La communication utilisant la transmission analogique de signaux,

les ondes électromagnétiques

(Frauke, Ingo)

 
1. Les ondes électromagnétiques
2. Le principe de la transmission d' informations avec les ondes électromagnétiques
3. La radiodiffusion (radio/ télévision)

Nous voilà dans le royaume des ondes électromagnétiques! Dans notre dossier nous voulons traîter d’abord les propriétés, puis le principe de la transmission des informations par ces ondes et finalement l’histoire et les formes de la radiodiffusion.
 

1. Les ondes électromagnétiques

En 1865, le physicien Michael Faraday montre que, si un courant électrique produit des effets magnétiques, inversement un aimant peut produire un courant électrique.

Les ondes électromagnétiques se produisent, quand des porteurs de charge (p.ex. des électrons) sont accélérés ou freinés. Presque pareil, elles resultent de la différence d’énergie se formant en passant d’un état dynamique à un état non-dynamique. Elles produisent une vibration transversale, ça veut dire orientée rectangulairement à la direction de propagation, en trois dimensions en même temps, et avec une vitesse de 300 000 kilomètres par seconde, (alors deux fois la distance entre de la terre et la lune en deux secondes), dans le vide. Alors, on peut les imaginer comme des "spirales magnétiques" très rapides.

La fréquence depend de la longeur d’onde, qui est mesurée souvent en nm ou mm

1 nm  =  1 milliardième d'un mètre

mm  =  1 millionième d'un mètre

Le spectre électromagnétique contient toutes les fréquences allant des ondes radioélectriques aux rayonnements gamma, en passant par les ondes infrarouges et la lumiére visible qui circule p.ex. dans les fibres optiques.

 

2. Le principe de la transmission d' informations avec les ondes électromagnétiques
 

La transmission des informations avec une onde électromagnétique se fait par la la transmission des différentes signaux qui peuvent être une suite de changements de champ électromagnétique.
Par exemple, une chanteuse fait vibrer l’air avec sa voix. Le microphone transforme ces vibrations en signaux électriques, peut-être même décomposé en différentes bandes de fréquences ou - simplifié - des singnaux sinusoïdaux. (L’intervalle qui sépare la fréquence minimale de la fréquence maximale est appelé bande de fréquences.)

Le son fait vibrer une membrane, qui pousse, dans le cas le plus simple, sur un resistant variable (p.ex. du charbon pulvérisé) qui transmet les vibrations au courant électrique dont l’intensité varie selon le signal.

Dans l’antenne émettrice, le signal électrique porteur (modulé par le signal de base) produit une onde radioélectrique de même fréquence qui se propage dans l’espace. Plusieurs ondes émises par différentes antennes sont ensuite captées par une antenne réceptrice, qui les transforme en autant de signaux électriques.
Par la modulation, on a la possibilité de transmettre sur une chaîne plusieures informations. Sur un signal porteur, on applique un deuxième signal. Donc, il y a deux façons importantes de moduler: celle d’amplitude et celle de fréquence.

 
 
amplitude
fréquence
 

C’est le multiplexage par répartition de fréquence. Les informations peuvent être transmises analogiquement ou numériquement. Analogiquement, ça veut dire que le signal donné (par exemple une voix humaine) correspond exactement au signal traduit (par exemple dans un microphone).
 

Jusqu’en 1970, la transmission analogique était la méthode la plus utilisé, par exemple dans le domaine de la radio, de la télévision ou du téléphone. Aujourd’hui, le principe numérique, dans lequel les chiffres de valeur d’une onde sont codés en binaire, remplace souvent l’utilisation des signaux analogiques.
L’amplitude d’une onde  analysée est traduite en numérique. Chaque échantillon est alors codé en binaire, c’est-à-dire en une succession de 0 et de 1 appelées bits. Le signal électrique ainsi codé est une suite d’impulsions électriques: le courant passe (1) ou ne passe pas (0).
En effet, les perturbations électriques qui dégradent le signal pendant la transmission n’empêchent pas la reconnaissance de l’information puisqu’elle est binaire : on saura différencier le 0 et le 1 même si le signal est dégradé.

               5,  10,  6,  12, 13,  4
 
Un ordinateur tâte l’onde dans des très petits intervals de temps et les transforme en système dual:
 
 
 
8
4
2
1
 
 
 
 
 
 
5
 
0
1
0
1
10
 
1
0
1
0
6
 
0
1
1
0
12
 
1
1
0
0
13
 
1
1
0
1
4
 
0
1
0
0

On prend cette façon de la transmission par exemple dans le domaine de GMS des portables, le ISDN des téléphones (en Allemagne) ou la télé numérique de «Premiere World».
 

