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- 1. Décembre 2017 Les Ondes Electromagnétiques CESI- exia 6 décembre 2017 Aix-en-Provence Intervenant : Guy SINNIG
- 2. Décembre 2017 Objectif généralde la présentation Présenter les propriétés et caractéristiques des ondes électromagnétiques et les principales problématiques liées à leur propagation dans les câbles et fibres optiques. 2 Les Ondes Electromagnétiques
- 3. Décembre 2017 Types d’ondes Lesondes mécaniques se propagent dans un milieu. Les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide. 3 Les Ondes
- 4. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 4
- 5. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 5 temps amplitude T = période T : période en s f : féquence en Hz f = 1/T λ : longueur d’onde en m c : vitesse de la lumière = 3 108 m/s λ = c/f = cxT distance amplitude λ = longueur d’onde
- 6. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 6 E : énergie en eV f : fréquence en Hz λ : longueur d’onde en m c : vitesse de la lumière = 3 108 m/s h : constante de Planck = 6,625 10-34 Jxs E = hxf = hxc/λ Le photon est le quantum d'énergie associé aux ondes électromagnétiques. Chaque photon transporte une énergie proportionnelle à la fréquence de l’onde électromagnétique considérée. Dualité onde - corpuscule
- 7. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 7 Spectre électromagnétique
- 8. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 8 Signal électromagnétique Signal analogique Signal numérique
- 9. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 9 Signal électromagnétique Conversion d’un signal analogique en signal numérique
- 10. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 10 Transmission d’un signal Décomposition d’un signal numérique
- 11. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 11 Transmission d’un signal Amplification (ou atténuation) d’un signal Amplification : Gain (DB) G = 10 log ( Ps / Pe) exprimé en dB P = V x I et V = R x I => I = V / R d’où P = V² / R Pe = Ve² / Re et Ps = Vs² / Rs si la ligne est adaptée Re = Rs = R alors Pe = Ve² / R et Ps = Vs² / R alors G = 10 log ( Vs² / Ve² ) = 10 log (Vs / Ve)² => G(dB) = 20 log (Vs / Ve)
- 12. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 12 Transmission d’un signal RSB = Psignal / Pbruit = ( Vsignal / Vbruit )² Le rapport signal sur bruit est souvent représenté sur une échelle logarithmique, il est alors exprimé en dB RSB(dB) = 10 log (Psignal / Pbruit) = 20 log (Vsignal / Vbruit) Rapport signal / bruit (RSB)
- 13. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 13 Transmission d’un signal La bande passante d’un système BP = fH - fL fL : fréquence de coupure basse à -3dB fH : fréquence de coupure haute à -3dB G(dB) = 10 log (Ps / Pe) si Ps = 1/2 Pe alors G(dB) = 10 log (1 / 2) ≈ -3dB Bande Passante G(dB)
- 14. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 14 Transmission d’un signal Décomposition d’un signal numérique
- 15. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 15 Transmission d’un signal Air ou vide : Les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse de la lumière. Câbles : La vitesse de propagation dépend de la nature des matériaux et du type de câble. Fibres optiques : Le signal porteur est une onde lumineuse qui se propage dans un guide appelé " fibre optique ". Milieux de propagation du signal
- 16. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 16 Transmission par câbles Impédance d’un ligne Impédance caractéristique Zc : Impédance caractéristique de la ligne en Ω R : Résistance en Ω/m L : Inductance en H/m G : Conductance en S/m (G=1/R) C : capacité en F/m ω : pulsation en rd/s (ω = 2πf)
- 17. Décembre 2017 Les ondesélectromagnétiques 17 Transmission par câbles Adaptation de l’impédance d’une ligne Ligne ouverte Zg = ∞ Ligne en court-circuit Zg = 0 Ligne adaptée Zg = Zc
- 18. Décembre 2017 18 Les liaisonsdifférentielles
- 19. Décembre 2017 19 Les liaisonsdifférentielles Full duplex Half duplex Tx Rx Tx Tx Rx Tx Rx Rx Rx Tx Rx Tx
- 20. Décembre 2017 20 Full duplex Lesliaisons différentielles
- 21. Décembre 2017 21 Half duplex Lesliaisons différentielles
- 22. Décembre 2017 22 Transmission parfibre optique Les ondes électromagnétiques Avantages de la liaison optique Isolation galvanique ( pas de contact électrique entre émetteur et récepteur ). Immunité au bruit ( insensibles aux perturbations radio … ). Très faible perturbation de l'environnement électromagnétique. Grand débit d'information ( bande passante élevée ).
- 23. Décembre 2017 23 Transmission parfibre optique Les ondes électromagnétiques Réfraction Un rayon incident se propageant dans un milieu d'indice n1 vers un milieu d'indice n2 subit une déviation ( rayon réfracté ) n1 sin i1 = n2 sin i2 n = c / v c : vitesse de la lumière dans le vide 3 108 m/s v : vitesse de la lumière dans le milieu Réflexion totale si n2 > n1 et si i2 > i2R On obtient une réflexion totale
- 24. Décembre 2017 24 Transmission parfibre optique Les ondes électromagnétiques Une fibre optique est constituée par un premier milieu d'indice n1 ( coeur ) entouré par un second milieu d'indice n2 ( gaine ou manteau ). L'indice n1 est supérieur à l'indice n2 . Lorsque la lumière est injectée dans le cœur elle se propage, soit en ligne droite (monomode), soit par une succession de réflexions internes (multimode).
- 25. Décembre 2017 25 Transmission parfibre optique Les ondes électromagnétiques Utilisée pour des liaisons jusqu'à 2 km, avec un débit maximal de 50 M bits/s. Utilisée pour des liaisons longues, avec un grand débit : 150 M bits/s. Utilisée pour des liaisons longues, avec un haut débit : 500 M bits/s. les trois principaux types de fibres :