Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
-
Upload
cedric-niamke -
Category
Documents
-
view
233 -
download
1
Transcript of Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
1/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 1 sur 19
Chapitre 15 : Gnralits sur la
Transmission de signaux
Sommaire :
I- Gnralits
a) le support onde lectromagntiqueb) classification des ondes lectromagntiquesc) Exemple dune transmission radio
II- Transmission de linformation par une ligne
a)prsentationb)mise en quationc) impdance caractristiqued) rflexion sur chargee) limites des lignes de transmission
III- Transmission de linformation par une antenne
a) exemple de lantenne demi ondeb)Caractristique dune antennec) antenne rceptrice
IV- Transmission de linformation par fibre optique
a)prsentationb)proprits
Aucune des formules mathmatiques prsentes au cours de ce chapitre ne sont apprendre. Ce cours a pour objectif de vous dcrire les diffrents moyens de
transmission de linformation. Il faudra cependant savoir retrouver puis appliquer lesrsultats principaux pour faire le TD.
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
2/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 2 sur 19
I- Gnralits :
a) le support onde lectromagntique :
Nous allons, au cours de ce chapitre, tudier diffrents moyens utiliss pour transmettre uneinformation sur une longue distance. Afin de faciliter notre tude nous travaillerons
essentiellement dans un premier temps sur lexemple dune information audio transmettre
(mais cela nenlve rien la gnralit des mthodes prsentes qui sont employes pour la
transmission dautres types dinformations).
Si lon considre une conversation transmettre un village voisin, la voix ne portant au
mieux qu une vingtaine de mtre, on peut donc opter dans un premier temps un systmedamplification pour transmettre cette information. Cependant pour des raisons videntes de
nuisances sonores (car tout le monde ne veut peut-tre pas couter cette conversation) cesystme est rejeter.
Ainsi, si lon veut transmettre sur une longue distance une information (audio par exemple)
on saperoit quil va falloir utiliser un autre support : Ce sera londe lectromagntique.
Ltude des ondes lectromagntiques et de leurs propagations sort du cadre de ce cours, onpeut cependant retenir les ides suivantes :
- Les ondes lectromagntiques sont des champs lectriques (exprims en V/m) etmagntiques (exprims en Tesla (T)) qui se propagent partir des sources (dans notrecas un courant variable traversant un conducteur) qui leurs donnent naissances.
- La propagation des ondes lectromagntiques est rgie par des quations appelesquations de Maxwell.
- Dans le vide (ou dans lair) la solution de ces quations de Maxwell est unecombinaison linaire (somme portant la fois sur la direction de propagation et la
pulsation) de solutions particulires : les ondes planes progressives harmoniques.
- Chacune de ces solutions particulires traduit un champ lectrique et magntique quise propage sans attnuation la vitesse c ( 3.108 m/s) dans une direction (ici z) et une pulsation donne. La dfinition de ces ondes planes progressives harmoniques est
donne par :
xuztEErr
)2
cos(0
=
yuztBBrr
)2
cos(0
=
AvecT
2= pulsation temporelle et
2pulsation spatiale o Test la priode
temporelle et la priode spatiale. On peut galement utiliser la notation
complexe et noter ces champs :
xuztjEErr
= )
2(exp0
yuztjBB
rr
= )
2(exp0
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
3/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 3 sur 19
- la signification physique de ces ondes est la suivante :
i) un instant donn on observe une priodicit spatiale : cette distance caractristiqueest la longueur donde note et exprime en mtre (m)
ii) une position z donne, on observe une priodicit temporelle, note T, exprime en
seconde (s)
iii) On admettra que les ondes lectromagntiques se propagent (pour toute pulsation) une vitesse constante (note c) dans lair (assimil du vide). Sachant que londe met T
secondes pour parcourir mtres, on dfinit la vitesse ou clrit note c (exprime m/s) de
ces ondes par :
- Pour finir, ces ondes lectromagntiques (sortent de gnrateur de tension sepropageant dans lair) vont engendrer des courants et tensions images de ceux qui
leurs ont donns naissances lorsquelles vont rencontrer des matriaux conducteurs (en
