ROS/TOS : LE SIGNAL D’ALERTE

CE QUE VOTRE ANTENNE ESSAIE DE VOUS DIRE

Le ROS/TOS permet de vérifier l’adaptation de l’antenne, de détecter certains défauts et d’améliorer la fiabilité d’une installation radio. C’est un outil de contrôle et de diagnostic qui mérite d’être compris correctement. « J’ai 1,2 de TOS », « mon ROS monte à 3 », « mon antenne est réglée à 1:1 »… Tous les cibistes et radioamateurs ont déjà entendu ces expressions.

Mais que mesure réellement un ROS-mètre ?
Pourquoi cette valeur augmente-t-elle ?
Et surtout, faut-il absolument rechercher le fameux 1:1 ?

La F.F.A.R.A.S. vous propose de comprendre simplement ce que votre antenne essaie de vous dire.

ROS, TOS et SWR : quelle différence ?

Le ROS signifie Rapport d’Ondes Stationnaires. Son équivalent anglais est le SWR (Standing Wave Ratio) ou VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Il indique le niveau d’adaptation entre une ligne de transmission et sa charge, par exemple entre le câble coaxial et l’antenne. Le ROS est exprimé sous forme d’un rapport : 1:1, 1,2:1, 1,5:1, 2:1, 3:1… Plus cette valeur se rapproche de 1:1, meilleure est l’adaptation.

Le terme TOS, pour Taux d’Ondes Stationnaires, est très utilisé dans le monde de la CB. Dans le langage courant, on parle souvent de « TOS à 1,5 », même si techniquement la valeur 1,5:1 correspond bien à un rapport, donc au ROS/SWR. L’essentiel est surtout de savoir interpréter la mesure.

Pourquoi existe-t-il des ondes stationnaires ?

Lorsqu’un émetteur envoie de la puissance vers une antenne, l’énergie circule dans le câble coaxial : POSTE → COAXIAL → ANTENNE. Dans une installation correctement adaptée, l’antenne accepte efficacement cette énergie. Mais lorsque l’impédance rencontrée n’est pas correctement adaptée à celle de la ligne, une partie de l’énergie est réfléchie vers l’émetteur. Nous avons alors une onde incidente, allant vers l’antenne, et une onde réfléchie, revenant vers le poste. La combinaison de ces deux ondes produit les fameuses ondes stationnaires. Le VSWR mesure précisément le rapport entre les tensions maximale et minimale résultant de ce phénomène.

Que signifient les valeurs ?

Voici quelques valeurs simples à retenir :

ROS	Puissance réfléchie approximative

1:1

0 %

1,2:1

moins de 1 %

1,5:1

4 %

2:1

11 %

3:1

25 %

4:1

36 %

Rohde & Schwarz indique notamment qu’un VSWR de 1,5 ne réfléchit qu’environ 4 % de la puissance.

À 1:1, on est dans l’adaptation théorique parfaite.
Entre 1:1 et 1,5:1, c’est généralement une excellente adaptation.
Entre 1,5:1 et 2:1, la situation reste satisfaisante pour de nombreuses installations.
Entre 2:1 et 3:1, la désadaptation devient plus importante et il est conseillé de rechercher pourquoi.
Au-delà de 3:1, une vérification sérieuse de l’installation s’impose avant de continuer à émettre longuement. Certains émetteurs peuvent alors réduire automatiquement leur puissance pour protéger leur étage de sortie.

Les limites indiquées par le constructeur du poste restent cependant toujours prioritaires.

Un ROS de 2 ne signifie pas que vous perdez la moitié de votre puissance

C’est une idée reçue particulièrement répandue. Avec un ROS de 2:1, la puissance réfléchie liée à la désadaptation représente environ 11 %, et non 50 %. Avec un ROS de 1,5:1, elle n’est que d’environ 4 %. À titre de comparaison, Rohde & Schwarz indique qu’un VSWR de 2 correspond à environ 89 % de puissance acceptée et un VSWR de 3 à environ 75 %. Cela permet de relativiser certaines discussions autour du fameux « TOS parfait ».

Faut-il absolument obtenir 1:1 ?

Non. Il est évidemment agréable de voir 1,0 sur son appareil. Mais rechercher pendant des heures le passage de 1,3 à 1,1 n’apportera pas nécessairement une différence perceptible sur les communications. Il vaut souvent mieux disposer d’une antenne correctement installée avec 1,3 ou 1,5 sur toute la plage utilisée qu’obtenir 1:1 sur une seule fréquence et un ROS beaucoup plus élevé quelques canaux plus loin.

