Spectre d'amplitude d'un signal périodique
Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique
À retenir
• Le spectre d'amplitude représente l'amplitude en fonction de la fréquence f. • Un signal sinusoïdal pur ne possède qu'une unique raie à sa fréquence propre. • Un signal périodique non sinusoïdal possède un spectre discret, formé de raies. • La valeur moyenne du signal éventuelle se lit à la fréquence nulle f = 0\ Hz.
Le cours
1. Du domaine temporel au domaine fréquentiel Un oscillogramme affiche l'évolution temporelle d'un signal s(t) en fonction du temps : c'est la représentation temporelle. Un analyseur de spectre affiche quant à lui la répartition de l'amplitude en fonction de la fréquence : c'est le spectre d'amplitude ou représentation fréquentielle. • L'axe des abscisses porte les fréquences f (en Hz ou kHz). • L'axe des ordonnées porte l'amplitude de chaque composante sinusoïdale (en V, mV ou en niveau relatif dBV). • Pour un signal périodique non sinusoïdal, le spectre est un spectre de raies discret : l'énergie est localisée sur des fréquences isolées. f (kHz) U (V) U₁ = 4,0 V f₁ = 1 kHz 1,3 V f₂ = 2 kHz 0,8 V f₃ = 3 kHz 0,4 V f₄ = 4 kHz 2. Lecture et interprétation d'un spectre de raies Chaque raie verticale du spectre caractérise une onde sinusoïdale élémentaire constitutive du signal global : • La position de la raie sur l'axe horizontal indique sa fréquence propre. • La hauteur de la raie correspond à l'amplitude (ou valeur efficace) de cette composante sinusoïdale. • Pour un signal purement sinusoïdal de fréquence f_0, le spectre ne comporte qu'une seule raie à la fréquence f_0. • Pour un signal périodique quelconque, toutes les raies sont situées à des multiples entiers de la fréquence f_1 = 1/T du signal (le fondamental), même si certaines de ces raies sont absentes. 3. Composante continue et raie à fréquence nulle Si le signal temporel présente une valeur moyenne non nulle (décalage continu), cette composante apparaît sur le spectre d'amplitude sous la forme d'une raie verticale d'abscisse f = 0\ Hz. Ne pas la confondre avec la fréquence fondamentale du signal périodique.
Dans ce chapitre
- Fréquence, période et longueur d'onde de classe de 1ère
- Amplitude et intensité d'une onde de classe de 1ère
- Réflexion et réfraction des ondes de classe de 1ère
- Spectre d'amplitude d'un signal périodique
- Fondamental et harmoniques d'un signal
- Forme d'onde et enrichissement en harmoniques
- Hauteur et timbre d'un son musical
- Intensité sonore et niveau sonore en décibels
- Loi de Weber-Fechner et sensation auditive
- Propagation libre et atténuation d'un signal
- Fibre optique à saut d'indice et pertes
- Transmission infrarouge et radio, bandes de fréquence
- Transformée de Fourier d'un signal et composantes fréquentielles
- Bilan : Synthèse et méthode sur Ondes et signaux : spectres, intensités sonores et transmissions