Câble coaxial et BNC — impédance, fabrication et diagnostic écrit (PR16)

Ce que tu sauras faire, par écrit

L'épreuve pratique AMPCR se passe uniquement par écrit (consignes officielles 2026-2027/1, p. 3) : tu ne monteras pas de connecteur devant le jury, mais tu dois savoir décrire, interpréter et justifier la réalisation et le contrôle d'une liaison coaxiale. À partir d'un schéma, d'un besoin et de symptômes, tu sais :

1. reconnaître un câble coaxial, ses couches et son impédance (marquage) ;
2. choisir un câble, un connecteur et une terminaison de même impédance (50 Ω ou 75 Ω) ;
3. dessiner et corriger un bus Ethernet coaxial 10BASE2 (T, terminateurs, longueurs) ;
4. distinguer 10BASE2, 10BASE5 et une liaison vidéo 75 Ω ;
5. décrire la fabrication d'une liaison BNC, étape par étape, avec ses contrôles ;
6. diagnostiquer une panne (mesures, réflexions, défauts de connecteur) et rédiger le compte rendu.

Exigences officielles travaillées dans ce cours

• AP-35 (p. 6) — « Description de la réalisation d’un câble avec connecteurs BNC. »
• AP-18 (p. 5) — « Les différents types de câbles : UTP, FTP, STP, Coax. »
• AP-20 (p. 6) — « Les caractéristiques des câbles : atténuation, notion d’impédance, sensibilité aux parasites, blindage, précautions d’utilisation, les avantages, les inconvénients des uns par rapport aux autres, la longueur maximale d’un tronçon suivant le débit, les connecteurs, etc. »

AP-35 est le cœur du cours (réalisation d'un câble à connecteurs BNC). AP-18 et AP-20 sont travaillées pour le câble coaxial (type de câble, impédance, blindage, longueur d'un tronçon, connecteurs) ; la comparaison de tous les supports (paires torsadées, fibre) et les débits sont l'objet des cours PR13, PR14 et PR17. Le bus coaxial touche aussi les topologies (AP-23, PR19) et l'installation physique (AP-36, PR18).

Complément pédagogique (hors liste officielle des pp. 5-6, signalé comme tel) :

• AP-C01 (complément pédagogique) — « Rédiger une réponse écrite de technicien : décrire une intervention étape par étape et justifier chaque choix. »

Pourquoi apprendre une technologie ancienne ?

L'Ethernet coaxial (10BASE2, 10BASE5) est historique : il a été remplacé par les paires torsadées et les switchs, et la norme IEEE 802.3 l'a retiré pour les nouvelles installations en 2011. Les consignes officielles demandent pourtant de savoir décrire la réalisation d'un câble à connecteurs BNC ; le coaxial reste aussi très présent en vidéo (vidéosurveillance, SDI), en télévision et en radiofréquence. Ce cours prépare aux deux usages, sans jamais les confondre.

Aucun mini-cours de la théorie AMPCR ne traite le coaxial : ce cours est autonome.

Comment travailler ce cours

Lis les sections dans l'ordre ; apprends par cœur la règle des impédances (2) et le schéma du bus 10BASE2 (5) jusqu'à pouvoir les redessiner. Étudie les quatre exemples corrigés, fais les 16 exercices corrigés (ici ou dans « S'entraîner », correction après envoi), puis passe le mini-examen noté sur 20 dans l'onglet « Examen blanc ».

Important — les situations, relevés, mesures et traces de ce cours sont des supports fictifs construits pour s'entraîner. Les impédances, limites et règles de câblage sont celles des normes (IEEE 802.3) et de la documentation technique. Aucun exercice n'est une question officielle ni une question déjà posée par le Jury.

1.1 Quatre couches autour d'un même axe

Un câble coaxial est formé de deux conducteurs qui partagent le même axe :

1. L'âme : conducteur central en cuivre (massif ou multibrin). Elle porte le signal.
2. Le diélectrique : isolant (polyéthylène plein ou expansé…) qui maintient l'âme exactement au centre, à distance constante du blindage.
3. Le blindage : feuille d'aluminium et/ou tresse de fils de cuivre, parfois les deux (double blindage). Il sert de conducteur de retour du signal et de protection contre les parasites.
4. La gaine : enveloppe extérieure (PVC…) qui protège mécaniquement et porte le marquage (type, impédance, fabricant).