Attention : 1:1 ne signifie pas « antenne parfaite »

C’est probablement le point le plus important. Une charge fictive de 50 ohms peut présenter un ROS quasiment parfait. Pourtant, son rôle n’est pas d’envoyer votre signal à plusieurs kilomètres : elle transforme essentiellement la puissance RF en chaleur. Un ROS de 1:1 signifie donc principalement que l’émetteur voit une charge correctement adaptée. Cela ne mesure pas directement le rendement réel de l’antenne, son gain, son diagramme de rayonnement, sa hauteur, son emplacement, ni la distance à laquelle vous serez entendu. Une antenne peut donc présenter un très bon ROS tout en étant peu efficace. Le ROS est un indicateur important, mais ce n’est pas le seul critère de qualité d’une installation.

Comment mesurer correctement le ROS ?

Avec un ROS-mètre classique, le branchement est généralement : POSTE → ROS-MÈTRE → COAXIAL → ANTENNE. Un petit cordon coaxial relie le poste à l’appareil de mesure.

Sur de nombreux appareils analogiques, la procédure consiste à :

choisir une fréquence libre ;
passer en émission avec une puissance raisonnable ;
sélectionner FWD/CAL ;
régler l’aiguille sur le repère de calibration ;
passer sur REF/SWR ;
lire le ROS ;
relâcher immédiatement l’émission.

La procédure exacte dépend toutefois de l’appareil.
Il faut toujours suivre la notice du ROS-mètre.
Un analyseur d’antenne permet quant à lui d’effectuer des mesures beaucoup plus complètes sans utiliser nécessairement l’émetteur de la station.

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En CB par exemple : ne mesurez pas sur un seul canal

Sur une CB 40 canaux, il est intéressant de mesurer au minimum un canal en bas de bande, un canal au milieu et un canal en haut de bande. L’objectif est d’observer l’évolution du ROS.

Exemple 1 : canal bas à 1,2, milieu à 1,4, canal haut à 2,0. L’antenne semble mieux accordée vers le bas de la bande.
Exemple 2 : canal bas à 2,0, milieu à 1,4, canal haut à 1,2. L’accord semble au contraire situé trop haut.

Sur de nombreuses antennes à fouet réglable, cela donne une indication sur la nécessité d’allonger ou de raccourcir légèrement l’élément rayonnant. Mais ne coupez jamais un brin sans vérifier les instructions du fabricant. Quelques millimètres peuvent parfois produire une différence importante, et ce qui a été coupé est beaucoup plus difficile à remettre.

Une méthode simple de réglage

Pour une antenne réglable, on peut procéder progressivement.

Installer définitivement l’antenne. Ne réglez pas une antenne dans une position provisoire avant de la déplacer ensuite.
Vérifier le coaxial et les connecteurs. Avant de modifier l’antenne, assurez-vous que rien n’est desserré, coupé ou oxydé.
Effectuer trois mesures. Bas, milieu et haut de la plage utilisée.
Noter les résultats. Ne travaillez pas de mémoire.
Modifier très légèrement le réglage. Quelques millimètres seulement lorsque la conception de l’antenne le permet.
Refaire les trois mesures. Comparez avec les valeurs précédentes.
Rechercher le meilleur compromis. L’objectif n’est pas nécessairement d’obtenir 1:1 sur une fréquence unique, mais une adaptation satisfaisante sur l’ensemble des fréquences réellement utilisées.

Le ROS est aussi un outil de diagnostic

Votre installation fonctionnait depuis plusieurs mois à 1,3 et elle passe soudainement à 3,5 sans aucune modification volontaire ? Ne commencez pas immédiatement à régler l’antenne. Il faut d’abord rechercher une panne.

Un ROS qui change brutalement peut notamment révéler :

un connecteur desserré ;
une soudure défectueuse ;
un coaxial pincé ;
un câble endommagé ;
une infiltration d’eau ;

une corrosion ;
une mauvaise connexion de l’embase ;
un problème de masse RF ;
une antenne détériorée.

Une variation brutale est souvent plus importante que la valeur absolue. Une installation qui reste stable à 1,5 peut être beaucoup plus rassurante qu’une installation passant soudainement de 1,2 à 2,8.

En mobile : attention à l’emplacement de l’antenne

Sur un véhicule, la carrosserie participe au fonctionnement de nombreuses antennes. Le comportement peut changer si l’on déplace l’antenne du centre vers le bord du toit, du toit vers le coffre, ou d’une embase magnétique vers un support différent. Il faut donc mesurer le ROS à l’extérieur, avec l’antenne dans sa position définitive, avec les portes et le coffre normalement fermés, et en éloignant autant que possible les personnes de l’antenne. Évitez également de régler une antenne dans un garage métallique. L’environnement proche peut fortement influencer certaines mesures.

