Word 2007

TP13
T
Tr ra an ns sm mi is ss si io on ns s l li ib br re e e et t g gu ui id dé ée e
Objectifs de la séance :
- Identifier les éléments d’une chaîne d’information ;
- Exploiter des informations pour comparer les différents types de transmission ;
Comment les nombreuses informations que nous échangeons
quotidiennement sont-elles transmises ?
DOCUMENTS MIS A DISPOSITION :
D
DO OC C. . 1 1 : : Les pertes dans un câble coaxial
La résistance d'un conducteur augmente comme la racine carrée de la fréquence ; c'est ce qu'on appelle l'effet
pelliculaire. Les pertes produisent une diminution de l'amplitude du signal en fin de ligne ; cela se manifeste par
exemple par une diminution de la puissance RF rayonnée dans le cas d'un émetteur.
Voici quelques règles concernant les pertes dans un câble coaxial :
- Plus le diamètre du conducteur est petit, plus grand sera sa résistance, et donc plus il y aura de pertes ;
- Plus la fréquence augmente, plus il y aura de pertes ;
- Plus on augmente la longueur du câble, plus il y aura de pertes ;
Les câbles coaxiaux son référencés par un code indiquant la perte par unité de longueur :
- Les pertes dans un câble de référence « 19 VATC » sont de 19 dB/100 mètres à une fréquence de référence
de 790 MHz ;
- Les pertes dans un câble de référence « 11 VREC » sont de 11 dB/100 mètres à une fréquence de référence
de 790 MHz.
 La lettre V commune à ces deux codes désigne la composition de la gaine : ici en PVC.
 Les lettre suivantes désignent la nature du ruban et la composition de la tresse (A = aluminium, R = cuivre).

D
DO OC C. . 2 2 : : Le câble coaxial
Le câble coaxial ou ligne coaxiale est une ligne de transmission ou
liaison asymétrique, utilisée en hautes fréquences, composée d'un
câble à deux conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin
ou multi-brins (en cuivre ou en cuivre argenté, voire en acier
cuivré), est entourée d'un matériau diélectrique (isolant). Le
diélectrique est entouré d'une tresse conductrice (ou feuille
d'aluminium enroulée), puis d'une gaine isolante et protectrice. Sa forme particulière permet de ne produire (et de ne
capter) aucun flux net extérieur.
Source : Wikipedia.org
Grandeurs caractéristiques d’un câble coaxial :
- L’atténuation d’un signal électrique est affaiblissement de l’amplitude du signal au cours de la transmission.
Elle se note A et s’exprime en décibel (symbole : dB) :
E
E
S
S
U amplitude de la tension du signal électrique en entrée du câble (en V)
U
A 20 log U amplitude de la tension du signal électrique en sortie du câble (en V)
U
- Le coefficient d’atténuation linéique d’un câble coaxial représente l’atténuation par unité de longueur que
subit un signal électrique dans ce câble. Il se note  et s’exprime en décibel par mètre (symbole : dB.m–1) :
E
S
E
S
1
U amplitude du signal en entrée (en V)
U amplitude du signal en sortie (en V)
U
A1
20 log longueur du câble (en m)
U
coefficient d'atténuation (en dB.m )
D
DO OC C. . 3 3 : : Atténuation linéique d’un signal
L'atténuation linéique , correspondant à la diminution de la puissance du signal par kilomètre et exprimée en
dB/km, est définie par :
e
s
Pe puissance du signal à l'entrée du dispositif de transmission
Ps puissance du signal à sa sortie
L distance parcourue par le signal (en k
P
10 log m)
LP
D
DO OC C. . 4 4 : : Atténuation spectrale d’une fibre optique en silice

