Si l'on parle d'un câble (généralement un câble coaxial) comme étant un 50 ou 75Ohm câble, cela signifie l'impédance caractéristique du câble. Cela ne peut pas être mesuré avec un ohmmètre car cela ne se produit qu'avec un courant alternatif à haute fréquence et un ohmmètre mesure généralement avec un courant continu.
L'impédance caractéristique ne dépend pas non plus de la longueur du câble, contrairement à sa résistance série.

Comment cela se passe-t-il ?

Avec un courant continu dans un câble coaxial, le courant circule dans un sens dans le conducteur intérieur et dans le sens opposé dans le blindage. Seul l'ohmique est pertinent ici Résistance des deux conducteurs (le conducteur intérieur a généralement une résistance plus élevée que l'écran). Ces résistances augmentent proportionnellement à la longueur du câble.
Un câble de 1 m a deux fois plus de résistance qu'un câble de 50 cm. Cette résistance peut être mesurée avec un ohmmètre à condition qu'il ait une plage adaptée aux faibles résistances impliquées (généralement inférieures à 1 ohm).

La situation est différente pour le courant alternatif à haute fréquence (par exemple les radiofréquences). C'est là que la vitesse du signal dans le câble entre en jeu. C'est pratiquement la même que la vitesse de la lumière s'il y a de l'air ou du vide comme isolant entre le conducteur intérieur et l'écran. Ce n'est pas pratique, en pratique un plastique est utilisé pour cela et ses propriétés ralentissent la propagation du signal. Les câbles coaxiaux typiques ont une vitesse de signal d'environ 2/3 de la vitesse de la lumière.
Pour une description claire de l'effet, supposons que ce n'est pas un signal sinusoïdal d'une certaine fréquence qui doit être transmis dans le câble, mais une impulsion avec des fronts infiniment raides. Il n'y a pas vraiment une telle chose, mais c'est une expérience de pensée idéalisée. L'impulsion doit commencer par un front montant et après un certain temps revenir à la valeur précédente avec un front descendant.

Donc, si nous envoyons cette impulsion sur le fil, le front montant traversera le fil à 2/3 de la vitesse de la lumière et finira par arriver à l'autre extrémité. Pendant ce temps, l'électronique qui génère l'impulsion, c'est-à-dire la sortie à laquelle le câble est connecté, ne remarque pas ce qui se passe à l'autre extrémité du câble. La résistance que la sortie "voit" ne dépend que du câble lui-même.
Ce n'est que lorsque l'impulsion est arrivée à l'autre extrémité qu'elle interagit avec le récepteur à l'extrémité du câble, et l'effet peut être (en cas de "désadaptation") qu'une partie de l'énergie de l'impulsion est réfléchie dans le câble. Cela signifie qu'un autre bord redescend le câble vers l'appareil émetteur, voyageant à nouveau à 2/3 de la vitesse de la lumière. Ce n'est que lorsque cette impulsion réfléchie arrive à l'émetteur qu'il remarque quelque chose sur les propriétés de l'appareil récepteur.

La vitesse de la lumière est d'environ 300,000 30 km/s, soit 20 cm/ns. Les deux tiers sont de XNUMX cm/ns.
Avec un câble de 1 m de long, il faut environ 10 ns pour qu'une sortie meure Réflexion "voit" un front d'impulsion émis. Pendant ces 10 ns, seul le câble lui-même charge la sortie. La résistance de charge résultante pendant ce court laps de temps est l'impédance caractéristique. Elle résulte de la géométrie du câble et des matériaux utilisés.

Plus précisément, l'impédance caractéristique résulte du rapport de l'inductance de ligne et de la capacité entre le conducteur interne et le blindage. Celles-ci sont toutes deux réparties sur la longueur du câble, le rapport est indépendant de la longueur, c'est pourquoi l'impédance caractéristique est indépendante de la longueur.

Les réflexions se produisent lorsque le récepteur est désadapté, c'est-à-dire lorsque sa résistance d'entrée ne correspond pas à l'impédance caractéristique du câble. Si les deux résistances sont égales, l'entrée du récepteur à l'extrémité du câble recherche la
l'impulsion entrante ressemble à une continuation parfaite du câble et rien n'est réfléchi. Plus la différence est grande, plus l'énergie de l'impulsion est renvoyée. Dans les deux cas extrêmes de l'extrémité de câble ouverte
(résistance d'entrée infinie) ou l'extrémité court-circuitée du câble (résistance d'entrée nulle), toute l'énergie est réfléchie. Dans ces cas, l'impulsion revient en totalité (moins les pertes du câble).