Le coaxial peut tromper la mesure

Le câble coaxial possède lui-même des pertes. Sur une ligne longue ou de mauvaise qualité, une partie de l’énergie réfléchie par l’antenne peut être atténuée avant de revenir jusqu’au ROS-mètre placé près du poste. On peut alors observer une valeur apparemment meilleure que la situation réelle au niveau de l’antenne. C’est pourquoi un analyseur utilisé au plus près du point d’alimentation permet une mesure plus précise du comportement réel de l’antenne.

Faut-il une longueur « magique » de coaxial ?

On entend encore régulièrement : « Il faut exactement telle longueur de coaxial pour avoir un bon TOS. » Dans une installation correctement conçue et adaptée, le câble coaxial ne devrait pas servir à masquer un problème d’antenne. Changer la longueur du coaxial peut modifier la valeur observée dans certaines installations désadaptées, mais cela ne signifie pas que le problème réel a disparu. On règle d’abord l’antenne, pas l’affichage du ROS-mètre.

Et la boîte d’accord ?

Une boîte d’accord ou un coupleur permet de présenter à l’émetteur une impédance qu’il accepte correctement. Le poste peut alors afficher un très bon ROS. Mais cela ne signifie pas automatiquement que l’antenne elle-même est devenue plus performante. Le coupleur réalise principalement une adaptation d’impédance. Les pertes éventuelles du câble et le rendement propre de l’antenne existent toujours. C’est particulièrement important à comprendre en HF radioamateur.

Quand le poste réduit sa puissance

De nombreux transceivers modernes possèdent des protections. Lorsque la désadaptation devient trop importante, l’appareil peut diminuer automatiquement sa puissance de sortie. Un poste annoncé pour 100 W qui n’en délivre soudainement qu’une partie ne présente donc pas nécessairement une panne. Il peut simplement être en train de se protéger contre un ROS excessif. Une désadaptation importante augmente en effet les réflexions et peut présenter un risque pour certains équipements RF.

Les erreurs à éviter

Chercher absolument 1:1. Un ROS légèrement supérieur peut être parfaitement satisfaisant.
Régler uniquement sur une fréquence. Il faut observer toute la plage utilisée.
Couper immédiatement l’antenne. Toujours vérifier d’abord le montage et la notice.
Augmenter la puissance pendant le réglage. Une faible puissance suffisante pour mesurer est préférable.
Régler dans un garage. L’environnement métallique peut fausser le comportement de l’antenne.
Modifier la longueur du coaxial uniquement pour embellir la mesure. Le véritable problème doit être recherché au niveau de l’installation.
Continuer à émettre avec un ROS soudainement très élevé. Il faut rechercher la cause.
Croire qu’un ROS parfait garantit une grande portée. L’efficacité d’une station dépend également de l’antenne, de son emplacement, de sa hauteur, des pertes et de la propagation.

Un contrôle intéressant pour la F.F.A.R.A.S.

Pour les stations et véhicules utilisant légalement des installations radio nécessitant une antenne extérieure réglée, un contrôle simple avant une activité peut permettre d’éviter certaines mauvaises surprises : antenne correctement fixée, connecteurs serrés, coaxial en bon état, ROS comparable aux valeurs habituelles, absence de variation anormale, essai d’émission effectué. Quelques minutes de contrôle peuvent révéler une anomalie avant le départ.

Votre antenne vous parle

Une antenne ne peut pas vous dire « mon connecteur est oxydé » ou « mon coaxial vient d’être endommagé ». Mais le ROS peut vous envoyer un signal d’alerte. Une valeur stable ? L’installation conserve probablement son comportement habituel. Une courbe qui se déplace progressivement ? L’accord de l’antenne a changé. Une valeur qui monte brutalement ? Il faut chercher une anomalie. Un ROS extrêmement élevé ? Mieux vaut arrêter d’émettre et contrôler l’installation.

Le ROS est un outil, pas un concours

Voir 1:1 sur un appareil est satisfaisant. Mais obtenir 1,3 ou 1,5 ne signifie absolument pas que votre installation fonctionne mal. Le plus important est de comprendre ce que vous mesurez, où vous le mesurez et pourquoi la valeur évolue. C’est cette compréhension qui permet de transformer un simple chiffre en véritable outil de diagnostic. Avant d’ajouter des watts parce qu’une station porte mal, commencez donc par vérifier le poste, le coaxial et surtout l’antenne.

Car une installation radio efficace commence toujours par une chaîne cohérente :

POSTE → COAXIAL → ANTENNE → ONDES

Et lorsque l’aiguille du ROS-mètre commence à monter, ne regardez pas seulement la couleur de la zone dans laquelle elle se trouve.

Écoutez ce que votre antenne essaie de vous dire.

Les valeurs données dans cet article sont indicatives. Les recommandations et limites prévues par les constructeurs du poste, de l’antenne et des appareils de mesure restent prioritaires.

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