gros des antennes de rception)
t
T
ccT== o f est la frquence de londe parfois note
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
4/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 4 sur 19
b) classification des ondes lectromagntiques :
On effectue un classement des ondes lectromagntiques en fonction de leurs frquences oude leurs longueurs dondes :
Typedonde
production Quelquesutilisations
Rayon
dsexcitation du noyau
dun atome suite une
raction nuclaire
(fission, fusion)
Rayonnement trs
dangereux car trs
nergtique :
Destruction de tumeurs
Rayon
X
Dsexcitation des
lectrons de cur dun
atome suite un
bombardementdlectrons rapides
La faible longueur
donde de ce
rayonnement lui confre
un fort pouvoirpntrant :
Radiographie
UVDsexcitation deslectrons
Ractionphotochimique,
bronzage
Visible
Dsexcitation des
lectrons
Raction photochimique
dans les yeux
IR
Rayonnement mis parun corps chauff
Spectroscopie IR,camra IR, diode laser
pour fibres optiques
Micro
ondes
Antenne + courant
oscillant TV satellite (10 GHz)
Four ondes(2,46GHz),
GSM (900MHz)
TV ( 800 MHz)
Ondes
Herztie
nnes
Antenne + courant
oscillant
Radio FM : 100MHz
Radioamateur
Petites ondes : radios
AM 1MHz
Grandes ondes :
frquence de secours
Rq : Londe lectromagntique ne peut tre dissocie dune pseudo particule, appel photon qui
transporte une nergie hfhc =
. Les changes dnergie entre matire et rayonnement se
traduisent par labsorption de photons. Ainsi plus on monte en frquence et plus les photons
sont nergtiques et nuisibles pour lhomme.
Rq : Dans le cas des ondes Hertzienne, la frquence de classement est la frquence porteuse ou
support de linformation.
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
5/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 5 sur 19
c) Exemple dune transmission radio
Prenons lexemple de la station France inter (radio AM repre par la frquence 163kHz
cest--dire envoye laide dondes lectromagntiques de frquence 163kHz).
Deux animateurs discutent ensemble et lon veut transmettre cette discussion :
Les tapes suivre sont les suivantes :
1- capter linformation audio et la transcrire lectriquement (on obtient alors, avec un
microphone, un signal Vs oscillant entre 20 et 20000 Hz)
2- le signal lectrique Vs est trait par un modulateur afin de moduler lamplitude dun
signal de 163kHz par le signal issu de la conversation (linformation se trouve alors dans
les variations de lamplitude du signal 163kHz)
3- Le signal Vm modul en amplitude est ensuite envoy vers une antenne mettrice par lebiais de cble ou ligne. Cette antenne rayonne alors une onde lectromagntique dont
lamplitude et la frquence sont images du signal lectrique Vm.
4- Cette onde lectromagntique va se propager dans lair et, capte par une antennerceptrice, va alors rgnrer le signal Vm.
5-Grce un systme de dmodulation on rcupre le signal lectrique mre Vs qui
peut ensuite alimenter un haut-parleur.
tape2tape1 Vs Vm
cble coaxial
tape 4
tape 5Vm tape 3
Vs
On voit donc quau cours dune transmission que plusieurs supports sont ncessaires. La suite
de ce chapitre sattardera tudier la transmission des signaux sur ces diffrents supports :- cble ou ligne de transmission
- antenne- fibre optique (support qui napparat pas sur lexemple ci-dessus mais qui, pour des
raisons de dbit, est de plus en plus utilis)
Amplification Modulateur
Dmodulateur
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
6/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 6 sur 19
II- Transmission de linformation lectrique par une ligne
a)prsentation
Une ligne lectrique est une structure deux conducteurs parallles dont la gomtrie est
uniforme sur toute la longueur.Il en existe plusieurs types dont le cble coaxial:
b) mise en quation
Si lentre dune ligne on porte le conducteur central un potentiel Ve(t) et que le
conducteur extrieur est la masse. On a alors une tension (ou gradient de potentiel) et donc
un champ lectrique. Cette tension (ou champ lectrique) va jouer le rle de pompe charge
et va injecter un courant dans le cble : on a donc galement un champ magntique.
Donc quand on envoie un signal lectrique dans une ligne on a simultanment un champ
lectromagntique qui est cr (les deux sont indissociables et se propagent sur la ligne).
Londe ne peut se propager une vitesse suprieure c mais va se propager la vitesse c.
