1°STL SPCL
Thème :
D’une image à l’autre TP N°21 : Câble vidéo
Objectif : Montrer expérimentalement le phénomène de réflexion à l’extrémité d’un câble de transmission et sa consé- quence sur le signal.
Bien qu'un signal vidéo puisse être numérique, toute la route du câble dans lequel ce signal voyage a des caractéristiques analogiques. Les distorsions analogiques produites par le câble comprennent, par ordre d'importance pour un signal numérique:
Atténuation du câble dépendant de la fréquence.
Réflexions du signal.
Distorsion de phase.
Introduction de bruit.
Bien qu'un signal numérique conserve une certaine capacité à communiquer ses données malgré un certain degré de distorsion, il y a un point au-delà duquel les données ne sont plus récupérables.
Un câble coaxial est constitué de deux conducteurs de même axe Ox : un cylindre plein (l’âme) et une tresse cylindrique d’épaisseur
négligeable (la gaine).
Le conducteur central sert à amener un courant électrique et la tresse extérieure en assure le retour (jouant le rôle de masse).
La longueur de câble utilisée fait qu’on ne peut plus négliger le temps de propagation du signal le long de la ligne : on adopte alors un modèle dit à constantes réparties : le câble est caractérisé par sa capacité linéique, sa résistance linéique r=50
, et son inductance linéique.
1. Réfexions du signal : 1.1. Montage :
Câble coaxial 1m Câble étudié (2 x 10m)
Signal carré 1MHz symetrie à fond et décalage
1.2. Etude du signal réfléchit
Expériences :
Si on met un fil à la place de la résistance quelle est la résistance du fil ? R= ……….
Placer un fil en bout de ligne.
Dessiner l’allure de l’oscillogramme (dans le tableau page 2).
Déterminer le coefficient de réflexion.
Remplacer le fil par la résistance 10. Et recommencer la même étude.
Faire de même avec une résistance 47≈50 ; puis 100 ; puis rien du tout
Oscilloscope Metrix 0,1 s/div CH1: 2V/div CH2
1,00 MHz GBF 50
Résistance terminale (c’est-à-dire en bout de ligne)
Signe du coefficient
de réflexion ρ Oscillogramme
R= 0
R= 10
R= 50
R= 100
R= ∞
Conclusion :
Si la résistance terminale n’est pas adaptée, il y a une ……….
1.3. Application à la détection d’un défaut dans un câble.
1. Ce phénomène de réflexion peut être utilisé pour détecter les défauts dans un câble : court-circuit ou une coupure ?
………..
2. Quelle est la situation étudiée précédemment qui ressemble au cas d’un câble de transmission coupé dans une ligne ?
……….
2. Atténuation :
1. Montrer sur l’oscillogramme que le signal est atténué après un aller-retour
3. Vitesse de propagation du signal :
1. Quelle distance a parcourue le signal réfléchit ? d = ……… m
2. Mesurer la durée sur l’oscillogramme : Nombre divisions X 0,1 s/div
Δt = ………s = ………10-6
3. Retrouver la vitesse
Matériel :
Oscilloscope Metrix GBF avec affichage
Câble coaxial 1m BNC/BNC (rouge) Adaptateur T BNC MFM
2 câbles 10m 50
2 prolongateurs MM Adaptateur bnc 1 fil (10 cm)
Résistances (avec fiches) 10 ; 47 ; 100
L'ampleur de la réflexion est appelée « coefficient de réflexion ρ». Ce coefficient est compris entre +1 (circuit ouvert) et -1 (court-circuit). La valeur nulle signifie qu'il n'y a pas de réflexion. Le coefficient de réflexion est calculé comme suit :
où Zo est défini comme étant l'impédance caractéristique du milieu de transmission, et Zt est l'impédance de la terminaison à l'autre bout de la ligne
