Le ROS (Rapport d’Ondes Stationnaires), appelé SWR (Standing Wave Ratio) dans la littérature anglo-saxonne, est certainement l’une des notions les plus connues chez les radioamateurs… et aussi l’une des plus mal comprises.
En France, on entend encore très souvent parler de TOS (Taux d’Ondes Stationnaires). Pourtant, ce terme est impropre et constitue une erreur de terminologie. En effet, le mot anglais Ratio signifie rapport et non taux. La traduction correcte de Standing Wave Ratio (SWR) est donc bien Rapport d’Ondes Stationnaires (ROS). Si l’abréviation TOS est encore largement utilisée par habitude, notamment sur certains appareils anciens et dans la documentation technique, c’est bien ROS qu’il convient d’employer.
Combien de fois entend-on : « Mon antenne a un ROS de 1:1, elle fonctionne parfaitement ! » En réalité, un faible ROS ne garantit pas forcément une bonne antenne. Il indique simplement que l’émetteur est correctement adapté à la ligne de transmission. Une charge fictive de 50 Ω présente par exemple un ROS parfait tout en ne rayonnant pratiquement aucune énergie.
Dans cet article, nous allons expliquer simplement ce qu’est le ROS, pourquoi il apparaît, comment il se calcule et surtout comment interpréter correctement les différentes valeurs afin d’éviter les idées reçues les plus courantes.
Qu’est-ce que le ROS ?
Lorsqu’un émetteur envoie de la puissance vers une antenne, toute cette énergie devrait idéalement être rayonnée dans l’espace.
En pratique, ce n’est pas toujours le cas.
Si l’impédance de l’antenne est différente de celle du câble coaxial (généralement 50 Ω), une partie de la puissance est réfléchie vers l’émetteur.
On distingue alors :
- l’onde incidente (celle envoyée vers l’antenne) ;
- l’onde réfléchie (celle qui revient).
L’addition de ces deux ondes crée ce que l’on appelle des ondes stationnaires, d’où le nom de Rapport d’Ondes Stationnaires (ROS).
Une analogie simple
Imaginez une corde attachée à un mur.
Vous secouez une extrémité.
- si la corde absorbe parfaitement le mouvement, l’onde disparaît ;
- si elle rencontre un obstacle, une partie revient en arrière.
C’est exactement ce qui se produit sur un câble coaxial lorsqu’une antenne n’est pas correctement adaptée.
Pourquoi cherche-t-on un ROS faible ?
Un ROS élevé signifie que de la puissance retourne vers l’émetteur.
Les conséquences peuvent être :
- diminution de la puissance réellement rayonnée ;
- échauffement des étages de puissance ;
- déclenchement des protections de l’émetteur moderne ;
- pertes supplémentaires dans le câble coaxial.
À l’inverse, un ROS faible signifie qu’une grande partie de la puissance atteint effectivement l’antenne.
Le coefficient de réflexion
Avant de calculer le ROS, il faut connaître le coefficient de réflexion, noté :
Il représente le rapport entre l’onde réfléchie et l’onde incidente.
Sa formule est :
- Z : impédance de l’antenne ;
- Z₀ : impédance caractéristique du câble (50 Ω en radioamateur).
Sa valeur est comprise entre :
- 0 : adaptation parfaite ;
- 1 : réflexion totale.
Calcul du ROS
Une fois Γ connu :
Calculateur du ROS
Exemple pratique n°1
Une antenne présente une impédance de :
75 Ω
sur un câble de :
50 Ω
Calculons Γ :
Puis le ROS :
On obtient donc :
ROS = 1,5:1
Une valeur parfaitement acceptable.
Exemple pratique n°2
Supposons maintenant une antenne de 25 Ω.
On prend la valeur absolue :
Le ROS vaut alors :
Le ROS est donc :
2:1
La formule inverse
Si vous connaissez le ROS, vous pouvez retrouver le coefficient de réflexion :
Cette formule est souvent utilisée dans les calculateurs en ligne.
Quelle puissance est réellement réfléchie ?
