Comment tester un câble coaxial

Parce que les câbles sont mesurés sur des tronçons de longueur moyenne (100 mètres):

Les mesures électriques notamment à hautes fréquences demandent beaucoup plus d'attention qu'on ne pourrait l'imaginer et il est fréquent de se retrouver avec des valeurs erronées qui peuvent prêter à confusion. Laissant de côté les méthodes de mesure conformes aux différentes normes (ECM, EN, IEC, etc.) qui nécessitent des instruments certifiés « LAT » et des mesures réalisées en atmosphère contrôlée, voyons comment obtenir des résultats fiables avec des instruments courants.

 

Préparation du banc d'essai :

L'instrument (calibré) doit être allumé au moins 20 minutes avant la mesure, l'environnement à environ 20°C doit avoir une humidité relative < 45% selon la norme ISA-TR52.00.01. Connexions de l'instrument et des câbles de lancement et kit d'étalonnage parfaitement propre.

Le câble à analyser :

Pour la mesure des pertes d'insertion (atténuation), l'échantillon examiné doit avoir une longueur telle qu'elle ramène la valeur concernée dans la plage optimale pour l'instrument, généralement comprise entre -5 et -30 dB, c'est-à-dire loin de 0 (zéro) et le bruit de fond. Alors que dans le second cas l'erreur est clairement visible sur l'écran de l'instrument et nous oblige à prendre les précautions nécessaires, dans les mesures proches de zéro se cachent des erreurs qui peuvent considérablement altérer la mesure sinon dans certains cas la rendre complètement fausse. En effet, les données fournies par l'instrument comprennent, en plus des pertes du câble, les pertes introduites par les connexions (variable pouvant peser jusqu'à 0,3 dB pour les connecteurs non professionnels), l'atténuation due au Return Loss des connecteurs eux-mêmes et l'incertitude de l'instrument qui peut atteindre jusqu'à 0,2 dB pour les instruments professionnels, 0,7 pour les appareils semi-professionnels jusqu'à 1 dB pour les amateurs. La somme de ces trois facteurs est totalement inconnue et extrêmement variable. Il est donc important de s'en éloigner le plus possible pour s'assurer qu'il "pollue" le moins possible la valeur qui nous intéresse : la perte du câble. Par exemple, si vous devez mesurer un câble à une fréquence de 10 MHz où la valeur attendue est de 1,0 dB/100 m, il est préférable d'effectuer la mesure sur une section de 500 m de long afin d'amener la lecture à -5 dB, où une hypothétique erreur introduite de 0,3 dB (0,1 dB de l'instrument + 0,2 dB des connexions) ne pèserait que 6% contre 30% de la même mesure prise sur une longueur de 100 mètres. A l'inverse, il serait inapproprié de prendre l'atténuation aux très hautes fréquences supérieures à 500 mètres, la valeur tomberait au-delà de -80 dB où le bruit de fond couvrirait la mesure elle-même. La même mesure prise avec un instrument non professionnel avec une incertitude de 0,5 dB conduirait à une erreur à 10 MHz/100 m de 70 %, qui tomberait à 14 % si on passait à -5 dB. Normalement, les tests de fonctionnalité sont effectués sur le haut débit, par exemple. 1,8 MHz / 8 GHz et sont prises sur des longueurs allant de 50 à 200 mètres qui offrent un compromis acceptable pour ce qui précède.
Déclarer une mesure < 1,0 dB sans connaître exactement l'ampleur du "bruit introduit" n'a aucun sens.

 

Comment mesurer:

une fois les connexions nettoyées avec des produits appropriés tels que l'alcool isopropylique, évitez de les toucher à mains nues car la transpiration peut avoir un effet oxydant et isolant. Ce n'est pas un hasard si dans les dernières vidéos d'assemblage de connecteurs, nous avons introduit l'utilisation de gants spéciaux. L'instrument est réinitialisé avec le kit d'étalonnage directement sur ses portes ou sur les bornes des câbles de lancement. Même lors de l'assemblage des connecteurs, il est utile d'éviter de toucher directement les parties métalliques du câble et des connecteurs. Enfin, les connecteurs eux-mêmes doivent être serrés avec une clé dynamométrique afin de rendre le contact mâle/femelle le plus constant possible. Une erreur fréquente est de prendre une mesure sur une longueur extrêmement courte et de la rapporter à 100 mètres. Cela ne peut donner qu'une indication de la fonctionnalité du câble mais ne peut pas être une mesure de référence. Par exemple, si l'on mesure l'atténuation d'un câble comme l'Hyperflex 13 qui à 144 MHz perd 3,6 dB/100 m sur une longueur de 15 mètres, dans des conditions idéales on devrait lire 0,56 dB. (3,6/100 *15). Vous n'aurez sûrement pas cette mesure, car les pertes vues auparavant seront ajoutées à la valeur de 0,56. Une erreur hypothétique introduite par un instrument de mesure économique pourrait même être égale à l'atténuation elle-même ! Si vous donnez cette variable, par ex. une valeur de 0,4, l'instrument donnera la donnée de 0,96 dB. Maintenant, avec la procédure inverse (0,96/15*100), vous obtenez 6,4 dB presque le double de l'atténuation effective du câble. En effet, en plus de la perte effective de la ligne de transmission, l'erreur de 0,4 introduite dans la mesure a été multipliée par un facteur 7. La même erreur sur une section de 100m aurait des conséquences mineures et deviendrait négligeable sur des longueurs plus importantes. Lors de mesures réalisées en dehors d'un laboratoire, il est conseillé de vérifier également la température du câble sous test, car celle-ci influe directement sur l'atténuation. Il est utile de rappeler que le dB étant la mesure logarithmique entre deux grandeurs, dans le cas de la puissance, une petite variation de la valeur en dB entraîne des variations importantes en Watts.

