penetration onde electromagnétique

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Le 20/04/2011 à 22h38 2066 vues

Question d'origine :

bonjour, Il m'a semblé comprendre dans le cas d'une onde électromagnétique du type onde radio que plus la longueur d'onde d'une onde est importante plus elle peut traverser les obstacles du type mur ou métal ou autre Ce qui veut donc dire que plus la fréquence de l'onde est importante moins elle traversera ces obstacles. est ce exact et si oui pourquoi? cela signifie t il que la bande AM sera plus accessible que la bande FM? Pouvez vous faire le lien avec les téléphones portables ainsi que la bande de fréquence utilisé par les différents fournisseur de téléphonie. Est ce aussi la raison pour laquelle la lumière de fréquence beaucoup plus importante que les ondes radio ne traverse pas les murs? bravo pour votre site et continuez...

Réponse du Guichet

bml_sci - Département : Sciences et Techniques

Le 22/04/2011 à 14h20

Réponse du département Sciences et Techniques

Bonjour,

Nous vous recommandons la lecture du site lafontaudio comme dans nous l’avions déjà fait dans cette précédente question sur les ondes : ondes sonores basses ainsi que la lecture de ces précédentes réponses :

- ondes radio dans l'air

- réception FM

- radiophonie : comment fonctionne une radio ?

Comment une onde électromagnétique traverse-t-elle une vitre ou un mur ? Gérard Grison, Boussy (Essonne)
Frédéric Chevy, laboratoire Kastler- Brossel, Paris.

En pénétrant un mur en béton ou une vitre, les photons d'une onde lumineuse excitent les atomes de surface. Ceux-ci reviennent à leur état d'énergie initial en émettant un autre photon qui excite, à son tour, un atome voisin. Une onde électromagnétique secondaire se propage ainsi, de proche en proche, dans le matériau.
En général, l'énergie de l'onde incidente n'est pas intégralement convertie dans cette onde secondaire. Ainsi, une lumière proche de l'ultraviolet excite directement les électrons de l'atome. Si le rayonnement est proche de l'infrarouge, les molécules peuvent se mettre à vibrer comme des ressorts. Enfin, quand un matériau est inondé de micro-ondes, les molécules peuvent se mettre à tourner sur elles-mêmes.
Une partie de l'énergie peut ainsi être dissipée sous forme de chaleur : cela correspond à l'absorption de l'onde.
Si l'absorption est forte, le milieu apparaît opaque. Dans le cas contraire, il semble transparent. Les fréquences auxquelles surviennent ces phénomènes dépendent de la nature du matériau.
Un verre, par exemple, est transparent pour des longueurs d'onde visibles et devient opaque pour l'infrarouge ou l'ultraviolet. C'est pourquoi il est impossible de bronzer derrière une vitre.
Les ondes radio, par contre, ont des longueurs d'onde très grandes, de l'ordre du centimètre. L'énergie des photons est donc très petite, et ils n'interagissent quasiment pas avec la matière : cela explique que l'on puisse capter la radio à travers presque tous les obstacles matériels. En fait, seuls les métaux, matériaux dans lesquels les électrons sont pratiquement libres, sont sensibles à des ondes aussi faiblement énergétiques. Cela explique d'ailleurs qu'il soit si difficile de capter la radio derrière un mur pourvu d'une armature métallique, du béton armé, par exemple.

Source : La recherche

Le spectre radiofréquence : un ensemble borné

La famille des ondes électromagnétiques inclut les ondes radio et les micro-ondes mais aussi la lumière visible, les rayons X... Le spectre radiofréquence utilisé par les technologies de transmission radio s'étend de quelques hertz à 300 gigahertz. Toutes les applications radio (télévision, radiophonie, téléphonie mobile, réseaux d'accès internet sans fil, applications militaires, communications avec les satellites...) doivent cohabiter dans cet intervalle clos et inextensible.
Plus la fréquence utilisée est basse, plus la portée des ondes est élevée et plus les ondes sont capables de traverser les obstacles. En revanche, la fréquence détermine la capacité de transport d'information de l'onde : plus la fréquence est élevée, plus les variations de signal sont nombreuses dans un intervalle de temps donné. Or l'information numérique est constituée de variations du signal représentant des successions de 0 et de 1 (les bits) ; plus le signal varie souvent, plus on peut véhiculer de bits par seconde, et donc plus la vitesse de transmission de l'information numérique est élevée.
De ces deux contraintes, l'une poussant a l'utilisation de frequences basses, l'autre à l'utilisation de fréquences hautes, on déduit qu'il existe un ensemble de fréquences constituant le meilleur compromis entre vitesse de transmission et portée ; il s'agit des fréquences de l'ordre de quelques centaines a quelques milliers de MHz. Les applications consistant a desservir des utilisateurs répartis sur un territoire ont tendance à se concentrer dans cette partie reduite du spectre. Cette concentration et le bornage physique du spectre font des fréquences radio une ressource rare.

Source : La gestion des fréquences radio

Bande AM / bande FM

La modulation de fréquence a pour avantages : une meilleure fidélité, une sélectivité accrue et elle est insensible aux parasites.
Dans la modulation de fréquence, l'amplitude reste la même, mais sa fréquence varie au rythme de l'amplitude du signal modulant.

Lorsque la tension du signal modulant augmente, la fréquence de la porteuse augmente ; lorsque la tension du signal modulant diminue, la fréquence de la porteuse diminue.
Pour la radiodiffusion F.M., la longueur d'ondes de la porteuse est comprise entre 88MHz et 108MHz.

Source : transmissions radio

Sur la propagation des sons : epsic.ch

Téléphonie mobile

Les gammes de fréquences utilisées pour le GSM sont comprises entre 890 MHz et 915 MHz, or un appel nécessite 200 kHz de bande de fréquence. Cette bande de fréquence ne permet donc que 125 connexions à la fois. Le fait d’allouer un sous-ensemble de fréquence pour chaque BTS et que cette bande soit différente de celles des cellules environnantes, permet de multiplier le nombre de connexion sur le territoire, ainsi chaque station peut gérer quelques dizaines d’appel à la fois.
Suite à la recrudescence de la téléphonie mobile, les fournisseurs ont du s’adapter et multiplier les services. Cela a engendré de nouvelles applications comme le SMS, le MMS, la visio, ou l’internet sur mobile. Toutes ces fonctionnalités dérivent d’une avancée dans la téléphonie, qui a permis d’augmenter les débits d’envoi et de réception des données. Ces technologies découlent de l’apparition de nouvelles fréquences de communication, de nouvelles méthodes de codage des données mais aussi dans la miniaturisation des téléphones. En France, 3 gammes de fréquences sont attribuées pour la téléphonie mobile :
• GSM 900 : De 890 à 915 MHz et de 935 à 960 MHz
• GSM 1800 : De 1710 à 1785 MHz et 1805 à 1880 MHz
• GSM 2100 : De 1920 à 1980 MHz et 2110 à 2170 MHz
Lorsque plusieurs gammes de fréquences sont apparues en France, les téléphones mobiles devaient pouvoir émettre et recevoir sur ces différentes gammes. Les téléphones bi-bandes sont apparus pour utiliser le GSM 900 et le GSM 1800. De nos jours, tous les téléphones sont tri-bandes afin d’échanger sur l’ensemble des gammes disponibles sur le territoire.

Source : Guide téléphonie mobile

A lire également ce dossier "fréquences" émis par l’Autorité de régulations des communications électroniques et des postes (ARCEP).