Transmission infrarouge et radio, bandes de fréquence

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Vitesse des ondes électromagnétiques dans l'air et le vide : c = 3,00 10^8\ m·s^-1. • Infrarouge ( 940\ nm) : portée courte, ligne de vue directe obligatoire, aucun passage à travers les murs. • Ondes radio sub-GHz (433\ MHz, 868\ MHz) : excellente pénétration des obstacles, idéale pour l'IoT. • Bandes micro-ondes (2,4\ GHz, 5\ GHz) : hauts débits mais portée limitée et atténuation par les parois.

Le cours

1. Le spectre électromagnétique et les ondes de communication Les communications sans fil utilisent des ondes électromagnétiques réparties en différentes bandes de fréquences selon leurs applications technologiques. Toutes se propagent dans le vide et l'air à la vitesse de la lumière c 3,00 10^8\ m·s^-1. • Radiofréquences (RF) : de quelques kilohertz à 1\ GHz (radio AM/FM, TNT, télécommandes d'ouverture). • Micro-ondes / Hyperfréquences : de 1\ GHz à 300\ GHz (téléphonie mobile 4G/5G, Wi-Fi 2,4\ GHz et 5\ GHz, Bluetooth, radars). • Infrarouges (IR) : fréquences de 300\ GHz à 400\ THz (longueurs d'onde de 780\ nm à 1\ mm). Utilisés pour les liaisons optiques directes à courte portée (télécommandes TV, barrières de sécurité, transmission IrDA). 2. Propriétés comparées : portée, obstacles et débit Le choix d'une bande de fréquences résulte d'un compromis technique fondamental entre portée, franchissement d'obstacles et débit d'information : Technologie Fréquence typique Traversée obstacles Usage industriel Infrarouge 320\ THz (940\ nm) Nulle (ligne de vue stricte) Télécommande, barrière immatérielle Radio ISM sub-GHz 433\ MHz / 868\ MHz Très bonne (murs, cloisons) Capteurs IoT LoRa, télécommandes portail Micro-ondes (Wi-Fi) 2,4\ GHz / 5\ GHz Moyenne (atténuation par béton) Réseaux locaux sans fil, vidéo surveillance • Plus la fréquence est élevée, plus le débit de données théorique possible est important (largeur de bande disponible plus grande). • Plus la fréquence est basse, plus l'atténuation par les parois matérielles est faible et plus la portée est grande. 3. Modulation et porteuse Un signal utile basse fréquence (voix, données numériques) ne peut pas être émis directement par une antenne de taille raisonnable (une onde à 1\ kHz nécessiterait une antenne de 75\ km !). On utilise la technique de modulation : le signal modulant modifie l'amplitude, la fréquence ou la phase d'une onde porteuse haute fréquence adaptée à la propagation.

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