Propagation des ondes électromagnétiques

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Questions and Answers

Quelle est la hauteur maximale jusqu'à laquelle se trouve la plupart de la masse de l'atmosphère terrestre ?

  • 1 000 km
  • 50 000 km
  • 80 km
  • 31 km (correct)

Dans quelle couche atmosphérique la température décroît avec l'altitude jusqu'à −80 °C ?

  • Stratosphère
  • Thermosphère
  • Mésosphère (correct)
  • Troposphère

Quel rôle joue l'ionosphère dans les communications modernes ?

  • Elle neutralise les interférences radio.
  • Elle permet de transmettre des signaux lumineux.
  • Elle renforce les signaux radio sans réflexion.
  • Elle réfléchit les ondes radio sur ses couches ionisées. (correct)

À quelle altitude se situe principalement l'ionosphère terrestre ?

<p>Entre 60 et 1 000 km (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle partie de l'atmosphère contient la couche d'ozone ?

<p>Stratosphère (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la température maximale atteinte dans la thermosphère ?

<p>350 à 800 °C (C)</p> Signup and view all the answers

Qui a établi une liaison radio transatlantique en 1901 ?

<p>Marconi (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'épaisseur de la troposphère aux pôles ?

<p>7 à 8 km (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui influence la propagation ionosphérique des ondes électromagnétiques ?

<p>Le cycle solaire (A)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue l'ionosphère dans les communications radio à longue distance ?

<p>Elle permet la réflexion des ondes sur ses couches ionisées. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles conditions atmosphériques peuvent perturber la qualité des communications radio ?

<p>Les orages magnétiques (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'élément constitutif principal de l'atmosphère terrestre ?

<p>Diazote (A)</p> Signup and view all the answers

Quel effet a l'atmosphère sur le rayonnement solaire ?

<p>Elle filtre le rayonnement ultraviolet (B)</p> Signup and view all the answers

Quels facteurs influencent la densité électronique dans l'ionosphère ?

<p>L'heure de la journée (D)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène n'est PAS un aspect de la propagation des ondes électromagnétiques ?

<p>La consommation d'énergie (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la composition moyenne de l'atmosphère en vapeur d'eau ?

<p>0,25 % (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal fluide de l'atmosphère terrestre capable de changer rapidement de phase?

<p>La vapeur d'eau (B)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle l'atmosphère joue-t-elle pour protéger la Terre des radiations solaires nocives?

<p>Elle filtre ces radiations (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle couche de l'atmosphère est la plus riche en vapeur d'eau?

<p>Troposphère (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la température varie-t-elle avec l'altitude dans la troposphère?

<p>Elle diminue avec l'altitude (C)</p> Signup and view all the answers

Quel gaz à effet de serre contribue à maintenir une température habitable sur Terre?

<p>Dioxyde de carbone (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle caractéristique décrit la thermosphère?

<p>Augmentation rapide de la température avec altitude (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle couche de l'atmosphère contient la couche d'ozone?

<p>Stratosphère (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'épaisseur moyenne de l'atmosphère terrestre?

<p>600 km (D)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur principal est responsable de l'ionisation dans l'ionosphère ?

<p>L'interaction des radiations solaires avec les molécules neutres (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la densité d'électrons dans l'ionosphère varie-t-elle en fonction de l'activité solaire ?

<p>Elle augmente considérablement lors des pics d'activité solaire (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'une des conséquences de l'ionisation persistante à haute altitude ?

<p>Une ionisation qui persiste même après la disparition du rayonnement solaire (D)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène est particulièrement affecté par les scintillations ionosphériques ?

<p>Les systèmes de positionnement par satellite comme le GPS (D)</p> Signup and view all the answers

Quelles manifestations peuvent survenir à cause des activités solaires sur l'ionosphère ?

<p>Des variations de phase et d'intensité des signaux radio (C)</p> Signup and view all the answers

À quelle altitude l'ionisation persiste le plus longtemps après la disparition du rayonnement solaire ?

<p>À haute altitude (D)</p> Signup and view all the answers

Quel impact l'ionosphère a-t-elle sur les communications radio à longue distance ?

<p>Elle permet aux ondes radio de se réfléchir sur ses couches ionisées (B)</p> Signup and view all the answers

Quel événement peut contribuer aux perturbations ionosphériques ?

<p>Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le facteur principal qui influence le niveau de bruit radioélectrique dans les zones urbaines par rapport aux régions inhabitée?

<p>La proximité des sources industrielles (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'une des conséquences des distorsions de modulation sur les ondes radio?

<p>Difficulté à comprendre la modulation (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la fréquence maximale d'utilisation (MUF) détermine?

