Réflexion de signal sur cable coaxial 50 ohms avec terminaison 50ohms

[LII2]

Bonjour,

Tout d'abord, je ne suis plutôt débutant en électronique.

J'utilise un oscilloscope pour acquérir 3 signaux de 3 capteurs différents (1 photodiode et 2 photomultiplicateurs) (cf image).
Mes capteurs sont reliés à mon oscilloscope par des câbles coaxiaux d'impédance 50 ohms avec des terminaisons 50 Ohms.
L'impédance des câbles étant "matché", je ne devrais pas avoir de réflexions de mes signaux.

Cependant, pour les 3 signaux, j'observe quelque chose qui ressemble fortement à des réflexions de signal (cf image).
D'autant plus que les délais entre début de signal et "effets parasites" (respectivement 106, 100 et 82 ns pour les signaux 1,2 et 3) correspondent au temps de parcours aller/retour des signaux (à la vitesse de 2/3 de la vitesse de la lumière) dans mes câbles coaxiaux de longueur respective environ 10m pour 1 et 2 et environ 7,5m pour 3 (on obtient des temps de parcours de 100ns pour 1et 2 et 75ns pour 3).

Mes question sont :
1) Est ce bien des réflexions que l'on peut voir sur la figure ?
2) Si oui, pourquoi sont elle présentes ? Cela veut dire que soit mes câbles, soit mes terminaisons ne sont pas vraiment à 50Ohms ? Est ce que cela viendrait des longueurs importantes de mes câbles ?
3) Quel est le matériel minimum pour mesurer l'impédance de mes câbles et de mes terminaisons ?
4) Comment supprimer ces effets indésirables ?

Merci pour votre aide.
-----

[polo974]

Ajoute des atténuateurs 6 dB 50 ohm aux sources.

Du coup, les sources seront mieux adaptées.

C'est la solution de base du paraisseux (moi)..

Si les sources sont des sources de courant, une 50 ohm en parallèle (plutôt plus).
Si les sources sont des sources de tension, une 50 ohm en série (plutôt moins).

Ensuite, on peut ajuster (ça existe tout fait)


Mais comme en plus, il y aura du réactif, la solution du paraisseux permet de noyer ça dans l'atténuateur... Sinon, il faut sortir la grosse artillerie (analyseur de réseau, etc...), mais ça fait une plombe que je n'y ait plus touché...

[calculair]

Bonjour,

Il y a nécessairement une déadaptation mais pas forcement sur tout le spectre de ton impulsion . Il y a souvent des problème aux fréquences basses

[f6bes]

Bonjour,

Tout d'abord, je ne suis plutôt débutant en électronique.

J'utilise un oscilloscope pour acquérir 3 signaux de 3 capteurs différents (1 photodiode et 2 photomultiplicateurs) (cf image).
Mes capteurs sont reliés à mon oscilloscope par des câbles coaxiaux d'impédance 50 ohms avec des terminaisons 50 Ohms.
L'impédance des câbles étant "matché", je ne devrais pas avoir de réflexions de mes signaux.

Cependant, pour les 3 signaux, j'observe quelque chose qui ressemble fortement à des réflexions de signal (cf image).
D'autant plus que les délais entre début de signal et "effets parasites" (respectivement 106, 100 et 82 ns pour les signaux 1,2 et 3) correspondent au temps de parcours aller/retour des signaux (à la vitesse de 2/3 de la vitesse de la lumière) dans mes câbles coaxiaux de longueur respective environ 10m pour 1 et 2 et environ 7,5m pour 3 (on obtient des temps de parcours de 100ns pour 1et 2 et 75ns pour 3).

Mes question sont :
1) Est ce bien des réflexions que l'on peut voir sur la figure ?
2) Si oui, pourquoi sont elle présentes ? Cela veut dire que soit mes câbles, soit mes terminaisons ne sont pas vraiment à 50Ohms ? Est ce que cela viendrait des longueurs importantes de mes câbles ?
3) Quel est le matériel minimum pour mesurer l'impédance de mes câbles et de mes terminaisons ?
4) Comment supprimer ces effets indésirables ?

