Dans les tiroirs d’un radioamateur, on trouve presque toujours quelques tores noirs, des ferrites à clipser récupérées sur d’anciens câbles informatiques ou encore des bagues provenant d’une alimentation. Elles se ressemblent toutes et pourtant leurs propriétés peuvent être radicalement différentes.
Une ferrite efficace pour supprimer un parasite à 3 MHz ne sera pas nécessairement adaptée à 430 MHz. De même, un excellent matériau pour réaliser un choke de mode commun n’est pas forcément le meilleur choix pour bobiner un transformateur d’impédance.
Le choix d’une ferrite repose donc sur quatre paramètres essentiels : le matériau, la fréquence, la géométrie et l’utilisation recherchée.
Qu’est-ce qu’une ferrite ?
Une ferrite est un matériau magnétique céramique constitué principalement d’oxydes métalliques. En radiofréquence, deux grandes familles sont particulièrement courantes :
- MnZn : manganèse-zinc, généralement intéressant aux fréquences relativement basses ;
- NiZn : nickel-zinc, dont la résistivité élevée permet notamment de travailler à des fréquences plus importantes.
On rencontre également d’autres compositions, mais MnZn et NiZn couvrent l’essentiel des ferrites utilisées par les radioamateurs.
Le fabricant Fair-Rite commercialise différents mélanges, ou mix, identifiés par des nombres : 31, 43, 52, 61, 73, 75, 77, etc.
Attention : ces nombres ne représentent ni la perméabilité, ni la fréquence, ni les dimensions du tore. Ce sont simplement des références de matériaux.
Tous les matériaux ne travaillent pas aux mêmes fréquences
Pour un antiparasite, Fair-Rite indique des plages d’utilisation optimales qui montrent immédiatement les différences entre matériaux : le 75 est destiné aux fréquences basses, le 31 couvre largement la HF, le 43 se décale vers les fréquences supérieures et le 61 devient particulièrement intéressant en VHF/UHF.
Tableau récapitulatif des principaux matériaux
| Matériau |
Composition |
Perméabilité initiale µi* |
Plage indicative |
Utilisation typique |
| 75 |
MnZn |
≈ 5000 |
0,1 à 5 MHz |
Parasites BF/HF très basse, alimentations |
| 73 |
MnZn |
≈ 2500 |
1 à 25 MHz |
Antiparasitage basse HF, principalement perles |
| 31 |
MnZn |
≈ 1500 |
1 à 300 MHz |
Excellent pour chokes HF large bande |
| 43 |
NiZn |
≈ 800 |
20 à 300 MHz |
Antiparasitage, baluns et transformateurs HF |
| 44 |
NiZn |
≈ 500 |
20 à 300 MHz |
Antiparasitage, évolution du matériau 43 |
| 52 |
NiZn |
≈ 250 |
≈ 50 MHz à 1 GHz en suppression |
Chokes et applications RF plus hautes en fréquence |
| 61 |
NiZn |
≈ 125 |
200 MHz à 1 GHz en suppression |
VHF/UHF ; également inductances/transformateurs HF selon conception |
* Valeurs typiques Fair-Rite. Les plages indiquées concernent principalement l’antiparasitage et ne doivent pas être interprétées comme les limites absolues d’utilisation d’un transformateur RF. Fair-Rite donne par exemple le matériau 61 pour des applications inductives jusqu’à environ 25 MHz, tout en le recommandant pour l’antiparasitage au-dessus de 200 MHz.
Plages d’utilisation indicatives des principaux matériaux ferrites selon la fréquence.
Cette dernière remarque est fondamentale : la fréquence d’utilisation d’une ferrite dépend de ce que l’on veut lui faire faire.
Un balun et un antiparasite ne demandent pas la même chose
C’est probablement la distinction la plus importante à retenir.
Dans un transformateur RF, on cherche à transférer correctement l’énergie d’un enroulement vers un autre ou à réaliser une transformation d’impédance. On recherche donc une inductance suffisante, une bande passante convenable et des pertes raisonnables.
Dans un choke de mode commun, c’est presque l’inverse : nous voulons que la ferrite s’oppose fortement au courant indésirable.
