Question sur la HF

[Catyx]

Bonsoir à tous.
J'aimerais poser une affirmation et savoir si celles-ci est juste.
Soit un circuit alimenté par une tension alternative sinusoïdale d'une fréquence de 500Mhz. La longueur d'onde de cette fréquence est de C/500 000 000 = 0,0006 km, soit 60 centimètres. Pour transporter ce signal sans trop de pertes, il faudra donc que je j'utilise des pistes qui ne dépassent pas 60cm en longueur sinon je serais confrontés à des phénomènes de réflexions et des problèmes d'impédance qui alterneront le signal que je souhaite transporter.

Tout ce que je dis ici n'est le fruit de ma déduction, je n'ai reçu aucune formation d'électronique j'apprends sur internet et avec quelques livres et cours d'électronique. J'aimerais donc savoir si ce que j'ai écrit ci-dessus est vrai / faux ou comporte des erreurs.
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[lpt1com2]

Tu parles de pistes, s’agit-il d’un montage particulier ?
Sinon, pour transporter ton signal RF d’un point à un autre, la solution la plus courante est le câble coaxial. Pour que le système soit adapté, il faut que la source du signal, le câble coaxial, et la charge, soient de même impédance. Mais il y aura toujours une perte, d’autant plus importante que la distance entre la source et la charge sera élevée.

[PIXEL]

tu t'attaques à du lourd.

on considère qu'une ligne n'a pas à être adaptée à moins de lambda/ 10

au de là , il faut se fader l'étude des lignes , la maitrise du calcul imaginaire est indispensable


un cours de début :

http://meteosat.pessac.free.fr/Cd_el...elec/index.htm


chat-pitre : ANTENNES

[DAUDET78]

Pour transporter ce signal sans trop de pertes, il faudra donc que je j'utilise ....

Que tu utilises un câble de transmission de longueur quelconque chargé par son impédance caractéristique .
Quelque soit la fréquence, quelque soit la longueur, le problème de réflexion sur un câble de transmission avec une charge non adaptée pose un problème. Et ça se calcule . Evidemment, une source 50Hz et un câble de 10m ..... pas la peine de calculer !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

Tu parles de pistes, j'en déduis qu'il s'agit d'un circuit imprimé.
A ces fréquences, pour des montages sur circuit imprimé, il faut en effet utiliser des pistes aussi courtes que possible. Car plus elles sont longues, plus elles ont tendance à se comporter comme des antennes.

Il existe une technologie nommée microstrip-line, qui consiste à utiliser du circuit imprimé double face. Une des faces est laissée sans aucune interruption. C'est le plan de masse. L'autre face comporte les pistes et les composants. Cette technique permet de travailler avec des pistes d'impédance caractéristique connue, déterminée par:
1) La largeur des pistes
2) L'épaisseur du substrat
3) la composition du substrat
Plus la constante diélectrique du substrat est élevée, le substrat mince, et les pistes étroites, moins elles ont tendance à se comporter comme des antennes et plus on peut construire des circuits fonctionnant à des fréquences élevées.

[mizambal]

Bonjour.

à 500Mhz n'y a t il pas également des phénomènes de capacité et inductances parasites à prendre en compte ?

[PIXEL]

ça n'est même plus la question....

en BF et HF "basses" on calcule en constantes localisées : self, condos , résistances , etc...

en V/UHF , on passe à la notion de constantes réparties ou un simple bout de fil est un composant RLC à lui tout seul

c'est contre intuitif , et tout un Art à apprendre.

[mizambal]

merci de votre réponse. Comme je découvre ça en ce moment se complique donc sévèrement plus on grimpe en fréquence. La dernière vidéo d'electrobidouilleur parlait justement de la manière dont l'impédance des composants de bases évoluent en fonction de la fréquence, c'est très intéressant : https://www.youtube.com/watch?v=pHnWHT17tPo

[Catyx]

Ok donc cela veut dire que si j'utilise des pistes très étroites et petites entre la sortie de mon oscillateur 500Mhz et d'une antenne en 1/4 d'ondes, je n'aurrait pas trop de problèmes d'impédance (même si apparemment ces problèmes sont inévitables en HF) ?