Merci pour votre aide.

Bjr à toi,Je vois bien un oscillo ,un cable (50ohms), et une TERMINAISON (réistance 50 ohms).
Comment injectes tu tes signaux ??
On peut voir le montage de mesure ?
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Ajoute des atténuateurs 6 dB 50 ohm aux sources.

Du coup, les sources seront mieux adaptées.

C'est la solution de base du paraisseux (moi)..

Qu'est ce qu'ajouter des atténuateurs apporte, en quoi est ce que cela améliore l'adaptation ?
Mreci d'avnce

[calculair]

re bonjour,

A ce niveau des informations

1) rien de prouve que la charge terminale de 50 Ohms est l'origine de la réflexion

2) Il peut y avoir des désadaptations au niveaux des connexions d'ou l'écho

3) Il faudrait donc des mesures précises pour localiser avec précision le point de désadaptation .

4) Le câble fait il exactement 50 Ohms ?

5à il faudrait don c des mesures précises sur le coefficient de réflexion constaté ... cela guiderait pour établir un diagnostic

[Vincent PETIT]

Bonjour,

Je vois bien un oscillo ,un cable (50ohms), et une TERMINAISON (réistance 50 ohms).
Comment injectes tu tes signaux ??

Peut être parle t-il de l'impédance de terminaison de l'entrée de l'oscillo ?

Un câble d'impédance caractéristiques de 50 Ohms relié à une entrée d'oscilloscope 50 Ohms. Les courbes de réponses qu'il a posté sont celles des signaux, probablement d'impedance de source 50 Ohms, à l'autre extrémités.

[jiherve]

bonjour
la question est : les sources sortent elles sous 50ohm car sont mentionnées les impédances des coax et de la charge mais jamais celle des sources!
JR

[calculair]

l' écho n'est pas sur la source, mais sur la terminaison du câble ou vers sa terminaison ....

L'energie en volée n'est donc pas toute dissipée a l'autre extrémité .... C'est qu'il y a un défaut , le connecteur peut être ....

bonjour
la question est : les sources sortent elles sous 50ohm car sont mentionnées les impédances des coax et de la charge mais jamais celle des sources!
JR

[2N1711]

Bonjour LII2.
Une adaptation parfaite d'impédance , quelle soit de 50 Ohms ou autre valeur, entre la source émettrice la ligne de transmission le récepteur... pour ne pas avoir de signal de retour??? Cela demande beaucoup de patience et d'ingéniosité. Je ne sais pas quel est le but de votre expérience mais vous semblez avoir de la motivation. Expliquez nous? en quoi ce petit sursaut d'énergie trouble l'analyse photodiode et photo multiplicateur. Ce retour d'énergie, vu sur vos courbes 1,2,3 en rapport de puissance avec le signal principal me semble négligeable...

[LII2]

Bonjour,
Merci à tous pour vos réponses.

Alors:
- J'ai bien des terminaisons 50 Ohms (Radiall R405005 50Ohms, 1W) entre mon câble et l'oscillo sui lui à une impédance d'entrée de 1M Ohms.
- Sur les câbles il est écrit 50 Ohms.
- Pour chaque signal de la figure, le montage est simplement: capteur (photomultiplicateur ou photodiode) - câble BNC - terminaison 50 Ohms - oscilloscope.
- Pour mon capteur avec photodiode, le manuel constructeur précise qu'il faut la relier à un câble 50 Ohms qui lui doit être relié à une terminaison 50 Ohms avant l'oscillo. Pour les photomultiplicateurs, le guide d'utilisation précise que l'impédance est approximativement de 50 Ohms.

