Analyse harmonique, signaux alternatifs et composantes spectrales (STL)
Terminale Technologique · Mathématiques STL Terminale
À retenir
• Théorème de Fourier : Signal périodique = Composante continue + Fondamental + Harmoniques. • Fréquence de l'harmonique n : f_n = n f_1. • Spectre : diagramme en bâtons représentant l'amplitude en fonction de la fréquence. • Signal pair : composante continue et cosinus uniquement. Signal impair : sinus uniquement (valeur moyenne nulle).
Le cours
Théorème de Fourier et décomposition spectrale Tout signal périodique non sinusoïdal s(t) de période T (créneaux, triangles, signaux biologiques) se décompose en une somme infinie de sinusoïdes : s(t) = a_0 + _n=1^+ S_n (n t + _n) Composante continue a_0 : valeur moyenne du signal sur une période (a_0 = S_moy). Fondamental (harmonique de rang 1) : sinusoïde de même fréquence f_1 = f que le signal périodique. Harmoniques de rang n : sinusoïdes de fréquences multiples entiers f_n = n f_1. Spectre d'amplitude et taux de distorsion harmonique Le spectre en fréquences représente chaque composante par une raie verticale à la fréquence f_n de hauteur égale à son amplitude S_n. Le taux de distorsion harmonique (THD) mesure la pureté spectrale par rapport au fondamental : THD = S_2^2 + S_3^2 + S_1
Dans ce chapitre
- Fonctions sinus, cosinus, période et amplitude de Première STL
- Période, fréquence et pulsation d'un phénomène cyclique de Première STL
- Représentation temporelle et lecture d'oscillogrammes de Première STL
- Analyse harmonique, signaux alternatifs et composantes spectrales (STL)
- Signal sinusoïdal généralisé : amplitude, phase à l'origine et déphasage
- Valeur moyenne et valeur efficace d'un signal périodique : relations fondamentales
- Décomposition en série de Fourier : fondamental et harmoniques de rang supérieur
- Spectre en amplitude d'un signal périodique : représentation fréquentielle en bâtons
- Taux de distorsion harmonique (THD) et pureté d'un signal de mesure
- Filtrage analogique passe-bas du 1er ordre et fréquence de coupure à -3 dB
- Filtrage analogique passe-haut du 1er ordre et réjection des composantes continues
- Diagramme de Bode : tracé asymptotique du gain en décibels
- Échantillonnage d'un signal continu et théorème de Shannon-Nyquist
- Bilan : Synthèse et méthode sur l'analyse harmonique et le traitement de signaux périodiques