Le câble coaxial est la ligne de transmission la plus couramment utilisée pour les applications RF et micro-ondes, car il fournit une transmission fiable avec les avantages d'une large bande passante, d'une faible perte et d'une isolation élevée. Principaux fabricants d'équipements de transmission, c'est-à-dire Radio et télévision, radar, GPS, systèmes de gestion des urgences, engins aériens et marins, utilisent des câbles coaxiaux. Les utilisations du câble coaxial s'appliquent à tout système dans lequel la perte et l'atténuation du signal doivent être minimisées. Contrairement aux guides d'ondes, le câble coaxial n'a pas de fréquence de coupure inférieure, mais qu'en est-il de sa fréquence supérieure?
Max Fréquence
À quelques exceptions près, la plupart des câbles coaxiaux n'ont pas de termes de coupure réels d'une fréquence de bande d'arrêt spécifique, mais utilisent plutôt le terme coupure pour désigner la fréquence la plus élevée testée par le fabricant, ou lorsque la fréquence atteint un point où le câble coaxial devient un guide d'ondes et d'autres modes, mis à part le mode électromagnétique transversal (TEM), se produisent. Par conséquent, une fréquence de coupure de câble coaxial pourrait être là où le câble coaxial reste dans les spécifications, ou dans une marge raisonnable pour éviter les modes de propagation magnétique transversal (TM) ou transversal-électrique (TE). Bien que les câbles coaxiaux puissent toujours transporter des signaux avec des fréquences supérieures à la coupure de mode TEM, les modes de transmission TM ou TE sont beaucoup moins efficaces et non souhaitables pour la plupart des applications.
Fréquence de coupure et profondeur de peau
Deux concepts importants à noter lors de la discussion de la fréquence dans un câble coaxial sont la profondeur de peau et la fréquence de coupure. Le câble coaxial est composé de deux conducteurs, d'une broche intérieure et d'un bouclier extérieur mis à la terre. La profondeur de la peau se produit le long de la ligne coaxiale lorsque les hautes fréquences provoquent la migration des électrons vers la surface des conducteurs. Cet effet de peau conduit à une atténuation accrue et à un chauffage diélectrique et provoque une plus grande perte résistive le long de la ligne coaxiale. Pour réduire les pertes dues à l'affect cutané, un câble coaxial de plus grand diamètre peut être utilisé, mais l'augmentation des dimensions des câbles coaxiaux réduira la fréquence maximale que le câble coaxial peut transmettre. Le problème est que lorsque la taille de la longueur d'onde de l'énergie électromagnétique dépasse l'électromagnétique transverse (TEM) mode et commence à «rebondir» le long de la ligne coaxiale en tant que mode électrique transversal 11 (TE11), la fréquence de coupure du câble coaxial est créée. Étant donné que le nouveau mode de fréquence se déplace à une vitesse différente de celle du mode TEM, il crée des réflexions et des interférences aux signaux de mode TEM traversant le câble coaxial. Ceci est appelé la limite de fréquence supérieure ou la fréquence de coupure.
Une fréquence de coupure est un point auquel l'énergie circulant à travers le système EM commence à être réduite, par atténuation ou réfléchie, plutôt que de traverser la ligne. Les modes TE et TM sont le mode d'ordre le plus bas se propageant sur une ligne coaxiale. En mode TEM, le champ électrique et le champ magnétique sont transversaux à la direction de déplacement et le mode TEM souhaité peut se propager à toutes les fréquences. Les modes plus élevés sont excités à des fréquences supérieures à la fréquence de coupure lorsque le premier mode d'ordre supérieur, appelé TE11, est également autorisé à se propager. Pour être sûr qu'un seul mode se propage pour un signal clair, les signaux doivent être inférieurs à la fréquence de coupure. La réduction de la taille du câble coaxial augmente la fréquence de coupure. Les câbles coaxiaux et les connecteurs coaxiaux peuvent atteindre les fréquences d'ondes millimétriques, mais à mesure que les dimensions physiques rétrécissent, les capacités de gestion de puissance sont réduites et les pertes augmentent.
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