1.2 Rôle et propriétés

• Protection contre les perturbations électromagnétiques (EMI) : le champ du signal reste entre l'âme et le blindage ; le blindage protège aussi des parasites extérieurs. Il n'est efficace que continu d'un bout à l'autre, connecteurs compris.
• Atténuation : le signal s'affaiblit avec la longueur et avec la fréquence ; c'est pourquoi chaque usage fixe une longueur maximale de tronçon.
• Bande passante : le coaxial transporte des signaux de fréquence élevée (vidéo, radio, télévision) ; plus la fréquence monte, plus la qualité du câble et des connecteurs compte.
• Souplesse : un câble fin (RG-58, ≈ 5 mm) se pose facilement ; un câble épais (≈ 10 mm) est raide et atténue moins.
• Contraintes de pose : pas de pli ni d'écrasement (respecter le rayon de courbure du fabricant), pas de traction excessive, pas d'agrafe qui traverse le câble : tout ce qui déforme le câble change son impédance à cet endroit (section 3).

1.3 Les familles « RG » et le marquage

La désignation RG (Radio Guide, ancienne nomenclature militaire américaine) sert encore à désigner des familles de câbles. Elle ne suffit pas toujours : il existe des variantes (A/U, C/U…). On lit le marquage de la gaine, en particulier l'impédance.

• RG-58 (A/U, C/U) — 50 Ω, ≈ 5 mm : Ethernet fin 10BASE2, mesure, radio.
• Coaxial épais (type RG-8) — 50 Ω, ≈ 10 mm : Ethernet épais 10BASE5, radio.
• RG-59 — 75 Ω, ≈ 6 mm : Vidéo analogique, vidéosurveillance, SDI sur courte distance.
• RG-6 — 75 Ω, ≈ 7 mm : Télévision, satellite (fiches F).
• RG-62 — 93 Ω, ≈ 6 mm : Réseaux historiques ARCNET, terminaux IBM 3270.

Deux câbles de même diamètre peuvent avoir des impédances différentes (RG-58 50 Ω et RG-59 75 Ω se ressemblent) : jamais de choix « à l'œil ».

2.1 L'impédance caractéristique, en mots simples

Quand un signal se propage dans un câble, le câble lui oppose un rapport fixe entre tension et courant : c'est son impédance caractéristique, en ohms (Ω). Elle dépend uniquement de la géométrie (diamètre de l'âme, diamètre du blindage) et de l'isolant — pas de la longueur du câble.

Conséquences pratiques :

• un câble de 1 m et un câble de 100 m du même type ont la même impédance (50 Ω, 75 Ω…) ;
• un ohmmètre ne mesure pas l'impédance caractéristique : entre l'âme et le blindage d'un câble seul, il affiche l'infini (ce sont deux conducteurs isolés) ;
• écraser ou plier le câble change sa géométrie, donc son impédance à cet endroit.

2.2 Les deux valeurs à connaître

• 50 Ω : Ethernet coaxial historique (10BASE2 et 10BASE5), radiofréquence d'émission (antennes, appareils de mesure), données.
• 75 Ω : vidéo (vidéosurveillance analogique, SDI numérique), télévision et satellite, et d'autres applications de transmission.

Câble, connecteur, terminaison et équipement doivent avoir la même impédance. Ce sont quatre éléments distincts : un câble 50 Ω, un connecteur 50 Ω, un terminateur 50 Ω, une entrée d'équipement 50 Ω. Un seul élément différent crée une désadaptation.

À retenir — le connecteur BNC existe en 50 Ω et en 75 Ω. Ne jamais dire que « tous les BNC sont à 50 Ω » : on vérifie le marquage du connecteur comme celui du câble.

3. Réflexions et désadaptation

Un signal qui arrive sur un changement d'impédance est en partie renvoyé vers l'émetteur, comme un écho. La part renvoyée est le coefficient de réflexion Γ = (Zc − Z0) / (Zc + Z0), où Z0 est l'impédance du câble et Zc celle de ce qu'il rencontre.

Sur un câble 50 Ω :

• Terminateur 50 Ω sur câble 50 Ω (charge 50 Ω) : Γ = 0, adaptation : rien n'est renvoyé.
• Terminateur 75 Ω sur câble 50 Ω (charge 75 Ω) : Γ = +0,2, 20 % de l'amplitude renvoyée.
• Extrémité libre (pas de terminateur) (charge infinie) : Γ = +1, tout est renvoyé, même sens.
• Court-circuit âme/blindage (charge 0 Ω) : Γ = −1, tout est renvoyé, sens inverse.