[PIXEL]

"petites" en physique.... ne veut rien dire

[Yvan_Delaserge]

Ok donc cela veut dire que si j'utilise des pistes très étroites et petites entre la sortie de mon oscillateur 500Mhz et d'une antenne en 1/4 d'ondes, je n'aurrait pas trop de problèmes d'impédance (même si apparemment ces problèmes sont inévitables en HF) ?

Il faut que les pistes présentent la même impédance caractéristique que ce qui y est connecté (oscillateur, antenne...).
Une valeur standard est 50 ohms. Pour l'obtenir, avec du circuit imprimé époxy-fibre de verre de 1,5 mm d'épaisseur, on utilise des pistes larges de 3 mm environ.

[annjy]

Bsr,

un petit document sur le sujet :
http://f6csx.free.fr/techni/LIGNES%20MICROSTRIP.pdf

cdlt,
JY

PS : encore un F6xxx...........

[Catyx]

Merci beaucoup pour vos réponses ça me sera très utile.
Pour conclure :
Pour contrer ce phénomène d'inductance en haute fréquence, il faut utiliser un support de circuit imprimé en adaptant l'impédance de la charge par rapport à l'impédance de l'oscillateur, c'est bien ça ?

[gwgidaz]

Merci beaucoup pour vos réponses ça me sera très utile.
Pour conclure :
Pour contrer ce phénomène d'inductance en haute fréquence, il faut utiliser un support de circuit imprimé en adaptant l'impédance de la charge par rapport à l'impédance de l'oscillateur, c'est bien ça ?

Bonjour,

On peut résumer ainsi :

Pour transporter un signal RF sur une longueur qui n’est pas négligeable par rapport à la longueur d’onde, on supprime totalement les inconvénients des selfs et capacités parasites en utilisant une "ligne adaptée":
Tu dois connaître l’impédance de la charge. Si c’est une antenne quart d’onde, ce sera de l’ordre de 50 ohm, un peu moins mais ce n’est pas critique. Dans ce cas, tu devras utiliser une ligne « d’impédance caractéristique » égale à 50 ohms, comme la charge.
Pour de l’époxy, on obtient cette impédance caractéristique 50 ohms avec W/h = 2 , où w est la largeur de la piste, et h l’épaisseur de l’époxy. ( donc, comme on t’a dit, si h = 1,5mm, alors w = 3mm)

Cette piste rayonnera très peu à condition que les autres composants ou pistes de la carte soient suffisamment éloignés : Par exemple, à plus de 4 ou 5 mm, pas de piste qui la croise, ou de composants qui l’enjambe… et surtout, il faut que la couche de masse qui la suit par en -dessous reste dessous, soit plus large que la piste , et ne soit pas interrompue !

Dans ces conditions, la « source », ton oscillateur connecté à l’autre bout de la piste « verra » une résistance de 50 ohms. Il n’est pas obligé de sortir sous une impédance de 50 ohms….d’ailleurs, un oscillateur adapté, ça décroche… Si ce n’est pas un oscillateur, mais un ampli, il peut sortir en 50 ohms, c’est conseillé sans être indispensable. S’il n’a pas une résistance de sortie de 50 ohms, tu n’obtiendras pas le maximum de puissance sur ta charge.…

La masse de la source ( de l’ampli) doit être au plus près de la masse de la ligne côté départ, et la masse de la charge (de l’antenne ) doit également être au plus près de la masse de la ligne côté arrivée. Bien sur, si tu as une antenne quart d’onde, il faut te poser la question de savoir où est sa masse….

Sur quelques dizaines de cm, une piste époxy introduit quelques pertes, de l’ordre de quelques dB, en UHF. Avec un circuit d’épaisseur 8/10, tu auras une largeur de piste de 1,6 mm, encore moins de rayonnement, mais plus de pertes…

[invite03481543]

Bonjour,

c'est bien plus compliqué que ça.
En HF le choix du substrat est important, il faut évaluer le FR4 pour le domaine visé mais on lui préfère rapidement le "Rogers" bien mieux adapté.
http://www.edn.com/design/analog/439...to-use-for-RF-

Tout a de l'importance en HF, PCB, routage, connectiques et expérience du bonhomme qui fait l'étude.
Comme quelqu'un l'a déjà dit, la HF est contre intuitive, ça doit passer par un enseignement qui nécessite un bon niveau en physique et du matériel couteux pour faire les validations.

