La majorité de ces technologies de communication sans fil, ne fonctionnent qu’avec des ondes radio. Ces ondes radio se propagent dans l’atmosphère en transportant les données numériques et sont captés par un dispositif émetteur/récepteur qui pourra décrypter ces données.

Ondes radio

Définition d’une ondes radio

Une onde radio, appelée de façon complète « ondes radioélectrique », est une onde électromagnétique dont la fréquence est inférieure à 300 GHz. En effet, les ondes représentent la propagation d’une perturbation qui produit une variation des propriétés physiques de l’environnement dans lequel survient cette manifestation. Une onde se déplace à une vitesse bien définie qui varie en fonction des propriétés du milieu de propagation.

Différence entre onde radio et onde électromagnétique

On parle d’onde électromagnétique lorsqu’il s’agit d’une onde ou d’un signal lumineux dont la longueur est équivalente au spectre visible. Lorsque la fréquence de cette onde électromagnétique est inférieure à 300 GHz avec une longueur dans le vide supérieure à 1 millimètre, alors celle-ci devient une onde radioélectrique.

Ondes radio

Les réglementations

Les ondes dont la fréquence est inférieure à 9 KHz sont également des ondes radio. Seulement que ces dernières ne sont pas règlementées.

Les ondes dont la fréquence est supérieure à 300 GHz sont rangées dans les ondes infrarouges compte tenu du fait que la technologie associée à leur utilisation est actuellement de type optique et non électrique. Cependant, il n’y a aucune différence entre les ondes radio, les ondes lumineuses et les autres ondes électromagnétiques.

Le spectre de radiofréquence

Ainsi, une onde radio est classée en fonction de sa fréquence qui est exprimée en Hz. C’est l’ensemble de ces fréquences qui constitue le spectre radiofréquence. Ce spectre de fréquence radio est utilisé par les technologies de communications sans fil tels que les réseaux mobiles, le Wi-Fi et la 4G afin d’assurer la transmission de données numériques à de hauts débits. Le spectre de radiofréquence s’étend de 8,3 KHz à 3000 GHZ. Cependant, les différentes applications courantes du spectre de radiofréquence concernent des fréquences comprises entre 100 KHz à 6 GHz.

La propagation de l’onde radio

Les ondes radio sont des ondes électromagnétiques qui se propagent dans l’espace vide à la vitesse de la lumière. Encore appelées ondes hertziennes, elles se propagent de deux façons,

  • La propagation rayonnée dans l’espace libre comme celle qui s’effectue autour de la Terre.
  • Et la propagation guidée dans les lignes qui s’effectue dans un câble coaxial ou par le biais d’un guide d’onde.

Les phénomènes de propagation des ondes radio

Ce qui différencie une onde radio d’un signal lumineux est bel et bien la fréquence. Cette influence de la fréquence de l’onde joue un rôle très déterminant dans sa propagation. Cependant, des phénomènes d’optique géométrique comme la déviation ou la réflexion entrent également en jeu dans le processus de propagation des ondes hertziennes ou radio. De ce fait, il arrive très souvent que plusieurs phénomènes d’optique s’appliquent en même temps au trajet de l’onde, tel que la réflexion et la diffusion, la diffusion et la réfraction. Lorsque ces différents phénomènes s’appliquent aux ondes radio, cela permet d’établir des liaisons entre des points qui ne sont pas en vue directe.

La réflexion des ondes radios

Ce phénomène provoque la réflexion de l’onde. Ainsi, confrontée à une surface similaire au sol, à un mur, à une voiture ou à la surface de l’eau, l’onde se réfléchit. La réflexion spéculaire entre en jeu lorsque l’onde se réfléchit absolument comme la réflexion d’un rayon lumineux sur un miroir. Même une onde disposant d’une fréquence de quelques mégahertz peut se réfléchir sur une couche ionisée de la haute atmosphère, l’ionosphère. La plupart du temps, une onde radio se réfléchit de façon diffuse.

La réfraction des ondes radio

Lorsqu’un rayon lumineux passe d’un milieu d’indice de réfraction à un autre milieu d’indice, il est tout simplement dévié. C’est de la même façon qu’une onde radio est susceptible de subir un changement de direction. Cela dépend essentiellement de la fréquence de l’onde et de la variation de l’indice de réfraction. Ce phénomène de réfraction est très important et très efficace, surtout dans le cas d’une propagation ionosphérique. La réflexion que subit une onde décamétrique dans la partie haute de l’atmosphère n’est rien d’autre que qu’une suite continue de réfractions.

La diffraction des ondes radio

Si une onde radio est confronté à un obstacle de grande dimension par rapport à la longueur d’onde, alors celle-ci pourra être arrêtée par cet obstacle. C’est le cas d’une colline ou d’une montagne. Néanmoins, si les conditions sont bien respectées, l’onde pourra contourner l’obstacle et continuer à se propager derrière lui. De ce fait, une onde radio ne peut être entièrement arrêtée par une montagne pendant sa propagation. Car elle pourra continuer à se propager à partir des limites de la montagne comme le sommet, vers la plaine qui se trouve derrière elle… En contrepartie de ce franchissement, l’onde subira une atténuation plus ou moins importante.

Le phénomène de diffraction est plus important pour les basses fréquences. Ainsi, une onde disposant d’une fréquence plus ou moins élevée de quelques centaines de KHz (émission kilométrique) pourra franchir un obstacle comme une montagne tandis qu’une onde de fréquence basse (émission décimétrique ou centimétrique) sera arrêtée par même une colline.

La diffusion des ondes radio

Le phénomène de diffusion se produit principalement quand une onde rencontre un obstacle dont la surface n’est pas parfaitement plane et lisse. Par exemple, les couches ionisées, la surface du sol dans les régions vallonnées ou la surface des obstacles comme les falaises, les forêts ou constructions. En optique, la diffusion signifie le rapport entre la longueur d’onde et les dimensions des irrégularités à la surface des obstacles réfléchissants.

L’effet Faraday

Lorsqu’une onde radio se propage dans un milieu ionisé comme la partie haute de l’atmosphère, sa direction de polarisation tourne. C’est pour cela que les télécommunications spatiales qui traversent cette partie utilisent une polarisation circulaire. Ainsi, l’onde reçue par l’antenne de réception n’aura pas de polarisation croisée avec cette antenne. Autrement cela qui provoquera un évanouissement de la liaison.

L’utilisation des ondes radio

Chaque fréquence radioélectrique subit de façon différente les nombreux phénomènes de propagation. Cela influence énormément le choix de leur application. Certaines fréquences sont absorbées par les molécules d’eau, et sont par conséquent utilisées pour les fours à micro-ondes, d’autres qui sont réfléchies par les précipitations, sont particulièrement utilisées pour les radars météo.

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