Les antennes et le transport par câble:

-La propagation des ondes radios :

Les ondes radio se propagent en ligne droite dans plusieurs directions. La vitesse de propagation des ondes dans le vide est de 3.108 m/s.

Dans tout autre milieu, le signal subit un affaiblissement dû à :

• La réflexion

• La réfraction

• La diffraction

• L'absorption

L'affaiblissement de la puissance du signal est en grande partie dû aux propriétés des milieux traversés par l'onde. Voici un tableau donnant les niveaux d'atténuation pour différents matériaux :

http://www.commentcamarche.net/contents/1310-la-propagation-des-ondes-radio-802-11

Les équipements permettant la transmission

Le poste émetteur

Dans un émetteur radiophonique, les sons issus du microphone et amplifiés sont transformés en signaux électriques basse fréquence (signaux de modulation). Ils sont superposés à une onde à haute fréquence (onde porteuse) et envoyés dans une antenne qui les transforme en ondes électromagnétiques.

http://www.electronique-radioamateur.fr/radio/emission-reception/emetteur-recepteur-direct.php

Le poste récepteur

Un poste de radio ou récepteur radio est un appareil permettant de recevoir les ondes radio, en extraire la modulation et restituer les sons sur un haut-parleur.

http://www.electronique-radioamateur.fr/radio/emission-reception/emetteur-recepteur-direct.php

Les antennes (émettrices et réceptrices)

L’antenne radioélectrique (appelée aussi système de communication radio) permet d’établir une liaison radio, c’est à dire de transférer des informations d’un émetteur à un récepteur par l’intermédiaire d’une onde électromagnétique (OEM).

Lorsqu'on transmet des signaux par ondes électromagnétiques, on utilise une fréquence de référence sur laquelle est calé l'émetteur et le récepteur. Cette fréquence appartient à une bande de fréquences autorisées. Pour la radiodiffusion, les fréquences radio sont attribuées autour de 100 MHz, c’est à dire le domaine des très hautes fréquences, donc des ondes ultra-courtes.

http://espace-svt.ac-rennes.fr/applic/images_sat/ondes/ondes.htm

Le rôle de l’antenne :

         http://www.ta-formation.com/acrobat-modules/ondes-antennes.pdf

- L’antenne d’émission reçoit le signal électrique de l’émetteur et produit l’onde électromagnétique.

- Cette onde se propage dans l’espace autour de l’antenne d’émission

- En fonction du type et de la forme de l’antenne utilisée, certaines directions de propagation peuvent être privilégiées.

- La puissance produite par l’émetteur et appliquée à l’antenne se disperse dans l’espace

- L’antenne de réception capte une faible partie de cette puissance et la transforme en signal électrique

- Ce signal électrique est appliqué à l’entrée du récepteur qui en extrait l’information transmise.

Les principales caractéristiques d’une antenne sont :

- La fréquence d’utilisation :

L’antenne s’utilise avec des signaux autour d’une fréquence donnée pour laquelle elle possède des capacités optimales d’émission ou de réception des OEM. La différence entre la fréquence minimum et la fréquence maximum de l’antenne s’appelle la bande passante.

-L’impédance d’antenne ;

Il s’agit du rapport entre la tension et le courant à l’entrée d’une antenne. Elle est importante pour assurer les meilleurs transferts d'énergie entre les antennes et les dispositifs qui y sont connectés.

Des adaptateurs d’impédance peuvent être connectés aux antennes.

- La polarisation :

Le champ électrique de l’antenne peut être polarisé linéairement, verticalement, horizontalement ou de  manière circulaire. Pour réaliser une bonne liaison radio, l'antenne du récepteur doit avoir la même polarisation que celle de l'émetteur.

- La directivité :

Une antenne équidirective ou omnidirectionnelle rayonne de la même façon dans toutes les directions du plan horizontal,

Une antenne dite « directive » possède deux lobes (le faisceau tridimensionnel dans lequel les ondes électromagnétiques sont émises) plus important que les autres antennes.

Une antenne directive possède quelques avantages. Par exemple, si la station radio captée ne se trouve pas toujours dans la même direction, elle peut pivoter. Elle peut aussi émettre avec la même qualité dans toutes les directions, et enfin retirer un signal gênant, une interférence.

Pour toutes les antennes, la dimension constitue un paramètre fondamental pour déterminer la directivité. Les antennes à directivité et à gain élevés seront toujours grandes par rapport à la longueur d'onde.