Un cble coaxial est constitu de
deux conducteurs spars par un
matriau isolant. Le conducteur
extrieur sert en gnral de
rfrence de potentiel et est reli
la masse lorsque le cble est
connect. On a ainsi un effet de
blindage vis vis des champ
lectromagntiques extrieursperturbateurs.
Les lectrons de conduction du cble sont initialement immobiles
Modification du
potentiel t = 0
Donc si le cble mesure une distance d, il faut d/c seconde au signal pour le parcourir.
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
7/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 7 sur 19
On saperoit donc que lon va rencontrer des problmes en hautes frquences avec un cbleassez long. En effet, si le signal varie vite et que la distance parcourir par le signal est
grande alors la tension ne sera pas la mme en tout point du cble un instant donn.
On peut faire un calcul rapide dordre de grandeur :
Si on considre un cble de 100m et que le signal se propage 108
m/s, alors le temps de
parcours du cble est de 10-6 s. Si en plus on travaille avec un signal de 1 GHz (ce qui est
courant pour les transmissions hertziennes) alors le signal varie pendant un temps
caractristique de 10-9. Ce simple calcul montre que dans un cble toute la ligne nest pas au
mme potentiel un instant donn. Dans ce cas, toutes les lois de llectronique sont fausses
(loi des mailles et des nuds) et nous somme alors dans le domaine de llectronique hautes
frquences.
La tension sur la ligne dpend donc du temps t mais aussi de la position x sur la ligne. On
notera u(x;t) la tension sur un cble coaxial
On peut modliser un cble coaxial par une suite de cellule LC:
dx est un petit lment de longueur du cble (ce modle nous permet quand mme dappliquer
localement la loi des mailles et des nuds)
x x+dx
Les lectrons de conduction ne sont as excits instantanment
A un
instant t
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
8/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 8 sur 19
Etudions lune de ces cellules et dfinissons :
- L : inductance par unit de longueur ou inductance linique (H/m)- C : la capacit par unit de longueur ou capacit linique (F/m)
donc un lment dx est caractris par :
LdxI(x,t) I(x+dx,t)
Cdx
Lapplication de la loi des mailles et des nuds nous donnent les quations qui rgissent les
volutions temporelles et spatiales de la tension u(x,t) et du courant I(x,t) :
0),(),(
0),(),(
2
2
2
2
2
2
2
2
=
+
=
+
t
txILC
x
txI
t
txuLC
x
txu
Ces quations sont appeles quations des tlgraphistes (ou plus gnralement dedAlembert). Elles traduisent la propagation (suivant les x croissants et dcroissants) de la
tension u(x,t) et du courant i(x,t) une vitesseLC
c1
'= constante et sans attnuation.
On montre que la solution gnrale (appele onde plane) peut tre dcrite par une
combinaison linaires de solutions particulires (cest en fait du Fourrier) : les ondes planes
progressives harmoniques dcrites telles que :
))2
(exp())2
(exp();(
))2
(exp())2
(exp();(
xtjIrxtjIotxI
xtjUrxtjUotxu
++=
++=
Avec Tc'=
La thorie lectromagntique nous permet de calculer thoriquement les coefficients L et C et
donc c:
)12ln(
2 0
RR
C r
= )1
2ln(
2
0
R
RL
=
rr
cc
==00
1'
Avec :
- R1 : rayon du conducteur central- R2 : rayon du conducteur extrieur
- 0 : permittivit du vide (8,854.10-12
F/m)
- r : permittivit relative au dilectrique
- 0 :Permabilit du vide (1710.4 Hm )
U(x+dx,t)u(x,t)
Tension et courant se
propageant suivant les xdcroissants
Tension et courant sepropageant suivant les x
croissants
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
9/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 9 sur 19
c) impdance caractristique
Il est possible de calculer limpdance Zc quivalente de la ligne en considrant le cas dune
tension et dun courant se propageant suivant les x croissants sur une ligne infinie:
)1
2ln(
2
1
),(
),(
0
0
R
R
C
L
txI
txuZc
ri
i
===
Pour un cble coaxial on obtient typiquement 50 ou 75
Dans le cas dune ligne finie on a rflexion possible de la tension incidente :
))2
(exp())2
(exp();(
))2
(exp())2
(exp();(
xtjIrxtjItxI
xtjZcIrxtjZcItxu
i
i
+=
++=
d) rflexion sur charge
Nous avons vu que, dans le cas gnral, la ligne tait le sige dune onde se propageant vers
les x croissants et les x dcroissants.
