Câble RF pour antennes LTE

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Mis à jour - janvier 25, 2024

De bons câbles HF pour le raccordement des antennes LTE aux routeurs sont indispensables pour obtenir des performances de réception et d'émission optimales, de même que tous les connecteurs utilisés. En règle générale, plus ils sont épais, plus ils sont performants, mais aussi plus ils sont chers.

Il s'agit maintenant, comme toujours dans la vie, de trouver le meilleur compromis entre le prix et la performance. Les données à prendre en compte lors du choix sont expliquées ci-dessous.

Conditions générales

Il convient tout d'abord de rechercher les conditions-cadres. Quelle doit être la longueur du câble, quels sont les rayons de courbure maximaux possibles lors de la pose ?

Dans l'environnement fixe (maison, terrain), la distance par rapport au mât d'émission ne change pas. On peut donc partir de l'intensité du champ de réception donnée par la distance à la tour de transmission et, le cas échéant, accepter des chemins de câbles plus longs ou des câbles de "moins bonne" qualité, tant que la réception correspond encore au niveau souhaité.

En cas d'utilisation mobile, il faut toujours partir des pires conditions et donc choisir les chemins de câbles les plus courts, les meilleures qualités de câbles et de connecteurs, avec des rayons de courbure forcément plus importants.
Toutefois, les câbles des antennes, généralement fixes, peuvent mesurer jusqu'à 5 m de long, ce qui permet d'une part de s'adapter à presque tous les montages et d'autre part de ne pas avoir à choisir le bon câble. En partie au grand dam de ceux qui souhaitent être équipés de manière "optimale".
L'utilisation d'antennes livrées sans câble fixe permet justement de satisfaire pleinement à cette aspiration.

Structure du câble

Diélectrique et blindage

Un câble haute fréquence (HF) se compose d'un conducteur interne qui transmet le signal, d'un diélectrique (un plastique PE blanc riche en oxygène). Plus le plastique est souple, plus il contient d'oxygène et plus le rayon de courbure autorisé est grand (pour éviter l'écrasement des pores). En outre, le câble contient au moins une, voire plusieurs tresses de fils faisant écran aux rayonnements parasites et/ou des feuilles CU conductrices.

Rayon de courbure

Le rayon de courbure est le plus petit rayon possible, conditionné par la technique d'isolation, dans lequel le câble peut être posé "autour du coin" sans endommager la ou les couches isolantes HF internes. Le meilleur isolant serait l'air. Comme cela n'est pas réalisable dans un câble, on utilise la technologie plastique mentionnée ci-dessus.
En outre, les feuilles de blindage doivent être protégées contre les déchirures par un pliage trop serré, ce qui implique en outre un rayon de courbure plus important. Les tresses de fils sont plus tolérantes sur ce point.

Matériau de la gaine

La gaine extérieure en PVC, généralement noire, éventuellement traitée contre les UV, doit protéger le câble contre les influences environnementales et les dommages mécaniques.
Les gaines de câbles sans halogène sont résistantes au feu et donc à utiliser de préférence dans les environnements résidentiels, car elles dégagent moins de fumée en cas d'incendie et ne produisent pas d'halogènes nocifs tels que le brome, le chlore, le fluor ou l'iode, ou leurs gaz acides.

Les câbles ainsi équipés remplissent les conditions en ce qui concerne :

• Inflammabilité selon IEC 60332-1
• Développement de gaz acides selon IEC 60754-1 / 60754-2
• Formation de fumée selon IEC 61034-2

Blindage

Un bon câble se caractérise par une atténuation du blindage d'au moins 100 dB environ. Dans les environnements à fort potentiel de perturbation électromagnétique, il est recommandé d'ajouter des barrières d'ondes de gaine en ferrite. Ceux-ci sont constitués d'environ 20 pièces par câble, en les glissant sur le câble. Ils sont disponibles en différents diamètres intérieurs. Les diamètres courants sont par exemple 4,95 mm / 7 mm / 10,3 mm.

Le choix du câble devrait donc, le cas échéant, également s'orienter sur les dimensions des ferrites nécessaires et disponibles dans le commerce.

Câbles HF et données

Voici une liste de câbles HF fréquemment utilisés, classés par ordre décroissant des valeurs d'atténuation. Les fiches techniques sont disponibles en cliquant sur le type de câble correspondant dans la première colonne.

Ici, câbles SSB de type ECO flex x, techniquement identiques et non mentionnés séparément FRNC, ou HEATEX se distinguent des types énumérés uniquement par l'absence d'halogène.

Le gain d'antenne avant tout ?

Du point de vue de l'utilisateur, l'idéal est de disposer du gain d'antenne le plus élevé possible afin d'obtenir les meilleurs taux de transfert de données. Si l'on compare le pire câble HF au meilleur, la différence peut aller jusqu'à décupler la puissance d'émission (du routeur) (3 W au lieu d'environ 0,32 W), en fonction du gain d'antenne !

