Théorie de l'antenne - Spectre et transmission
Dans l'atmosphère terrestre, la propagation des ondes dépend non seulement des propriétés de l'onde, mais aussi des effets sur l'environnement et des couches de l'atmosphère terrestre. Tous ces éléments doivent être étudiés afin de se faire une idée de la façon dont une onde se propage dans l'environnement.
Regardons le frequency spectrumsur lequel la transmission ou la réception du signal a lieu. Différents types d'antennes sont fabriqués en fonction de la gamme de fréquences dans laquelle elles sont utilisées.
Spectre électromagnétique
La communication sans fil est basée sur le principe de la diffusion et de la réception des ondes électromagnétiques. Ces ondes peuvent être caractérisées par leur fréquence (f) et leur longueur d'onde (λ) lambda.
Une représentation graphique du spectre électromagnétique est donnée dans la figure suivante.
Bandes basses fréquences
Les bandes basse fréquence comprennent les parties radio, micro-ondes, infrarouge et visible du spectre. Ils peuvent être utilisés pour la transmission d'informations en modulant l'amplitude, la fréquence ou la phase des ondes.
Bandes haute fréquence
Les bandes haute fréquence comprennent des rayons X et des rayons gamma. Théoriquement, ces ondes sont meilleures pour la propagation de l'information. Cependant, ces ondes ne sont pratiquement pas utilisées en raison de difficultés de modulation et les ondes sont nocives pour les êtres vivants. De plus, les ondes à haute fréquence ne se propagent pas bien à travers les bâtiments.
Bandes de fréquences et leurs utilisations
Le tableau suivant décrit les bandes de fréquences et leurs utilisations -
| Nom du groupe | La fréquence | Longueur d'onde | Applications |
|---|---|---|---|
| Fréquence extrêmement basse (ELF) | 30 Hz à 300 Hz | 10,000 à 1,000 KM | Fréquences des lignes électriques |
| Fréquence vocale (VF) | 300 Hz à 3 KHz | 1000 à 100 KM | Communications téléphoniques |
| Très basse fréquence (VLF) | 3 KHz à 30 KHz | 100 à 10 KM | Communications maritimes |
| Basse fréquence (LF) | 30 KHz à 300 KHz | 10 à 1 KM | Communications maritimes |
| Moyenne fréquence (MF) | 300 KHz à 3 MHz | 1000 à 100 m | Diffusion AM |
| Haute fréquence (HF) | 3 MHz à 30 MHz | 100 à 10 m | Communications longue distance avion / navire |
| Très haute fréquence (VHF) | 30 MHz à 300 MHz | 10 à 1 m | Diffusion FM |
| Ultra haute fréquence (UHF) | 300 MHz à 3 GHz | 100 à 10 cm | Téléphone portable |
| Super haute fréquence (SHF) | 3 GHz à 30 GHz | 10 à 1 cm | Communications par satellite, liaisons hyperfréquences |
| Extrêmement haute fréquence (EHF) | 30 GHz à 300 GHz | 10 à 1 mm | Boucle locale sans fil |
| Infrarouge | 300 GHz à 400 THz | 1 mm à 770 nm | Electronique grand public |
| Lumière visible | 400 THz à 900 THz | 770 nm à 330 nm | Communications optiques |
Allocation du spectre
Le spectre électromagnétique étant une ressource commune accessible à tous, plusieurs accords nationaux et internationaux ont été conclus concernant l'utilisation des différentes bandes de fréquences du spectre. Les gouvernements nationaux individuels attribuent du spectre pour des applications telles que la radiodiffusion AM / FM, la radiodiffusion télévisuelle, la téléphonie mobile, les communications militaires et l'utilisation gouvernementale.
Worldwide, une agence de l'Union Internationale des Télécommunications Radio Communication (ITU-R) Bureau appelé Conférence administrative mondiale des radiocommunications (WARC) essaie de coordonner l'attribution du spectre par les différents gouvernements nationaux, de sorte que des dispositifs de communication pouvant fonctionner dans plusieurs pays puissent être fabriqués.
Limitations de transmission
Quatre types de limitations affectant les transmissions d'ondes électromagnétiques sont:
Atténuation
Selon la définition standard, «la diminution de la qualité et de la force du signal est connue sous le nom de attenuation. »
La force d'un signal diminue avec la distance sur le support de transmission. L'ampleur de l'atténuation est fonction de la distance, du support de transmission ainsi que de la fréquence de la transmission sous-jacente. Même en espace libre, sans autre altération, le signal transmis s'atténue sur la distance, simplement parce que le signal est étalé sur une zone de plus en plus grande.
Distorsion
Selon la définition standard, «tout changement qui modifie la relation de base entre les composantes de fréquence d'un signal ou les niveaux d'amplitude d'un signal est appelé distortion. »
La distorsion d'un signal est le processus qui perturbe les propriétés du signal, ajoutant des composants indésirables, ce qui affecte la qualité du signal. Il s'agit généralement d'un récepteur FM, où le signal reçu est parfois complètement perturbé, donnant un bourdonnement en sortie.
Dispersion
Selon la définition standard, "Dispersion est le phénomène dans lequel la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dépend de la longueur d'onde. »
Dispersionest le phénomène de propagation d'un sursaut d'énergie électromagnétique lors de la propagation. Elle est particulièrement répandue dans les transmissions filaires telles qu'une fibre optique. Les rafales de données envoyées en succession rapide ont tendance à fusionner en raison de la dispersion. Plus la longueur du fil est longue, plus l'effet de dispersion est important. La dispersion a pour effet de limiter le produit de R et L.‘R’ est le data rate et ‘L’ est distance.
Bruit
Selon la définition standard, «toute forme d'énergie indésirable ayant tendance à interférer avec la réception et la reproduction appropriées et faciles des signaux utiles est appelée bruit.»
La forme de bruit la plus répandue est thermal noise. Il est souvent modélisé à l'aide d'un modèle gaussien additif. Le bruit thermique est dû à l'agitation thermique des électrons et est uniformément réparti sur le spectre de fréquences.
Les autres formes de bruit comprennent -
Inter modulation noise - Causé par des signaux produits à des fréquences qui sont des sommes ou des différences de fréquences porteuses.
Crosstalk - Interférence entre deux signaux.
Impulse noise- Impulsions irrégulières de haute énergie causées par des perturbations électromagnétiques externes. Un bruit impulsionnel peut ne pas avoir un impact significatif sur les données analogiques. Cependant, il a un effet notable sur les données numériques, provoquant des erreurs de rafale.