Ce qui crée une réflexion :

• mauvaise impédance : tronçon 75 Ω dans un bus 50 Ω, terminateur ou connecteur de la mauvaise valeur ;
• terminaison absente : l'extrémité libre renvoie tout le signal ;
• terminaison erronée : un terminateur 75 Ω ou 93 Ω sur un câble 50 Ω ;
• rupture (câble coupé) : extrémité libre au milieu du câble ;
• connecteur défectueux ou câble écrasé : petite zone d'impédance différente.

Pourquoi c'est grave sur un bus Ethernet coaxial ? Tous les postes partagent le même câble. Les échos se superposent aux trames suivantes : les cartes détectent des collisions qui n'existent pas, les trames arrivent corrompues, et souvent plus aucun poste ne communique. En vidéo, les réflexions donnent des images dédoublées (vidéo analogique) ou des erreurs et coupures (SDI).

L'effet d'une petite désadaptation dépend de la fréquence : à basse fréquence (en dessous d'une dizaine de MHz environ), un court connecteur de la mauvaise impédance passe presque inaperçu ; en vidéo numérique (SDI, plusieurs centaines de MHz à plusieurs GHz), il dégrade la liaison. Un tronçon de câble de mauvaise impédance ou un terminateur faux, eux, posent problème dans tous les cas.

4.1 Le principe du BNC

Le BNC est un connecteur coaxial à verrouillage à baïonnette : on enfonce la fiche sur la prise, puis on tourne l'écrou d'un quart de tour pour engager les deux ergots de la prise dans les rainures de l'écrou. Il se branche et se débranche vite, sans outil, et ne se dévisse pas tout seul. Il est utilisé jusqu'à quelques GHz.

• Mâle (fiche) : contact central en forme de broche, écrou à baïonnette tournant. Il équipe le bout des câbles.
• Femelle (prise, embase) : contact central creux, deux ergots. Elle équipe les cartes, les appareils, les T et les raccords.
• Adaptateur en T : une entrée mâle (sur la carte réseau) et deux sorties femelles (le câble qui arrive, le câble qui repart). C'est une simple dérivation passive, pas un switch.
• Terminateur : bouchon qui contient une résistance égale à l'impédance du câble (50 Ω pour l'Ethernet coaxial). Certains ont une petite chaîne pour la mise à la terre.
• Raccord droit (femelle/femelle) : relie deux câbles équipés de fiches mâles.

4.2 Compatibilité et variantes

• Impédance : BNC 50 Ω ou 75 Ω. Ils s'emboîtent mécaniquement (conçus pour s'accoupler sans dommage), ce qui rend l'erreur facile. Le 75 Ω a parfois moins de diélectrique visible sur la face avant, mais ce n'est pas un repère fiable : on lit le marquage ou la référence.
• Câble prévu : chaque connecteur est fait pour un diamètre de câble et une taille d'âme (RG-58, RG-59…). Un connecteur RG-59 sur du RG-58 serre mal la tresse.
• Mode de fixation, selon le produit :
• à sertir (le plus courant) : contact central et bague sertis à la pince, avec la matrice prévue pour ce connecteur ;
• à compression : un outil comprime le connecteur sur le câble (étanche, fiable, courant en vidéo) ;
• à souder / à visser (twist-on) : le soudage demande du soin ; le connecteur vissé à la main tient mal et assure un mauvais contact du blindage, à éviter pour une installation durable.
• Outils : chaque système a son outil ; une pince à sertir RJ45 ne convient pas.

5. Ethernet fin : 10BASE2 (thin Ethernet, « cheapernet »)

Lecture du nom : 10 = 10 Mb/s ; BASE = bande de base ; 2 = segment d'environ 200 m (en réalité 185 m).

Ce qu'il faut comprendre :

• Ce n'est pas une étoile : il n'y a ni switch ni câble individuel par poste. Le câble entre dans le T d'un poste et en ressort vers le poste suivant.
• Les deux extrémités du bus reçoivent un terminateur 50 Ω, vissé sur la sortie libre du T du premier et du dernier poste. Un seul manquant suffit à bloquer tout le segment.
• Le T doit être directement sur la carte : un câble entre le T et la carte est une dérivation non terminée qui réfléchit le signal.
• On peut retirer un poste en débranchant son T de la carte : le bus reste fermé. Si on sépare les câbles du T, on ouvre le bus et tout le segment tombe.
• Mise à la terre en un seul point : deux points de terre créent une boucle de masse (courants parasites dans le blindage).
• Pour aller plus loin que 185 m ou 30 postes, on reliait plusieurs segments par des répéteurs (règle dite « 5-4-3 » : au plus 5 segments, 4 répéteurs, 3 segments peuplés entre deux postes).