3. La radiodifusion (radio/télévision)

Les ondes électromagnétiques sont surtout utilisés dans trois grands domaines, qui ont changé notre vie assez nettement. La radio, la télé et le radar.

La application technique des ondes électromagnétiques pour des buts, par exemple de la diffusion de nouvelles, est basé sur le circuit oscillant de Thomson, c’est un accomplement en parallèle d’un condensateur et d’une bobine, qui envoit des impulsions électriques continuels. C’était le pére des appareils radio d’aujourd’hui, et la source pour un développement gigantesque.

Bien que certaines parties des différentes bandes de fréquences radio – ondes longues, ondes moyennes, ondes courtes, très hautes fréquences et ultra hautes fréquences – soient affectées à des usages divers, le terme émission radio à ondes courtes désigne en général les transmissions radio dans le domaine des hautes fréquences (3 à 30 MHz) sur de longues distances, en particulier pour les communications internationales.

Les amateurs de la radio, quant à eux, ont eu beaucoup de succès concernant la communication avec des fréquences hautes ou très hautes, comme le premier contact transatlantique réalisé avec des ondes radio (1921).

Pendant la Première Guerre mondiale, la perturbation des communications par radio de l’ennemi n’était pratiquée que de manière occasionnelle. Le brouillage des communications radar eut en revanche une importance stratégique durant la Seconde Guerre mondiale, la guerre électronique étant devenue un élément essentiel des opérations.

Mais revenons à la radio commerciale.

La modulation de fréquences a permis un développement considérable de la radio commerciale. En France, après l’épisode des «radio libres», la fin du monopole d’État a suscité la création de nombreuses station de radio locales privées. Celles-ci sont, depuis le début des années 1990, réunies au signe de grands réseaux nationaux, qui sont une concurrence pour les stations de radio plus anciennes comme France Inter, Europe 1 ou RTL. Comme dans les autres domaines des télécommunications, l’avenir de la radio passe par la numérisation. Elle permettra de multiplier les fréquences disponibles, d’associer aux émissions classiques des services de transmission de données (comme l’affichage de la station sur les capteurs de radio dans les voitures) et améliorera le confort d’écoute.

La diffusion des images de télévision connaît cependant des problèmes qu’on ne rencontre pas lors de la transmission plus ordinaire du son à la radio. Le problème majeur est celui de la largeur des bandes de fréquences. Le procédé de modulation d’une onde électromagnétique consiste à générer des bandes qui sont les intervalles centrés sur les fréquences radio porteuses, et dont la largeur est donnée par les fréquences de modulation. En émission radio classique, les bandes ont une largeur qui ne dépasse pas 10 kHz. On peut donc allouer aux différentes stations des fréquences porteuses séparées de seulement 10 kHz sans qu’il y ait d’interférences gênantes. Par contre, la largeur de bande d’un signal de télévision est d’environ 4 MHz, et le spectre de fréquences s’encombre donc beaucoup plus facilement.

L’utilisation des hautes fréquences pour la transmission des signaux de télévision réduit considérablement la portée de ceux-ci. Souvent, la portée ne dépasse pas l’horizon, déterminée par la courbure terrestre. Alors que la portée d’une station radio dépasse généralement 160 km, celle des stations émettant des signaux de télévision est limitée à une cinquantaine de kilomètres. Pour couvrir le territoire entier d’un pays, on a donc souvent besoin de nombreuses stations relais.

Mais comme le «business» de la télévision est un des plus rentables, les chaînes privées ou celles de l’Etat font les investissements nésessaires pour un tel nombre d’antennes.

On rencontre un autre problème dans la transmission des signaux de télévision : les ondes, qui se comportent à haute fréquence en partie comme les ondes lumineuses, sont réfletés par les solides (bâtiments, collines, etc.). Les réflexions répétées introduisent la répétition erronnée des mêmes images avec des décalages temporels, introduits par les réceptions successives du même signal.

Ces problèmes ont cependant été résolus en grande partie grâce à l’utilisation d’antennes directionnelles, qui éliminent les signaux inutiles et gênants.
 

Grâce à notre petit dossier, on éspère d’avoir donné une petit impression de l’importance des ondes électromagnétiques pour le monde de la communication.