Concernant la réponse de polo974, si j'ajoute des atténuateurs, mon signal sera atténué non ? Je voudrais garder un maximum de signal possible.

Pour 2N1711, en effet, ce problème n'est pas dramatique puisque avec du post-traitement, je peux enlever les rebonds, mais si je peux l'enlever de manière "propre," je préfère. Vu que je suis plutôt débutant, je voulais savoir si il y avait une réponse simple à ce problème.

[calculair]

Bonjour

La remarque de 2N1711 est interessante :

Une adaptation parfaite cela n'existe pas en physique .

La charge 50 Ohms doit être spécifiée avec ROS donné

L'insertion d'un connecteur coaxial crée souvent une déadaptation

Le problème pratique essentiel quel niveau d'adaptation est recherchée ?

Le retour constaté parait assez faible. Au pifomètre cela fait environ 25 dB ce qui est bien ....

[jiherve]

bonsoir
sa terminaison est spécifiée :
vswr <= 1,2 dc ..500MHz
vswr <= 1,35 500MHz.. 1GHz
c'est quoi comme coax, référence exacte, car il y a a boire et à manger dans les coax 50 ohm.
JR

[Biname]

Salut,

Bonjour
La remarque de 2N1711 est interessante :
Une adaptation parfaite cela n'existe pas en physique .
La charge 50 Ohms doit être spécifiée avec ROS donné
L'insertion d'un connecteur coaxial crée souvent une déadaptation
Le problème pratique essentiel quel niveau d'adaptation est recherchée ?
Le retour constaté parait assez faible. Au pifomètre cela fait environ 25 dB ce qui est bien ....

Amusant , si mes doux souvenirs sont bons,
P=Vcrete²/2Zc, l'onde réfléchie est de l'ordre de 100mVcrête soit 0.0001W, pour un signal source ~2Vcrête pour l'impulsion soit 0.04W, hors atténuation dans le coaxial le retour est de ~1/400.
Toujours hors atténuation dans le câble, ROS = Vmax/VMin = 2.01/1.99 = 1.01 ... ça va ! (https://fr.wikipedia.org/wiki/Rappor..._stationnaires)i

En tenant compte de l'atténuation dans le câble, il est possible avec ces données de calculer la résistance de la charge, mes souvenirs me soufflent ??? ROS = 1.01 = Rcharge / Zc ??? en supposant que la charge ne présente pas de composante réactive.

On remarque aussi qu'une fréquence semble favorisée dans le retour pour T=~20ns soit ~50MHz, quelle que soit la longueur de l'impulsion et pour les trois cas ? un rot du générateur ?

Un coaxial est un filtre passe-bas. Des informations sur le type de câble utilisé permettrait d'évaluer l'atténuation de l'onde réfléchie. A 50 MHz, sur 2x10m(aller + retour) l'atténuation reste raisonnable sauf pour des câbles de faible diamètre ??<5mm?? (https://fr.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2ble_coaxial).

En vrac

Biname

[LII2]

Concrètement, ce que j'aurais voulu est que ces rebonds ne soient pas visibles car s'il est facile de les supprimer en post traitement dans le cas présenté ici, cela peut être plus délicat pour d'autres mesures plus bruitées (je parle pour les signaux 2 et 3, puisque pour le 1, le rebond n'est pas dans la partie intéressante).

Mes 3 câbles coaxiaux sont tous des RG58C/U, mais de constructeurs différents. Les câbles n'ont pas été achetés déjà montés mais les connectiques ont été assemblés aux gaines (par une autre personne que moi). Au vu des atténuations différentes en fonction de la fréquence, (https://fr.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2ble_coaxial), il est possible que pour les longueurs importantes de câbles dans mon cas (7-10m), mon signal soit déformé de manière non négligeable non?

Si je comprends bien vos réponses, les amplitudes des réflexions ne sont pas surprenantes pour vous et il sera difficile d'être "mieux" adapté que cela.

