Rayonnement et antennes : les fondamentaux du bruit et de la propagation

Description

Cette séance de cours couvre les fondamentaux du bruit dans le rayonnement et les antennes, y compris les sources de bruit internes et externes, le bruit thermique et le bruit dans les systèmes d'antenne. Il traite également des principes de communication sans fil, des champs électromagnétiques, de la propagation dans différents médias et des phénomènes physiques tels que la réfraction et la réflexion. La séance de cours explore les phénomènes d'absorption et de diffusion dus à la pluie, au brouillard et aux gaz atmosphériques, ainsi que l'impact des obstacles sur la propagation du signal, y compris la réflexion et la diffraction.

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Antenne dipolaire

L'antenne dipolaire, élaborée par Heinrich Rudolph Hertz vers 1886, est une antenne constituée de deux brins métalliques, alimentée en son milieu et destinée à transmettre ou recevoir de l'énergie électromagnétique. Ce type d'antenne est le plus simple à étudier d'un point de vue analytique. 220px|thumb|Antenne dipolaire. thumb|300px|Une antenne dipolaire recevant une onde radio. thumb|Schéma géométrique d'un dipôle élémentaire.

Bruit de grenaille

vignette|Illustration d'un bruit d'émission de photons : le nombre moyen de photons par pixel augmente, de gauche à droite et de haut en bas, dans une simulation d'un processus de Poisson à partir d'une photo. Un bruit de grenaille, bruit de Schottky ou bruit quantique (en anglais, shot noise) est un bruit de fond qui peut être modélisé par un processus de Poisson. En électronique, il est causé par le fait que le courant électrique n'est pas continu mais constitué de porteurs de charge élémentaires (en général des électrons).

Antenne radioélectrique

thumb|Antenne rideau HF de télécommunication. thumb|Antennes de réception de la télévision. thumb|Montage d'une antenne de station terrienne au Nicaragua. thumb|upright=1.8|Un diagramme animé d'une antenne dipôle recevant une onde radio. En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques. L'antenne est un élément fondamental dans un système radioélectrique, et ses caractéristiques de rendement, gain, diagramme de rayonnement influencent directement les performances de qualité et de portée du système.

Rayonnement ionisant

vignette|Pouvoir de pénétration (exposition externe).Le rayonnement alpha (constitué de noyaux d'hélium) est arrêté par une simple feuille de papier.Le rayonnement bêta (constitué d'électrons ou de positons) est arrêté par une plaque d'aluminium.Le rayonnement gamma, constitué de photons très énergétiques, est atténué (et non arrêté) quand il pénètre de la matière dense, ce qui le rend particulièrement dangereux pour les organismes vivants.Il existe d'autres types de rayonnements ionisants.

Propagation des ondes radio

Les ondes radioélectriques ou ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques qui se propagent de deux façons : dans l'espace libre (propagation rayonnée, autour de la Terre par exemple) dans des lignes (propagation guidée, dans un câble coaxial ou un guide d'ondes) Le domaine des fréquences des ondes radio s'étend de à . Pour la partie théorique, on se reportera à l'article Établissement de l'équation de propagation à partir des équations de Maxwell .