Connecteurs Coaxiaux

Nous allons vous exposer quels sont les différents types de connecteurs qui sont disponibles, quelles seront les possibilités de montage existants et nous évoquerons différents cas d'utilisation. Le but est de vous aider à choisir le bon connecteur coaxial.

Les connecteurs pour câbles coaxiaux sont utilisés pour établir la connexion entre le câble et un appareil, ou une antenne. Et tout comme il existe de très nombreux câbles coaxiaux différents, il existe en conséquence de nombreux types de connecteurs. D'une part, ils diffèrent par leurs diamètres qui doit s'adapter exactement au câble, et d'autre part, par l'utilisation. Cependant, dans la plupart des cas le type de connecteur est spécifié avec précision, en fonction de la connexion requise sur l'appareil ou sur l'antenne.

Caractéristiques techniques d'un connecteur coaxial

Les principales caractéristiques techniques d'un connecteur coaxial sont rapidement évoquées :

  • L'impédance
  • La fréquence maximale utilisable
  • Le type de montage du connecteur
L'impédance d'un connecteur

L'impédance est la résistance AC d'un composant électrique. C'est-à-dire la valeur résultant du rapport entre une tension alternative (la HF) et l'intensité qui circule. Il faut également tenir compte de la relation de phase entre la tension et le courant. Les câbles coaxiaux et les connecteurs qui ont la même impédance que la radio et l'antenne connectées sont la base d'une transmission optimale du signal. A l'instar des câbles, ce sont presque exclusivement des connecteurs avec une impédance de 50 Ohm sont utilisés dans le domaine du radio amateurisme. Cette caractéristique est dictée par l'équipement et le type d'antenne qui sont employés.

Explication Impédance

L'impédance est la résistance AC d'un composant électrique. C'est-à-dire la valeur résultant du rapport entre une tension alternative (la HF) et l'intensité qui circule. Il faut également tenir compte de la relation de phase entre la tension et le courant. Les câbles coaxiaux et les connecteurs qui ont la même impédance que la radio et l'antenne connectées sont la base d'une transmission optimale du signal. A l'instar des câbles, ce sont presque exclusivement des connecteurs avec une impédance de 50 Ohm sont utilisés dans le domaine du radio amateurisme. Cette caractéristique est dictée par l'équipement et le type d'antenne qui sont employés.

La fréquence maximale utilisable

Généralement, les connecteurs ont une fréquence maximale limite d'utilisation. Pour les connecteurs simples, il s’agit de quelques centaines de MHz. Les connecteurs qui ont été fabriqués avec une grande précision et qui sont revêtus d'un traitement de surface approprié (argent, or ou autres alliages) sont adaptés aux gammes de fréquences très élevées (GHz). Et qu’en est-il de l’atténuation ? C’était si important pour les câbles, pourquoi n’est-il pas spécifié pour le connecteur aussi ? La plupart du temps, il y a peu de choix dans les connecteurs. Le type de connecteur est spécifié par le côté correspondant, tandis que le diamètre est imposé par le câble coaxial qui sera employé. Dans de plus rares cas, il existe encore un choix de connecteurs différents avec une atténuation différente en fonction de ces conditions. Par conséquent, une atténuation supplémentaire d’env. 0,2 à 1 dB est calculée pour chaque connecteur, en fonction du type de connecteur et de la fréquence de travail.

Le type de montage du connecteur

Le connecteur coaxial doit bien sûr être monté proprement et précisément sur le câble. Si cela n’est pas fait correctement, une discontinuité (une transition soudaine d'une impédance à une autre) se produira, provoquant des réflexions et une mauvaise adaptation. Il peut en résulter une perte de signal des interférences dues à la résistance de transition, et même une augmentation de la température au point de connexion. Avec des connecteurs mal montés, l’humidité peut également pénétrer, ce qui peut progressivement conduire à une dégradation significative du signal.

Lors du montage, il est nécessaire de distinguer de quel conducteur nous parlons, soit du conducteur intérieur, soit du conducteur extérieur.

Le type de montage du connecteur

Raccordement du conducteur interne (l'âme) des connecteurs coaxiaux

Il existe trois principales techniques d’assemblage du conducteur intérieur.

  • Soudure
  • Sertissage
  • Assemblage sans soudure

Avec certains types de connecteurs (les PL par ex.), l'âme est fixée de manière permanent dans le connecteur. Ici, l'assemblage par soudure est généralement utilisé. Mais il y a aussi des connecteurs dont le contact intérieur est amovible et qui peut également être soudé (montage presse-étoupe, par ex.). Cela permet de faciliter le montage lorsque vous êtes sur votre établi. Dans le cas d'un véhicule ou au sommet d'un pylône, cela devient plus difficile, surtout si le câble doit être passé au préalable, sans connecteur.