<p>La fréquence maximale pour des liaisons fiables (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle altitude correspond à la région de l'ionosphère?

<p>Entre 60 et 800 km (A)</p> Signup and view all the answers

Comment les agences prédisent-elles la propagation ionosphérique?

<p>En évaluant l'état de l'ionosphère (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle type de transmission nécessiterait une antenne avec un angle de départ nul ou faible?

<p>Communications en onde de sol (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle valeur représente la fréquence minimale d'utilisation (LUF)?

<p>La fréquence au-delà de laquelle les liaisons deviennent aléatoires (B)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les systèmes automatiques sont-ils utilisés dans les communications HF?

<p>Pour s'adapter à la propagation en mesurant l'atténuation (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le maximum de distance de communication possible dans la bande de fréquence en dessous de 4 MHz pendant la nuit ?

<p>2000 km (D)</p> Signup and view all the answers

À quelle fréquence peut-on commencer à établir des communications intercontinentales ?

<p>8 MHz (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la portée maximale de communication intercontinentale dans la bande de 4 à 8 MHz ?

<p>4000 km (B)</p> Signup and view all the answers

Dans quel intervalle de fréquence les communications locales sont possibles jusqu'à une trentaine de kilomètres ?

<p>4 à 8 MHz (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le changement de la distance de saut de communication de jour à nuit dans la bande de 8 à 12 MHz ?

<p>Passant de 300 km le jour à 1000 km la nuit (D)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les meilleures conditions pour les communications intercontinentales dans la bande de 22 à 26 MHz ?

<p>Lorsque le parcours est éclairé par le soleil (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle distance de saut est typique pour des communications dans la bande de 12 à 16 MHz pendant la nuit ?

<p>1600 km (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle bande de fréquence est particulièrement productive pendant les périodes de grande activité solaire ?

<p>De 22 à 26 MHz (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Propagation ionosphérique

Mécanisme de propagation des ondes radio à travers la couche ionisée de l'ionosphère.

Facteurs influençant la propagation ionosphérique

Le cycle solaire, l'heure du jour et les saisons, qui affectent la densité électronique et les propriétés réfractives de l'ionosphère.

Perturbations ionosphériques

Évènements solaires ou orages magnétiques affectant la qualité des communications.

Atmosphère terrestre

Enveloppe gazeuse entourant la Terre, composée principalement de diazote, dioxygène, argon et dioxyde de carbone.

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Propagation d'ondes centimétriques et métriques

Propagation des ondes radio de courtes et moyennes longueurs.

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Diffraction des ondes

Déviation des ondes radio autour d'obstacles.

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Diffusion des ondes

Étalement des ondes radio.

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Bilan de liaison

Évaluation de la qualité d'une liaison radio en fonction des conditions de propagation.

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Vapeur d'eau atmosphérique

Le seul fluide atmosphérique capable de changer d'état (solide, liquide, gaz) rapidement, principalement en fonction de la température. Sa concentration varie considérablement dans le temps et l'espace.

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Effet de la chaleur sur l'air humide

La chaleur provoque la montée de l'air et de son humidité, car la pression et la température diminuent avec l'altitude dans la troposphère.

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Rôle de l'atmosphère

L'atmosphère protège la Terre des radiations solaires nocives, régule le climat en maintenant une température habitable et fournit l'air que nous respirons.

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Gaz à effet de serre

Gaz comme le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau qui piègent la chaleur du soleil et contribuent à maintenir une température habitable sur Terre.

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Troposphère

La couche la plus basse de l'atmosphère, riche en vapeur d'eau et en nuages. C'est ici que se déroulent les phénomènes météorologiques.

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Stratosphère

Couche au-dessus de la troposphère, contenant la couche d'ozone qui filtre les rayons UV nocifs du soleil.

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Limite de l'atmosphère

Pas de frontière précise, l'atmosphère s'amincit progressivement jusqu'à l'espace. Son épaisseur est estimée entre 350 et 800 km, avec une moyenne d'environ 600 km.

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Couches de l'atmosphère

L'atmosphère est structurée en plusieurs couches : troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère et exosphère.

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L'ionosphère

Couche de l'atmosphère terrestre ionisée par les radiations solaires, située entre 60 et 1000 km d'altitude. Elle joue un rôle crucial dans la propagation des ondes radio à longue distance.

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Densité électronique

Nombre d'électrons libres par unité de volume dans l'ionosphère. Elle varie en fonction de l'altitude, de l'activité solaire et de l'heure du jour.

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Activité solaire

Niveau d'énergie émise par le Soleil, qui varie selon un cycle d'environ 11 ans. L'activité solaire influence fortement l'ionosphère.