[f6bes]

Concrètement, ce que j'aurais voulu est que ces rebonds ne soient pas visibles car s'il est facile de les supprimer en post traitement dans le cas présenté ici, cela peut être plus délicat pour d'autres mesures plus bruitées (je parle pour les signaux 2 et 3, puisque pour le 1, le rebond n'est pas dans la partie intéressante).

Mes 3 câbles coaxiaux sont tous des RG58C/U, mais de constructeurs différents. Les câbles n'ont pas été achetés déjà montés mais les connectiques ont été assemblés aux gaines (par une autre personne que moi). Au vu des atténuations différentes en fonction de la fréquence, (https://fr.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2ble_coaxial), il est possible que pour les longueurs importantes de câbles dans mon cas (7-10m), mon signal soit déformé de manière non négligeable non?

Si je comprends bien vos réponses, les amplitudes des réflexions ne sont pas surprenantes pour vous et il sera difficile d'être "mieux" adapté que cela.

Remoi, Hum et la connectique 50 ohms....c'est QUOI ? (N, BNC,PL....ou tout autre ?)
Pas possible de " voir" ? (photos demandées !)
Bonne journée

[calculair]

bonjour,

1) il faudrait que tu nous fasses un schéma du montage

2) une description complète du protocole de mesure. ( je ne comprends pas la différence de forme des signaux de la photo diode dr celle donnée par les photomultiplicateur )

3) une photo serait un plus ..

4) une remarque : J'ai regardé la spécification du câble . Son impédance est donnée pour 53 Ohms environ. Il faut donc vérifier si les échos sont compatible avec cet écart par rapport au 50 Ohm attendus....

[jiherve]

Bonjour
chez RS il est donné à 50 ohm, mais comme F6BES j'aimerais bien voir les fiches BNC si ce sont des BNC car là aussi plein de pièges il faut que cela soit monté soigneusement.
JR

[calculair]

Pour info = specifications https://www.sermes.fr/medias/produit...pdf?v=20220818

Bonjour
chez RS il est donné à 50 ohm, mais comme F6BES j'aimerais bien voir les fiches BNC si ce sont des BNC car là aussi plein de pièges il faut que cela soit monté soigneusement.
JR

[Biname]

Salut,

Concrètement, ce que j'aurais voulu est que ces rebonds ne soient pas visibles car s'il est facile de les supprimer en post traitement dans le cas présenté ici, cela peut être plus délicat pour d'autres mesures plus bruitées (je parle pour les signaux 2 et 3, puisque pour le 1, le rebond n'est pas dans la partie intéressante).

Mes 3 câbles coaxiaux sont tous des RG58C/U, mais de constructeurs différents. Les câbles n'ont pas été achetés déjà montés mais les connectiques ont été assemblés aux gaines (par une autre personne que moi). Au vu des atténuations différentes en fonction de la fréquence, (https://fr.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2ble_coaxial), il est possible que pour les longueurs importantes de câbles dans mon cas (7-10m), mon signal soit déformé de manière non négligeable non?

Si je comprends bien vos réponses, les amplitudes des réflexions ne sont pas surprenantes pour vous et il sera difficile d'être "mieux" adapté que cela.

Faut repotasser les lignes ... en diagonale : https://instru.lpem.espci.fr/sites/i..._lignes_23.pdf
page 23 : coefficient de réflexion = Zt - Z0/(Zt + Z0) avec Zt impédance terminale et Z0 impédance caractéristique du câble
'Nous', on a coefficient de réflexion (mesuré en tension V2/V1, tjrs P23) =~ 0.1V/2.0V =~+-0.05 et supposons Z0=50 ohms
Si la composante réactive de Zt est nulle, sauf erreur, on calcule alors pour
+0.05 : Zt = 55.26 ohms pour ton impédance terminale
ou pour
-0.05 : Zt = 45.23 ohms pour ton impédance terminale

+-5 ohms, soit 10%, c'est beaucoup et donc corrigeable facilement

Si on prend une atténuation de 12 dB pour 100m de câble RG58C/U à 50 MHz, sauf erreur , on calcule une atténuation 1.0280 par mètre, cela donne une atténuation de 10% pour une ligne de 7m et de 15% pour une ligne 10m, valeur du même ordre de grandeur que nos approximations , on néglige ... ouf !

