Un ROSmètre VHF-UHF simple à lignes imprimées

Pour savoir si une antenne rayonne toute la puissance débitée par l’émetteur, on a besoin d’un instrument appelé ROSmètre. Cet appareil sert à mesurer le rapport entre la tension envoyée vers l’antenne et celle qui est renvoyée vers l’émetteur, en raison d’une désadaptation d’impédance. Les ROSmètres existent dans le commerce sous différentes formes et à différents prix.
Nous vous proposons, dans cet article, un montage simple, facilement réalisable par le débutant et faisant appel, pour la mesure, au multimètre qui se trouve déjà dans chaque atelier de passionné.



Les ROSmètres, également appelés TOSmètres ou SWRmeter, sont des instruments permettant de mesurer le Rapport d’Ondes Stationnaires (ou Taux d’Ondes Stationnaires).
Ils sont indispensables aux professionnels, aux radioamateurs, aux cebistes, et à tous ceux qui installent des antennes d’émission. Ils permettent de savoir s’il existe une désadaptation d’impédance entre l’antenne et la ligne de transmission qui est généralement un câble coaxial de 50 - 52 ohms. Si, pour une raison quelconque, l’impédance de l’antenne est différente de celle du câble coaxial, une désadaptation d’impédance se produit. Par conséquent, l’antenne ne parvenant pas à rayonner toute la puissance générée par l’émetteur, la partie non rayonnée est alors renvoyée vers la source sous forme d’ondes réfl échies.
En observant le galvanomètre monté dans les ROSmètres du commerce, vous remarquerez que le début de l’échelle ne coïncide jamais avec le 0, mais toujours avec le 1 car, lorsque l’impédance de l’antenne se révèle parfaitement identique à l’impédance du câble coaxial, le rapport est égal à 1. Dans le cas, par exemple, d’un câble coaxial de 52 ohms alimentant une antenne ayant également une impédance de 52 ohms, le rapport est en effet égal à 52 : 52 = 1. Si en revanche l’antenne présente une impédance de 80 ohms, le rapport sera de 80 : 52 = 1,53. Tandis que si elle présente une impédance de 20 ohms, ce rapport sera de 52 : 20 = 2,6 (la valeur d’impédance la plus grande est toujours divisée par la plus petite). Une fois ce rapport connu, on peut calculer le facteur de perte de l’antenne, c’est-à-dire quelle valeur de la puissance qu’elle reçoit est renvoyée à l’émetteur (en pure perte). Pour calculer ce facteur de perte, on peut utiliser la formule suivante :

Perte = [(rapport –1)] : [(rapport +1)] au carré.

Par exemple, si l’on considère le rapport 80 : 52 = 1,53, on doit effectuer cette première opération :
(1,53 –1) : (1,53 +1) = 0,209

puis on élève le résultat obtenu au carré : 0,209 x 0,209 = 0,0436. Si l’émetteur débite une puissance de 50 W, l’antenne renverra vers l’émetteur une puissance égale à : 50 x 0,0436 = 2,18 W et donc ne seront donc plus rayonnés 50 W mais seulement 50 – 2,18 = 47,82 W Si le rapport d’ondes stationnaires reste d’une valeur allant de 1,4 à 1,5, nous pouvons parfaitement l’accepter, car l’antenne rayonne environ 96% de la puissance qu’elle reçoit.
Si le rapport d’ondes stationnaires atteint une valeur de 2, l’antenne ne rayonne plus que 88,9% de la puissance totale qu’elle reçoit, alors que si elle atteint une valeur de 4,0, l’antenne rayonne seulement 64% de la puissance totale qu’elle reçoit. Donc, toujours avec un émetteur débitant 50 watts, l’antenne ne rayonnera plus que 32 W. On admet couramment qu’un taux maximum d’ondes stationnaire de 3 reste encore acceptable.
Au delà, outre le fait que l’antenne ne rayonne plus qu’une partie de la puissance, l’étage fi nal de l’émetteur risque fort de souffrir, surtout s’il est à transistors.

L’utilisation
Après avoir connecté le ROSmètre à la sortie de l’émetteur et au câble coaxial :
1 - Placez l’inverseur S1 sur la position “ondes directes”.
2 - Connectez la sortie du ROSmètre à un multimètre sur le calibre 100μA.
3 - Allumez l’émetteur, passez en émission à faible puissance puis tournez le bouton du potentiomètre R3 jusqu’à ce que l’aiguille bascule à fond d’échelle.
4 - Basculer sur “ondes réfléchies”.

Figure 1 : Schéma électrique du ROSmètre à lignes imprimées. Les diodes Schottky 1N5711 peuvent aussi être remplacées par des équivalents BAR10 ou bien HP5082.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du ROSmètre. Une fois tous les composants montés sur le circuit imprimé, placez celui-ci à l’intérieur du boîtier métallique. Vous devez souder sur la piste centrale les sorties des fi ches coaxiales d’entrée et de sortie. Comme vous pouvez le voir sur ce dessin et sur la photo de la fi gure 6, la masse du circuit doit être soudée en plusieurs endroits directement sur le boîtier métallique.

Figure 2b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés du ROSmètre, côté ligne 50 ohms et composants. Si vous réalisez vous-même ce circuit, n’oubliez pas de souder des queues de résistances ou de condensateurs dans chaque trou et de chaque côté des plans de masse. N’oubliez pas non plus de souder les pattes des condensateurs C2 et C3 de chaque côté des pistes de façon à assurer la liaison électrique entre les fi ls venant de S1 et les pistes supérieures.

Figure 2b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés du ROSmètre, côté plan de masse.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine du ROSmètre à lignes imprimées, vu du côté ligne 50 ohms et composants. Le périmètre du circuit imprimé sera soudé directement sur le métal du boîtier, des deux côtés.

Liste des composants
R1 .............. 100 Ω
R2 .............. 100 Ω
R3 .............. 47 kΩ pot. lin.
C1 .............. 10 nF céram.
C2 .............. 10 nF céram.
C3 .............. 10 nF céram.
C4 .............. 10 nF céram.
JAF1............ 10 μH
JAF2............ 10 μH
DS1............. Schottky 1N5711
DS2............. Schottky 1N5711
S1 ............. inverseur

1 commentaires:

  1. Bonjour,
    Très intéressé par cette réalisation, je suis inquiet quant aux dimensions des CI. J'ai trouvé un pdf avec l'article d'electronique et loisirs avec le dessin des CI echelle 1. La largeur de la ligne centrale est de 3 mm soit près de 100 ohms d'impédance pour un ROS mètre 50 Ohms; ça pourrait se comprendre avec un CI épaisseur 0,8 mm
    Pourriez-vous m'expliquer SVP; merci

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