Pour cette raison (installation loin d'un point d'alimentation), la technologie de l'assemblage par sertissage s’est imposée, en particulier dans le secteur professionnel. Ici, le contact intérieur est placé sur l'âme conductrice, puis il est serti avec une pression définie avec précision grâce à un outil de sertissage spécifique. Il en résulte une liaison à froid avec un très bon contact. Après une certaine pratique, le sertissage est généralement plus rapide et plus fiable que la soudure. Il est important d’utiliser le contact qui correspond exactement au diamètre de l'âme centrale, ainsi que l’outil de sertissage qui correspond exactement au diamètre.

Il est encore plus facile d’utiliser des contacts sans soudure pour l'âme. Avec cette technique d’assemblage, le contact est équipé d’une sorte de pince flexible qui s’adapte exactement sur l'âme en cuivre. Pour les gros connecteurs (fiche N, 7/16", etc.), cet assemblage est maintenant devenu la norme. Le contact est très bon, mais ce qui est important ici c'est l’usinage très précis du câble. Ici les longueurs et les distances doivent s’adapter très précisément de sorte que le contact intérieur se trouve bien dans l’isolant du corps. L’avantage du montage sans soudure est la simplicité bien évidemment, mais aussi une meilleure mobilité, comme avec des antennes rotatives, par exemple, ou encore dans le cas de la dilatation due aux changements de température.

Montage du conducteur externe (la tresse par exemple) des connecteurs coaxiaux

La tresse (ou le conducteur extérieur) d’un connecteur coaxial est serti ou pincé/bridé, et dans quelques cas il peut également être vissé et soudé. La technique du sertissage est utilisée plus fréquemment dans le domaine professionnel pour les câbles relativement minces d'environ 7 mm, et parfois même jusqu’à 10 mm de diamètre. Ici, le côté câble du corps du connecteur comporte un petit tube cylindrique dont la surface est souvent rugueuse. Pour l’assemblage, le câble doit être correctement dénudé, le diélectrique intérieur et l'âme sont insérés dans ce petit tube, et la tresse est placée sur le tube à l’extérieur. Un manchon métallique est placé sur la tresse de blindage du câble, puis il est serti autour du corps du connecteur avec un outil de sertissage. A l'instar de l'âme en cuivre, cela permet d'obtenir un bon contact et aussi une bonne résistance aux contraintes de traction, à condition que le diamètre et le type d’outil (étagé ou droit) correspondent exactement au diamètre du connecteur. Enfin, le manchon est souvent protégé par une protection anti-courbure ou par un tube thermo-rétractable. La plupart des connecteurs qui couramment utilisés dans le radio-amateurisme actuellement, sont ""clampés"" ou ""bridés"". Dans ce cas, un manchon est glissé entre la tresse en cuivre qui aura été dénudée, et le diélectrique intérieur tandis qu'un anneau en caoutchouc, une rondelle de pression et une noix de serrage sont enfilés au préalable sur la gaine isolante extérieure. Il s'agit du montage ""presse-étoupe"". Ensuite cet ensemble est enfoncé dans le corps du connecteur et la noix de serrage assure la fixation définitive du câble au connecteur. L’anneau en caoutchouc assure également un rôle d'étanchéité contre l’humidité.

Dans le cas de connecteurs très simples (les ""bonnes vieilles"" PL-259, par ex.), la tresse est repliée sur la gaine isolante extérieure, et le corps du connecteur vient se visser dessus car l'intérieur du corps du connecteur est équipé d’un filetage qui est prévue pour cet effet. Ce type d’assemblage peut être suffisant pour les bandes HF ainsi que dans le cas des conditions d'utilisations très simples, mais il n’est ni étanche ni très durable. Pour les câbles spéciaux qui comportent un conducteur externe rigide (Cellflex, Semi-rigide), le connecteur est vissé ou soudé sur l’ensemble du câble. Ces techniques de montage, qui sont rarement utilisées dans le radio-amateurisme (quoi que…), ne seront pas abordées ici."

Protection contre les intempéries

Peu importe comment un connecteur est monté sur le câble coaxial, s'il est destiné à être utilisé en extérieur, il doit systématiquement être protégé contre l’humidité. Cela s’applique également aux connecteurs qui sont déjà étanches en eux-mêmes (les connecteurs de type N par ex.), car "il vaut mieux prévenir que guérir".