Il est possible de réaliser sa propre résistance terminale de 50 ohms avec une résistance au carbone(disait-on ?)(1) de 50 ohms soudée à l'extrémité du coaxial entre la gaine et la tresse ... fermer la cage de Faraday pour éviter les fuites par la gaine extérieure, connexions le plus courtes possibles, symétrie, ??? ! Cette solution lève aussi les doutes sur le connecteur, vu qu'il n'y en a plus.

Tu as trois lignes distinctes et trois charges terminales différentes qui toutes les trois présentent un coefficient de réflexion égal ... c'est bizarre, voire étrange !

Comme Calculair, je ne m'explique pas bien la 'lente' atténuation de l'impulsion pour les traces 2 et 3 (1 est ok), ça ressemble à la décharge d'un condensateur ??? C ligne ???

Exercice, si ton R terminal est de 50+-0.1 ohms quelle sera l'amplitude du retour ? (20mV plutot que 100mV)

Biname

[Biname]

cor
(Zt-Z0)/(Zt+Z0) = coef de réflexion
exercice 50+-0.1 ohms >>> coef de réflexion = 0.001 soit 50 fois moins, retour 2mV contre nos 100mV
Pour 50+-1 ohms, le retour est de 20mV contre nos 100mV
âme, tresse aussi ...
Biname

[calculair]

L'erreur sur Zc peut être de l'ordre de 1 ohm en moyenne..

Salut,


Faut repotasser les lignes ... en diagonale : https://instru.lpem.espci.fr/sites/i..._lignes_23.pdf
page 23 : coefficient de réflexion = Zt - Z0/(Zt + Z0) avec Zt impédance terminale et Z0 impédance caractéristique du câble
'Nous', on a coefficient de réflexion (mesuré en tension V2/V1, tjrs P23) =~ 0.1V/2.0V =~+-0.05 et supposons Z0=50 ohms
Si la composante réactive de Zt est nulle, sauf erreur, on calcule alors pour
+0.05 : Zt = 55.26 ohms pour ton impédance terminale
ou pour
-0.05 : Zt = 45.23 ohms pour ton impédance terminale

+-5 ohms, soit 10%, c'est beaucoup et donc corrigeable facilement

Si on prend une atténuation de 12 dB pour 100m de câble RG58C/U à 50 MHz, sauf erreur , on calcule une atténuation 1.0280 par mètre, cela donne une atténuation de 10% pour une ligne de 7m et de 15% pour une ligne 10m, valeur du même ordre de grandeur que nos approximations , on néglige ... ouf !

Il est possible de réaliser sa propre résistance terminale de 50 ohms avec une résistance au carbone(disait-on ?)(1) de 50 ohms soudée à l'extrémité du coaxial entre la gaine et la tresse ... fermer la cage de Faraday pour éviter les fuites par la gaine extérieure, connexions le plus courtes possibles, symétrie, ??? ! Cette solution lève aussi les doutes sur le connecteur, vu qu'il n'y en a plus.

Tu as trois lignes distinctes et trois charges terminales différentes qui toutes les trois présentent un coefficient de réflexion égal ... c'est bizarre, voire étrange !

Comme Calculair, je ne m'explique pas bien la 'lente' atténuation de l'impulsion pour les traces 2 et 3 (1 est ok), ça ressemble à la décharge d'un condensateur ??? C ligne ???