En effet, limage dune perturbation apporte une corde fixe une de ses extrmits, on a
une rflexion possible de londe incidente sur lextrmit fixe donnant ainsi naissance une
onde rflchie.
Dans notre cas, une rflexion sera possible si la ligne est ferme par une charge Zo :
Rq : on supposera pour simplifier que limpdance de la charge Zo est purement rsistive.
On dfinit le coefficient de rflexion par :
),(
),(
tLVincident
tLVrflchi=
Zc
L
VincidentVincident Vrflchi
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
10/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 10 sur 19
ZcZo
ZcZo
ZcZotLViZoZctLVr
tLVrtLViZotLVrtLViZc
Zc
tLVr
Zc
tLViZotLitLiZotLVrtLVi
TLZoItLV
ri
+=
=+=+
==+
=
])[,(])[,(
)),(),((),(),((
)),(),(
()),(),((),(),(
),();(
On voit que la condition dadaptation dimpdance Zo = Zc permet dviter toute rflexion et
donc une dformation du signal incident par un signal rflchit.
On retiendra que lutilisation dune ligne ncessite de calibrer limpdance
de sortie sur limpdance de la ligne sur limpdance de sortie.
A noter que si la ligne est ouverte (Zo est infini) la rflexion est totale et le signal rflchit ne
subit pas dinversion, en revanche si la ligne est court-circuite (Zo=0) alors la rflexion esttotale mais le signal rflchit est invers car est ngatif.
Afin dapprcier la bonne adaptation dune ligne par rapport une charge, il est courant demesurer le rapport donde stationnaire ROS qui est dfinit telle que :
+
=1
1ROS
Dans le cas dune ligne adapte une charge =0 et le ROS=1
Dans le cas dun court circuit ou dun circuit ouvert,| | = 1 et le ROS tend vers linfini.
On retiendra que le ROS augmente quand la ligne est de moins en moins
adapte la charge
On dfinit galement le taux donde stationnaire TOS en dcibel :
)(20:)(20min
max LoggalementouV
VLogTOS=
On trouve galement le TOS dfinit sans unit. Il est alors confondu avec le
ROS. On retiendra que le TOS est gal 1 lorsque la ligne est adapte et est
suprieur 1 dans le cas dune ligne male adapte
e) limites des lignes de transmission
Jusqu prsent notre modlisation ne prvoit aucune attnuation de la tension et du courant.
Cependant, la ligne prsente une certaine rsistivit qui est lorigine dune attnuation etdune dformation du signal.
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
11/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 11 sur 19
Il faut savoir que la thorie lectromagntique prvoit que le signal lectrique variable qui se
propage dans le conducteur central noccupe que la surface de celui-ci sur une profondeur
dfinit telle que :
0
2= .
- tant la conductivit du matriau conducteur exprime (en Siemens)
- 0 permabilit du vide en H/m- tant la pulsation du signal
On voit donc que plus on monte en frquence et plus cette paisseur (appeles paisseur de
peau) diminue. Sachant que la rsistance du matriau vrifie :S
LR
= ( tant la rsistivit, L
la longueur du conducteur, S sa section), on peut donc conclure que la rsistance du matriauva augmenter avec la frquence et les pertes avec.
Explication du phnomne deffet de peau :
Un courant variable va cre un champ magntique variable crant son tour un courantinduit dans le conducteur qui va sopposer ce premier courant. La rsultante de ces deux
contributions cre alors un courant nul au cur du matriau conducteur.
Exprimentalement, on dfinit une constante dattnuation (dB/m) pour une ligne adapte
et pour une frquence :
2010.
l
l
= VoV soit )(20
ll V
VoLog= o lV est la tension aprs une distance l et Vo la tension
lentre.
On vient de voir que la ligne un comportement qui diffre en fonction de la frquence. Celava se traduire par une vitesse de propagation c du signal qui ne sera pas la mme pour toutes
composantes spectrales. Ce phnomne sappelle la dispersion et est responsable dunedformation du signal au cours de sa propagation.
