Réalisation d'un coupleur directionnel HF
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Voir aussi : - Le ROS, rapport d'ondes stationnaires -  Le coupleur directionnel -

Généralités

La fabrication d'un ROS-mètre HF ne nécessite pas le soin et le matériel exigés par celle d'un coupleur directionnel pour les VHF et les UHF. On utilisera ici un tronçon de câble coaxial 50 ou 75 ohms selon l'utilisation prévue.
La longueur du câble déterminera le facteur de couplage de l'appareil : plus longue sera la ligne de mesure, plus élevée sera la puissance utile sur le port de mesure P3. Une longueur de 15 ou 20 cm nécessitera une puissance de plus d'un watt dans la ligne principale pour que le galvanomètre de l'appareil de mesure dévie à pleine échelle lors du réglage dans le sens "direct".
Pour la réalisation du ROS-mètre on pourra choisir d'utiliser un coupleur double ou deux coupleurs montés en série, en inversant la direction. Dans les deux cas il faut que les coupleurs soient rigoureusement identiques

Schéma de principe

Le tronçon de câble coaxial est représenté par :
- l'âme, en rouge, reliant les deux prises coaxiales. C'est la ligne principale
- le blindage, en pointillés. Il est relié normalement à la masse
- le diélectrique, en gris
La ligne de mesure, en bleu, est insérée entre le diélectrique et le blindage. C'est un simple fil de faible diamètre extérieur (0,5 à 1 mm environ) et bien isolé. Une de ses extrémités est chargée par une résistance R non inductive. On mesure l'amplitude du signal présent à l'autre extrémité de la ligne de mesure à l'aide du galvanomètre G, après redressement dans la diode au germanium D et découplage par le condensateur C.
La diode au germanium peut être une OA91 ou équivalente. Une diode au silicium, à cause de son seuil élevé, ne conviendrait pas. Le condensateur de découplage peut avoir une valeur comprise entre 1 et 22 nF, son rôle est de filtrer la composante HF du signal redressé par la diode.
Pour une meilleure réjection du signal HF mesuré on peut insérer une petite self de choc entre la diode et le galvanomètre.

Choix de la résistance R

La résistance R, non inductive, doit avoir une valeur égale à l'impédance de la ligne de mesure. Comme cette impédance est difficile à calculer, on procédera de manière empirique pour déterminer sa valeur :
- brancher une résistance R
A ajustable au carbone de 220 ohms à la place de R
- charger l'extrémité E du coupleur avec une charge non réactive de résistance 50 (ou 75) ohms identique à celle de la ligne principale.
- alimenter le coupleur en S avec un générateur délivrant quelques watts
- régler R
A pour avoir un minimum de déviation du galvanomètre.
- mesurer à l'ohmètre la valeur de R
A et la remplacer par une résistance R de valeur équivalente et de puissance suffisante pour dissiper l'energie de couplage. La ligne de mesure d'un coupleur dont le facteur de couplage est 20dB capte 1 watt lorsque la ligne principage est parcourue par une puissance de 100 W. Cette méthode est valable pour des fréquences inférieures à quelques dizaines de MHz mais manque de précision sur VHF.
Nota : ne pas utiliser un voltmètre numérique à la place du galvanomètre car il y a des risques qu'il soit perturbé par les courant HF mal filtrés. Un microampèremètre à cadre mobile sensible (100µA) conviendra parfaitement

Réalisation de la ligne de mesure

Si le câble est de diamètre 5 ou 6 (RG58, par exemple) il se cintrera facilement et on pourra envisager de le rouler sur lui-même dans le boîtier du ROS-mètre. Dans ce cas on obtiendra un facteur de couplage élevé qui permettra de faire des mesures à faible puissance mais l'appareil présentera des pertes d'insertion plus élevées.
Couper un tronçon de ligne coaxiale de l'impédance souhaitée. Dénuder l'âme sur 5mm et enlever la tresse sur 5mm. Enlever la gaine extérieure du câble. Retrousser le blindage en poussant ses extrémités et enfiler le fil de la ligne de mesure entre la tresse et le diélectrique

Après avoir passé le fil de la ligne de mesure il suffit de retendre la tresse et d'immobiliser ses deux extrémités à l'aide de ruban adhésif ou en soudant ensemble les fils de la tresse après en avoir peigné les extrémités et les avoir torsadés (voir photo du détail ci-dessous). Attention à ne pas trop chauffer le diélectrique.

Câblage du coupleur

Le schéma de câblage, très simple, est donné ci-dessus. Réduire les connexions au maximum. Pour éviter que le galvanomètre soit perturbé par les résidus de signaux HF on peut ajouter une petite self de choc entre le galvanomètre et la diode.
Le fil de la ligne de mesure doit être souple avec un isolant résistant.
R : résistance
C : condensateur de découplage
D : diode au germanium
F : ligne de mesure
Détail montrant comment le fil de la ligne de mesure passe entre le blindage et le diélectrique de la ligne principale.


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