Exercice, si ton R terminal est de 50+-0.1 ohms quelle sera l'amplitude du retour ? (20mV plutot que 100mV)

Biname

[LII2]

Bon alors j'ai essayé avec un autre oscillo qui lui permet de mettre son entrée directement en 50 Ohms (pas de terminaison donc), et là, les rebonds ont disparu. Cela semble donc venir de mes terminaisons (ou peut être de l'oscillo ?)
Sinon pour répondre à f6bes, c'est bien des BNC mes connectiques.
Si les signaux 2 et 3 (photomultiplicateurs) ne sont pas pareil que le 1 (photodiode), c'est parce que ce n'est pas la même chose qui est regardé avec les différents capteurs.

Et merci pour votre aide !

PS: je ne sais pas comment passer le sujet en résolu

[Biname]

L'erreur sur Zc peut être de l'ordre de 1 ohm en moyenne..

On voit sur les traces un retour de ~100mVcrête pour une impulsion de 2Vcrête, la théorie donne dans ce cas une résistance terminale de ~ 50 +- 5 ohms !
Si je ne me suis pas trompé
Biname

[calculair]

Je n'ai pas compris cette manip.... Quel rapport avec les échos sur la terminaison des capteurs optiques ?

Bon alors j'ai essayé avec un autre oscillo qui lui permet de mettre son entrée directement en 50 Ohms (pas de terminaison donc), et là, les rebonds ont disparu. Cela semble donc venir de mes terminaisons (ou peut être de l'oscillo ?)
Sinon pour répondre à f6bes, c'est bien des BNC mes connectiques.
Si les signaux 2 et 3 (photomultiplicateurs) ne sont pas pareil que le 1 (photodiode), c'est parce que ce n'est pas la même chose qui est regardé avec les différents capteurs.

Et merci pour votre aide !

PS: je ne sais pas comment passer le sujet en résolu

[polo974]

Bonjour,
Qu'est ce qu'ajouter des atténuateurs apporte, en quoi est ce que cela améliore l'adaptation ?
Mreci d'avnce

Un atténuateur (50 ohm bien sûr) va améliorer l'adaptation d'impédance. Donc c'est une solution rapide quand on dispose d'un signal assez fort pour ne pas le noyer dans le bruit.

[jiherve]

re
la forme des impulsions est largement tributaire des sources , avec une photodiode il y a une forte chance pour qu'il y ait un montage transconductance donc impedance de sortie faible ,pour les PM aussi la transconductance est possible il faut être soigneux vu la présence de THT sur le tube ,souvent c'est un ampli de tension inverseur qui récupère l'anode du tube au point chaud de la résistance de charge donc aussi faible impedance de source ,ou il ne peut y avoir qu'une resistance de charge 50 ohm et là vaut mieux éviter les long coax car un PM c'est une source de courant.
JR

[polo974]

Je n'ai pas compris cette manip.... Quel rapport avec les échos sur la terminaison des capteurs optiques ?

Pour qu'un écho soit visible sur l'oscillo, il faut que l'oscillo ET la source soient désadaptés. Si l'oscillo est bien adapté, il n'y a plus de retour vers la source (ce qui n'empêche pas de mieux adapter à la source également).



Est-ce que les terminaisons étaient sur un T bnc? Ce genre de truc, c'est mauvais passé les 10MHz...

[calculair]

Je pensais que l'oscilloscope est du cote de la source , et on scrute l'arrivée de l'écho sur l'autre terminaison . Si c'est desadaptée, il y a un retour qui ne dépend que la terminaison sur laquelle l'énergie n'a pas été absorbée ...

Pour qu'un écho soit visible sur l'oscillo, il faut que l'oscillo ET la source soient désadaptés. Si l'oscillo est bien adapté, il n'y a plus de retour vers la source (ce qui n'empêche pas de mieux adapter à la source également).



Est-ce que les terminaisons étaient sur un T bnc? Ce genre de truc, c'est mauvais passé les 10MHz...

[LII2]

non il n'y avait pas de T.