6. Ethernet épais : 10BASE5 (thick Ethernet)

10BASE5 n'est pas du 10BASE2 en plus gros : pas de BNC, pas de T sur la carte. Le câble reste d'un seul tenant et la station est reliée par transceiver et câble AUI. Les deux partagent seulement le principe du bus 50 Ω terminé aux deux bouts.

7. Liaisons vidéo et RF 75 Ω : la forme ne fait pas le protocole

• 10BASE2 : 50 Ω, RG-58, BNC 50 Ω + T + terminateurs 50 Ω ; bus de plusieurs postes ; deux terminateurs 50 Ω.
• 10BASE5 : 50 Ω, coaxial épais, connecteurs N + prise vampire + câble AUI ; bus de plusieurs stations ; deux terminateurs 50 Ω.
• Vidéo (analogique, SDI) : 75 Ω, RG-59 (ou câble vidéo numérique), BNC 75 Ω ; point à point (une source, un récepteur) ; l'entrée du récepteur fait 75 Ω.

En télévision et satellite, on rencontre du RG-6 75 Ω avec des fiches F (à visser) ou la fiche d'antenne TV, pas des BNC. En radio, le 50 Ω domine (BNC, N, PL-259…).

La forme d'un connecteur ne suffit pas à savoir ce qui circule dans le câble ni son impédance : un BNC peut porter de l'Ethernet 10BASE2 (50 Ω), de la vidéo SDI (75 Ω), un signal de mesure… On identifie la liaison par les équipements, le marquage du câble et la documentation.

8.1 Avant de commencer

1. Choisir le matériel cohérent : câble de la bonne impédance (lire la gaine), connecteur de la même impédance et prévu pour ce câble (référence, notice).
2. Sécurité : travailler sur un câble non raccordé ; sur un réseau en service, prévenir les utilisateurs (ouvrir un bus coupe tout le segment) ; sur une installation TV ou satellite, débrancher (un récepteur satellite peut alimenter la tête de la parabole par le câble). Lames et dénudeur : gestes maîtrisés ; ramasser les chutes de tresse.
3. Lire la notice du connecteur : elle donne les cotes de dénudage et l'outil.

8.2 Préparer le câble : les cotes viennent de la notice

Le câble est dénudé en gradins : la gaine est retirée sur une longueur A, la tresse reste apparente sur B, l'âme est nue sur C. Ces cotes dépendent du modèle de connecteur : on les lit dans la notice et on règle le dénudeur en conséquence. Il n'existe pas de cotes universelles à apprendre par cœur.

8.3 Monter un BNC à sertir

Points de détail :

• Manchon et bague d'abord : une fois le connecteur monté, impossible de les enfiler.
• Coupe franche, puis dénudage sans entailler l'âme (elle casserait) ni couper la tresse.
• Contact central : l'âme entre jusqu'en butée, puis on sertit le contact avec la matrice prévue (ou on le soude, selon le modèle). Il doit être à la bonne hauteur dans le corps : ni en retrait (mauvais contact), ni trop sorti.
• Corps : on le pousse jusqu'à ce que le contact s'enclenche ; la tresse s'étale sur le fût arrière ; aucun brin ne doit toucher l'âme ou le contact central (court-circuit).
• Bague ramenée sur la tresse et sertie : elle ne doit plus tourner.
• Pour un connecteur à compression : même préparation, puis l'outil de compression adapté.

8.4 Contrôler la liaison réalisée

1. Contrôle visuel : hauteur du contact central, pas de brin libre, diélectrique intact.
2. Contrôle mécanique : la bague ne tourne pas, le câble résiste à une traction ferme.
3. Continuité (multimètre, câble non raccordé) : âme ↔ âme et blindage ↔ blindage d'un bout à l'autre : quelques ohms au plus.
4. Absence de court-circuit : entre l'âme et le blindage, résistance infinie.
5. Adaptation d'impédance : câble, connecteurs et terminaisons de la même impédance (marquages) ; sur un bus 10BASE2 refermé et arrêté, ≈ 25 Ω entre âme et blindage.
6. Test en service : communication des postes ou image correcte ; noter le résultat.

