Ondes radio
Qu'est-ce qu'une onde radio
Définition : "Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales d'un milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéritiques de son milieu de propagation". On peut également décrire simplement une onde comme étant une vibration.
Le rayonnement électromagnétique est une forme de transfert d'énergie linéaire. Le transfert linéique d'énergie ou TLE est une quantité qui décrit l'énergie transférée par une particule ionisante traversant la matière, par unité de distance. La lumière fait partie du spectre mais n'en constitue qu'une petite partie. La propagation de ce rayonnement peut donner lieu à plusieurs effets.
Le rayonnement eléctromagnétique peut être décrit de manière corpusculaire ou ondulatoire.
Une onde est carcatérisée par:
- Sa longueur d'onde notée par le signe lambda, qui est fonction de la fréquence et qui représente la taille physique de l'onde, mesurée entre deux oscillations.
- Son amplitude, qui est la hauteur de son oscillation. Dans une onde sonore, l'amplitude est liée à la puissance du son.
- Sa période, qui est le temps que prend un phénomène d'onde à se reproduire et qui sensiblement la même chose que la fréquence
- Sa fréquence, ou fq, mesurée en hertz, est qui est égale à 1/lambda. La fréquence correspond au nombre d'oscillations par seconde de l'onde.
- La phase, qui ne s'utilise que lorsque l'on a plusieurs ondes : deux ondes peuvent être en phase si elles oscillent vers le haut et vers le bas en même temps, et en opposition de phase pour l'inverse
Rappelons la table des fréquences radio :
| Désignation internationale | Désignation francophone | Fréquence | Longueur d’onde | Autres appellations | Exemples d'utilisation |
|---|---|---|---|---|---|
| ELF (extremely low frequency) | EBF (extrêmement basse fréquence) | 3 Hz à 30 Hz | 100 000 km à 10 000 km | Détection de phénomènes naturels | |
| SLF (super low frequency) | SBF (super basse fréquence) | 30 Hz à 300 Hz | 10 000 km à 1 000 km | Communication avec les sous-marins | |
| ULF (ultra low frequency) | UBF (ultra basse fréquence) | 300 Hz à 3 000 Hz | 1 000 km à 100 km | Détection de phénomènes naturels | |
| VLF (very low frequency) | TBF (très basse fréquence) | 3 kHz à 30 kHz | 100 km à 10 km | ondes myriamétriques | Communication avec les sous-marins, Implants médicaux, Recherches scientifiques… |
| LF (low frequency) | BF (basse fréquence) | 30 kHz à 300 kHz | 10 km à 1 km | grandes ondes ou ondes longues ou kilométriques |
Radioamateur, Radionavigation, Radiodiffusion GO, Radio-identification |
| MF (medium frequency) | MF (moyenne fréquence) | 300 kHz à 3 MHz | 1 km à 100 m | petites ondes ou ondes moyennes ou hectométriques |
Radioamateur, Radio AM, Service maritime, Appareil de recherche de victimes d'avalanche |
| HF (high frequency) | HF (haute fréquence) | 3 MHz à 30 MHz | 100 m à 10 m | ondes courtes ou décamétriques | Organisations diverses, Militaire, Radiodiffusion, Maritime, Aéronautique, Radioamateur, Météo, Radio de catastrophe, etc. |
| VHF (very high frequency) | THF (très haute fréquence) | 30 MHz à 300 MHz | 10 m à 1 m | ondes ultra-courtes ou métriques | Radio FM, Aéronautique, Maritime, Radioamateur, Gendarmerie nationale française, Pompiers, SAMU, Réseaux privés, taxis, militaire, Météo, etc. |
| UHF (ultra high frequency) | UHF (ultra haute fréquence) | 300 MHz à 3 GHz | 1 m à 10 cm | ondes décimétriques | Réseaux privés, militaire, GSM, GPS, Wi-Fi, Télévision, Radioamateur, etc. |
| SHF (super high frequency) | SHF (super haute fréquence) | 3 GHz à 30 GHz | 10 cm à 1 cm | ondes centimétriques | Réseaux privés, Wi-Fi, Micro-onde, Radiodiffusion par satellite (TV), Faisceau hertzien, Radar météorologique, Radioamateur, etc. |
| EHF (extremely high frequency) | EHF (extrêmement haute fréquence) | 30 GHz à 300 GHz | 1 cm à 1 mm | ondes millimétriques | Réseaux privés, Radars anticollision pour automobiles, Liaisons vidéo transportables, Faisceau hertzien, Radioamateur, etc. |
| Térahertz | Térahertz | 300 GHz à 3 000 GHz | 1 mm à 100 µm | ondes submillimétriques |
Une onde radio est une onde électromagnétique dont la fréquence est inférieure à 300 GHz. Une onde radioélectrique à une intensité, qui diminue avec le carré de la distance par rapport à l'émetteur (pour simplifier; la longueur d'onde et l'environnement jouent également beaucoup pour la propagation). La puissance émise diminue avec la distance, et on peut faire le rapport entre la puissance fournie à l'antenne par le poste et la puissance recue à un endroit donné.
Tout courant électrique alternatif dans un conducteur provoque une onde électromagnétique. La fréquence de cette onde est alors fonction de la longueur de ce conducteur, les électrons se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Qu'est-ce qu'une antenne
Une antenne est un dispositf permettant de rayonner ou de capter les ondes électromagnétique. Elle caractérisée par:
- Ses fréquences d'utilisation : elle dépend surtout de sa longueur
- Son diagramme de rayonnement : Une antenne ne peut rayonner dans toutes les directions de façon égale; certaines directions sont privilégiées, ce sont les "lobes de direction"
- Son impédance : c'est le rapport complexe qui existe entre la tension et le courant à l'entrée d'une antenne en émission.
- Sa polarisation : horizontale, verticale, sphérique...
- Son rendement : défini par la somme des puissances (en watts) émises par l'antenne dans toutes les directions
- Sa puissance maximale tolérée en émission
- Son gain : le gain d'une antenne est le pouvoir d'amplification passif d'une antenne. C'est le rapport entre la puissance rayonnée entre le lobe principal et la puissance rayonnée par une antenne de référence. Il dépend surtout de la surface et de la directivité de l'antenne, ainsi que de la fréquence. Il se mesure en dBi,j en prenant pour référence une antenne isotrope, c'est-à-dire une antenne imaginaire qui rayonne uniformément dans toutes les directions.
Si la fréquence d'utilisation est fonction de la longueur de l'antenne, c'est parceque le courant circulant toujours à la même vitesse, il fera plus rapidement l'aller-retour dans une petite antenne que dans une grande : une petite antenne donnera alors une fréquence élevée, et une antenne longue donnera une fréquence basse.
Les antennes peuvent avoir une longueur d'onde complète, demi-onde ou quart d'onde, selon l'encombrement et les performances recherchées.
Il existe différents type d'antennes au caractéristiques variées :
- Les antennes Yagi, ou antennes-râteau, utilisables sur plusieurs bandes
- L'antenne doublet demi-onde, pour les bandes basses
- L'antenne parabolique pour les bandes très hautes
- L'antenne dipôle,
- L'antenne filaire, facilement adaptable et constituée d'un simple câble
- L'antenne fouet, polyvalente mais peu efficace
- Etc...