Les pertes dans un câble coaxial sont prises en compte en considérant la résistance linéique du conducteur et la conductance linéique de l’isolant séparant l’âme et la gaine. Le modèle à constantes réparties correspondant est représenté sur le schéma ci-dessous correspondant à une portion de câble de longueur .
1/ Établir une relation entre , faisant intervenir et .
La loi des nœuds s’écrit
En utilisant la relation de Taylor, on obtient
2/ Établir une relation entre , faisant intervenir et .
La loi des mailles s’écrit
En utilisant la relation de Taylor, on obtient
3/ En déduire que satisfait à l’équation dite des télégraphistes
Préciser l’expression de , , et en fonction des paramètres de l’énoncé. On admet que obéit à la même équation.
Si on dérive l’équation de la question 1 par rapport à et celle de la question 2 par rapport à , on obtient
Or, d’après le théorème de Schwarz, , d’où
soit
On trouve ainsi , et .
4/ On considère une onde qui se propage dans le sens de croissants : . Établir l’équation de dispersion.
En injectant l’OPPH dans l’équation des télégraphistes, on trouve que doit vérifier l’équation de dispersion suivante :
Soit
5/ On pose . Qu’implique le fait que soit complexe ?
6/ On suppose les pertes faibles et donc la profondeur de peau très grande devant la longueur d’onde. Résoudre l’équation de dispersion dans ce cas et exprimer et en fonction de , , et .
Si la profondeur de peau est très grande devant la longueur d’onde , alors est très petit devant .
On peut alors identifier
d’où
7/ Exprimer la vitesse de phase et la vitesse de groupe en fonction de et des constantes , , et . Le milieu est-il dispersif ?
La vitesse de phase est donnée par
La vitesse de phase dépend de la pulsation , ce qui signifie que le milieu est dispersif.
La vitesse de groupe est donnée par