Calcul du ROS : TOS selon la puissance ou l'impédance

Ce que mesure le ROS

Quand une ligne de transmission alimente une charge dont l’impédance diffère de la sienne, une partie de la puissance repart vers l’émetteur. Les ondes directe et réfléchie se superposent en une onde stationnaire le long du câble. Le rapport d’ondes stationnaires (ROS), aussi appelé TOS ou SWR, compare sa tension maximale et sa tension minimale. Une adaptation parfaite donne 1:1.

Les formules

Tout passe par le coefficient de réflexion Γ :

Avec un wattmètre : |Γ| = √(puissance réfléchie ÷ puissance directe)
Avec les impédances : Γ = (Z_L − Z0) ÷ (Z_L + Z0), avec Z_L = R + jX
ROS = (1 + |Γ|) ÷ (1 − |Γ|)
Pertes de retour = −20 log10 |Γ| (dB, plus c’est élevé, mieux c’est)
Pertes de désadaptation = −10 log10 (1 − |Γ|²) (dB de puissance non transmise)

Valeurs de référence

ROS	Γ	Pertes de retour	Puissance réfléchie	Pertes de désadaptation
1,0	0	∞	0 %	0 dB
1,5	0,20	14,0 dB	4,0 %	0,18 dB
2,0	0,33	9,5 dB	11,1 %	0,51 dB
3,0	0,50	6,0 dB	25,0 %	1,25 dB
5,0	0,67	3,5 dB	44,4 %	2,55 dB

Exemples

Un wattmètre indique 100 W en direct et 4 W en réfléchi : Γ = 0,2, ROS de 1,5, pertes de retour de 14 dB.
Une antenne de 75 Ω sur un coaxial de 50 Ω, sans réactance, donne le même 1,5 : pour une charge purement résistive, ROS = R ÷ Z0 ou Z0 ÷ R.

Ce que coûte vraiment un ROS élevé

Un ROS de 2 ne fait perdre qu’un demi-décibel environ à l’antenne, à peine perceptible en trafic. Les vrais problèmes sont ailleurs :

Beaucoup d’émetteurs à transistors réduisent leur puissance au-delà d’un ROS de 2 environ pour protéger leur étage final.
La puissance réfléchie augmente les pointes de tension et de courant le long de la ligne, donc les pertes dans le câble et l’usure des connecteurs.
Un ROS qui change brusquement signale souvent une panne : eau dans une fiche PL ou N, câble abîmé, brin cassé.

Conseils

On mesure côté émetteur, mais les pertes du câble font paraître le ROS meilleur qu’il ne l’est réellement à l’antenne.
Une boîte d’accord adapte l’émetteur à la ligne ; elle ne corrige pas la désadaptation au niveau de l’antenne.
Raccourcissez ou rallongez un dipôle pour placer son ROS minimal sur la fréquence que vous utilisez le plus.
Les radioamateurs français, licenciés auprès de l’ANFR, vérifient souvent leur ROS sur chaque bande avant un concours ou une activité portable.

Questions fréquentes

Quel ROS est acceptable ?

Sous 1,5, c'est excellent, et jusqu'à 2, c'est correct pour la plupart des émetteurs. Au-delà de 2, beaucoup d'émetteurs réduisent leur puissance ; au-delà de 3, cherchez une panne ou réglez l'antenne.

Comment calculer le ROS à partir des puissances ?

Prenez la racine carrée de puissance réfléchie ÷ puissance directe pour obtenir Γ, puis ROS = (1 + Γ) ÷ (1 − Γ). 4 W réfléchis sur 100 W donnent Γ = 0,2 et un ROS de 1,5.

Que sont les pertes de retour ?

L'écart, en décibels, entre la puissance directe et la puissance réfléchie : −20 log10 Γ. Plus c'est élevé, mieux c'est ; 14 dB correspondent à un ROS de 1,5 et environ 10 dB à un ROS de 2.

Une boîte d'accord corrige-t-elle un ROS élevé ?

Elle présente une bonne adaptation à l'émetteur et le protège, mais la désadaptation reste au niveau de l'antenne : la ligne transporte toujours de la puissance réfléchie et des pertes en plus.

Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.

Calculer le ROS d'une antenne