Le ROS ne représente pas directement la perte de puissance.
La puissance réfléchie est donnée par :
Voici quelques valeurs intéressantes.
| ROS | Coefficient Γ | Puissance réfléchie |
|---|---|---|
| 1:1 | 0 | 0 % |
| 1,2:1 | 0,091 | 0,8 % |
| 1,5:1 | 0,20 | 4 % |
| 2:1 | 0,333 | 11 % |
| 3:1 | 0,50 | 25 % |
| 5:1 | 0,667 | 44 % |
| 10:1 | 0,818 | 67 % |
On remarque qu’un ROS de 2:1, souvent considéré comme mauvais, ne renvoie finalement qu’environ 11 % de la puissance.
Interprétation des valeurs
ROS = 1:1
Adaptation parfaite.
Toute la puissance est transmise.
ROS inférieur à 1,5
Excellent.
Aucun problème pour l’émetteur.
ROS compris entre 1,5 et 2
Très bon.
La majorité des installations radioamateurs fonctionnent dans cette plage.
ROS entre 2 et 3
Acceptable dans certaines situations.
Une amélioration de l’antenne reste souhaitable.
ROS supérieur à 3
Le rendement commence à diminuer sérieusement.
De nombreux émetteurs réduisent automatiquement leur puissance.
Un ROS de 1:1 signifie-t-il une bonne antenne ?
Pas du tout.
Une charge fictive de 50 Ω possède un ROS parfait…
…mais elle ne rayonne pratiquement rien !
À l’inverse, certaines excellentes antennes peuvent présenter un ROS légèrement supérieur à 1.
Le ROS indique uniquement la qualité de l’adaptation électrique, pas les performances de rayonnement de l’antenne.
Peut-on améliorer un ROS ?
Oui.
Les principales solutions sont :
- ajuster la longueur de l’antenne ;
- modifier le point d’alimentation ;
- utiliser un gamma-match ou un hairpin ;
- ajouter un circuit d’adaptation ;
- employer une boîte d’accord (tuner).
Attention toutefois : une boîte d’accord ne modifie pas le ROS au niveau de l’antenne. Elle présente simplement une charge de 50 Ω à l’émetteur. Si le ROS est élevé sur le câble, les pertes dans celui-ci restent présentes.
ROS et diagramme de Smith
Le diagramme de Smith est un outil graphique permettant de visualiser simultanément l’impédance d’une antenne, sa partie résistive, sa partie réactive et le ROS.
Il permet notamment :
- de calculer une adaptation ;
- de visualiser le déplacement d’impédance le long d’une ligne coaxiale ;
- de concevoir des réseaux d’adaptation ;
- d’interpréter rapidement le comportement d’une antenne.
Si le sujet vous intéresse, nous vous invitons à consulter notre article : « Interpréter une courbe de Smith sans être ingénieur », qui explique pas à pas le fonctionnement de cet outil incontournable.
Ce qu’il faut retenir
Le ROS est un excellent indicateur de la qualité d’adaptation entre un émetteur, une ligne de transmission et une antenne. Il permet de détecter rapidement un défaut d’accord, mais il ne constitue pas à lui seul un critère de performance d’une antenne.
Comprendre le lien entre impédance, coefficient de réflexion et ROS permet de mieux diagnostiquer une installation radio, d’éviter les mauvaises interprétations et d’optimiser efficacement son système d’antenne.
En gardant à l’esprit qu’un ROS de 1,5:1 est déjà excellent dans la plupart des situations, vous éviterez de chercher inutilement un hypothétique 1:1 parfait, souvent plus flatteur sur un afficheur que réellement utile sur les ondes.
Ressources documentaire
Cet article consacré aux diagramme de Smith, ainsi que les illustrations qui l’accompagnent, ont été élaborés à partir de recherches documentaires et avec l’aide de ChatGPT. Les informations présentées ont ensuite été sélectionnées, adaptées et complétées afin de proposer un contenu pratique, fiable et accessible aux radioamateurs.
