- Spectre radioélectrique
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Onde radio
Une onde radioélectrique (dite onde radio) est une onde électromagnétique dont la fréquence est inférieure à 3 000 GHz, soit une longueur d'onde supérieure à 0,1 mm.
Définition et réglementation
Le domaine des radiocommunications est réglementé par l'Union internationale des télécommunications (UIT) qui a établi un règlement des radiocommunications dans lequel on peut lire la définition suivante :
- Ondes radioélectriques ou ondes hertziennes : « ondes électromagnétiques dont la fréquence est par convention inférieure à 3 000 GHz, se propageant dans l'espace sans guide artificiel » ; elles sont comprises entre 9 kHz et 3 000 GHz qui correspond à des longueurs d'onde de 33 km à 0,1 mm[1].
Les ondes de fréquence inférieure à 9 kHz sont cependant des ondes radio, mais ne sont pas réglementées.
Les ondes de fréquence supérieure à 3 000 GHz sont classées dans les ondes infrarouge (irda), car la technologie associée à leur utilisation est actuellement de type optique et non électrique, mais cette frontière est artificielle, il n'y a pas de différence de nature entre les ondes radio et les ondes lumineuses (et les autres ondes électromagnétiques).
Spectre radiofréquence
Terminologie officielle
Une onde radio est classée en fonction de sa fréquence exprimée en Hz ou cycles par seconde; l'ensemble de ces fréquences constitue le spectre radiofréquence. Le spectre est divisé conventionnellement en bandes d'une décade, dont les appellations internationales sont normalisées. Les appellations francophone équivalentes sont parfois également utilisées dans les textes français.
Désignation internationale Désignation francophone Fréquence Longueur d’onde Autres appellations Exemples d'utilisation ELF (extremely low frequency) EBF (extrêmement basse fréquence) 3 Hz à 30 Hz 100 000 km à 10 000 km Détection de phénomènes naturels SLF (super low frequency) SBF (super basse fréquence) 30 Hz à 300 Hz 10 000 km à 1 000 km Communication avec les sous-marins ULF (ultra low frequency) UBF (ultra basse fréquence) 300 Hz à 3 000 Hz 1 000 km à 100 km Appareil de recherche de victimes d'avalanche VLF (very low frequency) TBF (très basse fréquence) 3 kHz à 30 kHz 100 km à 10 km ondes myriamétriques Communication avec les sous-marins, Implants médicaux, Recherches scientifiques... LF (low frequency) BF (basse fréquence) 30 kHz à 300 kHz 10 km à 1 km grandes ondes ou
ondes longues ou kilométriquesRadionavigation, Radiodiffusion GO, Radio-identification MF (medium frequency) MF (moyenne fréquence) 300 kHz à 3 MHz 1 km à 100 m petites ondes ou
ondes moyennes ou hectométriquesRadio AM HF (high frequency) HF (haute fréquence) 3 MHz à 30 MHz 100 m à 10 m ondes courtes ou décamétriques Communication pour les vols long courrier, Radio-identification... VHF (very high frequency) THF (très haute fréquence) 30 MHz à 300 MHz 10 m à 1 m ondes ultra-courtes ou métriques Radio FM, Télévision UHF (ultra high frequency) UHF (ultra haute fréquence) 300 MHz à 3 GHz 1 m à 10 cm ondes décimétriques GSM, GPS, Wi-Fi SHF (super high frequency) SHF (super haute fréquence) 3 GHz à 30 GHz 10 cm à 1 cm ondes centimétriques Micro-onde EHF (extremely high frequency) EHF (extrêmement haute fréquence) 30 GHz à 300 GHz 1 cm à 1 mm ondes millimétriques Radars anticollision pour automobiles, Liaisons vidéo transportables Terahertz Térahertz 300 GHz à 3 000 GHz 1 mm à 100 µm ondes submillimétriques Autres appellations
Pour éviter les ambiguïtés avec le vocabulaire de l'acoustique et de la sonorisation, on utilise le terme « audiofréquence » de préférence à « basse fréquence » pour désigner des ondes acoustiques ou des signaux électriques dans la bande 30 Hz à 30 kHz
D'autres appellations de bandes ou sous-bandes sont également utilisées en fonction des habitudes techniques :
- Les bandes des micro-ondes ou « hyperfréquences » entre 400 MHz et 30 GHz sont historiquement découpées en demi-octaves correspondant aux guide d'onde standards, appelées : bandes U, L, S, C, X, K (elle-même découpée en Ku et Ka). Cette terminologie est encore très utilisée.
- La bande de 1 600 kHz à 3 000 kHz est souvent appelée MHF.
- Le terme « moyenne fréquence » désignait la fréquence d'amplification fixe des récepteurs superhétérodynes : on lui préfère aujourd'hui le terme « fréquence intermédiaire » non ambigu.
- Les bandes de radiodiffusion et de télévision terrestre ont également des appellations standardisées : bandes I, II, III en VHF, IV et V en UHF et bandes GO en LF, PO en MF, OC en HF.
Article détaillé : Bandes de fréquences de la télévision terrestre.- Enfin, certaines bandes ont reçu l'appellation de leur usage réglementaire : ainsi, les bandes ISM sont les bandes allouées aux usages domestiques sans licence[2].
Propagation
Comme toutes les ondes électromagnétiques, les ondes radio se propagent dans l'espace vide à la vitesse de la lumière et avec une atténuation proportionnelle au carré de la distance parcourue selon l'équation des télécommunications.
