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1 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4

1 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial - Deux conducteurs concentriques - Diélectrique entre les 2 conducteurs - Deux impédances 50 Ω Ω Ω Ωet 75 Ω Ω Ω Ω d conducteur intérieur conducteur extérieur diélectrique ou air D 2 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Les principaux types de câbles utilisés en téléphonie en France : - Câble : 2,6/9,5 mm à 4 paires coaxiales, de bande passante maximale 12 MHz (2700 voies) - Câble : 1,2/4,4 mm avec de 4 à 28 paires coaxiales, de bande passante maximale 12 MHz (2700 voies) - Câble 3,7/13,5 mm avec de 4 à 10 paires coaxiales, de bande passante maximale 60 MHz (10 800 voies) Le rapport des diamètres D/d est constant et égal à 3,6 3 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial - Toute la gamme basse des hyperfréquences (1-12 GHz) sous forme de câbles souples - Au delà de la bande X, câble semi-rigide (jusqu’à 60 GHz) Le câble coaxial possède des caractéristiques supérieures à celles de la paire torsadée : débit plus élevé peu sensible aux perturbations électromagnétiques 4 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial En transmission numérique, utilisation de câbles d’impédance 50 Ω Ω Ω Ω pour les réseaux locaux sur des distances de l’ordre du km, à des débits de 34 à 140 Mbits/s. En transmission analogique, utilisation de câbles d’impédance 75 Ω Ω Ω Ω, sur des liaisons longues distances, pour des signaux de 1,3 à 60 MHz. Amplification et régénération, des signaux à l’aide de répéteurs espacés régulièrement (2 à 9 km en moyenne). C'est un support difficile à poser (poids, rigidité) et à raccorder (nombre d'épissures, connectique délicate). 5 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Il s’est beaucoup développé dans les années 1970 pour les lignes numériques à grande distance (LGD). - Remplacé dans les réseaux à longue distance par la fibre optique (atténuation, encombrement et coût inférieur du fait de sa grande capacité et de la grande distance entre répéteurs) - Concurrencé dans les réseaux locaux informatiques haut débit par la paire torsadée (plus souple et moins chère), les équipements d'extrémité compensant l'atténuation. Principale application du câble coaxial : la distribution vidéo. 6 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Réseaux locaux haut débit, Distribution vidéo, Feeder d’antennes Applications élevé Coût des installations faible Coût des interfaces élevé Coût du support correcte Confidentialité faible Sensibilité à la diaphonie et aux brouillages faible, mais augmente avec la fréquence Atténuation élevée (centaines de MHz) Bande passante 7 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Quelques standards en matière de câblage : - 10 base 5 - Thick Ethernet : premier câble Ethernet standardisé appelé aussi «Yellow cable», ou «tuyau d’arrosage». Câble coaxial blindé de 50 Ω Ω Ω Ω, terminé par une charge de même impédance, de diamètre de près de 2 cm, utilisable sur des distances de 500 m sans ré-amplification du signal électrique. - 10 base 2 - Thin Ethernet : câble coaxial fin de 50 Ω Ω Ω Ω, appelé aussi «CheaperNet». La longueur maximale sans répéteur est de 185 m. 8 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 R : résistance linéique L : inductance linéique C : capacité linéique G : conductance linéique avec G = Cω ω ω ω tanδ δ δ δ, avec δ δ δ δ l’angle de perte du diélectrique Modèle Le câble coaxial v v + dv i i + di dz R L C G 9 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial γ γ γ γ : constante de propagation α α α α : atténuation linéique (Np/m) pertes métalliques (effet de peau) pertes diélectriques β β β β : déphasage linéique (rad/m) distorsion ou non suivant leur relation en fonction de la fréquence. L'équation des télégraphistes admet comme résultat : V = V°e−γ γ γ γt γ γ γ γ = = = = α α α α + + + + jβ β β β = = = = R + + + + jLω ω ω ω ( ( ( ( ) ) ) ) G+ + + + jCω ω ω ω ( ( ( ( ) ) ) ) 10 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial L’impédance caractéristique Zc Les constantes ν ν ν ν1, i1, ν ν ν ν2, i2 sont déterminées par les conditions initiales. Elles sont liées par l’impédance caractéristique Zc. Z quelconque Réflexion de l’onde incidente Zc = = = = ν ν ν ν1 i1 = = = = ν ν ν ν 2 i2 = = = = R + + + + jLω ω ω ω G+ + + + jCω ω ω ω ν ν ν ν 2 = = = = ρ ρ ρ ρν ν ν ν1 avec ρ ρ ρ ρ = = = = Z− − − −Zc Z + + + + Zc Zc ligne de transmission ν ν ν ν1 ν ν ν ν2 11 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Réflexion totale, ρ ρ ρ ρ = ± 1, si l’extrémité de la ligne est en court-circuit ou en circuit ouvert. Pas de réflexion, ρ ρ ρ ρ = 0, si l’extrémité de la ligne est chargée sur l’impédance caractéristique. ν ν ν ν 2 = = = = ρ ρ ρ ρν ν ν ν1 avec ρ ρ ρ ρ = = = = Z− − − −Zc Z + + + + Zc 12 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Coefficient de réflexion On pose Γ Γ Γ Γ = V aller V retour Le taux d'onde stationnaire TOS est égal à V aller- V retour V aller + V retour = V aller V aller 1- V retour/ V aller 1+ V retour/V aller 1+Γ Γ Γ Γ 1-Γ Γ Γ Γ TOS = En tout endroit, on a Z = I aller- I retour V aller + V retour I aller V aller 1- I retour/ I aller 1+ V retour/V aller = Zc 1- Γ Γ Γ Γ 1+ Γ Γ Γ Γ = Z Zc TOS = V aller V retour G V min V max 13 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Cas idéal de la ligne sans pertes : Le conducteur est supposé parfait R = 0 et le diélectrique parfait G = 0 La constante de propagation devient alors simplement : Soit un affaiblissement nul : α α α α = 0 γ γ γ γ = = = = jLω ω ω ω ( ( ( ( ) ) ) ) jCω ω ω ω ( ( ( ( ) ) ) ) = = = = jω ω ω ω LC 14 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Ligne à faible pertes Si l’affaiblissement dû à R et à la conductance G est faible, alors G = 0 et R << Lω ω ω ω Dans ce cas : Zc = = = = R + + + + jLω ω ω ω jCω ω ω ω = = = = L C 1− − − −j R Lω ω ω ω comme 1− − − −x ≈ ≈ ≈ ≈1− − − −x 2 quand x < < < << < < < 1 Zc ≈ ≈ ≈ ≈ L C 1− − − −j R 2Lω ω ω ω                         ≈ ≈ ≈ ≈ L C 15 CNAM Cours B11 - TRANSMISSION DES TELECOMMUNICATIONS - Partie 2 - Chapitre 4 Le câble coaxial Les pertes dans les conducteurs métalliques - Effet de peau. - En courant continu, la densité de courant dans un conducteur est uniforme. - En courant alternatif, densité de courant n’est plus uniforme. Tout se passe comme si le courant se concentrait dans une «peau» située à la surface externe du conducteur. δ δ δ δ l’épaisseur de peau : avec µ µ µ µ = µ µ µ µ0 µ µ µ µr perméabilité du matériau (H.m-1) σ σ σ σ : conductivité du matériau conducteur (Ω Ω Ω Ωm)-1 δ δ δ δ = = = = 1 π π π uploads/Management/ cnam-la-transmission-coaxiale.pdf