Comprendre les ondes électromagnétiques et la modulation

Les systèmes de communication et les antennes

Dans de nombreux systèmes de communication, l'émetteur et le récepteur n'ont pas besoin d'être sur un même câble. Ce résultat est obtenu grâce à l'antenne. Les antennes sont des dispositifs qui convertissent les ondes électromagnétiques en impulsions électriques (réception) et inversement (émission).

Un conducteur électrique peut rayonner des ondes s'il est parcouru par un courant électrique variable. Ces ondes électromagnétiques se propagent dans l'espace à la vitesse de la lumière et sont caractérisées par leur fréquence et leur longueur d'onde.

Caractéristiques des ondes

• Longueur d'onde : Espace couvert par une onde dans un cycle complet.
• Amplitude (A) : Valeur maximale atteinte par l'onde. Elle dépend de l'énergie de l'onde et diminue avec la distance.
• Fréquence (f) : Nombre d'oscillations par seconde, mesuré en Hertz (Hz).
• Période (T) : Temps nécessaire pour effectuer un cycle complet. Son inverse est la fréquence : f = 1 / T.

La relation est : c = longueur d'onde × fréquence. Comme c est constante, les signaux haute fréquence ont une longueur d'onde courte, tandis que les basses fréquences ont une longueur d'onde longue.

L'ensemble des ondes électromagnétiques classées par fréquence constitue le spectre électromagnétique.

Spectre et fréquences

La gamme de fréquences audibles par l'oreille humaine se situe entre 20 et 20 000 Hz. Au-delà, on parle d'ultrasons (applications : échographie, sonar) ; en dessous, d'infrasons. Le spectre de la lumière visible se situe entre le rayonnement infrarouge (chauffage) et les ultraviolets (absorbés par la couche d'ozone).

La modulation du signal

Les signaux radio capturés directement par un récepteur produisent un bruit inintelligible. Pour transmettre un signal audio, on le combine avec un signal RF (radiofréquence) qui devient le porteur du message. C'est le signal modulé.

• Modulation d'amplitude (AM) : L'amplitude de l'onde porteuse change, tandis que la fréquence reste constante.
• Modulation de fréquence (FM) : La fréquence de l'onde porteuse change en fonction de l'amplitude audio, tandis que l'amplitude de la porteuse reste constante.

Étapes de réception

1. Accord : L'antenne du récepteur convertit le signal RF en signal électrique.
2. Amplification : Augmentation de la tension du signal électrique.
3. Démodulation : Extraction du message de l'onde porteuse.
4. Amplification de puissance : Renforcement du signal du message.
5. Sortie : Les haut-parleurs convertissent les signaux électriques en ondes sonores audibles.

Le protocole TCP/IP

Dans un réseau d'ordinateurs, le code de communication est appelé protocole réseau. Le protocole TCP/IP est celui utilisé par Internet et repose sur deux piliers :

• TCP (Transmission Control Protocol) : Garantit la transmission de l'information sans erreur sur le réseau.
• IP (Internet Protocol) : Responsable du routage de l'information jusqu'à l'ordinateur de destination.