Rq : Ce phnomne dispersif est surtout observable sur de grandes distances, on retiendra que
les cbles coaxiaux ne sont pas utiliser sur des grandes distances.
On retiendra que les lignes de transmission comme les cbles coaxiaux ne
peuvent tre utiliss en hautes frquences (quelque GHz seulement) et sur
de longues distances cause des pertes nergtiques et de la dispersion qui
engendrent une attnuation et dformation du signal.
Distance arcourue
Amplitude
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
12/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 12 sur 19
III- Transmission de linformation par une antenne
a) exemple de lantenne demi-onde
Les antennes sont des lignes lectriques dont la gomtrie permet la propagation libre desondes lectromagntique.
Contrairement au cble coaxial qui autorise uniquement une propagation guide de londe
lectromagntique le long de la ligne conductrice, lantenne va rayonner dans tout lespace
sous formes donde lectromagntique le signal lectrique de pulsation qui lalimente.
On rappelle que londe lectromagntique mise une longueur donde qui
vrifie : cf
ccT
2===
La taille de lantenne nest pas laisse au hasard, en effet comme pour un cble coaxial,
larrive dun courant de pulsation dans lantenne va entraner la superposition dun signal
incident et rflchit. Par exemple, en choisissant une taille de lantenne
c.
2==l on
observera un maximum damplitude en courant (ventre) et des minimas (nuds) (on dit que
lon a le sige donde stationnaire. On a en fait un circuit qui rsonne et appropri pourmettre la pulsation , pulsation fondamentale de lantenne)
Lallure du courant le long de lantenne o
c.
2==l est la suivante :
l Cblecoaxial
l reprsente ici la longueur de lantenne
dite demi-onde car2=l
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
13/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 13 sur 19
b) caractristiques dune antenne
a) slectivit :La frquence de rsonance de l'antenne dpend d'abord de ses dimensions mais aussi des
lments qui lui sont ajouts.
Par rapport la frquence de rsonance fondamentale de l'antenne, on peut tolrer un certain
affaiblissement de la puissance rayonne (gnralement 3 dcibels) qui dtermine lafrquence minimum et la frquence maximum d'utilisation; la diffrence entre ces deux
frquences est la bande passante.
On montre que plus une antenne est grande et plus elle est slective en
frquence
ii) directivit et diagramme de rayonnement:
L'antenne isotrope, c'est--dire rayonnant de la mme faon dans toutes les directions, est un
modle thorique irralisable dans la pratique. En ralit, l'nergie rayonne par une antenne
est rpartie ingalement dans l'espace. Certaines directions tant privilgies : ce sont les
lobes de rayonnement. Le diagramme de rayonnementd'une antenne permet de visualiser ces
lobes dans les trois dimensions. La proximit et la conductibilit du sol environnant l'antenne
peut avoir une influence importante sur la forme du diagramme de rayonnement.
La gomtrie des antennes joue normment sur ce diagramme dmission
et conditionne leurs usages. Plus une antenne est grande et plus son lobe
principal est fin (antenne slective en angle)
Dans le cas dune antenne demi onde le diagramme de
rayonnement en puissance montre une anisotropie cest--
dire que la puissance mise diffre suivant ladirection.(imaginez un beignet autour de lantenne)Aucune puissance nest envoye suivant laxe de lantenne
et un maximum est observ suivant dans le plan quatorial
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
14/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 14 sur 19
iii) puissance mise :
On calcule thoriquement la puissance moyenne mise par une antenne demi-onde dans tout
lespace et on montre quelle peut sexprimer en fonction du courant efficace Io la traversant.
= 22
2
22,1IoRIo
ctrayonnemen
o =
On introduit alors la rsistance de rayonnement Rrayonnement=73,2 . Cette rsistance est uneautre grande caractristique dune antenne car elle dtermine, pour un courant donn,limportance de la puissance totale rayonne.
Comme on la vu il faut adapter limpdance caractristique du cble coaxial qui alimente
lantenne limpdance de lantenne. Si lon ralise ladaptation dimpdance alors toute lapuissance transmise lantenne est convertit en rayonnement et lantenne joue le rle de
convertisseur.
