Pour comparer câble coaxial et guide métallique creux, vérifiez impédance, coupure, pertes du trajet complet, puissance et installation. La règle «au-dessus de 5 GHz, uniquement un guide» est fausse. Les cinq comparaisons suivantes donnent des repères de calcul pour lire les spécifications.
1. Impédance : préciser la grandeur
Pour une ligne coaxiale idéale homogène avec diélectrique non magnétique, Z0 ≈ 60 ln(b/a)/√εr. Ici a est le rayon du conducteur central, b le rayon intérieur du conducteur extérieur et ln le logarithme naturel.
Avec de l’air, εr ≈ 1 : 50 Ω correspondent à b/a ≈ 2,30 et 75 Ω à environ 3,49. C’est un modèle d’impédance caractéristique, pas une valeur à retrouver directement avec un ohmmètre.
Dans un guide rectangulaire rempli d’air, l’impédance de champ TE est η0/√[1−(fc/f)²]. Elle dépend de la fréquence et ne se confond pas avec une résistance de borne de 50 Ω. Utilisez des ports modaux et des références cohérentes pour les paramètres S.
2. Bande : TEM et fréquence de coupure
Le TEM fondamental d’un coaxial idéal homogène n’a pas de fréquence géométrique de coupure inférieure non nulle. La limite haute d’une réalisation dépend des dimensions, modes supérieurs, diélectrique, connecteurs et pertes.
Un guide métallique creux à un seul conducteur ne supporte pas ce TEM. Pour TE10 dans un rectangle rempli d’air, fc = c/(2a), où a désigne maintenant la grande dimension intérieure, et non le rayon utilisé dans la formule coaxiale.
WR-90 avec a = 22,86 mm donne environ 6,56 GHz de coupure. Sa bande habituelle est 8,2–12,4 GHz. À 10 GHz, l’impédance de champ TE est proche de 499 Ω. La coupure seule ne définit pas toute la bande garantie d’un assemblage.
3. Perte totale et longueur
Dans un budget adapté simplifié, Ltotal = αl + ΣLconnexions, avec α en dB/m et l en mètres. Comparez la même fréquence, température et les mêmes plans de mesure.
Exemple fictif : A perd 0,20 dB/m avec 0,20 dB de pertes fixes ; B perd 0,05 dB/m avec 0,80 dB fixes. L’égalité intervient à (0,80−0,20)/(0,20−0,05) = 4 m. Ces valeurs illustrent un calcul, pas les performances de deux familles entières.
Le meilleur chiffre par mètre ne gagne donc pas nécessairement sur un trajet court après ajout des transitions. En présence de réflexions importantes, une somme scalaire ne décrit pas l’ondulation : utilisez les données complexes ou la mesure de l’ensemble.
4. Puissance transmise et limites
Pour une transmission adaptée, le rapport de puissance après une perte L vaut 10−L/10. À 1 dB restent environ 79,4%, à 3 dB environ 50,1%.
Toute puissance absente de la sortie ne devient pas forcément chaleur dans une seule pièce. Réflexion, dissipation et fuite doivent être distinguées. Limite thermique et limite de champ ou de claquage ne sont pas identiques.
Demandez moyenne, crête, impulsions, température, pression et conditions de désadaptation. Aucun plafond universel de 300 W ne s’applique à tous les coaxiaux, et tout guide n’est pas automatiquement qualifié pour des kilowatts.
5. Installation et coût complet
Incluez câble ou sections, connecteurs, brides, coudes, transitions, supports et essais. Une liaison mobile demande aussi une durée de vie et une stabilité de phase adaptées.
Le rayon de courbure de tous les coaxiaux n’est pas dix fois le diamètre. Tous les guides ne doivent pas recevoir 5–15 PSI, de l’azote ou du SF6 : gaz et pression dépendent du matériel prévu pour cet usage.
«Câble d’antenne» décrit une utilisation. Cela peut désigner un coaxial, sans fixer son impédance ou sa bande. Un adaptateur mécaniquement compatible ne convertit pas automatiquement 50 Ω en 75 Ω.
Rassembler les conditions de comparaison
| Question | Données utiles |
|---|---|
| Compatibilité | Modes, ports, impédance et bande. |
| Transmission | Longueur et toutes les transitions. |
| Puissance | Moyenne, crête et environnement. |
| Installation | Route, efforts, mouvement et entretien. |
Les descriptions du coaxial et des équations des guides donnent les bases. Remplacez les prix et durées de vie génériques par des données de composants identifiés et un devis portant sur le trajet complet.
