VSWR et affaiblissement de réflexion : valeurs pratiques

Le VSWR et l’affaiblissement de réflexion décrivent la même chose de deux façons : quelle part d’un signal est renvoyée là où les impédances ne sont pas adaptées. Une fiche technique ne donne généralement que l’un des deux, il faut donc souvent convertir. Ce guide fournit les formules, un tableau de conversion, un exemple chiffré et les valeurs de référence rencontrées en pratique.

1. Définitions et formules

• Coefficient de réflexion Γ = (ZL − Z0) / (ZL + Z0), où Z0 est l’impédance de référence (généralement 50 Ω) et ZL la charge.
• VSWR = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|), et inversement |Γ| = (VSWR − 1) / (VSWR + 1).
• Affaiblissement de réflexion RL = −20·log₁₀|Γ| (dB). Il s’écrit comme un nombre positif, et une valeur plus grande signifie moins de réflexion. S11 (dB) = −RL.
• Fraction de puissance réfléchie = |Γ|². Perte de désadaptation = −10·log₁₀(1 − |Γ|²) (dB).

2. Tableau de conversion

(Calculateur : VSWR ↔ affaiblissement de réflexion ↔ coefficient de réflexion)

3. Exemple chiffré : une charge de 75 Ω sur un système de 50 Ω

Γ = (75 − 50) / (75 + 50) = 0.2. VSWR = 1.2 / 0.8 = 1.5 et RL = −20·log₁₀(0.2) = 13.98 dB, soit environ 14 dB. La puissance réfléchie est de 0.2² = 4 % et la perte de désadaptation de −10·log₁₀(1 − 0.04) = 0.18 dB.

En termes de puissance : un émetteur de 10 W alimentant une antenne de VSWR 2:1 réfléchit 10 × 0.111 = 1.11 W, et 8.89 W parviennent à l’antenne. La perte est de 10·log₁₀(8.89 / 10) = −0.51 dB, comme la perte de désadaptation du tableau.

4. Valeurs de référence utilisées en pratique

• Un VSWR de 2:1 (RL d’environ 9.5 dB) est souvent cité comme limite acceptable dans les spécifications d’antennes. Environ 11 % de la puissance est réfléchie et la perte est d’environ 0.5 dB.
• Un VSWR de 1.5:1 (RL d’environ 14 dB) est courant dans les spécifications plus strictes.
• En dessous d’un VSWR de 1.22 (RL de 20 dB), environ 1 % seulement est réfléchi ; une amélioration supplémentaire réduit donc la perte de moins de 0.05 dB. Les gains diminuent.
• Ces valeurs sont des conventions de conception, et non des limites fixées par une norme CEM telle que la CISPR. Suivez l’exigence de la spécification de votre produit ou de votre antenne et de votre plan d’essais.

5. La perte du câble masque une désadaptation

L’affaiblissement de réflexion mesuré à l’entrée du câble est le RL propre de l’antenne plus deux fois la perte du câble (le signal fait l’aller-retour). Si l’antenne a un RL de 6 dB (VSWR 3.0) et que vous mesurez à travers un câble de 3 dB, vous voyez 6 + 2×3 = 12 dB, soit un VSWR d’environ 1.67. Mesurez à la borne de l’antenne ou corrigez la perte du câble avant de juger.

La désadaptation intervient aussi dans l’incertitude de mesure. Si les coefficients de réflexion des deux côtés sont |Γ1| et |Γ2|, l’erreur de désadaptation reste dans 20·log₁₀(1 ± |Γ1|·|Γ2|) dB. Par exemple, relier un VSWR de 1.5 (|Γ| = 0.2) à un VSWR de 1.22 (|Γ| = 0.1) donne un produit de 0.02 ; l’erreur est alors comprise entre +0.17 dB et −0.18 dB. La manière de l’intégrer dans un bilan d’incertitude dépend de la norme concernée et de la méthode du laboratoire. (Calculateur : incertitude composée)

6. Erreurs courantes

• Signe : le RL s’écrit normalement en positif (10 dB) et le S11 en négatif (−10 dB). La valeur est la même, seul le signe diffère.
• Lire la perte de désadaptation comme un affaiblissement de réflexion : un affaiblissement de réflexion de 10 dB correspond à une perte de désadaptation de seulement 0.46 dB.
• Ne regarder qu’une seule fréquence : la spécification doit être respectée sur toute la bande de fonctionnement ; vérifiez donc la pire valeur de la bande.
• Le VSWR ne peut pas être inférieur à 1. Si vous obtenez une valeur inférieure à 1, vérifiez l’entrée ou les unités.

7. Que vérifier lorsque l’on reçoit une valeur

• Vérifiez si le chiffre est un VSWR ou un RL, et quelle convention de signe il utilise.
• Vérifiez si le plan de référence est la borne de l’antenne ou l’extrémité d’un câble.
• Utilisez le tableau ou le calculateur pour obtenir la puissance réfléchie et la perte de désadaptation, puis décidez de les inclure ou non dans le bilan de liaison.
• Comparez à la spécification en utilisant la pire valeur sur toute la bande de fonctionnement.