Cette protection contre les intempéries et l'humidité peut être réalisé avec un bon ruban de caoutchouc auto-vulcanisant. Ce matériau est résistant à la température et peut être mis autour du connecteur comme de la pâte à modeler. Si vous avez accès à un décapeur thermique, vous pouvez également utiliser des tubes thermo-rétractables. Sélectionnez de la gaine qui est adhésive sur sa face intérieure, de préférence.

Une brève introduction aux différents types de connecteurs coaxiaux

Il existe un grand nombre de types de connecteurs pour les câbles coaxiaux. Il est parfois difficile de s'y retrouver, et donc, nous espérons que cette courte table pourra vous aider.

Le connecteur BNC

Le connecteur BNC a été breveté en 1951. BNC signifie ""Bayonet Neill-Concelman"" après les noms de ses deux inventeurs, Paul Neill et Carl Concelman dont le principe de verrouillage repose sur une baïonnette plutôt que sur une de vis de fixation. Il a une impédance caractéristique définie et un contact convenable, même du côté masse/tresse. Le système est bien adapté pour les câbles de petites sections et il permet de les changer rapidement sans avoir à effectuer un dévissage long, mais les câbles épais surchargent le connecteur sur le plan mécanique. Dans le passé, beaucoup de radios portatives ""radioamateur"" étaient équipées d'une prise BNC, mais aujourd’hui cette prise est plus fréquemment utilisée pour les sorties IF, les antennes de réception, les transverters, etc... Les connecteurs BNC ne sont pas étanches également, ce qui fait qu'ils ne sont pas destinés à un usage extérieur.

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Les connecteurs PL-259/SO-239

Il s’agit du plus ancien système de connexion HF. Autrefois, les fiches bananes que l’on retrouve encore aujourd’hui sur les instruments de mesure universels ainsi que sur les alimentations de laboratoire et/ou de radio, étaient également employées sur les radios pour assurer la connexion d’antennes. Vers 1930, ces fiches bananes ont été équipés d’un blindage ""stable"" avec une bague à visser, pour les applications professionnelles. Cela a rendu les connecteurs beaucoup plus fiables et adaptés aux transmissions radio. Le système est robuste et facile à connecter en raison de sa taille. La fiche est également appelée PL-259 en raison d’une liste dans les exigences de l’armée, le connecteur SO-239 (""PL"" de l'anglais ""PLug"", ""SO"" de l'anglais ""SOcket""). Ces connecteurs sont également connus sous le nom de ""UHF"" mais de nos jours, ils ne sont plus du tout adaptés pour une utilisation sur ces gammes de fréquences. Dans les années 1930, toutes les fréquences au-dessus de 30 MHz étaient déjà considérées comme étant de l'UHF, alors qu’aujourd’hui les fréquences désignées comme étant en UHF sont au moins 10 fois plus élevées. Le problème avec le connecteur PL est dû à un manque de standardisation des caractéristiques mécaniques et électriques. L’impédance caractéristique ne peut pas être définie de manière régulière pour les impédances de 50 ou 75 ohms, à l'instar des connectiques plus contemporaines comme la fiche N, par exemple. Ainsi, cette connectique est tout à fait appropriée pour un usage en HF jusqu’à 30 MHz, un usage à titre exceptionnel ou particulier en VHF et inutilisable pour les UHF.

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Les connecteurs type N

Si vous souhaitez obtenir la solidité d'une connectique comme les PL-259/SO-239, avec une fixation par bague filetée, ainsi qu'une connectique adaptée aux fréquences plus élevées, vous devez envisager d'utiliser le connecteur N en priorité. Électriquement, il est comparable à une connectique BNC, il a une impédance caractéristique définie et également une surface de contact très efficace y compris du côté ""masse""/tresse"". De plus, les connecteurs permettent d'encaisser des contraintes mécaniques comme avec des connecteurs PL-259/SO-239, c’est pourquoi ce type de connecteur est également bien adapté pour être utilisé avec des câbles plus épais. Les connecteurs type N sont parmi les connecteurs les plus couramment utilisés dans le milieu radioélectrique, ils sont disponibles pour pratiquement toutes les sortes de câbles existants. L’avantage est la robustesse et l’assemblage facile sans avoir à recourir à des outils spéciaux, en dehors des pinces à sertir dans le cas de connecteurs à sertir, bien évidemment. Les connecteurs type N sont également parfaitement étanches, lorsqu’ils sont correctement montés.

