Le milliwattmètre
Le milliwattmètre
| Instrument indispensable en VHF/UHF, on en trouve rarement dans les labos OM peut être parce que l'instrument est cher, rare sur le marché de l'occasion, et fragile. | |
| Que
mesure t'on avec cet engin ? |
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| Des milliwatts comme son nom
l'indique, et pas beaucoup de plus, mais sur une large bande de fréquence puisque les
sondes sont caractérisées pour la mesure entre 10 MHz et 10 GHz. Pas mal non ? A votre droite, vous pouvez observer le modèle 432A d'Agilent ex Hewlett-Packard. Cet appareil très diffusé, est une référence. Sur cette représentation, on ne voit pas la sonde qui est l'élément fondamental d'un tel engin. D'ailleurs, remarque au passage, si vous trouvez un milliwattmètre sans sa sonde, ce qui est très fréquent, pensez que cela revient à acquérir une valise sans poignée... Donc prudence, les sondes sont chères et sur certains appareils français, introuvables ! On appelle également cet appareil un bolomètre, nous allons voir plus loin pourquoi. |
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| Pourquoi
est-ce si recherché ? |
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| Parce que l'on peut
faire une quantité de mesures variées avec cet engin. Voici quelques exemples : |
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La liste est loin d'être exhaustive. C'est un appareil très versatile et utile dans un laboratoire. |
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| Principe
de fonctionnement : |
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| Nous avons affaire à un appareil de mesure d'une grande précision puisque la mesure est certifiée sur un HP432A par exemple à 1% à pleine échelle. | Sachant que la gamme de mesure va de 10 µW à 10 mW, vous percevez la précision d'un tel engin qui va faire appel à des techniques relativement sophistiquées pour parvenir à un tel résultat. |
| Comme à chaque
fois ou presque, nous allons faire appel à un pont de résistances pour effectuer la
mesure de puissance, mais pas tout à fait n'importe quelles résistances car nous allons
nous appuyer sur la loi de Joule aujourd'hui pour faire la mesure. Vous vous souvenez que l'on peut calculer aisément la puissance électrique transformée en chaleur, c'est ce principe que nous allons retenir. Reste à dénicher le capteur idoine, à savoir la
thermistance. C'est ici que cela devient génial car la puissance consommée par la
thermistance va échauffer celle-ci (bien sur) et cet échauffement va provoquer une
variation de résistance, cela nous savons l'exploiter facilement. La variation sera
proportionnelle à la puissance consommée. Nous avons le principe. |
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Voici le
principe de mesure tel que nous l'avons décrit ci-dessus. L'avantage d'un tel système
est qu'il est large bande. Toutefois vous imaginez bien qu'un système aussi simpliste serait entaché d'erreur et qu'il convient d'y apporter quelques améliorations. Prenons par exemple la température ambiante. Nous devons, qu'elles que soient les conditions ambiantes pouvoir équilibrer notre pont ce qui va nous amener à trouver une astuce pour nous affranchir des variations locales. Voyons comment ce problème est traité chez les pros : |
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| Fonctionnement
: |
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| Nous trouvons
un bloc noté pont RF. Il s'agit d'un classique pont de résistances, une des branches
renferme la thermistance. C'est sur ce pont que l'on applique la HF à mesurer. Ceci va
provoquer la variation de la résistance de la thermistance par effet Joule. On comprend
immédiatement que ce processus a une limite et qu'il convient de ne pas appliquer trop de
puissance sous peine de détruire la thermistance. Derrière ce pont on trouve un amplificateur car les niveaux sont très faibles et insuffisants pour être traités. |
Parallèlement
on trouve un autre pont noté "pont de compensation". On n'applique pas de
HF sur celui-ci car il est seulement chargé de prendre en compte la température
ambiante. Comme pour le pont précédent, celui-ci est suivi d'un ampli. C'est sur cet ampli que le système de mise à zéro agira. |
| Les sorties des
deux ponts sont reliées à un bloc noté "Circuit sommateur". Ce circuit va
élaborer deux tensions qui sont 1 - une tension Vrf + Vcomp 2 - une tension Vrf - Vcomp Vrf étant la tension provenant du pont RF et Vcomp la tension provenant du pont de compensation |
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| Un multivibrateur (classique oscillateur à signaux carrés) produit des créneaux de tension à la fréquence de 5 kHz. | |
| La tension Vcomp + Vrf est appliquée à un convertisseur repéré par "convertisseur tension/temps". Sur ce convertisseur on applique également les signaux 5 kHz issus du multivibrateur. On sortie nous obtenons des signaux carrés dont la largeur est proportionnelle à la tension Vcomp+Vrf comme indiqué sur le schéma. | La tension Vcomp-Vrf ainsi que les signaux 5 kHz sont appliqués à unbloc qui va donner en sortie un signal dont l'amplitude sera proportionnelle à Vcomp-Vrf. Ce signal passe ensuite dans un amplificateur. |
| La tension
Vcomp-Vrf commande un commutateur électronique su lequel on applique la tension Vcom+Vrf.
Nous obtenons en sortie des signaux qui intègrent les deux paramètres càd dont
l'amplitude est proportionnelle à Vcomp-Vrf et dont la largeur d'impulsion est
proportionnelle à Vcomp+Vrf. Il ne reste plus qu'a envoyer ceci vers un appareil de mesure qui indiquera la puissance appliquée. Un condensateur en parallèle sur le milliampèremètre intègre les créneaux de tension. Cette méthode permet de s'affranchir des variations de Vcomp puisqu'on la retrouve dans les deux termes des composantes des signaux. |
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| Quelques
précautions : |
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| Pas simple. Pensez qu'il s'agit d'un instrument de grande précision, ceci implique forcément un principe assez complexe. Si vous tombez sur un tel engin à un prix raisonnable, n'hésitez pas, vous ne le regretterez jamais, achetez. | |
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