D’où sort le 50 Ω sur un commutateur d’antenne purement mécanique ?

Mis à jour le : 23/02/2025 à 16:02

Comment concevoir un commutateur d’antenne mécanique avec une impédance caractéristique de 50 ohms ?

Quelle est l’origine des 50 Ω sur un commutateur purement mécanique ? C’était ma question…

Nous connaissons tous le commutateur d’antenne. Mais d’où provient ce Z=50 ohms sur un commutateur mécanique ? Sans électronique, composé uniquement de lamelles métalliques pour la commutation ! Maintenant, je le sais. Mais il a fallu passer par toute une histoire et pas mal de lecture… Alors comment réalise-t-on cela ?

Pas la peine d’essayer d’en faire un avec des composants pour l’électricité, genre interrupteur on/off ou rotatif pour commuter les 30 A d’un moteur… C’est cuit d’avance et vos PA n’y résisteront pas longtemps.

Conception d’un commutateur d’antenne

Pour commencer il est important de connaitre :

• Nombre de positions : Définissez le nombre d’entrée et de sortie dont vous aurez besoin. Généralement une entrée principale et plusieurs sorties (par exemple, 2, 4, 6, 8 sorties).
• Impédance caractéristique visée : Généralement 50 ohms pour les applications RF standard en radio.
• Connecteurs : Utilisez des connecteurs coaxiaux de haute qualité comme SMA, BNC, N-type, UHF (PL-259/SO-239).
• Isolation : Toujours choisir une haute isolation pour minimiser les interférences entre les voies de commutations. (espace entre lamelles par exemple)
• Puissance admissible : Définir sa capacité à gérer des niveaux de puissance élevés, souvent spécifiée en watts (par exemple, 500W, 1kW).
• Fréquence de fonctionnement : Définir sa plage de fréquences, de quelques MHz à quelques GHz mais pas plus
• Pertes d’insertion : Minimisez les pertes de signal lors de la commutation avec des contacts de hautes qualités.
• Mécanisme de commutation : Utilisez un commutateur rotatif mécanique de grande qualité afin de sélectionner les positions.
• Matériaux et construction : Utilisez un boîtier métallique pour une meilleure protection contre les interférences électromagnétiques (EMI).
• Protection et sécurité : Dans la mesure du possible, prévoir des protections intégrés ou pas pour éviter les dommages dus aux surtensions.

Pour concevoir un commutateur d’antenne mécanique avec une impédance caractéristique de 50 ohms sans utiliser de PCB ni d’électronique, il faut se concentrer sur la conception mécanique et les matériaux utilisés, et c’est précis !

C’est parti ! La conception mécanique  :

Matériaux conducteurs : Utilisez des matériaux conducteurs de haute qualité pour les contacts et les connexions. Les matériaux comme le cuivre, l’argent ou l’or plaqué sont idéaux pour minimiser les pertes et maintenir l’impédance caractéristique.
Contacts de haute qualité : Les contacts doivent être conçus pour assurer une connexion fiable et stable. Les contacts doivent être bien alignés et maintenir une pression de contact adéquate.
Connecteurs coaxiaux : Utilisez des connecteurs coaxiaux de haute qualité (comme SMA, BNC, N-type) pour les entrées et sorties. Ces connecteurs sont conçus pour maintenir une impédance de 50 ohms, ce qui est standard dans les applications RF.
Les connecteurs doivent être soigneusement choisis et montés pour assurer une adaptation d’impédance parfaite avec les câbles coaxiaux.
Boîtier métallique : Le boîtier du commutateur doit être en métal pour protéger contre les interférences électromagnétiques (EMI) et maintenir l’intégrité du signal. Le boîtier doit être mis à la terre pour assurer une bonne isolation RF.
Disposition interne : La disposition des composants à l’intérieur du boîtier doit être soigneusement planifiée pour minimiser les couplages parasites et maintenir l’impédance caractéristique.
Liaisons internes :  Si des connexions internes sont nécessaires, utilisez des fils ou des bandes de cuivre de largeur et d’espacement appropriés pour maintenir l’impédance de 50 ohms. 😉

Contacts, connecteurs, boîtier, mise à la terre :
Utilisez des contacts en cuivre ou en laiton plaqué or pour assurer une bonne conductivité et minimiser les pertes.
Assurez-vous que les contacts sont bien alignés et maintenus en place avec une pression de contact adéquate.
Montez les connecteurs coaxiaux sur le boîtier métallique avec un bon contact.
Assurez-vous que les connecteurs sont bien alignés et fixés.
Montez soigneusement les contacts et les connecteurs dans le boîtier métallique.
Assurez-vous que le boîtier est bien mis à la terre pour minimiser les interférences EMI.

En plus :
Une bonne isolation entre les ports est essentielle pour éviter les interférences. Les contacts et les connecteurs doivent être choisis pour assurer une isolation élevée.
Bien que le commutateur soit purement mécanique, il est important de s’assurer qu’il peut gérer les niveaux de puissance prévus sans dommage.

Donc les 50 Ω ?

Pour résumer, le commutateur mécanique n’a pas « réellement » d’impédance, il doit juste ne pas la modifier et la « transmettre » sans trop d’altération. Il doit être adapté sur la ligne. En conséquence il doit donc être construit pour l’impédance avec laquelle il va travailler. Et le mieux c’est avec un boîtier métallique relié à la terre, des connecteurs de qualité adaptés, des contacts parfaits avec une pression adéquate, des lamelles de la bonne taille, un espacement approprié et des métaux de haute qualité sont nécessaires pour maintenir une impédance correcte ! C’était simple en fait…

J’ai voulu en faire un mais, avant de commencer,  j’ai évalué, les coûts, le matériel, le boulot, le temps et au final j’en ai acheté un tout fait 😉

OK ! Alors maintenant, pour le fun, si vous envisagez un truc plus « high tech » avec un pcb et de l’électronique, etc… cliquez ci-dessous.

Et je vous souhaite bon courage 🙂