L’impédance d’une ferrite peut s’écrire :
![\[Z=R+jX\]](https://www.f5kee.fr/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3d926649d32fb243905c8463ce892033_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
où X représente la partie réactive et R la partie résistive.
Dans un antiparasite, une composante résistive importante est intéressante : au lieu de simplement stocker puis restituer l’énergie parasite, la ferrite contribue à la dissiper sous forme de chaleur.
Voilà pourquoi demander simplement « quelle est la perméabilité de ce tore ? » ne suffit pas pour choisir un bon antiparasite.
Le Mix 31 : le favori des chokes HF
Pour le radioamateur travaillant entre 1,8 et 30 MHz, le Mix 31 est particulièrement intéressant.
C’est un matériau MnZn spécialement développé pour l’antiparasitage. Fair-Rite indique une plage optimale de suppression d’environ 1 à 300 MHz, avec une bonne efficacité dans le bas du spectre.
Il convient donc très bien pour réaliser :
- un choke sur le coaxial d’une antenne HF ;
- un antiparasite sur le câble d’une alimentation ;
- une suppression de mode commun sur USB ou Ethernet ;
- un filtre sur les câbles CAT ou de commande ;
- un choke à proximité d’une antenne.
Pour un choke couvrant plusieurs bandes HF, le Mix 31 constitue donc souvent un excellent premier choix.
Le Mix 43 : le grand classique
Le Mix 43 est probablement l’un des matériaux les plus connus des radioamateurs.
Il s’agit d’un matériau NiZn de perméabilité initiale voisine de 800. Fair-Rite donne une plage optimale de suppression située approximativement entre 20 et 300 MHz.
Mais le 43 est également largement utilisé dans les transformateurs RF large bande, baluns et ununs.
C’est pourquoi on rencontre fréquemment des références telles que FT240-43 ou FT140-43 dans les montages radioamateurs.
Il ne faut cependant pas conclure que le 43 est toujours supérieur au 31. Pour supprimer des courants de mode commun sur les bandes HF basses, le 31 peut être nettement plus intéressant.
Et lorsque l’on monte en VHF et UHF ?
À mesure que la fréquence augmente, les propriétés recherchées changent.
Le Mix 61 est un matériau NiZn de perméabilité relativement faible, environ 125. Fair-Rite le recommande notamment pour la suppression des perturbations situées au-dessus de 200 MHz, jusqu’à environ 1 GHz suivant les composants.
Il devient donc particulièrement intéressant lorsque l’on travaille autour de :
- 144 MHz ;
- 433/435 MHz ;
- certaines applications UHF.
Cela illustre une règle essentielle :
le tore parfait pour 3,5 MHz n’est pas nécessairement celui qu’il faut pour 433 MHz.
Pourquoi plusieurs passages dans la ferrite ?
Passer plusieurs fois un câble dans un tore augmente considérablement son efficacité aux fréquences basses.
En première approximation :
![\[L \propto N^2\]](https://www.f5kee.fr/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-628ee30addfeb62a8ff7f0b8784f7af6_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
où N représente le nombre de tours.
Passer deux, trois ou quatre fois le câble dans la ferrite peut donc produire une impédance beaucoup plus importante qu’un passage unique. Les mesures publiées par Fair-Rite montrent effectivement une forte augmentation de l’impédance lorsque le nombre de tours augmente.
Mais attention : plus de tours n’est pas toujours synonyme de meilleur résultat.
Lorsque la fréquence augmente, les capacités parasites entre les conducteurs deviennent importantes. Le montage possède alors ses propres résonances et l’efficacité peut finalement diminuer.
Le bon choke est donc une association :
matériau + dimensions du tore + nombre de tours + fréquence.
Tore, perle ou ferrite à clipser ?
Le tore permet plusieurs passages et convient particulièrement bien aux baluns, ununs et chokes coaxiaux.
Les perles et tubes de ferrite peuvent être enfilés sur un conducteur ou sur un câble coaxial. Plusieurs ferrites peuvent être disposées successivement afin d’augmenter l’impédance.
Enfin, les ferrites ouvrantes, ou snap-on, sont extrêmement pratiques pour traiter une installation existante sans couper les câbles.