Le législateur (Décision 59/2009 Journal officiel de la Bundesnetzagentur no 20/2009 du 21.10.2009) limite cependant la puissance d'émission EIRP (equivalent isotropically radiated power) à 25 dBm, environ 0,32 W.

La plupart des routeurs permettent de régler la PIRE sur 23 dBm, conformément à la loi, par le biais des paramètres régionaux. Une réserve de 2 dBm est ainsi prise en compte. Le choix de l'antenne et du câble détermine donc concrètement le respect ou le dépassement important de ces valeurs limites.

Théorie du gain d'antenne

Les indications de gain sur les antennes suggèrent une amplification. Or, ce n'est pas le cas. Une antenne n'amplifie rien, car il s'agit d'un composant passif qui ne fait que transmettre la puissance émise ou reçue.

Mais : une antenne directionnelle peut absorber plus d'énergie de la direction dans laquelle elle est orientée (elle amplifie donc prétendument) et a une caractéristique de rayonnement sous forme d'un lobe plus ou moins allongé.

En revanche, une antenne tige présente les caractéristiques de rayonnement (théoriques) d'une sphère, reçoit et émet dans toutes les directions. Une "onde" se forme sur la tige de l'antenne comme une onde sinusoïdale, avec trois passages par zéro et un pic et un creux. La déviation maximale de cette courbe est considérée comme le gain de l'antenne.

Choix des composants

Une combinaison de 6 m Aircell 5 câble, l'antenne LGAM-7-27-24-58 avec un gain de 5 dBi dans la plage de 2 600 MHz génère une puissance d'émission autorisée de 24,55 dBm pour 0,29 W.
La même antenne ne présente cependant qu'un gain de 2 dBi dans les plages allant jusqu'à 800 - 1.600 MHz et émet, avec le même type de câble mais seulement 1 m de longueur de câble, une puissance d'émission identique à 24,71 dBm de 0,3 W.
Cependant, si l'on utilise les 6 mètres initiaux dans cette gamme de fréquences, la puissance d'émission n'est plus que de 23,23 dBm, ce qui correspond à 0,21 W !

Pour obtenir à peu près la même puissance d'émission avec la même longueur de câble, il faudrait remplacer Aircell 5 par le câble EcoFlex 15 et obtiendrait ainsi 24,43 dBm, soit 0,28 W.

Si l'on veut exploiter la puissance d'émission maximale (dans le cadre autorisé) dans toutes les gammes de fréquences, on ne peut pas éviter de travailler avec des câbles différents (facteurs d'atténuation). Il en résulte que le meilleur câble est utilisé pour les fréquences de 800 à 1.600 MHz, le moins bon pour les fréquences de 2.400 MHz.

Calcul

En entrant les valeurs respectives du cas d'application spécifique dans les cases jaunes du tableau ci-dessous, les paramètres pertinents sont automatiquement calculés et affichés dans les cases vertes.
En ce qui concerne les valeurs d'atténuation du câble, tenir compte de la fréquence souhaitée (800, 1.600 ou 2.600 MHz), car l'atténuation augmente également avec la fréquence.

Si la valeur de la PIRE est affichée sur fond rouge au lieu de vert, cela signifie qu'il y a un dépassement de la valeur limite de 25 dBm, qui est concrètement indiqué dans le champ en dessous.
Dans ce cas, il faut utiliser soit un câble avec une atténuation plus élevée, soit une longueur de câble plus importante, soit une antenne avec un gain plus faible, afin de satisfaire aux réglementations légales.

Pose de câbles

Tant qu'il s'agit de poser des câbles derrière des plinthes, dans des goulottes ou des faux plafonds, les rayons de courbure sont relativement peu critiques. Dans les camping-cars, l'espace est plus restreint et les rayons de courbure sont plus problématiques. Les passages de fenêtre sont généralement réalisés avec un câble "plat" d'environ 20 à 40 cm de long, ce qui entraîne inévitablement des pertes d'atténuation plus importantes et ne devrait être utilisé que lorsqu'il n'y a absolument aucune autre possibilité.
Un câble recommandé est par exemple celui de Maître câbleur.

Comme nous l'avons expliqué au début, les rayons de courbure ne doivent pas être inférieurs afin d'éviter une dégradation des propriétés électriques du câble. Même un "flambage" de courte durée entraîne inévitablement une destruction irréversible du diélectrique à cet endroit.

Prolongations

Il faut éviter de rallonger les câbles, car chaque connexion par connecteur entraîne de nouvelles pertes d'atténuation qui sont prises en compte dans le calcul de la PIRE et doivent être compensées par des gains d'antenne plus élevés.