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Technique - ROS-mètre
Le ROS-mètre


J'ai très longuement hésité à insérer un chapitre sur cet appareil tant il fournit des indications sujettes à caution et la plupart du temps mal interprétées. Bon, nous y sommes alors allons-y.

s'il y a un sujet mal connu et qui déchaîne les passions et les controverses, c'est bien le ROS (rapport d'ondes stationnaires).
On attribue au ROS tous les maux de la terre et un radioamateur digne de ce nom se doit d'être persuadé qu'il convient, pour que la station soit efficace, que les ROS soit égal à 1.
Malheureusement le ROS n'indique rien quant à l'efficacité du couple ligne de transmission-antenne, ni quant à l'efficacité du rayonnement. Si c'était le cas, la meilleure des antennes serait une bonne résistance de 50W, ROS garanti de 1/1 sur une large bande de fréquences.
ros5.jpg (4618 octets) ros6.jpg (4129 octets)
Rappel historique :

Les mathématiciens ont introduit le concept qu'il existait une puissance qui partait de l'émetteur et une autre qui revenait vers l'émetteur en cas de désadaptation. Il va sans dire que si ce phénomène se produit, les deux trains d'ondes vont se rencontrer à un moment sur la ligne de transmission et fonction des amplitudes et phases réciproques s'additionner ou se soustraire C'est vite devenu la base du calcul du ROS. Or tout ceci n'est qu'une image cherchant à traduire un phénomène physique. On devrait dire systématiquement : Tout se passe comme si...
Car telle n'est pas la réalité. La puissance émise par l'émetteur part vers la charge, et est consommée soit par l'antenne qui la transforme en rayonnement soit en pertes diverses et variées. 

A quoi est du le ROS ?

Seulement et uniquement à une désadaptation d'impédance entre une charge et un générateur.

Ne nous égarons pas et revenons au principe de mesure du ROS. Imaginons que la puissance parte bien de l'émetteur et soit totalement consommée sans velléité de retour. Vous m'objecterez qu'en regardant bien de près le schéma d'un ROS-mètre vous y voyez bien deux diodes chargées de redresser la tension incidente et réfléchie! Pas tout à fait.
Examinons ce petit schéma:

ros1.gif (1378 octets)

Nous sommes en présence d'un générateur de tension alternative (votre émetteur) de résistance interne Ri chargeant un résistance pure R.
L'émetteur produit une tension alternative U qui provoque un courant I dans la charge R, jusque là, ce n'est pas un scoop.
Vous êtes également bien d'accord que si R est pure, ce qui revient à dire qu'en alternatif on peut écrire que  sa valeur = R+ j0, le courant dans la résistance est en phase avec la tension.
Ce n'est pas tout, si maintenant je crée un système capable de me donner une tension qui sera le reflet :

1 - de la tension du générateur
2 - du courant dans la charge R (simplement la chute de tension aux bornes de R)

je suis en mesure de les comparer et d'en tirer quelques conclusions qui sont les suivantes :

1 - si les tensions sont égales, cela signifie que Ri et R sont égales
2 - si les tensions ne sont pas égales, Ri et R n'ont pas même valeur

Un ROS-mètre ne fait pas autre chose, il vous indique ceci et uniquement ceci à cette variante près qu'il est capable de vous indiquer la différence de potentiel relative en ri et R

Et bien nous venons d'inventer (sic) le principe du ROS-mètre. C'est fortement simplifié et schématisé mais le principe est là. Dans un vrai ROS-mètre, nous tiendrons en plus compte de la phase des deux tensions.

ros2.gif (1358 octets)

Dans cet exemple, la valeur de la charge a évolué, ce n'est plus une résistance pure mais une valeur complexe que nous avons déjà étudié et qui peut s'écrire Z= R-j/Cw
Il est bien évident qu'un déphasage entre I et U apparaît, de même l'impédance de la charge a changé ce qui implique que la valeur du courant ne sera plus la même et que la comparaison des tensions fera apparaître ce phénomène.

Quel montage adopter pour effectuer une telle mesure ?

ros3.gif (2298 octets)

Quelque chose que nous connaissons bien, à savoir le montage en pont.
X représente la charge, R1 et R2 ont même valeur et R3 représente l'impédance caractéristique de l'appareil.
Le pont sera équilibré pour R3= à X mais dans notre cas ce n'est pas l'équilibre du pont qui nous intéresse et c'est pourquoi vous ne voyez pas d'élément variable susceptible de ramener le pont à l'équilibre. Justement, nous, nous voulons avoir une idée du déséquilibre donc tout va bien dans le meilleur des mondes.
Le générateur, c'est votre émetteur et les résistances R1-R2 fournissent au pont la fameuse image "tension" du générateur dons nous avons besoin pour la comparer à la tension image du courant dans la charge. Cette image tension sera fournie par la chute de tension aux bornes de X.
Ce schéma n'est guère exploitable, passons à quelque chose de plus concret et de plus près de la vérité "de terrain".
ros4.gif (1766 octets) Et voilà qui est un peu mieux. D'un côté on fait entrer la HF, l'appareil à une impédance caractéristique de x W. La tension du générateur est divisée par le pont capacitif et envoyée sur une des extrémités de l'appareil de mesure (un simple voltmètre).
De l'autre coté, par le biais de l'enroulement, nous avons une tension qui est la rigoureuse image  du
courant dans la charge notée pour faire vrai : antenne. Cette tension est envoyée à l'autre extrémité du voltmètre. Et c'est ainsi que nous allons comparer nos deux tensions.
Et les diodes alors ?

ah oui ces fameuses diodes que l'on voit dans les ROS-mètres. A un moment, pour utiliser un appareil courant continu nous sommes bien obligés d'envoyer du CC alors il va falloir redresser les tensions, c'est leur utilité.

Les limitations de ces appareils :

Méfiez-vous toujours des indications de ces engins à moins qu'il ne s'agissent d'appareils professionnels qui ne portent d'ailleurs pas le nom de ROS-mètre ou TOS-mètre (nous reviendrons sur ces notions avec les lignes de transmission). Elle sont souvent fausses et variables.
  • Votre appareil possède une impédance caractéristique qui doit être stable en fonction de la fréquence (c'est une branche du pont, c'est important). Or dans le monde qui est le nôtre ce n'est pratiquement jamais le cas.
  • En présence de ROS, votre appareil peut devenir fantaisiste dans un sens comme dans l'autre.
  • Si entre votre antenne et votre émetteur vous insérez une grande longueur de câble, l'indication sera fausse et minorée du fait des pertes de la ligne de transmission
  • Ce que l'on appelle la directivité c'est à dire l'isolation entre deux voies est loin d'être bonne sur les appareils commerciaux à bas prix (ou presque) mais à jolie façade avant. Il s'en suit des grosses erreurs.
  • et encore toute une myriade de bonnes raisons...

Soyez circonspect avec cet engin, considérez ses indications comme relatives et dites-vous que le ROS n'a jamais empêché quelqu'un de faire un QSO, c'est presque plutôt bon signe, cela indique qu'il y a "quelque chose" qui sort ...