La sortie de l'émetteur doit également être réglée correctement. Si sa résistance de sortie ne correspond pas à l'impédance caractéristique du câble, un retour sera réfléchi Signal réfléchit à nouveau et court vers le
destinataire. Dans les cas extrêmes, le front d'impulsion peut effectuer plusieurs allers-retours dans le câble si les deux extrémités ne correspondent pas.

Incidemment, ces effets peuvent être utilisés pour trouver des défauts dans le câble. Ceci est particulièrement utile lorsque les câbles sont difficiles d'accès, par ex. B. enterré dans le sol. Pour ce faire, vous envoyez une impulsion raide dans le câble et attendez les réflexions. Le temps qu'il faut à la réflexion pour arriver au point d'alimentation est une mesure de la distance à laquelle se trouve le défaut. Vous pouvez alors z. B. diriger la pelle au bon endroit. Cette méthode est appelée TDR (Time Domain Reflectometry).

Dans l'exemple ci-dessus avec les 10 ns dans le câble de 1 m, il devient clair que la pente du front de l'impulsion doit être si grande que tout le front doit être couvert en moins de 10 ns, sinon la réflexion se produirait déjà pendant la montée
arrive. Plus le bord est lent, plus il est difficile de distinguer le bord d'origine de la réflexion. Donc, si nous avons des signaux avec une pente de front si faible que le retard dans le câble est suffisamment court, alors l'effet peut être négligé et l'impédance caractéristique ne joue plus de rôle. Donc : L'impédance caractéristique joue un rôle plus important, plus le câble est long et plus les flancs sont raides.

Selon la théorie du signal (Fourier), la pente des flancs a une relation directe avec les fréquences du signal. On peut aussi faire ces considérations avec des signaux sinusoïdaux d'une fréquence correspondante. Ce n'est peut-être pas
plus clairement, mais on peut peut-être encore imaginer que des ondes stationnaires peuvent résulter de désadaptations aux extrémités des câbles. La fréquence la plus basse de ces ondes stationnaires résulte de la
longueur de câble. En cas de court-circuit aux deux extrémités, par ex. B. une demi-onde dans le câble, donc la fréquence de notre câble de 1 m est de 100 MHz.

Vous voyez donc que des fréquences assez élevées doivent intervenir, du moins tant que les câbles ne deviennent pas très longs.
En règle générale, on parle d'un câble "électriquement court" si le câble est plus court que 1/10 de la longueur d'onde de la fréquence transmise la plus élevée. Dans ces conditions, les effets des vagues – et par conséquent aussi la résistance des vagues et les décalages associés – peuvent généralement être négligés. Si vous appliquez cela à la technologie audio, où la fréquence la plus élevée est généralement supposée être de 20 kHz, cela signifie qu'un câble ne peut plus être considéré comme électriquement court au-delà d'une longueur de 1 km. Si vous préférez calculer avec une bande passante de 100kHz, vous pouvez toujours obtenir une longueur de câble de 200m sans avoir à vous soucier des réflexions ou des ondes stationnaires.

Les connexions audio sont donc toujours dépareillées et les câbles n'ont généralement pas d'impédance caractéristique définie. Les fréquences sont tout simplement trop basses pour que cela importe. Ce n'est qu'avec des signaux vidéo ou avec des signaux audio numériques que des fréquences suffisamment élevées se produisent pour atteindre la plage "intéressante". Et ici aussi, les câbles sont généralement suffisamment courts dans la zone domestique pour éviter tout problème.

Ainsi, avant que quiconque ne soit confus par les informations sur les impédances caractéristiques, il doit brièvement examiner les fréquences de signal et les longueurs de câble impliquées, c'est-à-dire s'il faut s'attendre à un problème dans les circonstances données.
Il convient également de mentionner que les impédances caractéristiques spécifiées pour les câbles ne s'appliquent qu'aux hautes fréquences bien au-dessus de la plage audio.

Pour les basses fréquences, l'impédance caractéristique est complexe et dépend de la fréquence, car une ligne se comporte dans cette gamme de fréquences combien de circuits RC connectés en série. Les lignes utilisées dans le secteur audio étant courtes, seule la composante capacitive a un effet, ce qui est parfois nécessaire pour
câbles est spécifié dans les données techniques.