S11 « Réflexion » mesure :

l'impédance et le Return Loss étant indépendants de la longueur du câble, il est possible d'effectuer ces mesures sur n'importe quelle section, cependant il est préférable d'effectuer le test sur des sections peu longues, notamment sur des câbles à très faible atténuation. Dans ce cas également, les connexions jouent un rôle important, surtout les masses et le serrage qui, s'ils ne sont pas parfaits, créent des désadaptations d'impédance avec des ondes réfléchies qui altèrent la mesure elle-même. Plus ceux-ci sont "vus" par l'instrument de mesure, plus l'atténuation est faible. Il est conseillé de déplacer le câble et de vérifier que la mesure reste inchangée, sinon il faudrait vérifier les connexions.
L'incertitude de l'instrument dans ce type de mesure est presque toujours négligeable car la valeur se situe toujours dans la plage optimale de l'instrument lui-même.

 

MÉTHODES DE MESURE POUR TESTER LES CÂBLES COAXIAUX
Lors de la réalisation d'un test, il est normal de fournir les informations suivantes :
1) déclarer le modèle et le numéro de série de l'analyseur de réseau vectoriel à utiliser, par exemple Rohde & Schwarz Model ...., Agilent (HP), etc.
2) Des VNA peu coûteux ont été créés pour des tâches élémentaires et différentes, et les techniciens de laboratoire doivent suivre des cours de mesure spécifiques chez les fabricants et les distributeurs d'équipements de mesure. Penser que vous pouvez faire la même chose avec un VNA bon marché qu'avec un Rohde & Schwarz semble un peu trop optimiste.
3) fournir le certificat d'étalonnage de l'instrument qui, pour être considéré comme fiable, doit être effectué chaque année selon les normes ISO 9001.
4) décrire le kit d'étalonnage (coûteux), ainsi que son certificat d'étalonnage annuel.
5) Effectuer le test à une température comprise entre 20°C. et au plus tard à 24° c. (plus la température est élevée, plus l'atténuation sera élevée comme expliqué à la page 33 de notre catalogue actuel).
6) La mesure doit être effectuée strictement avec des connecteurs "N" connectés à l'instrument, (car les connecteurs UHF(PL) sont un compromis inacceptable pour les besoins des mesures). À cette fin, il est utile de consulter les instructions de montage étape par étape correctes sur notre site Web.
7) Avant chaque mesure, les trois paramètres doivent être calibrés (Atténuation, Perte de réflexion, Constance d'impédance) en réinitialisant les valeurs. (Procédure de calibrage)
8) Notre société lit 1000 points pour la bande 100 KHz - 8 GHz.
9) Pour des raisons pratiques, les fabricants effectuent normalement les tests directement sur la bobine ou la bobine emballée, ce qui aggrave légèrement les valeurs d'atténuation dans des niveaux acceptables. La condition optimale est de dérouler le câble au sol en prenant soin de ne pas marcher dessus et de ne pas créer de nœuds (voir images ci-dessous). La création de nœuds est l'un des plus grands dangers lors de la pose d'un câble, surtout si les câbles sont déroulés à partir du centre de l'écheveau, formant un hélicoïde. Le déroulement correct consiste à placer son avant-bras en le plaçant en appui au centre de l'écheveau, puis à le dérouler en ligne droite. Un nœud équivaut à de graves dommages au câble et n'est plus récupérable. Le test d'un câble qui a déjà été endommagé en étant piétiné ou noué invalide tous les résultats. Les câbles ultra-flexibles ont été conçus avec l'intention d'obtenir la meilleure flexibilité possible, tout en garantissant la meilleure atténuation possible. D'autre part, les câbles sont plus susceptibles d'être endommagés s'ils sont mal utilisés ou abusés. Des câbles comme notre Airborne 10, dotés d'une gaine en polyéthylène, sont aussi résistants que des réservoirs, au prix d'une flexibilité moindre.
C'est comme pour les voitures : vous pouvez avoir un cabriolet, un break, un SUV ou un coupé. Ce sont toutes des voitures mais avec des rôles et des spécialisations différents. Concernant la publication du test, l'éditeur ou la personne responsable de l'article doit respecter les conditions suivantes, en gardant toujours à l'esprit ce qui est légalement possible et ce qui ne l'est pas. Le titulaire de la marque déposée, dont le produit est soumis à la mesure, doit être informé au préalable du lieu et de la date du test effectué. Celui-ci a le droit de participer au test et de le répéter avec son propre équipement en tant que contre-test. Le modèle, la marque et le numéro de série de l'équipement ainsi que la date d'un certificat d'étalonnage valide, délivré par un laboratoire accrédité, doivent être déclarés. Ex. TUV, Accredia, IMQ etc. La copie du certificat doit être accessible à toute personne qui en fait la demande.
L'état de conservation de l'objet soumis au test doit être explicitement déclaré et démontré, tout cela pour éviter que derrière la publication il n'y ait aucune intention de discréditer une entreprise ou une marque au profit d'autres...