[Catyx]

Alors effectivement je n'ai pas beaucoup d'expérience en HF, mais en ce qui concerne le matériel coûteux, j'ai accès à un oscilloscope et un analyseur de spectre. Je conçois en ce moment même le schéma d'un circuit que je souhaiterais concrétiser. La majeure partie de ce circuit n'est qu'en basse fréquence (quelques kHz) je n'ai donc pas besoin de me soucier d'adaptation d'impédance. Il n'y a qu'une toute petite partie du circuit qui fonctionnera en HF, je vous explique :
Le signal de quelques kHz dont j'ai parlé ci-dessus, pilotera un oscillateur contrôlée en tension (VCO mais je me doute pas que vous connaissez ce composant) qui synthétisera un signal UHF (entre 500 et 900MHz). En ce qui concerne le travail que j'ai à effectuer pour finaliser mon projet je dois juste amener ce signal à une antenne qui fera rayonner ce signal UHF. Je sais bien que la haute fréquence nécessite des compétences très poussées, mais la partie de mon circuit fonctionnant en HF est très simpliste vu que la sortie de mon VCO sera directement reliée à une antenne, puis à la masse.

Donc, pour re-resumer :
À La sortie de mon VCO, je devrais adapter l'impédance de la piste par rapport à l'impédance de la charge (en ce qui me concerne c'est l'impédance de l'antenne) à l'aide de la formule suivante : W/h. Aucune piste ne devra se trouver à moins de 5mm de la sortie de mon VCO et aucun composant ne devra "l'enjamber". La taille de l'antenne devra donc être adaptée à la fréquence de sortie de mon VCO en 1/4 d'onde pour un meilleur rendement. Et pour finir, la masse de mon circuit devra se trouver sur la face en dessous de l'antenne et devra recouvrir cette face du circuit sans interruption. Je sais que ce que je viens de décrire peut être amélioré mais je n'ai pas besoin d'avoir le meilleur rendement possible, s'il y a quelques pertes au niveau de l'antenne ou de la piste ce n'est pas très grave.
Je vous remercie grandement pour la lecture et votre réponse à mon post

[PIXEL]

rayonner sur un octave !!!!

quel est le but de la manip ?

[Gwinver]

Bonsoir.
A ce stade de l'explication, je pense qu'il faut faire attention à deux points importants.
Tout d'abord d'un point de vue conception, comme il a été question au début d'une longueur de ligne assez importante et qu'il s'agit de se connecter à une antenne, il est bon de prévoir une "isolation" entre le VCO et l'antenne pour éviter une interaction entre ces deux éléments. L'isolation peut être soit offerte par le VCO s'il dispose d'un étage amplificateur. Il est aussi possible d'ajouter un tel étage, ou plus simplement de prévoir une atténuation de quelques dB.

Une antenne offre rarement une impédance proche de 50 ohms sur une grande bande de fréquences.
Ceci peut perturber le VCO et altérer la caractéristique tension:fréquence ou amplitude:fréquence.

Ensuite, puisqu'il s'agit d'émettre un signal il faut vérifier le cadre légal. En règle générale, il est interdit d'émettre sans disposer d'une licence sous une forme ou une autre. De plus, chaque bande de fréquence a ses spécificités en terme de régulation, et la tranche 500 MHz/900 MHz est très riche:

limitation des modes d'émission, limitation de la bande occupée, limitation de la puissance émise, soit absolue, soit apparente.

Il existe des bandes réservées à des expérimentations, la consultation du site de l'ARCEP ou de l'ANFR permet de les identifier, ainsi que les conditions d'utilisation

[Yvan_Delaserge]

Tout d'abord d'un point de vue conception, comme il a été question au début d'une longueur de ligne assez importante et qu'il s'agit de se connecter à une antenne, il est bon de prévoir une "isolation" entre le VCO et l'antenne pour éviter une interaction entre ces deux éléments. L'isolation peut être soit offerte par le VCO s'il dispose d'un étage amplificateur. Il est aussi possible d'ajouter un tel étage, ou plus simplement de prévoir une atténuation de quelques dB.

