Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les systèmes hyperfréquences comportent des sources de bruit externes, reçues par les antennes avec le signal, et des sources de bruit internes. Tous ces bruits peuvent être mesurés séparément, modélisés et introduits dans des simulateurs pour prévoir les performances. Les prévisions de comportement sont présentées pour les oscillateurs, les récepteurs, les émetteurs, les antennes, et pour les différents types de matériels. Le bruit est parfois à l'origine d'applications, comme le rayonnement, pour certaines images ou le brouillage pour l'annulation de signaux indésirables.
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Gérard CACHIER : Ancien élève de l'École Polytechnique, Docteur ès sciences - Consultant (ancien de Thalès)
INTRODUCTION
Lintérêt du bruit dans les hyperfréquences (bande UHF ou décimétrique ou RF, bande SHF ou centimétrique, bande EHF ou millimétrique) est venu lorsque ces bandes ont été utilisées pour les équipements courants des applications hertziennes. Egalement, de nombreux aspects techniques particuliers – les composants utilisés, les architectures mises en œuvre, et les applications – ont dû être travaillés pour répondre aux exigences, et ont créé un domaine très innovant.
De façon générale, on appelle bruit « tout phénomène qui se superpose à un signal et limite la transmission de l'information » (Le Robert). Par extension, on a pris l'habitude d'appeler bruit les phénomènes physiques stochastiques à l'origine de ces limitations – il s'agit par exemple du bruit thermique du courant électrique, et des différentes sources de bruit physique qui accompagnent sa propagation dans un composant. La définition du bruit ne comprend pas les distorsions créées par le signal lui-même, qui sont les non-linéarités du circuit. Elle ne comprend pas non plus les phénomènes lents par rapport aux signaux utiles (dérive de température, vieillissement…) – on les mentionnera toutefois en décrivant certains problèmes rencontrés dans les matériels.
Ce document comprend la description des sources de bruit électromagnétique externes naturelles et celles liées aux activités humaines, ainsi que les sources physiques de bruit propres des équipements et liées à leur fonctionnement. L'analyse des bruits est ensuite faite pour les différents composants et fonctions utilisés dans les matériels, ce qui révèle des situations très différentes et explique la complexité des architectures utilisées. L'impact du bruit sur les performances des systèmes est abordé à travers des exemples représentatifs (les lecteurs se reporteront aux références bibliographiques pour avoir des informations plus complètes sur les systèmes hyperfréquences concernés). Le dernier paragraphe montre qu'il est aussi possible d'utiliser le bruit comme un avantage pour réaliser des matériels particuliers.
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- Version archivée 1 de août 2005 par Gérard CACHIER
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Sources de bruit internes
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1. Sources de bruit externes
1.1 Rayonnements électromagnétiques naturels
1.1.1 Bruits d'origine cosmique
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Rayonnement cosmologique
Ce rayonnement est le résidu, refroidi par l'expansion ou « big bang », du rayonnement isotrope de l'univers. Arno Penzias et Robert Wilson l'ont découvert en 1965 (voir la photo archive en figure 1), en mesurant pour le fond de ciel une densité spectrale de corps noir (voir encadré) à 2,7 K. C'est le bruit plancher de l'ensemble des rayonnements électromagnétiques, conforme aux prédictions de G. Gamow, dont la découverte lui a valu le prix Nobel de physique en 1978 avec P.L. Kapitsa.
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Bruit galactique
La découverte du bruit galactique en 1932 a marqué le début de la radioastronomie. Il y en a deux composantes, l'une est sphérique, l'autre est une bande brillante de quelques degrés de largeur suivant le tracé de la voie lactée. C'est un bruit blanc qui nous parvient à travers les fenêtres électromagnétiques de l'atmosphère. Dans les bandes hyperfréquences il décroît quadratiquement avec la fréquence ; à 200 MHz, il est équivalent au bruit thermique ambiant (§ 2.1).
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Radiosources galactiques et extragalactiques
Ces sources de petites dimensions, peu intenses en hyperfréquences correspondent à des nuages gazeux galactiques, supernovæ, galaxies, quasars. Elles sont répertoriées dans des catalogues résumant toutes les observations faites à ce jour, donnant les positions, intensités, spectres.
Rayonnement du corps noirLe corps noir a été défini par Kirchhoff comme l'absorbant parfait des ondes électromagnétiques. Il sert de modèle pour évaluer un corps chaud qui perd son énergie interne en rayonnant un spectre électromagnétique continu, comme par exemple un fer chauffé « au rouge ». Le spectre suit aux basses fréquences la loi en f 2 de Rayleigh, passe par un maximum qui se déplace avec la température (loi de Wien), puis décroît selon la formule générale de Planck :
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Sources de bruit externes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - OLIVER (B.M.) - Thermal and quantum - noise. Proc IEEE, mai 1965.
-
(2) - VASILESCU (G.) - Bruits et signaux parasites. - Dunod (1999).
-
(3) - DEGAUQUE (P.), HAMELIN (J.) - Compatibilité électromagnétique. - Dunod (1990).
-
(4) - VAN DER ZIEL (A.) - Noise : sources, characterization, measurement. - Prentice Hall (1970).
-
(5) - ROTHE (H.) - Theory of noisy fourpoles. - Proceedings of the IRE, June 1956, pp. 811-818.
-
(6) - ALI (F.), GUPTA (A.) - HEMT's and HBT's, devices, fabrication, and circuits. - Artech House (1990).
-
(7)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ITU-R SM 329.7
définit les rayonnements « hors bande », c'est-à-dire hors de la bande utilisée, mais dans la bande totale allouée.
CEPT/ERC/REC 74-01 « spurious emissions »
définit – 30 dBm par bande de 1 GHz
EN 301 390
spécifie les équipements point -multipoints etc.
HAUT DE PAGE
ITU (International Telrmmunications Union)
ETSI (European Telecommunication Standardisation Organization)
FCC (Federal Communications Commission)
http://www.fcc.gov/oet/spectrum
ARIB (Association of Radio Industries and Businesses)
ERO (European Radiocommunications Office)
ANFR (Agence nationale des fréquences)
ADRET...
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