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SMA

Le connecteur SMA (Sub-Miniature version A) a été développé dans les années 1960 comme une version particulièrement petite d’un connecteur de câble coaxial à visser, qui était destiné pour un usage sur les fréquences ""micro-ondes"". Aujourd’hui, il convient en partie pour des fréquences allant jusqu’à plus de 25 GHz, mais plus généralement pour des fréquences jusqu’à 14 GHz. De par sa nature, les connecteurs SMA ne sont pas adaptés aux câbles particulièrement épais, mais il a supplanté le connecteur BNC pour toutes les utilisations HF ains que pour les fréquences supérieures. Il est également utilisé pour assurer les connexions internes dans les équipements radio. Même les radios de poches récentes sont majoritairement équipées de connecteurs d'antennes de type SMA, même si parfois les ""genres"" sont inversés pour des raisons mécaniques (connecteur femelle sur l'antenne et connecteur mâle sur l'appareil). Bien que la connexion SMA soit fiable, elle n’est pas résistante aux intempéries et les connecteurs ne peuvent être déconnectés et rebranchés qu’environ 500 fois avec des outils spéciaux (pinces dynamométriques); leurs propriétés peuvent se détériorer dans le cas d'une utilisation trop fréquente.

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FME

Le connecteur FME (For Mobile Equipment) a été développé spécifiquement pour cette application (connexion de téléphones portables dans les voitures) compte tenu des conditions particulièrement exiguës dans les voitures avec l’avènement des téléphones portables. Il a un diamètre extérieur particulièrement petit, de sorte qu’il peut passer à travers de petites ouvertures, et il peut être utilisé jusqu’à une fréquence de 2 GHz. Il en résulte des connecteurs minces, qui sont à peine plus épais que le câble coaxial, comme avec le câble RG58 par exemple. Ensuite, vous pouvez facilement assembler les câbles appropriés avec d'autres types de connecteurs, en employant les adaptateurs appropriés. Chez WiMo, le connecteur FME est utilisé pour de nombreux commutateurs d’antennes automobiles et pour certaines antennes de la gamme GSM. Les différences de conception entre le connecteur femelle et le connecteur mâle peuvent sembler assez inhabituelles : le connecteur FME-femelle comporte un filetage extérieur du côté câble ; le contact intérieur est conçu comme une coupelle. D'autre part, le connecteur FME-mâle comporte un filetage interne et le contact interne est une broche.

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Les autres connecteurs coaxiaux divers

Bien sûr, il y a beaucoup d'autres types de connecteurs coaxiaux et chaque domaine d’application semble "inventer" ses propres connecteurs. Par exemple, le connecteur de type F est particulièrement simple et peu coûteux et il est principalement utilisé pour les équipements de réception satellites TV dont l'impédance est souvent de 75 ohms. Les cartes Wifi sont principalement équipées de connecteurs extrêmement petits, les connecteurs de type MMCX, MC-Card, SSMB peuvent être mentionnés comme exemples. Et à l'opposé, il existe les gros connecteurs coaxiaux de type DIN 7/16 (7mm/16mm). Ceux-ci sont principalement utilisés pour les très fortes puissances jusqu'à de très hautes fréquences.

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Utilisations des connecteurs coaxiaux

Les connecteurs pour câbles coaxiaux peuvent être employés pour des usages assez "restreints".

technologie de mesure

D’une part, il y a la technologie de la mesure. Ici, vous voulez un connecteur qui peut être déconnecté et reconnecté rapidement et souvent. Le connecteur BNC avec verrouillage à baïonnette est idéal. Ce connecteur est disponible jusqu’à la gamme inférieure aux GHz et pour presque tous les types de câbles (diamètre). Pour les très hautes fréquences, les connecteurs de type "N" sont généralement utilisés dans les mesures., tandis que dans le domaine de la radio commerciale, on rencontre occasionnellement aussi des connecteurs de type "C".

Pour le radioamateur, la question se pose alors de savoir si le câble et son connecteur seront utilisés à l’extérieur ou à l’intérieur. A l'extérieur, le câble coaxial devra être résistant aux intempéries bien évidemment, et la pénétration de l’humidité dans le connecteur, devra être évitée. Certains types de connecteurs sont en grande partie étanches, lorsqu’ils sont montés correctement. Il s’agit par exemple du connecteur N, ou encore des connecteurs PL qui sont construits exactement de la même manière que les connecteurs N, du côté câble (montage de type "presse-étoupe"). D’autres types de connecteurs ne sont pas étanches en raison de leur conception et ils ne devront pas être employés à l’extérieur (les connecteurs BNC ou SMA, par ex.).

