Dans cet article, nous détaillons les principes, les méthodes et les moyens de mesure des quatre principales grandeurs utilisées dans le domaine des radiofréquences et micro-ondes (entre 100 kHz et 100 GHz). Ces grandeurs sont la tension, la puissance, le bruit et l’impédance. L’objectif de cet article est de décrire les différents appareils de mesure utilisés en radiofréquences, de présenter leur domaine d’application, de donner les performances et les incertitudes de mesure, et d’aborder les techniques de mesure associées à ces différents appareils.
Dans le premier paragraphe, relatif à la mesure de la tension, nous présentons les différents types de voltmètres tels que le voltmètre alternatif large bande, le voltmètre à échantillonnage et le millivoltmètre RF. L’oscilloscope en tant que mesureur de tension est également présenté. En radiofréquences (fréquences supérieures à 100 kHz), la mesure des tensions pose quelques problèmes particuliers : d’une part, l’amplitude de la tension varie périodiquement le long d’une ligne désadaptée et la mesure de la tension n’a de sens que si l’on précise dans quel plan elle est effectuée ; d’autre part, la notion de puissance devient prépondérante vis-à-vis de celle de tension quand la fréquence augmente.
Dans le deuxième paragraphe relatif à la mesure de puissance, nous traitons en détail les trois types de détecteurs les plus couramment rencontrés, à savoir les détecteurs à bolomètre, les détecteurs à thermocouple et les détecteurs à diode, tous généralement utilisés dans le cas de faibles puissances (jusqu'à 1 W environ). Dans un second temps nous présentons d’autres types de mesureurs de puissance et notamment pour le cas des fortes puissances. Pour des fréquences inférieures à quelques centaines de kilohertz, la puissance est communément calculée à partir de mesures de tensions, à condition toutefois de connaître précisément l’impédance de la charge (impédance de charge de 50 Ω ou 75 Ω par exemple). À l’inverse, lorsque la fréquence est supérieure à quelques dizaines de mégahertz, il est plus facile de mesurer directement la puissance et d’en déduire par calcul la tension et le courant.
Dans le troisième paragraphe relatif à la mesure de bruit, nous présentons les différents types d’instrument pour la mesure de la température équivalente de bruit et du facteur de bruit. Nous présentons les principales méthodes de mesure de bruit, comme la méthode d’équilibre à l’aide d’un radiomètre, pour la température de bruit, et la méthode du facteur Y, pour le facteur de bruit.
Dans le dernier paragraphe, nous abordons les mesures d’impédance. Les trois principales méthodes de mesure sont présentées : la détermination de l’impédance par pont autoéquilibré, la méthode de courant/tension et l’utilisation d’un analyseur de réseau, en déterminant l’impédance à partir du facteur de réflexion. D’autres instruments moins utilisés aujourd’hui, tels que les différents ponts de mesure d’impédance et le Q-mètre qui utilise une méthode de résonance, sont enfin décrits.
