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Radio & HyperRévisions · BUT GEII
Cours 1 - Introduction aux radiofréquences

Pourquoi les radiofréquences ? Ondes et spectre radio

Chapitre 1Durée ≈ 25 minNiveau : BUT 3 GEIIPrérequis : aucun
Objectifs du chapitre
  • 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)

1. Les ondes radio sont partout… même dans votre poche

Combien d'émetteurs radio portez-vous sur vous en ce moment ? Un smartphone en contient à lui seul une demi-douzaine : 4G/5G, Wi-Fi, Bluetooth, GPS, NFC… Ajoutez vos écouteurs, votre montre, la clé de la voiture, le badge de l'IUT. Vous êtes un petit central radio ambulant.
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.

Toutes ces liaisons utilisent des ondes radio, c'est-à-dire des ondes électromagnétiques de fréquence comprise entre quelques kHz et quelques centaines de GHz. On parle de radiofréquences (RF), et d'hyperfréquences (ou micro-ondes) au-delà de 1 GHz environ.

UsageFréquence (ordre de grandeur)
Badge sans contact, paiement NFC13,56 MHz
Radio FM87,5 à 108 MHz
Télévision numérique terrestre (TNT)470 à 694 MHz
Téléphonie mobile (4G, 5G)de 700 MHz à 3,5 GHz (cours 2)
GPS1 575,42 MHz
Bluetooth, Wi-Fi, four à micro-ondes2,4 GHz
Wi-Fi5 GHz et 6 GHz
Radar anticollision automobile77 GHz
Votre four à micro-ondes chauffe à 2,45 GHz, en plein dans la bande du Wi-Fi et du Bluetooth. C'est pourquoi une vieille box en 2,4 GHz peut ralentir pendant que le four tourne : il « fuit » un peu, et cette fuite brouille le Wi-Fi.

Classez ces usages selon leur fréquence.

  • Le paiement sans contact (NFC)
  • La télévision numérique terrestre
  • Vos écouteurs Bluetooth
  • Le GPS
  • Le radar anticollision d'une voiture

2. Ce qui change quand la fréquence monte

En électronique « classique », un fil est un fil : il relie deux points au même potentiel, instantanément. Cette idée repose sur une hypothèse que l'on oublie souvent : le circuit est petit devant la longueur d'onde du signal.

À 50 Hz, la longueur d'onde vaut 6 000 km : un câble de quelques mètres est minuscule, l'hypothèse tient. À 2,4 GHz, elle ne vaut plus que 12,5 cm. Une simple piste de circuit imprimé de quelques centimètres n'est plus « petite » : le signal n'a pas la même valeur à ses deux extrémités, la piste se comporte comme une ligne de transmission, et elle peut même rayonner comme une antenne.

Règle pratique. Tant qu'un circuit mesure moins d'environ un dixième de la longueur d'onde (L<λ/10), les lois habituelles (Kirchhoff) s'appliquent. Au-delà, il faut tenir compte de la propagation : c'est le domaine des radiofréquences.

un fil est-il encore un fil ?

Conséquences pour l'électronicien : en RF, la longueur et la forme des pistes comptent, les câbles ont une impédance à respecter (chapitre 4), tout circuit peut émettre ou capter des signaux parasites (compatibilité électromagnétique, chapitre 8), et les appareils de mesure changent (chapitre 8).

Une piste de 5 cm transporte un signal Bluetooth à 2,4 GHz. Que faut-il en penser ?

  1. Rien de particulier : une piste de 5 cm est toujours un simple fil
  2. Elle est longue devant λ/10 : il faut la traiter comme une ligne de transmission
  3. Elle bloque le signal, qui ne passe pas au-delà de 1 GHz

3. L'onde électromagnétique et la longueur d'onde

Une onde électromagnétique est formée d'un champ électrique et d'un champ magnétique qui oscillent ensemble, perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation. Elle n'a besoin d'aucun support matériel : elle traverse le vide, à la vitesse de la lumière c≈3×108 m/s.

propagation champ électrique E champ magnétique B (vu en perspective) λ
La longueur d'onde λ est la distance parcourue par l'onde pendant une période.

Pendant une période T=1f, l'onde avance d'une longueur d'onde λ :

λ=cfc≈3×108 m/s

Exemple chiffré : le fil rouge

Calculez la longueur d'onde du Bluetooth (2,44 GHz, milieu de sa bande) et celle du Wi-Fi à 5,5 GHz.

Voir la correction λBluetooth=3×1082,44×109≈0,123 m=12,3 cm λWi-Fi=3×1085,5×109≈0,0545 m=5,5 cm

Une antenne efficace mesure typiquement une demi ou un quart de longueur d'onde : λ4≈3 cm pour le Bluetooth. C'est ce qui permet de loger l'antenne dans un écouteur. Pour la radio FM (λ≈3 m), il faut un fil bien plus long : l'antenne de la voiture, ou le câble de vos écouteurs filaires, que certains téléphones utilisaient comme antenne FM.

de 50 Hz à la lumière

La lumière est elle aussi une onde électromagnétique, mais de fréquence bien plus élevée : environ 193 THz (1,93×1014 Hz) pour la lumière infrarouge des fibres optiques. Même nature, mêmes formules : c'est ce qui fera le pont avec le cours 3.
λ=cf=3×1085×109=0,06 m=6 cm

Quelle est la longueur d'onde d'un Wi-Fi à 5 GHz, en centimètres ?