- Le gain :

Il définit l'augmentation de puissance émise ou reçue dans le lobe principal. Il est dû au fait que l'énergie est focalisée dans une direction, comme l'énergie lumineuse peut être concentrée grâce à un miroir et/ou une lentille convergents,

- Le rendement :

C'est le rapport entre la puissance réellement rayonnée de l’antenne (après la dissipation d’énergie en chaleur ou perdue dans les résistances des matériaux) et la puissance fournie par la ligne de transmission.

- La dimension et la forme :

La forme et la taille d’antenne affectent sa puissance.

L’antenne d’un téléphone est bien moins puissante que l’antenne classique, sous forme de tour.

Exemples d'antennes radios

      http://zebulon1er.free.fr/RFI.htm 

http://www.geosat.fr/la-boutique/Catalogue/11/tnt-numerique-terrestre/antennes-terrestres.html

L’antenne a donc un rôle majeur dans la communication radio mais il ne faut pas oublier son alimentation ou la transmission émetteur/antenne et antenne/récepteur  !

Les câbles de connexion

Pour acheminer vers l'antenne l'énergie à haute fréquence fournie par l'émetteur ou en sens inverse amener le signal capté par l'antenne jusqu'à l'entrée du récepteur, on utilise une ligne bifilaire ou un câble coaxial.

- La ligne bifilaire

Elle est composée de deux fils parallèles séparés par un diélectrique (isolant). Elle permet une perte de puissance moins importante que par le câble coaxial, mais doit être isolée des matériaux métalliques, car elle est sensible aux perturbations magnétiques.

Elle existe sous forme de paire torsadée : on l’utilise ainsi dans le réseau téléphonique filaire.

- Le câble coaxial

C’est un câble à deux conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin ou multi-brins (en cuivre ou en cuivre argenté, voire en acier cuivré), est entourée d'un matériau diélectrique (isolant). Le diélectrique est entouré d'une tresse conductrice (ou feuille d'aluminium enroulée), appelée blindage, puis d'une gaine isolante et protectrice.

         http://famillecoq.pagesperso-orange.fr/physique/tp/ondes/coaxial/coaxial_0.htm

L'avantage d'un câble coaxial sur une ligne bifilaire réside dans la création d'un écran (cage de Faraday) qui protège le signal des perturbations électromagnétiques et qui évite que les conducteurs ne produisent eux-mêmes des perturbations. Un câble coaxial peut être placé le long des murs, gouttières ou enfoui car la présence d'objets n'influence pas la propagation du signal dans la ligne. Les pertes sont constantes au fil du temps, les particules de poussière se déposant sur le support isolant n'ayant pas d'influence sur la propagation du signal.

Il permet la transmission des signaux numériques et analogiques à haute et basse fréquence.

C’est le moyen le plus répandu pour transmettre l’information . Il n’est pas seulement utilisé pour la radio, mais pour diverses utilisations.

- entre un émetteur et l'antenne d'émission (par exemple une carte électronique Wi-Fi et son antenne)

- entre une antenne TV et un récepteur de télévision

- dans le réseau câblé urbain

- pour les liaisons inter-urbaines téléphoniques et dans les câbles sous-marins....

Son défaut est qu’il subit une perte de fréquence plus élevée que la ligne bifilaire, et qui augmente avec une fréquence plus élevée, de même il est lourd et peu maniable,

Le câble coaxial est progressivement remplacé depuis la fin du XX^e siècle par la fibre optique sur les longues distances (supérieures à quelques kilomètres).

-La fibre optique :

C’est un fil en verre ou en plastique très fin entouré d’une gaine protectrice et qui a la propriété d'être un conducteur de la lumière. Elle sert dans la transmission de données et de lumière sur de grandes distances (plusieurs milliers de kilomètres). Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et supporte un réseau ‘large bande’ par lequel peuvent transiter aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques.

  http://www.systorm.fr/fibre-optique.php                      http://www.gazetteinfo.fr/2012/10/18/cote-dor-la-

                                                                                                           fibreoptique-dans/

Elle possède de nombreux avantages :

• Légèreté

• Immunité au bruit

• Faible atténuation

• Tolère des débits de l'ordre de 100 Mbps

• Largeur de bande de quelques dizaines de mégahertz à plusieurs gigahertz (fibre monomode)

Elle est particulièrement adaptée à la liaison entre répartiteurs (liaison centrale entre plusieurs bâtiments, appelé ‘backbone’ ou en français ‘épine dorsale’) car elle permet des connexions sur des longues distances sans nécessiter de mise à la masse. De plus c'est un moyen de communication très sûr car il est extrêmement difficile de mettre un tel câble sur écoute. 

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