L’impédance
La définition d’impédance selon le Petit Robert est: «Rapport entre les valeurs efficaces de la tension aux bornes d’un circuit et de l’intensité du courant sinusoïdal qui le traverse » ou encore sa définition tirée de l’anglais «L’opposition au flux d’un courant alternatif dans un circuit». L’impédance est donc une caractéristique d’intérêt lors de l’étude de systèmes soumis à un régime oscillatoire au même titre que la résistance pour les circuits en régime continu.

En effet, la définition de résistance étant très semblable, «L’opposition au flux d’un courant offert par un conducteur», cette dernière est souvent utilisée pour introduire le concept d’impédance. De plus, ces deux notions représentant essentiellement le même rapport ( V / I ), elles utilisent donc la même unité de mesure, soit l’ohm (Ω). Cependant, ce parallèle mène souvent à une mauvaise compréhension du phénomène. Par exemple, il est possible de croire à partir de ces similitudes qu’il est envisageable de mesurer l’impédance d’une ligne de transmission 50 Ω à l’aide d’un multimètre ou qu’une ligne de transmission de 75 Ω entraîne des pertes puisque son impédance est purement réelle. Ces interprétations sont pourtant fausses.

Le fait que la partie réelle d’une impédance n’est pas nécessairement résistive est à la source de telles interprétations du phénomène d’impédance. Si tel était le cas, cela impliquerait une perte sous forme d’émission de chaleur, de lumière ou de radiation électromagnétique. Cependant, la partie réelle d’une impédance peut aussi être principalement, voire uniquement, générée par des composantes réactives (dans les cas idéaux).

En effet, si l’on approche la ligne de transmission parfaite selon la théorie des circuits (Pozar, 2005), chaque section infinitésimale peut être représentée par une inductance en série et un condensateur en parallèle. L’inductance représente les effets inductifs parasites des conducteurs alors que le condensateur symbolise les effets capacitifs entre ceux-ci. Le modèle réaliste quant à lui introduit les pertes énergétiques sous forme de deux résistances. Une première résistance en série avec la bobine représentant la résistance au flux d’un courant par les conducteurs et une deuxième en parallèle avec le condensateur représentant le courant de fuite dans le diélectrique se situant entre les conducteurs.

L’adaptation d’impédance 

Dans le domaine des radiofréquences et des micro-ondes, la principale motivation pour adapter l’impédance d’une charge à celle de sa source est de maximiser le transfert d’énergie entre ces derniers. En effet, lorsqu ‘une onde incidente se propage vers un milieu d’impédance différente, une portion du signal est reflétée vers la source, ce qui diminue la proportion du signal transmis. La portion réfléchie du signal incident au port est définie comme étant le coefficient de réflexion ( Γ ).

Présentation d’un syntoniseur 

Dans un système de télécommunication, adapter 1′ antenne au reste du système est très important et particulièrement critique à la réception. En effet, à 1 ‘émission, toute perte introduite avant l’antenne peut être compensée en amont par l’amplificateur. L’adaptation à l’émission a donc pour objectif principal d’augmenter l’efficacité énergétique de celle-ci. Cependant, à la réception, la puissance du signal reçu étant extrêmement faible et très proche du plancher de bruit, toute perte introduite avant 1’amplification ne peut être compensée et est donc destructive. Il est alors critique de transférer le maximum de ce peu de puissance reçue à l’étage d’amplification afin de récupérer le maximum d’énergie possible et par conséquent le maximum d’information contenu dans ce signal. C’est ce qu’accomplit le syntoniseur.

Syntonisation par éléments localisés

Dans le domaine des basses fréquences ou si les composantes utilisées sont suffisamment petites (𝙄e << λg ), les circuits d’adaptation à éléments localisées sont normalement les plus simples à réaliser. Aussi, ils offrent la plus grande flexibilité puisque les composantes discrètes sont souvent offertes en version ajustable, ce qui permet l’adaptation de l’antenne sur une plus large bande.

Typiquement, un circuit d’adaptation à base d’éléments localisés utilise un agencement dit en L, basé sur deux éléments réactifs, soit un élément inductif et un élément capacitif. Étant donnée la possibilité d’inverser le circuit en Let de disposer la bobine et le condensateur sur deux positions pour chaque agencement, il en résulte quatre configurations possibles. Chacune des configurations pouvant adapter la moitié de la gamme d’impédances possibles présentée par un circuit, il en découle que pour tout point d’impédance donnée .

Syntonisation par tronçons de ligne de transmission

L’adaptation d’impédance à l’aide de bobines et condensateurs est très répandue à des fréquences en deçà de 1 GHz et est utile pour introduire les concepts de base de l’adaptation. Cependant, les gammes de fréquences auxquelles est confronté l’ingénieur micro-ondes se prêtent généralement mal à 1′ adaptation par éléments discrets de par la dimension physique des composantes par rapport à la longueur d’onde. Dans les cas où la fréquence d’opération est trop élevée pour utiliser des éléments localisés, il faut alors se tourner vers une approche par éléments distribués, soit l’adaptation par tronçon de ligne de transmission par exemple.

En effet, une fois sorti du carcan du modèle à éléments localisés qui définit les composantes comme étant de dimensions électriques nulles, il est alors possible de concevoir qu’un conducteur puisse présenter une variation de tension et de courant le long de sa structure et donc une impédance spécifique. Si, au long de sa structure, ce conducteur est de géométrie uniforme, entouré par un milieu constant et qu’il est terminé par un court-circuit (c.e.) ou un circuit ouvert (c.o.) alors il peut être considéré comme un tronçon de ligne de transmission.