur la charge :ZcZr
ZcZrRr
Ve
Vs
coefficient de réflexion au générateur :ZcZg
ZcZgRg
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
11- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
'EZgZc
ZcEVe
ici Ve est différent car le
générateur n’est pas adapté à la ligne
Comme les deux extrémités de la ligne sont désadaptées, on va avoir une succession d’aller-retour de l’impulsion entre
le générateur et la charge.
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
12- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tensionL’impulsion 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…
t
E’
Ve
2T
(Rg.Rr) 2.E’
Rg.Rr.E’
(Rg.Rr) n.E’
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
13- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
t
E’Ve
2T
(Rg.Rr) 2.E’
Rg.Rr.E’
(Rg.Rr) n.E’
Si Rg.Rr < 0
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
14- 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 l’onde
incidente de l’onde réfléchie.Dans ce cas, pour le premier retour, on mesure
Rr.E’ + Rr.Rg.E’Cette valeur peut alors même être supérieure à E’.
t
E’2T
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
15- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
III.2.d. Exemples de mesure
Mesure du retard créé par une ligne
longueur de la ligne
affaiblissement
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
16- Impulsionnel
III.2. Impulsion de tension
TAR
Vi
Vr
Vitesse de propagation :
V=2L/T AR
R =Vr/Vi
RR
11 0ZZ
Mesure en réflexion
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
17- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.a. Définition de l’échelone
t
E
Équivalent à une
impulsion de durée très grande par rapport
aux phénomènes observés
t
E
-E
t
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
18- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.b. Générateur adapté - charge réelle
ZrZg
EZc
l
On a Zg=Zc ainsi qu’une charge réelle
R
coefficient de réflexionZcZr
ZcZrR
Ve
Vs
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
19- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
2
E
ZgZc
ZcEVe
t
E/2
Ve
2
RrE
12
RrE
12
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
20- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Cas particuliers :
Zr infini : R=+1, l’onde réfléchie double l’onde initiale
Zr = 0 : R= -1, l’onde réfléchie annule l’onde initiale
Zr = Zc : R= 0, la charge est adaptée, il n’y a pas de signal réfléchi (cst à E/2)
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
21- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.c. Générateur désadapté - charge réelle
ZrZg
EZc
l
Vo V1
o
On a Zg et Zc différents mais toujours une charge réelle
coefficient de réflexion sur la charge :ZcZr
ZcZr
1
coefficient de réflexion au générateur :ZcZg
ZcZg
0
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
22- Impulsionnel
III.3. Échelon de tensionTemps V0/K propagation Vl/K 0 1 1
+1*l 2 l
+ 0*l
3 0*l 0*l²
2n 02n-2
*l2n-1
02n-1
*l2n-1
(2n+1)
02n-1
*l2n-1
02n-1
*l2n
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
t/ 0 1 2 3 4 5 6V0/K 1 10/9 88/81Vl/K 4/3 28/27 268/243
Eg Zr
Rg
V0 Vl
I0 Il
Zc
Rg=10cl 0=-2/3, l=1/3, K=5/6
23- Impulsionnel
III.3.d. Exemple
III.3. Échelon de tension
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
1 2 3 4 5 6
1
V0/K
Vl/K
t/
24- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
animation
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Diagramme observé Cas général
1
3
2
4
25- Impulsionnel
III.3.e. Réflectométrie temporelle
III.3. Échelon de tension
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)
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Eg Zl
Rg=Rc0
V0Rc1,Tc1,L1Rc0,Tc0,L0
V0/K
Temps
0 21
1
1+1
L(1-1²)
1
1+1 +L(1-1²)K=1/2
0=0
Temps aller retour
>0
<0
V(t)/V0
1
Tr Temps
Diagramme observé Cas général
26- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
V0(t)/K
1
1+
c=C(R//Zc)
Temps2Tcl
Vl(t)/K
1
1+
c=C(R//Zc)
TempsTcl
Zc, Tc, l C R
Rg=Zc
V0VlEg
27- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.f. Cas de charges capacitives
K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
V0(t)/K
1
1+
c=C(R//Zc)
Temps2Tcl
Zc, Tc, lC
R
Rg=Zc
V0VlEg
Vl(t)/K
1
1+
c=C(R//Zc)
TempsTcl
28- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)
Zc, Tc, lL
R
Rg=Zc
V0VlEg
29- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.g. Cas de charges inductives
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
2Tcl
Zc, Tc, l LR
Rg=Zc
V0VlEg
V0 (t)/K
1
1+
L=L/(R+Zc)
Temps
Vl (t)/K
1
1+
L=L/(R+Zc)
TempsTcl
30- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
K=Eg/2 R-Zc)/(R+Zc)
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
K=Eg/2=(R-Zc)/( R+Zc)
Zc, Tc, lL
R
Rg=Zc
V0VlEg
V0(t)/K
1
L/ Tr
Temps2Tcl
L=L/( R+Zc)Discontinuité inductive
Extraction des valeurs de L et RPrécision dépendant de Tr (temps de montée)
31- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
III.3.h. Exemple de TDR
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
K=Eg/2=(R-Zc)/( R+Zc)
V0(t)/K
1
c/Tr
Temps2Tcl
Zc, Tc, l C R
Rg=Zc
V
0
VlEg
C=C.R.Zc/( R+Zc)
Extraction des valeurs de C et de RPrécision dépendant de Tr
32- Impulsionnel
III.3. Échelon de tension
Discontinuité capacitive
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
33- 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 d’une ligne, il suffit de multiplier le signal par un facteur en el pour
chaque longueur de ligne parcourue.