Pourquoi les radiofréquences ? Ondes et spectre radio

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

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.

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.

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).

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 $c\approx 3\times {10}^8$ m/s.

Pendant une période $T=\frac{1}{f}$, l'onde avance d'une longueur d'onde $\lambda$ :

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.

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…).

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.

Ce que ce cours prépare

Avant la suite, vérifiez que vous savez :

• citer trois usages des radiofréquences et leur fréquence approximative ;
• calculer une longueur d'onde à partir d'une fréquence, et l'inverse ;
• dire si un circuit est « petit » ou non devant la longueur d'onde ;
• expliquer ce qu'est une bande libre.