Une antenne offre rarement une impédance proche de 50 ohms sur une grande bande de fréquences.
Ceci peut perturber le VCO et altérer la caractéristique tension:fréquence ou amplitude:fréquence.

Si la distance entre le VCO et l'antenne est vraiment importante, il serait plus simple d'utiliser, pour les relier, du câble coaxial.
Cela permettrait de faire d'une pierre deux coups, car en utilisant une bonne longueur, carrément toute une bobine, de câble coaxial de qualité moyenne et de faible diamètre, ce dernier va se comporter comme un atténuateur.
Comme le signale Gwinver, cela tendra à stabiliser le VCO, c'est-à-dire le rendre moins sensible aux variations de l'impédance de rayonnement l'antenne, qui seront inévitables dans une aussi large plage de fréquences.

[annjy]

Bsr,

...........
c'est bien plus compliqué que ça.
En HF le choix du substrat est important, il faut évaluer le FR4 pour le domaine visé mais on lui préfère rapidement le "Rogers" bien mieux adapté.
http://www.edn.com/design/analog/439...to-use-for-RF-

Tout a de l'importance en HF, PCB, routage, connectiques et expérience du bonhomme qui fait l'étude.
Comme quelqu'un l'a déjà dit, la HF est contre intuitive, ça doit passer par un enseignement qui nécessite un bon niveau en physique et du matériel couteux pour faire les validations.

Je n'avais jamais entendu parler du "Rogers". On parlait plutôt de "verre-téflon". Il semble qu'il en fait partie.
http://www.hyper-rf.com/Hyperfrequen...aux-hyper.html

rayonner sur un octave !!!!

ça fait quelques années que j'ai fait rayonner sur 4 octaves....et en GHz

Ceci étant, il faut:
soit faire une implantation qui permet de connecter directement l'antenne sur le circuit,de préférence en bordure.
soit mettre la sortie UHF en bordure du circuit, et limiter au maximum les longueurs de pistes.

Et ne pas mélanger UHF et le reste du monde (logique ou analogique basses fréquences).
En cas d'impossibilité, prévoir des blindages.......

cdlt,
JY

[Gwinver]

Bonsoir.

A Annjy.
Rogers est une marque de substrat. Les substrats ont maintenant des gammes très étendues avec beaucoup de variétés, notamment avec le Teflon. Il y a des variantes en ce qui concerne les compléments, le verre tissé du verre/Téflon, les Téflons chargés de divers diélectriques (céramiques, fibres de verre non tissées etc. ... )pour une optimisation de l'utilisation, voire pour corriger les défauts du Téflon en température. Il faut aussi noter que la multiplication des systèmes hautes fréquences, en particulier pour la téléphonie mobile a poussé à améliorer la qualité des FR4. La partie radio des stations relais est très souvent sur FR4 même jusqu'à 2.6 GHz. Sauf parfois la partie amplification de puissance ou faible bruit.

[gwgidaz]

Bonjour ,
"Comme le signale Gwinver, cela tendra à stabiliser le VCO, c'est-à-dire le rendre moins sensible aux variations de l'impédance de rayonnement l'antenne, qui seront inévitables dans une aussi large plage de fréquences."

Oh comme tu as raison....En fait, ce sera le souci numéro 1 . Que l'antenne ne soit pas tout à fait adaptée ou que la ligne de liaison perde quelques db, ce sont des détails par rapport au problème de l'interaction du rayonnement de l'antenne sur le VCO .
Plus précisément, il est hors de question de connecter directement la sortie d'un VCO sur une antenne, même si le VCO est piloté en fréquence. Il faudra placer plusieurs étages "tampon" pour que les variations d'impédance de l'antenne ( dues à l'environnement...) ne se répercutent pas sur la fréquence du VCO...

Et puis, il y a l'influence directe du rayonnement de l'antenne sur le VCO . Je ne sais pas quelle puissance tu veux rayonner, mais il va falloir un blindage efficace de ce vco, même si le rayonnement n'est que de quelques mW...