D
DO OC C. . 5 5 : : Réfraction de la lumière
Loi de Snell-Descartes pour la réfraction :
n1  sin i1 = n2  sin i2
i1
<
lim
i1
Réfraction (+ faible réflexion)
lim
ii
11
;
lim
2
1
sini n
n
1
Réfraction limite
i1
>
lim
i1
Réflexion totale
D
DO OC C. . 6 6 : : Comparaison entre une fibre optique et un fil de cuivre
Fibre optique
Fil de cuivre
Sensibilité nulle aux ondes électromagnétiques
Grande sensibilité aux ondes électromagnétiques
Faible atténuation du signal : 0,2 dB/km
Forte atténuation du signal : 10 dB/km
Réseau faiblement implanté géographiquement
Réseau fortement implanté géographiquement
Grande largeur de bande : grande quantité
d'informations transportées simultanément
Largeur de bande limitée : la quantité d'informations transmises
est très limitée
D
DO OC C. . 7 7 : : Les liaisons hertziennes
Le support de transmission est une onde électromagnétique de longueur d’onde comprise entre 10 -3 m et 10 4 m :
L’atténuation dépend du milieu traversé :
Matériau
béton
métal
plâtre
bois
verre
brique
Atténuation
forte
forte
moyenne
faible
faible
faible
Le débit dépend de la technologie utilisée pour émettre l’onde électromagnétique (Wifi : 11 Mbits/s sur 100 m ;
Bluetooth : 1 Mbits/s sur 10 m avec une faible consommation d’énergie. Pour la téléphonie mobile : GSM : 9,6 kbits/s
sans trop d’atténuation grâce à des relais ; 100 kbits/s pour la 3G, 100 Mbits/s pour la 4G…).
Normale
dioptre
I
Milieu
(indice n2)
Milieu
(indice n1)
r
i1
Normale
dioptre
e
I
Milieu
(indice n2)
n2)
Milieu
(indice n1)
n1)
i2 = 90°
90°
i1
Normale
dioptre
I

1. Transmission par fibre optique (étude qualitative)
1.1. Transmission libre et guidée
La fibre optique transporte l’information grâce
à la lumière issue d’une diode infrarouge, d’une
DEL ou laser dans le cas de la fibre monomode.
Elle est amenée à être utilisée comme outil
principal d’accès à internet.
Montage expérimental :
- Le module émetteur (à gauche) contient un module microphone, un module préamplificateur et un module
émetteur (diode laser) avec connecteur pour fibre optique ;
- Le module récepteur (à droite) contient un connecteur pour fibre optique (photodiode), un module
amplificateur, un haut-parleur.
Protocole expérimental :
 Alimenter le bloc « émetteur » à l’aide d’un générateur 12V, et le bloc « récepteur » à l’aide d’un autre
générateur 12V ;
 Connecter la fibre optique entre les deux blocs et les éloigner le plus possible l’un de l’autre ;
Le bloc émetteur contient un microphone (petit cylindre gris).
 À l’aide d’un lecteur MP3 ou de votre voix, envoyer un signal musical à travers le montage et s’assurer de sa
réception dans le haut-parleur du bloc « récepteur » ;
 Déconnecter la fibre optique et placer la diode laser en face de la photodiode réceptrice. Essayer à nouveau
d’envoyer le signal sonore.
 Reproduire la même expérience mais en intercallant un écran entre la diode laser et la photdiode. Faîtes
plusieurs essais.
Questions
Microphone

1.2. Qualité de transmission d’une fibre
Avec le développement des télécommunications, la transmission libre atteint ses limites: en effet, les bandes de
fréquences allouées aux diverses utilisations ne sont pas infinies. On remplace progressivement la transmission libre
par de la transmission guidée par des fibres optiques.
On se propose de transmettre un signal sonore à l’aide d’un dispositif (ci-dessous) appelé « fibroptonic »
comprenant un encodeur, une fibre optique et un décodeur.
Montage expérimental :
Protocole expérimental :
 Diriger une extrémité de la fibre optique vers une source lumineuse tout en observant l’autre extrémité.
 Relier l’encodeur à la fibre optique et observer l’autre extrémité.
 Connecter le décodeur à la fibre optique.
 Émettre un son face au microphone sur l’encodeur puis écouter en sortie du haut-parleur du décodeur.
 Si l’écoute est satisfaisante, brancher un système d’acquisition (console + LatisPro) à la sortie du décodeur et
refaire l’expérience avec une période d’échantillonnage Te de 100 µs et une durée totale de 50 ms par exemple.
Q
Q1 1. . Le signal sonore traverse-t-il les écrans.
Q
Q2 2. . Conclure sur les avantages de la transmission par fibre par rapport à la propagation libre.