Dans l'atmosphère, elles subissent en outre des atténuations liées aux précipitations, et peuvent être réfléchies ou guidées par la partie de la haute atmosphère appelée ionosphère.
Elles sont atténuées ou déviées par les obstacles, selon leur longueur d'onde, la nature du matériau, sa forme et sa dimension. Pour simplifier, un matériau conducteur aura un effet de réflexion, alors qu'un matériau diélectrique produira une déviation, et l'effet est lié au rapport entre la dimension de l'objet et la longueur d'onde.
Article détaillé : Propagation des ondes radio.Utilisation
Diagramme d'atténuation de l'atmosphère selon la longueur d'onde
Chaque fréquence radioélectrique subit différemment les divers effets de propagation, ce qui explique leur choix selon l'application. Ainsi, par exemple, l'atmosphère terrestre bloque les émissions vers l'espace hors de certaines bandes, qui sont donc privilégiées pour la radioastronomie et les satellites. Certaines fréquences sont absorbées par les molécules d'eau, donc utilisées pour les fours à micro-ondes, d'autres sont au contraire réfléchies par les précipitations et utilisées pour les radars météo, etc.
L'autre critère clé est la bande passante utilisable et l'encombrement du spectre par les multiples applications et services : toute application demande une bande passante, qui doit lui être affectée sous peine de brouillage mutuel. Par exemple la télévision ne peut utiliser que des fréquences élevées VHF ou UHF.
Enfin la technologie disponible permet progressivement d'utiliser des bandes de fréquence de plus en plus haute. Ainsi, par exemple les SHF et EHF n'étaient pas utilisables avant l'invention du magnétron.
Types de modulation d'une onde radio
Les ondes radio sont modulées pour porter une information (un signal), par exemple en modulation d'amplitude pour la radio AM, en modulation de fréquence pour la radio FM, en modulation de phase dans d'autres applications ou en modulation d'impulsion pour les radars.
Article détaillé : Modulation.Gestion et attribution des fréquences radioélectriques
La demande en bande passante pour les télécommunications ou les radars, ainsi que la protection de fréquences de radioastronomie fait du spectre radioélectrique une ressource rare qui doit être réglementée mondialement.
L'attribution des radiofréquences s'effectue dans le cadre d'organismes internationaux, en particulier la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR) et l'Union internationale des télécommunications (UIT).
Risques sanitaires liés aux ondes radioélectriques
Les dangers encourus en présence de champs radioélectriques intenses ont été très tôt soulevés en particulier à l’apparition des fours à micro-ondes dans les foyers, pour les personnes habitant à proximité des émetteurs militaires de très forte puissance ou pour les personnels travaillant près des radars. Plus récemment, le danger éventuellement lié aux téléphones portables a amené à définir une mesure normalisée de rayonnement, mais les limites de tolérance sont encore sujettes à discussions.
Article détaillé : Risques sanitaires des télécommunications.Mesure du spectre radioélectrique
Les mesures professionnelles sur les ondes électromagnétiques nécessitent une antenne étalonnée adaptée aux fréquences à mesurer, suivie d’un appareil de mesure électronique de type :
- analyseur de spectre pour la mesure des amplitudes et fréquences de diverses composantes d’une bande ;
- analyseur de champ électromagnétique (ou mesureur de champ) pour les mesures d’intensité de champ ou de compatibilité électromagnétique.
L’analyse en amateur des bandes courantes LF à UHF peut s’effectuer avec un récepteur étalonné (scanner). L’analyse dans les bandes basses VLF à ELF s’effectue en général avec des logiciels FFT après numérisation directe dans un ordinateur individuel.
Usage du terme « onde hertziennne »
S'agissant des ondes radioélectriques, le terme « ondes hertziennes » en est un synomyme. Selon la définition de l'UIT, le terme « hertzien[3] » ne couvre que les signaux transmis par rayonnement — il s'agit là du rayonnement électromagnétique — c'est-à-dire sans support matériel[4], par exemple aussi bien la télévision terrestre que par satellite et tous les autres modes de transmission sans fil dans le spectre de fréquence de ces ondes[5],[6].
Notes et références
- ↑ Union internationale des télécommunications
- ↑ vlf.it, Definition of frequency bands
- ↑ « Hertzien : se dit des ondes et des phénomènes électromagnétiques. Synonyme : radioélectrique. Qui utilise les ondes hertziennes, », Larrousse
- ↑ xena.ad, « Télécom, Ondes hertziennes ; Filtrages », § : « Transmission par voie hertzienne »
- ↑ art-telecom.fr, ACERP, Autorité de régulation des Communications électroniques et des Postes, « Grands dossiers, La gestion du spectre hertzien »
- ↑ Le vocabulaire courant ne désigne cependant improprement comme « hertziennes » que les chaînes de télévision terrestres. De même la distribution de signaux électriques par câble, n'est pas au sens propre une distribution hertzienne, même si les fréquences peuvent être identiques, pas plus que la télévision par ADSL, ces modes de transmission utilisant un support matériel (fibre optique, câble coaxial, ligne téléphonique filaire, etc.)
Articles connexes
- Onde
- Propagation des ondes radio
- Propagation des ondes
- Radioastronomie
- Tour hertzienne de Meudon
- Réseau iso-fréquence
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