On peut les placer sur :
- un câble USB ;
- un câble Ethernet ;
- une alimentation ;
- un câble micro ;
- une liaison CAT ;
- un câble de rotateur ;
- les différents câbles reliant le transceiver à l’ordinateur.
Dans tous les cas, connaître le matériau utilisé reste beaucoup plus important que l’apparence extérieure de la ferrite.
Diamètre et couleur : peut-on reconnaître une ferrite à l’œil ?
Lorsqu’on achète ou récupère un tore, deux caractéristiques sautent immédiatement aux yeux : sa taille et parfois sa couleur. Pourtant, aucune des deux ne permet d’identifier avec certitude le matériau magnétique.
La couleur n’est pas un code universel
Contrairement aux résistances, il n’existe pas de code couleur universel des ferrites. Un tore rouge, bleu, jaune ou noir n’indique donc pas nécessairement un Mix 31, 43, 61 ou 75.
La couleur peut être utilisée par un fabricant pour distinguer ses propres produits, mais cette convention n’est pas forcément reprise par un autre fabricant.
Attention également à ne pas confondre ferrite et poudre de fer. Certains tores en poudre de fer possèdent justement des couleurs caractéristiques selon le fabricant. Un tore coloré récupéré dans une alimentation n’est donc pas automatiquement une ferrite.
En pratique : sans référence fabricant, la couleur seule ne permet pas d’identifier un tore.
FT-82, FT-140, FT-240 : que signifie le nombre ?
Les radioamateurs rencontrent fréquemment des références telles que :
FT-82-43, FT-140-31 ou FT-240-43.
Dans cette nomenclature courante, FT désigne un tore en ferrite, le premier nombre correspond à sa classe de dimensions et le nombre situé après le tiret identifie le matériau.
Quelques dimensions typiques permettent de se faire une idée :
| Format |
Diamètre extérieur approximatif |
| FT-50 |
13 mm |
| FT-82 |
21 mm |
| FT-114 |
29 mm |
| FT-140 |
36 mm |
| FT-240 |
61 mm |
Ainsi, FT-240-31 et FT-240-43 ont pratiquement les mêmes dimensions mais pas les mêmes propriétés magnétiques. À l’inverse, FT-82-43 et FT-240-43 utilisent le même matériau 43 dans des dimensions très différentes.
Pourquoi la taille est-elle importante ?
Le diamètre et, plus généralement, le volume du noyau influencent directement la réalisation pratique.
Un grand tore permet de faire passer un câble coaxial plus gros et d’effectuer davantage de tours. Il possède également davantage de matériau magnétique et offre généralement une meilleure marge thermique et énergétique.
C’est particulièrement important lorsqu’un choke est installé sur la sortie d’un émetteur HF de forte puissance : les courants de mode commun absorbés produisent des pertes et donc de la chaleur dans la ferrite.
On rencontre pour cette raison des chokes réalisés avec de gros noyaux FT-240, voire avec deux ou plusieurs tores empilés.
La référence complète est donc essentielle :
FT-240-31 = forme et dimensions FT-240 + matériau Mix 31.
Ne choisissez donc jamais une ferrite uniquement parce qu’elle est « grosse », « noire » ou de la même couleur qu’un modèle vu sur Internet. Pour une réalisation reproductible, recherchez toujours la référence exacte du fabricant et la fiche technique correspondante.
Attention aux ferrites de récupération
Une grosse ferrite récupérée sur un ancien écran VGA peut sembler parfaite pour notre station. Et elle peut effectivement l’être !
Mais il subsiste un problème majeur : nous ignorons généralement son matériau.
La couleur noire ou gris foncé ne permet pas de distinguer fiablement un Mix 31 d’un 43, d’un 61 ou d’un matériau propriétaire.
Une ferrite inconnue peut donc être utilisée pour expérimenter, mais il est difficile de construire un antiparasite reproductible sans la caractériser.
Avec un analyseur d’impédance ou même un NanoVNA et un montage de mesure approprié, il devient possible d’étudier son comportement en fonction de la fréquence.
Voilà d’ailleurs matière à un prochain article F5KEE !
Cas pratique : du courant RF sur le coaxial
Prenons une antenne HF alimentée par coaxial. Idéalement, les courants circulant sur les deux conducteurs sont égaux et opposés.