Câblage interne

Un autre domaine d’application est le câblage interne d'un appareil, dans le cas de cas d'une construction OM, ou d'une réparation. Comme cela peut souvent impliquer l'utilisation d'une faible puissance, avec peu d’espace disponible, des connecteurs miniatures sont souvent utilisés. Il s’agit par exemple de connecteurs SMA, SMB, MCX, ou encore d'autres types de connecteurs similaires de très petites dimensions. Ces connecteurs ne sont généralement disponibles que pour les câbles très fins. Mais ils peuvent souvent être utilisés dans la gamme SHF, à des fréquences élevées.

Avec tous les connecteurs, vous devriez faire attention au nombre de cycles d’accouplement pour lesquels ils sont conçus. Pour certains connecteurs, il s’agit souvent de seulement 30 à 50 cycles d’accouplement, ce qui est beaucoup trop peu pour être utilisé en permanence dans une utilisation quotidienne.

Conclusion

Au travers de ce texte, nous vous avons montré les points importants pour chaque type de connecteur coaxial, qu'il s'agisse de qualité, de paramètres techniques, mais nous avons également évoqué une sélection minutieuse en fonction des utilisations. Si vous tenez compte de toutes ces considérations, vous pourrez pratiquer sereinement votre loisir tout en restant tranquille pour un long moment avec les connecteurs coaxiaux qui peuvent équiper votre propre station, que ce soit sur les fréquences les plus hautes, et/ou en présence d'une puissance élevée.

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FAQ

Comment monter un connecteur coaxial correctement ?
Il est préférable d’utiliser des connecteurs pour lesquels le fournisseur fournit des instructions de montage précises avec des photos. Vous devrez au minimum avoir connaissance des longueurs exactes des coupes à effectuer, ainsi que la longueur que devrai présenter l'extrémité du câble coaxial. Plus tard lorsque vous aurez acquis une certaine expérience, vous pourrez vous passer de ces dimensions. Mais au tout début, de telles instructions sont très utiles à l'opérateur radio qui souhaite assembler ses propres câbles.
Quels connecteurs coaxiaux sont étanches ?
En fait, aucune. Même les connecteurs N mentionnés dans le texte ne sont pas complètement étanches, tout connecteur coaxial utilisé à l’extérieur doit être protégé par des tubes thermo rétractables ou du ruban auto-vulcanisant (que l'on nomme également de la ""peau de chat"").
Est-ce qu’une prise pour RG58 convient aussi pour du câble coaxial H-155 ?
Non, ou seulement en employant la force (ce qui n'est pas recommandé). Les deux câbles n’ont une différence que de 0.5mm sur le diamètre, mais cette différence est cruciale surtout lorsqu'il est question d'employer des connecteurs à sertir ! Vous devrez donc systématiquement utiliser un connecteur qui correspond exactement au câble employé.
Jusqu’à quelle fréquence peut-on utiliser les connecteurs coaxiaux ?
Cela dépend de plusieurs facteurs. Les PL-259/SO-239 ne devraient pas être utilisées pour les fréquences supérieures à 50 MHz. Et il est donc incompréhensible que certains fabricants d’équipement utilisent ce type de connecteur pour de la VHF. Les connecteurs de type N, BNC, SMA, TNC etc… peuvent tous être utilisés pour un usage sur des fréquences très élevées, surtout si un traitement de surface a été appliqué sur les connecteurs (plaquage or, argent ou équivalent). Cependant, ce type de traitement de surface réduit souvent le nombre de cycles d’accouplement, car la fine couche de métal précieux s’use plus vite. Il existe d'autres type de traitements de surface qui sont très durables et de grande qualité. Il s'agit d'un alliage de bronze blanc (Cu + Sn + Zn: cuivre + étain + Zinc), dont le nom commercial est ""TresAlloy"" ou ""Smart3-Alloy"".
Quels connecteurs dois-je utiliser pour les câbles coaxiaux ?
Pour un usage professionnel, tout du moins à en extérieur, vous trouverez surtout des connecteurs de type N, DIN 7/16 (parfois appelé connecteur C), mais aussi le connecteur PL. Pour les câblages d'intérieur, on utilise principalement les connecteurs PL, BNC ou SMA. Les appareils de mesure utilisent principalement des connecteurs de type BNC ou SMA, tandis que des appareils industriels peuvent également comporter de la connectique TNC, également. Dans le domaine des réseaux WiFi, il est fréquent de retrouver des connecteurs avec polarité inversée, ce qu’on appelle également des connecteurs de type ""RP"" pour ""Reverse Polarity"" (les connectiques de type SMA-RP, par exemple).