La puissance mise par une antenne est exprime en Watts ou alors dans
l'unit relative en dcibels par rapport au milliwatt (dBm).
P(dBm)= 10*log(P(W)/ 0.001)
ou alors dans l'unit relative en dcibels par rapport au Watt (dBW):
P(dBW)= 10*log(P(W)/ 1)
Les antennes relles possdent
des lobes secondaires en plus des
lobes principaux. Ce phnomne
est un dfaut car il diminue la
puissance mise dans la direction
du lobe principal
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
15/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 15 sur 19
iv) le gain :
Le gain d'antenne est normalement donn en dcibels isotropiques [dBi]. C'est le gain de
puissance pour une mme alimentation entre la puissance maximum dune antenne directive
Pmax et la puissance dune antenne isotropique Po
Ce gain est donn par :Po
PLog max10
Le gain dun doublet est de 2,14 dBi.
Plus une antenne a du gain plus elle est directive (nergie dans une direction privilgie).
On montre que plus une antenne est grande et plus elle rayonne de manire
forte et slective. Une grande antenne possde donc un gain fort.
v)Taille de lantenne :
On retiendra de manire gnrale que la taille de lantenne est de lordre de
la longueur donde du signal mettre.
Pour les antennes UHF (tlvision) et VHF (radio) la longueur donde est de lordre du mtre
ce qui correspond bien au dimension des antennes rencontres dans la vie courante.
c) Antenne rceptrice
Larrive de londe lectromagntique au voisinage de lantenne va permettre par
lintermdiaire du champ lectrique de cre une ddp excitatrice aux bornes de ce conducteur
crant ainsi une tension image de linformation contenue dans londe.
Le plus souvent, une antenne peut tre utilise aussi bien en mission qu'en rception.
Il est donc logique quune antenne de rception soit caractrise par son gain en rception.Exprimentalement, on oriente une antenne pour que linformation arrive dans la direction du
gain le plus fort.
Il est frquent qu'une antenne soit utilise en rception largement en dehors de sa bandepassante, c'est le cas des antennes d'auto-radio dont la frquence de rsonance se situe souvent plus de 200 MHz et que l'on utilise pour l'coute de la bande de radiodiffusion FM vers
100 MHz, voire la gamme des grandes ondes ne dpassant pas quelques centaines de
kilohertz. Ce genre dantenne est donc peu slective
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
16/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 16 sur 19
Reprenons lexemple de France inter, modulation AM avec porteuse de162kHz :
La slection de cette frquence se fait par lintermdiaire de circuit bouchon LC (reli
lantenne) en modifiant la valeur de C et de L afin dobtenir la bonne frquence Fo de
rsonance du filtre :LC
Fo2
1=
A noter que dans le cas dmetteur lointain, il est ncessaire dutiliser un amplificateur avant
dmodulation ce qui pose problme vu la large bande frquence utilise (car on ne veut capter
que France inter). La solution consiste donc utiliser un oscillateur local, qui, associ un
mlangeur et un filtre passe bas permet dobtenir linformation souhaite sur une frquence
intermdiaire plus faible.
Le signal est ensuite amplifi par un amplificateur slectif centr sur la frquence
intermdiaire ; on utilise souvent un double tage de type metteur commun.En outre le gain de lamplificateur doit tre corrig en permanence de manire maintenir une
tension constant en dpit des fluctuations du niveau de rception.Lamplificateur comporte cet effet une boucle de raction permettant de raliser un contrle
automatique du gain
Il faut remarquer quil est possible (en plus de la transmission directe entre deux antennes) de
transmettre linformation dun metteur un rcepteur par :
- rflexion de londe lectromagntique sur lionosphre. La ionosphre peut tre vuecomme un filtre passe haut pour les ondes dont la frquence de coupure est de lordre
du MHz. Pour avoir rflexion, il faut travailler avec des grandes ondes : >100 m
donc typiquement pour les radios GO)
- une transmission sur un satellite en orbite gostationnaire autour de la Terre (ondecentimtrique typiquement pour les tls)
antenne Parabole
mettrice des TV rceptrice
Ondes dont la bande
passante est comprise
entre 10,7GHz et12,75GHz
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
17/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 17 sur 19
IV- Transmission par fibre optique
a)prsentation
Le support utilis pour la transmission dinformation sera l aussi les ondes
lectromagntiques mais dans un domaine de frquences diffrent des ondes hertzienne :
utilisation des IR et frquences visibles car la longueur donde doit tre infrieure ou gale au
diamtre de la fibre optique soit de lordre du m la centaine de micromtre.