Dans la réalité, une partie du courant RF peut circuler sur la face extérieure de la tresse du coaxial.
Ce courant de mode commun peut provoquer :
- retour HF dans la station ;
- perturbations USB ;
- déclenchements intempestifs ;
- modification du diagramme de rayonnement ;
- bruit reçu supplémentaire.
Un choke réalisé avec plusieurs passages de coaxial dans une ferrite adaptée présente une forte impédance à ce courant.
On peut écrire simplement :
![\[I_{CM}=\frac{V_{CM}}{Z_{choke}}\]](https://www.f5kee.fr/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b4f2b5846998b82f3934be69c23e9bac_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Plus
![\[<span class="katex">Z_{choke}\]](https://www.f5kee.fr/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7f9b8556e54d7c4c8ab843b066dcacb6_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
est importante, plus le courant de mode commun est réduit.
Pour un parasite, cherchez d’abord sa fréquence
Supposons maintenant qu’une alimentation à découpage génère un parasite très puissant autour de 3 MHz.
La station écoute peut-être le 14 MHz, mais ce n’est pas cette fréquence qui doit déterminer le choix de la ferrite : c’est principalement la fréquence du courant parasite que nous voulons atténuer.
À quelques MHz, un matériau comme le 31, voire le 75 lorsque le problème descend encore en fréquence, sera généralement beaucoup plus pertinent qu’un matériau destiné aux VHF/UHF.
Fair-Rite recommande d’ailleurs explicitement de connaître, au moins approximativement, la fréquence du bruit avant de sélectionner le matériau.
Quel matériau choisir en pratique ?
| Votre problème |
Matériau à étudier en priorité |
| Parasites < 1 MHz |
75 |
| Parasites 1 à 5 MHz |
75 / 31 |
| Choke coaxial bandes HF |
31 |
| Choke HF large bande |
31 |
| Antiparasitage haut de la HF |
31 / 43 |
| Transformateur ou balun HF |
43 / 52 / 61 selon la conception |
| Parasites VHF |
43 / 61 selon fréquence et composant |
| Parasites UHF |
61 ou matériau spécialisé |
| Ferrite récupérée inconnue |
À mesurer ! |
Ces choix constituent des points de départ et non des règles absolues. Les dimensions du noyau, le diamètre du câble, le nombre de tours et la puissance RF changent le résultat.
Les cinq erreurs à éviter
1. Acheter simplement « un tore en ferrite ». Sans connaître son matériau, ses performances restent imprévisibles.
2. Croire que 61 est meilleur que 43 et 43 meilleur que 31. Ces nombres sont des références de matériaux, pas une échelle de qualité.
3. Regarder uniquement la perméabilité. Pour un antiparasite, la courbe d’impédance en fonction de la fréquence est beaucoup plus instructive.
4. Ajouter toujours plus de tours. Cela améliore souvent les fréquences basses mais peut dégrader le comportement aux fréquences élevées.
5. Choisir la ferrite selon la bande radio utilisée plutôt que selon la fréquence du parasite. En CEM, c’est le bruit à éliminer qui nous intéresse.
Ce qu’il faut retenir
Une ferrite n’est donc jamais simplement « une ferrite ».
Pour faire le bon choix, retenons une méthode très simple :
Fréquence → fonction → matériau → dimensions → nombre de passages → mesure.
Pour un choke de mode commun HF, le Mix 31 constitue souvent un excellent point de départ. Le 43 reste un grand classique des montages RF et des transformateurs large bande. Lorsque l’on monte vers les VHF et UHF, des matériaux comme le 61 deviennent intéressants. Et pour des perturbations situées très bas en fréquence, il faut regarder du côté des matériaux à forte perméabilité comme le 75.
Surtout, plutôt que de choisir un tore à sa couleur ou à sa taille, consultez sa courbe d’impédance en fonction de la fréquence. Elle raconte beaucoup mieux ce que cette petite bague noire sera réellement capable de faire dans votre station.
Pour aller plus loin
Que vous soyez simple curieux, débutant ou opérateur chevronné, poussez la porte de la Maison des Associations de Viry-Châtillon : F5KEE vous accueille et vous invite à découvrir le monde fascinant du radioamateurisme.
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