Et puis encore, le rayonnement de l'antenne sur les régulations du vco va produire de légères variations des tensions régulées , ce qui va produire des variations de fréquence instantanées. ( même si une PLL rattrapera vite la fréquence)
Et je passe sur d'autres "petits" problèmes....
En résumé, quand on place une antenne UHF directement sur une carte, c'est presque toutes les fonctions de la carte qui doivent être blindées !

[Catyx]

Et si je met cet ampli HF entre mon VCO et l'antenne ?

[Gwinver]

Bonsoir.

Pourquoi pas.
Il faut cependant vérifier qu'il est adapté à cet usage.
Pour P1db = 25 dBm et un gain de l'ordre de 18 dB, il est préférable que le niveau d'entrée soit inférieur à 7 dBm.
Il est éventuellement plus prudent de reculer d'encore 1 ou 2 dB pour ne pas émettre d'harmonique 2, voire 3.
Un atténuateur de quelques dB complètera l'isolation.
A priori, c'est un bloc adapté 50 ohms entrée et sortie.

Il faut ensuite penser à l'alimenter, c'est à dire amener les 5V, et éviter que cette tension soit présente sur la sortie du VCO. Il est aussi nécessaire de découpler la sortie.

La data sheet http://www.rfmd.com/store/downloads/...data_sheet.pdf donne quelques exemples en page 8 et 9 qu'il faudra adapter à la bande de fréquence du VCO.

Enfin, il faut conserver à l'esprit les aspects légaux déjà mentionnés.

[gwgidaz]

Bonjour,

Tu ne nous a pas dit quel type de modulation tu devais utiliser sur cet émetteur....Ni la puissance?.
S'il s'agit d'une modulation en bande étroite : excursion FM de quelques KHz?...C'est d'ailleurs ce qui est souvent mis en oeuvre sur la bande 400 MHz....
Je suppose que ton VCO est piloté par une boucle de phase, ou peut-être un DDS ?

Pour les modulations bande étroite, il est essentiel que la modulation parasite résiduelle de ton VCO soit très basse. Dans ce cas, ce que j'ai écrit dans mon message précédent s'applique à fortiori, et réduire la modulation résiduelle parasite reste comme je l'ai déjà dit, le challenge principal. Tu auras intérèt à bien étudier ton VCO, et notamment chercher à réduire son bruit de phase et les perturbations dont j'ai parlé....
Un tel VCO ne sort pas beaucoup de puissance ( moins de 0 dBm) et un seul étage pour le séparer de l'antenne sera insuffisant. En général, les règles de l'art exigent plusieurs étages tampon apériodiques pour un isolement suffisant, dont au moins un dans le blindage du VCO .
Bref, de quoi apprendre beaucoup sur la RF...

[Yvan_Delaserge]

Si l'on utilise une amplification après le VCO, a fortiori si l'on utilise plusieurs étages à bande large, un blindage entre les différents étages d'amplification est indispensable, sous peine d'auto-oscillations.

Spécialement si l'impédance de l'antenne est indéfinie (vu la largeur de bande envisagée) et que l'on ne dispose pas d'un circulateur.

Si le demandeur possède un analyseur de spectre de bande passante suffisante, un tel problème devrait être facile à diagnostiquer.

[Catyx]

Quand j'ai dit que mon VCO oscillera entre 500 et 900MHz je vous ai menti (ou disons plutôt que c'était pour prendre un exemple) il oscillera réellement entre 900 et 1000MHz donc déjà la largeur de bande est plus étroite

[annjy]

Quand j'ai dit que mon VCO oscillera entre 500 et 900MHz je vous ai menti (ou disons plutôt que c'était pour prendre un exemple) il oscillera réellement entre 900 et 1000MHz donc déjà la largeur de bande est plus étroite

pour un exemple, c'est un exemple.........
on s'emmerde à trouver des solutions qui ne servent à rien !!!!!

A+,
JY

[PIXEL]

quand le CdC change en cours de route , moi , je zappe....

ça commence à suffire les fantasmes technologiques

[Catyx]

Non je ne suis pas d'accord avec toi vos solutions n'ont pas servies à rien, elles m'ont aidées à mieux comprendre comment j'allais concevoir mon circuit...