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Semestre 5 · Cours 1 · 8 chapitres
Introduction aux radiofréquences Ondes, décibels, lignes, antennes, bruit, modulations et instruments : la boîte à outils de tout le module.
Tout au long de ce cours, deux technologies vont nous accompagner : le Bluetooth de vos écouteurs et le Wi-Fi de votre box. Elles partagent la même bande de fréquences, autour de 2,4 GHz, et pourtant elles s'opposent en presque tout : portée, puissance, débit, façon de partager les ondes. À chaque chapitre, nous les regarderons avec un nouvel outil.
1 Pourquoi les radiofréquences ? Ondes et spectre radio Durée ≈ 25 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Citer des usages quotidiens des radiofréquences et leurs ordres de grandeur de fréquence Expliquer pourquoi un circuit se comporte autrement quand la fréquence monte Décrire une onde électromagnétique et calculer une longueur d'onde Situer les grandes bandes de fréquences et expliquer pourquoi le spectre est partagé Situer ce cours dans le module (cours 2, 3 et 4)
2 Les outils de base : sinus, puissance et décibels Durée ≈ 30 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Décrire un signal sinusoïdal par son amplitude, sa fréquence, sa période et sa phase Calculer une valeur efficace et une puissance dans une charge de 50 Ω Convertir un rapport en dB et une puissance en dBm, et inversement Utiliser les règles pratiques +3 dB et +10 dB Faire le bilan de puissance d'une chaîne en additionnant des dB
3 Regarder un signal en temps et en fréquence Durée ≈ 30 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Décrire un même signal dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel Expliquer qu'un signal périodique est une somme de sinus (harmoniques) Définir la bande passante d'un signal, d'un canal et d'un instrument Lire la réponse en fréquence d'un filtre en dB et reconnaître passe-bas, passe-haut et passe-bande
4 Lignes de transmission et adaptation d'impédance Durée ≈ 30 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Expliquer quand un câble doit être traité comme une ligne de transmission Définir l'impédance caractéristique et justifier le choix de 50 Ω Calculer le coefficient de réflexion d'une charge résistive Calculer le ROS et les pertes de retour (return loss) à partir du coefficient de réflexion Citer les conséquences d'une désadaptation
5 Antennes, propagation et bilan de liaison Durée ≈ 35 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Expliquer le rôle d'une antenne et décrire le dipôle demi-onde Lire un diagramme de rayonnement et un gain en dBi ; citer les polarisations Calculer une PIRE Calculer l'affaiblissement en espace libre et utiliser la formule de Friis en dB Faire un bilan de liaison complet avec sa marge et estimer une portée
6 Le bruit : la limite de toute réception Durée ≈ 30 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Citer les origines du bruit dans un récepteur Calculer la puissance de bruit thermique dans une bande donnée (−174 dBm/Hz + 10·log10 B) Définir le rapport signal sur bruit et le facteur de bruit Calculer la sensibilité d'un récepteur et l'utiliser dans un bilan de liaison
7 Moduler pour transmettre de l'information Durée ≈ 35 min · 4 sections Objectifs et sections Objectifs Expliquer pourquoi on module une porteuse Décrire les modulations AM et FM en temps et en fréquence Décrire les modulations numériques ASK, FSK, PSK et QAM, et lire une constellation Relier nombre d'états, bits par symbole, débit et largeur de bande ; citer la limite de Shannon Expliquer qualitativement l'effet du bruit sur une constellation et le partage d'un canal
8 L'instrumentation RF et hyperfréquences Durée ≈ 35 min · 5 sections Objectifs et sections Objectifs Expliquer ce que montrent l'oscilloscope et l'analyseur de spectre, et leurs limites Régler un analyseur de spectre (fréquence centrale, span, RBW, niveau de référence) Choisir l'instrument adapté à la question posée Expliquer le principe de l'analyseur de réseau vectoriel et ce qu'il mesure Présenter les sources de bruit, les chambres anéchoïques et les essais de conformité