Pourquoi les Ondes Radio Sont Privilégiées pour la Communication à Courte Portée

Pourquoi les ondes radio sont choisies pour la transmission à distance et courte portée ?

INTRODUCTION

Au temps jadis, l'information se transmettait à pied ou via bêtes (chevaux, chameaux). La vitesse était très lente : des jours, voire des mois pour livrer un message.

Avec les bêtes, un peu plus vite, puis toujours plus vite jusqu'à la vitesse de la lumière au XXIe siècle, ère de la science et technologie explorées. Tout est devenu plus facile et rapide.

Vous pouvez être dans votre chambre, composer un numéro et être instantanément connecté à un ami à des millions de kilomètres. Messages tapés, conversations téléphoniques : tout est véhiculé par ondes électromagnétiques (EM).

Il existe différents types d'ondes EM, mais nous nous concentrons sur l'onde radio : qu'est-ce que c'est ? Comment se propage-t-elle ? Comment la détecter ? Comment faire un récepteur radio simple ? Pour mieux comprendre, voyons d'abord quelques notions.
Pourquoi les Ondes Radio Sont Privilégiées pour la Communication à Courte Portée

ONDE EM

Onde électromagnétique (EM) : rayonnement électromagnétique résultant d'une décharge électrique ou de la foudre. Toute décharge électrique peut produire une onde EM de longueur d'onde proche de l'onde radio.

Le rayonnement EM possède des propriétés ondulatoires : propagation, diffraction, réfraction. Les ondes EM peuvent interférer (interférence quand une onde EM de fréquence proche croise son chemin). Les ondes EM vont de l'onde radio (basse fréquence, grande longueur d'onde) au rayon gamma (plus haute fréquence, plus courte longueur d'onde, donc plus haute énergie).

ONDE RADIO

L'onde radio est une forme de rayonnement électromagnétique. Fréquence basse, environ 150 kHz à 100 MHz.

OSCILLATEURS

Pour comprendre la transmission de données par radio, parlons oscillateur. Deux types : mécanique et électrique ; nous nous concentrons sur l'électrique. Un oscillateur électrique se fait en connectant un condensateur à une bobine.

Le système oscille en chargeant le condensateur. L'énergie est stockée alternativement entre les plaques du condensateur et dans la bobine sous forme de champ magnétique. L'énergie passe de la bobine au condensateur et vice-versa pendant l'oscillation.

Le flux d'énergie implique un courant électrique. Ce flux transforme une partie de l'énergie en énergie interne dans le condensateur, la bobine et les fils de connexion.

ÉMETTEUR RADIO

Une décharge électrique produit un rayonnement EM de fréquence radio. Crépitements sur un poste radio lors d'un orage dus à l'interférence entre l'onde radio de la foudre et celle d'une station proche. Une petite étincelle domestique peut produire un bruit sur un poste radio.

Une étincelle est produite par l'ouverture/fermeture d'un interrupteur, surtout ceux portant fort courant. Étincelles de thermostats de fours/réfrigérateurs, contact de sonnette électrique : toutes produisent une onde EM détectable par radio. Les premiers émetteurs fonctionnaient sur le principe de production d'étincelles. Les émetteurs modernes fonctionnent différemment, avec plusieurs sections :

Oscillateur : condensateur + bobine, choisis pour osciller à plusieurs kHz ou MHz. Connecté à une antenne, crée un champ électrique oscillant dans le fil.
Amplificateur de rétroaction : À cause des pertes d'énergie, l'oscillateur ne peut alimenter l'antenne sans apport d'énergie compensatoire. L'énergie fournie doit être en résonance avec l'oscillateur. On prélève une petite fraction du courant oscillant de l'oscillateur (le reste va à l'antenne), on l'amplifie, et le grand courant oscillant de sortie (même fréquence) est réinjecté dans l'oscillateur pour maintenir l'oscillation continue.

MODULATEUR

Un émetteur radio ne produirait qu'une onde radio continue de fréquence et amplitude constantes s'il ne contenait qu'un oscillateur et amplificateur de rétroaction. Le modulateur module la fréquence (FM).

Dans un émetteur, une FEM de fréquence audio est injectée dans le modulateur. L'onde porteuse y est aussi injectée. Le modulateur module l'amplitude de l'onde porteuse pour suivre la forme d'onde de la FEM audio. L'onde porteuse à modulation d'amplitude est alors envoyée à l'antenne.

DÉTECTION DES ONDES RADIO

Pour certaines raisons, les ondes radio sont réfléchies par un réflecteur parabolique visé vers une station de réception à des kilomètres. Réflecteurs utilisés pour liaisons avec satellites télécoms et liaisons radio micro-ondes.

Quand le rayonnement EM atteint un objet métallique, il y produit un minuscule courant électrique. L'antenne capte les ondes radio. Elle reçoit les courants de toutes les transmissions proches. En l'écoutant directement, on n'entendrait pas de son distinct car beaucoup d'ondes sonores sont reçues.

Pour entendre un son distinct d'une station émettrice, un récepteur radio s'accorde sur un canal. Le récepteur comprend :

Syntoniseur (Tuner) : circuit condensateur-bobine. Fréquence d'oscillation variable en variant la capacitance pour l'égaler à celle de la station souhaitée.
Redresseur (Rectifier) : Rien n'est entendu si un écouteur est connecté aux bornes d'un condensateur bien que le courant oscille. Fréquence (150 kHz+) au-dessus de ce que l'oreille perçoit. Le redresseur permet d'entendre clairement.
Amplificateur : Amplifie le courant pour l'entendre même sur haut-parleur.

COMMENT CONSTRUIRE UN RÉCEPTEUR RADIO SIMPLE

Connectez antenne, diode, câble de terre et syntoniseur en série avec condensateur variable en parallèle sur la bobine. Antenne : fil isolé 25 m.
Enterrez une bande métallique dans le sol et connectez le fil de terre. Si sol sec, mouillez-le.
Fabriquez la bobine : ~80 spires de fil isolé sur tige de ferrite (améliore les propriétés).
Condensateur variable de quelques centaines de picofarads (pF). Sinon, condensateur fixe 10pF à 470pF.
Diode OA91 (germanium). Autre diode germanium possible.
Si pas de résultat, essayez 40 spires. Si encore rien, la station émettrice proche n'est probablement pas assez puissante pour ce circuit.

Vous pensez que la station est puissante mais pas de résultat ? Pas de panique ! Il faut introduire un amplificateur dans le circuit. Faites les connexions comme sur le schéma. Voici un radio simple. Un signal radio a l'énergie la plus faible et ne peut pas transmettre de grosses données instantanément. Il convient à la transmission locale/rapprochée car la plupart des transmissions radio sont audio, que l'onde radio transmet sans délai.

Pourquoi les ondes radio sont choisies pour la transmission à distance/rapprochée ?

Vous vous demandez peut-être pourquoi les autres ondes EM ne sont pas utilisées pour la courte portée et ne peuvent pas transmettre vers des zones éloignées. Les ondes radio ne produisent pas d'effet chauffant contrairement aux micro-ondes.

Les ondes radio de basse fréquence sont diffractées, permettant la réception derrière les collines. Contrairement aux autres ondes EM, les récepteurs radio n'ont pas besoin d'être en face d'un émetteur pour recevoir les signaux.

Pour la radio basse fréquence, la diffraction permet la réception derrière les collines. Des stations relais améliorent la qualité des signaux. Les autres ondes EM ne sont pas facilement diffractées.