4. Les bandes de fréquences et le partage du spectre

Pour s'y retrouver, on découpe le spectre radio en bandes, d'un facteur 10 en fréquence chacune. Les noms viennent de l'anglais (High, Very High, Ultra High…).

BandeFréquencesLongueurs d'ondeUsages typiques
HF3 à 30 MHz100 à 10 mradio ondes courtes, radioamateurs, NFC (13,56 MHz)
VHF30 à 300 MHz10 à 1 mradio FM, radio de l'aviation
UHF300 MHz à 3 GHz1 m à 10 cmTNT, téléphonie mobile, GPS, Bluetooth, Wi-Fi 2,4 GHz
SHF3 à 30 GHz10 à 1 cmWi-Fi 5 et 6 GHz, 5G à 3,5 GHz, satellites, radars
EHF30 à 300 GHz1 cm à 1 mmondes millimétriques, radar automobile, recherche 6G

Une ressource rare, donc partagée

Deux émetteurs proches sur la même fréquence se brouillent. Le spectre est donc une ressource publique, gérée par l'État :

  • l'ANFR (Agence nationale des fréquences) tient le tableau national de répartition des bandes de fréquences (dernière version relevée : mai 2026), qui dit à qui revient chaque bande : défense, aviation, audiovisuel, communications électroniques…, et contrôle les émetteurs ;
  • l'Arcep attribue les bandes des communications électroniques aux opérateurs (cours 2) et fixe les règles des bandes libres.

Certaines bandes sont libres : on peut y émettre sans autorisation individuelle, à condition de respecter des limites de puissance. C'est le cas de la bande de 2,4 GHz, où cohabitent Wi-Fi, Bluetooth, télécommandes et objets connectés.

Wi-Fi et Bluetooth, colocataires. Dans la bande de 2,4 GHz, le Wi-Fi est limité à 100 mW de puissance rayonnée en France, et un écouteur Bluetooth émet le plus souvent quelques milliwatts. Personne n'a l'exclusivité : chacun doit supporter le bruit des voisins. Le Bluetooth saute d'un canal à l'autre 1 600 fois par seconde pour éviter les canaux encombrés, le Wi-Fi choisit le canal le plus calme. Nous verrons comment au chapitre 7. Pour respirer, le Wi-Fi utilise aussi les bandes de 5 GHz et, depuis décembre 2021 en France, de 6 GHz.

Ce que ce cours prépare

Ce cours vous donne……pour comprendre
les décibels, le bilan de liaison, le bruit, les modulationsla téléphonie mobile (cours 2)
l'onde électromagnétique, les bilans de puissancela fibre optique (cours 3)
les lignes, l'adaptation, le bruit, l'instrumentationles circuits actifs RF et le récepteur (cours 4)

Pourquoi pouvez-vous installer une box Wi-Fi chez vous sans demander d'autorisation ?

  1. Parce que les émissions de moins de 1 W ne sont pas réglementées
  2. Parce que la box est déclarée par l'opérateur à l'Arcep
  3. Parce que le Wi-Fi utilise des bandes libres, avec des limites de puissance à respecter
  • Les radiofréquences vont de quelques kHz à quelques centaines de GHz ; Bluetooth et Wi-Fi utilisent 2,4 GHz, le Wi-Fi aussi 5 et 6 GHz.
  • Une onde électromagnétique se propage à c≈3×108 m/s ; sa longueur d'onde vaut λ=cf.
  • Quand un circuit n'est plus petit devant λ (au-delà de λ/10 environ), il faut tenir compte de la propagation : les pistes deviennent des lignes, et tout peut rayonner.
  • Bandes HF, VHF, UHF, SHF, EHF : un facteur 10 chacune.
  • Le spectre est partagé : l'ANFR répartit les bandes, l'Arcep les attribue aux opérateurs ; dans les bandes libres, on émet sans autorisation mais avec des limites de puissance.

Avant la suite, vérifiez que vous savez :

  • Bluetooth (origine, nom, développement) : Wikipédia (en), Bluetooth (consulté le 10/10/2026).
  • Fréquences des usages courants (radio FM, TNT, GPS, NFC, four à micro-ondes, radar automobile) et noms des bandes de l'UIT : valeurs usuelles.
  • Tableau national de répartition des bandes de fréquences (TNRBF) : ANFR (anfr.fr, rubrique TNRBF) (vérifié le 2026-10-10)
  • Wi-Fi : bandes, puissances, générations : Arcep (annexe RLAN, 2007) ; L'Embarqué (14 déc. 2021) ; Wikipedia « Wi-Fi 7 » ; AnandTech (2024) (vérifié le 2026-10-10)
  • Bluetooth : Wikipedia « Bluetooth » ; Bluetooth SIG (Core Specification 6.3) (vérifié le 2026-10-10)