.
Principe
Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique l'une de ses extrmits avec un angle
adquat, il subit de multiples rflexions totales internes. Ce rayon se propage alors jusqu'l'autre extrmit de la fibre optique, en empruntant un parcours en zigzag. La propagation de
la lumire dans la fibre peut se faire avec trs peu de pertes mme lorsque la fibre est courbe.
Il existe plusieurs types de fibre optique. Dans la fibre saut d'indice, l'indice de rfractionchange brutalement entre le cur et la gaine. Dans la fibre gradient d'indice, ce changement
d'indice est beaucoup plus progressif.
Une fibre optique est un fil de verretransparent trs fin qui a la proprit de
conduire la lumire et sert dans lestransmissions terrestres et ocaniques de
donnes. Elle a un dbit d'informationsnettement suprieur celui des cbles
coaxiaux et supporte un rseau largebande par lequel peuvent transiter aussi
bien la tlvision, le tlphone, ou les
donnes informatiques. Entoure d'une
gaine protectrice, la fibre optique peut
tre utilise pour conduire de la lumire
entre deux lieux distants de plusieurs
centaines, voire milliers, de kilomtres.
Le signal lumineux cod par une
variation d'intensit est capable de
transmettre une grande quantit
d'informations.
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
18/19
cours generalite sur la transmission de signaux.doc Page 18 sur 19
Dans le domaine des tlcommunications optiques, le matriau privilgi est la silice trs purecar elle prsente des pertes optiques trs faibles. Quand l'attnuation n'est pas le principal
critre de slection, on peut galement mettre en uvre des fibres en matire plastique.
Un cble de fibres optiques contient en gnral plusieurs paires de fibres, chaque fibre
conduisant un signal .
b)proprits
i) Attnuation
L'attnuation caractrise l'affaiblissement du signal au cours de la propagation. En effet londelectromagntique va cder de lnergie aux atomes de silice de la fibre par absorption
SoientP0 etPL les puissances lentre et la sortie d'une fibre de longueur L. L'attnuation
linaire se traduit alors par une dcroissance exponentielle de la puissance en fonction de la
longueur de fibre : 1010.
l
l
=PoP )(10
ll P
PoLog= o est le coefficient dattnuation
linaire.
Le principal atout des fibres optiques est une attnuation extrmement faible.
Les fibres en silice connaissent un minimum d'attnuation vers 1 550 nm. Cette longueur
d'onde du proche infrarouge sera donc privilgie pour les communications optiques. De nos
jours, la matrise des procds de fabrication ont permis datteindre couramment uneattnuation aussi faible que 0.2 dB/km 1 550 nm : aprs 100 km de propagation, il restera
donc encore 1% de la puissance initialement injecte dans la fibre, ce qui peut tre suffisant
pour une dtection. Si l'on dsire transmettre l'information sur des milliers de kilomtres, il
faudra avoir recours une ramplification priodique du signal, le plus gnralement par
l'intermdiaire d'amplificateurs optiques qui allient simplicit et fiabilit.
-
7/27/2019 Cours Generalite Sur La Transmission de Signaux
19/19
ii) Dispersion chromatique
La dispersion chromatique caractrise l'talement du signal li sa largeur spectrale (deux
longueurs d'ondes diffrentes ne se propagent pas exactement la mme vitesse). Pour une
fibre en silice, le minimum de dispersion se situe vers 1300-1310 nm (zone oumalheureusement lattnuation sera plus forte, il faudra donc utiliser des systmedamplification au cours de la transmission).
On peut rcapituler les proprits des cbles coaxiales et des fibres optiques
par le tableau suivant :
Fibre optique Cble coaxial
On peut avoir typiquement 40km sans rpteur
Dbit 2240 Mbit/s
Diamtre de lordre dunecentaine de micromtres
quelques millimtresPoids :400kg/km
On peut avoir typiquement 2km sans rpteur
Dbit 560 Mbits/s
Diamtre de lordre ducentimtre
Poids : 3700kg/km