Chap 07 - Ondes électromagnétiques

I )Transmission d'une information :

On peut transmettre un signal sonore par un faisceau lumineux. On le capte par un microphone qui le transforme en signal électrique qui est transporté par un faisceau lumineux dans une fibre optique. Un haut-parleur restitue le signal sonore à partir du signal électrique reçu.

Le faisceau lumineux est la porteuse, support qui transporte le signal électrique, celui-ci modifie le faisceau. Le signal module la porteuse lors de la transmission.

La porteuse est un signal sinusoïdale de haute fréquence alors que le signal électrique transmis est de basse fréquence.

Exemple : Signal transmis par une télécommande infrarouge d'une télévision :

On capte ce signal grâce à un récepteur à IR branché sur un oscilloscope.

L'amplitude de l'onde porteuse est grande ou nulle. La porteuse est modulée en amplitude par codage binaire utilisé en informatique ( 0 ou 1 ).

II ) Les ondes électromagnétiques :

1) Emission-réception :

On peut émettre une information par une onde électromagnétique. Une antenne émettrice (fil électrique) envoie de l'énergie et une antenne réceptrice en reçoit une partie. Il y a transport d'énergie sans transport de matière.

La forme et la fréquence du signal émis et du signal reçu sont identiques.

L'onde électromagnétique reçue par l'antenne engendre un signal électrique de même fréquence.

2) Caractéristiques :

Les ondes électromagnétiques se propagent en ligne droite dans un milieu homogène et isolant, y compris le vide. Leur vitesse de propagation dans le vide, appelée célérité vaut : c = 3,0.10⁸ m.s^-1

La célérité dans l'air est voisine de celle du vide. Dans un câble coaxial , elle vaut » 2,0.10⁸ m.s^-1

Elles sont caractérisées par leur fréquence f.

c = l / T = l . f ( l : longueur d'onde en m ; T : période en s et f : fréquence en Hz )

Domaine des ondes :

3) Utilisation :

Les ondes électromagnétiques permettent la transmission d'une information très rapidement

( c= 3,0.10⁸ m.s^-1 )

Cependant plus la fréquence de l'onde est élevée, plus elle peut se transmettre à grande distance.

Les messages radio peuvent être transmis avec des ondes hertziennes de basses, moyennes et hautes fréquences. Les transmissions satellite se font dans les très hautes fréquences.

III ) Modulation d'une tension sinusoïdale :

1) Transmission d'un signal :

Un microphone capte une information sonore et la transforme en signal électrique basse

fréquence BF.

Une radio ne peut émettre un signal BF à cause de différents problèmes :

- les informations de différentes radios se mélangeraient et seraient incompréhensibles,

- la dimension de l'antenne doit être de l'ordre de grandeur de la moitié de la longueur d'onde, ce qui donnerait une taille gigantesque à l'antenne,

- le signal BF est amorti avec la distance, ce n'est pas le cas des signaux haute fréquence.

Pour transmettre un signal BF, on module une onde porteuse haute fréquence avec ce signal.

2) Tension sinusoïdale :

tension u(t) = Um . cos( 2p f.t + j )

Um : amplitude en volts (V)

f : fréquence en hertz (Hz)

t : temps en seconde (s)

j : phase à l'origine en radian (rad)

f = 1 / T

u(t) = Um . cos( 2 p t / T + j )

3) Paramètres modulés

On peut moduler une onde porteuse, u(t) = Um.cos(2 p f.t + j ) en modifiant une des caractéristiques : amplitude Um, fréquence f ou phase à l'origine j.

a) Modulation d'amplitude :

Dans ce cas, l'amplitude Um varie en fonction du signal modulant.

u(t) = Um(t).cos( 2 p f . t + j )

f et j sont des constantes caractéristiques de la porteuse.

b) Modulation de fréquence :

Ici, la fréquence varie en fonction du signal modulant

u(t) = Um. cos (2 p f(t) . t + j )

Um et j sont des constantes caractéristiques de la porteuse.

c) Modulation de phase

La phase j varie en fonction du signal modulant.

f et Um sont des constantes caractéristiques de la porteuse.