9. Les outils

10. Lire et corriger un schéma de bus coaxial

Pour relire un schéma 10BASE2, on vérifie dans cet ordre :

1. Topologie : un seul câble, de T en T ; pas d'étoile, pas de branche.
2. Raccordement des postes : chaque T directement sur la carte.
3. Extrémités : un terminateur 50 Ω à chaque bout.
4. Impédance : tous les tronçons en 50 Ω (RG-58), tous les connecteurs 50 Ω.
5. Limites : longueur totale ≤ 185 m, ≤ 30 postes, ≥ 0,5 m entre deux T.
6. Terre : un seul point.
7. État : câble ouvert, court-circuit, connecteur mal serti, câble écrasé signalés.

Les quatre schémas ci-dessous sont volontairement faux ; la liste des non-conformités sous chacun est calculée automatiquement à partir des mêmes règles.

Corrections : 1) ajouter un terminateur 50 Ω sur le T du Serveur ; 2) brancher le T directement sur la carte du PC-2 et ne garder qu'un point de terre ; 3) remplacer le tronçon RG-59 par du RG-58 50 Ω et le terminateur 75 Ω par un 50 Ω ; 4) réparer ou remplacer le tronçon coupé (deux BNC 50 Ω et un raccord, ou un tronçon neuf), puis contrôler.

11.1 Symptômes typiques

11.2 Démarche : tests non destructifs d'abord

Étape 1 — Observer. Depuis quand, quels postes, après quel événement (déménagement, travaux, nettoyage) ; parcourir le câble à la recherche d'un connecteur desserré, d'un câble écrasé, d'un T dont on a séparé les câbles.

Étape 2 — Mesurer réseau arrêté (utilisateurs prévenus), à l'ohmmètre entre âme et blindage au T d'un poste.

Sur un long segment, la résistance du câble s'ajoute : on lit un peu plus de 25 Ω. Le câble écrasé ou le connecteur mal serti ne se voient généralement pas à l'ohmmètre : on mesure aussi en manipulant le câble (une lecture qui saute = contact intermittent).

Étape 3 — Localiser.

• Par moitiés (dichotomie) : ouvrir le bus vers le milieu, mesurer chaque moitié, garder celle qui contient le défaut, recommencer.
• Au réflectomètre (TDR) : il envoie une impulsion et mesure le temps de retour de l'écho. Une réflexion de même sens = impédance plus élevée (jusqu'au circuit ouvert) ; une réflexion inversée = impédance plus faible (jusqu'au court-circuit). Distance : d = facteur de vélocité × c × t ÷ 2 (l'impulsion fait l'aller-retour).

Exemple de calcul : réflexion positive à 400 ns, facteur de vélocité 0,66 (lu sur la fiche du câble) : d = 0,66 × 0,2998 m/ns × 400 ns ÷ 2 ≈ 39,6 m.

Étape 4 — Réparer. Remettre le terminateur 50 Ω, refaire le connecteur, remplacer le tronçon abîmé (ou couper de part et d'autre, deux BNC et un raccord droit 50 Ω), revisser les câbles sur le T.

Étape 5 — Vérifier. ≈ 25 Ω réseau arrêté, plus de réflexion au TDR si disponible, communication de tous les postes, mesure stable en manipulant le câble.

12.1 Sécurité et bonnes pratiques

• Hors tension quand c'est nécessaire : mesures à l'ohmmètre réseau arrêté, câble non raccordé pour fabriquer ou contrôler un cordon ; en TV/satellite, débrancher le récepteur (tension d'alimentation de la tête de réception sur le câble).
• Prévenir avant d'ouvrir un bus : sur un 10BASE2, débrancher un câble d'un T coupe tout le segment ; faire enregistrer le travail des utilisateurs, intervenir à un moment convenu.
• Ménager connecteurs et câbles : verrouiller la baïonnette sans forcer, ne pas tirer sur le câble pour débrancher, ne pas plier ni écraser, protéger les passages (goulotte, passe-câble), éloigner des câbles d'énergie.
• Un seul point de terre sur un bus coaxial ; ne pas improviser une mise à la terre.
• Matériel cohérent : câble, connecteurs, terminateurs et équipements de même impédance ; rechange étiquetée (terminateurs 50 Ω, T, raccords).
• Caractère historique : un réseau Ethernet coaxial existant se dépanne, mais on conseille au client sa migration vers un câblage à paires torsadées et un switch.

12.2 Le rapport d'intervention

Ce qu'on attend d'une réponse écrite à l'épreuve : des étapes ordonnées, les valeurs quand elles comptent (50 Ω, 75 Ω, 185 m, deux terminateurs…), la justification de chaque choix, le test qui prouve le résultat et la sécurité.