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Eruptions solaires

Événements violents à la surface du Soleil qui libèrent une grande quantité de particules chargées et de radiations.

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Éjections de masse coronale (EMC)

Libération massive de plasma de la couronne solaire dans l'espace, dirigée vers la Terre. Les EMC peuvent causer des perturbations ionosphériques.

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Scintillations ionosphériques

Fluctuations rapides des signaux radio reçus par les satellites, causées par des irrégularités dans la densité électronique de l'ionosphère.

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Influence de l'heure du jour sur la propagation

La portée des communications radio dépend de l'heure du jour. La nuit, les ondes ont une portée plus grande car la couche D de l'ionosphère disparaît.

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Portée des ondes en dessous de 4 MHz

En dessous de 4 MHz, les communications à grande distance sont possibles la nuit, car la couche D disparaît. La portée est limitée le jour. Les communications locales sont possibles en journée.

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Portée des ondes entre 4 et 8 MHz

Entre 4 et 8 MHz, les communications intercontinentales sont possibles, mais les liaisons fiables sont limitées à 200-3000 km. Des liaisons locales sont possibles sur quelques dizaines de kilomètres.

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Portée des ondes entre 8 et 12 MHz

Entre 8 et 12 MHz, la portée varie en fonction de l'heure du jour, les communications continentales sont possibles 24 heures sur 24.

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Portée des ondes entre 12 et 16 MHz

Entre 12 et 16 MHz, la bande est ouverte pendant la journée avec une portée allant jusqu'à 2000 km. Les communications sont possibles jusqu'aux antipodes pendant des périodes favorables du cycle solaire.

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Portée des ondes entre 16 et 22 MHz

Entre 16 et 22 MHz, la bande est excellente pour les communications intercontinentales, surtout pendant le jour, avec des distances de saut variant entre 500 et 1500 km.

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Portée des ondes entre 22 et 30 MHz

Entre 22 et 30 MHz, la bande est excellente en période de grande activité solaire pour les communications intercontinentales lorsque le parcours est éclairé par le soleil.

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Ouvertures sporadiques entre 22 et 26 MHz

Des ouvertures sporadiques, permettant des liaisons même durant les périodes défavorables du cycle solaire, se produisent entre mai et août et plus rarement entre novembre et janvier.

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Bruit radioélectrique : intensité

Le bruit radioélectrique couvre tout le spectre radio, mais son intensité varie. Il est plus élevé en zones urbaines qu'en zones rurales.

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Distorsion de modulation

La réflexion des ondes radio sur l'ionosphère peut déformer le signal, rendant la modulation difficile à comprendre. Ceci est plus fréquent près des pôles.

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Prédiction de la propagation ionosphérique

La prédiction de la propagation ionosphérique est essentielle pour optimiser les communications radio longue distance, surtout en HF. Elle dépend de l'état de l'ionosphère, qui varie.

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Qu'est-ce que la MUF ?

La MUF (Fréquence Maximale d'Utilisation) est une valeur qui indique la fréquence maximale sur laquelle une liaison radio est possible pour un trajet et une période donnés.

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Qu'est-ce que la LUF ?

La LUF (Fréquence Minimale d'Utilisation) est une valeur qui indique la fréquence minimale sur laquelle une liaison radio est possible pour un trajet et une période donnés.

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Probabilité de liaison

Exprimée en pourcentage, la probabilité de liaison indique la chance que la communication radio soit réussie à une fréquence donnée.

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Antennes et angle de départ

L'angle de départ de l'antenne est crucial: les communications en ondes de sol nécessitent un angle faible, tandis que les réflexions ionosphériques nécessitent un angle plus élevé.

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Mésosphère

Couche située au-dessus de la stratosphère, caractérisée par des températures très basses.

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Thermosphère

Couche au-dessus de la mésosphère, où la température augmente avec l'altitude.

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Exosphère

Couche la plus externe de l'atmosphère, où les atomes sont plus espacés et peuvent s'échapper dans l'espace.

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Study Notes

Propagation Réelle

  • Objectif du cours : Comprendre les problèmes de propagation des ondes électromagnétiques dans l'atmosphère et leurs effets sur la qualité des liaisons radio.

Objectifs du cours :

  • Compréhension des mécanismes de propagation : Étudier la propagation des ondes électromagnétiques en tenant compte de la réflexion sur les couches ionisées de l'ionosphère pour des communications au-delà de l'horizon.
  • Analyse des conditions de propagation : Examiner les facteurs influençant la propagation ionosphérique, tels que le cycle solaire, l'heure de la journée, les saisons, et l'impact sur la densité et les propriétés réfractives de l'ionosphère.
  • Impact des perturbations ionosphériques : Étudier l'influence des événements solaires et des orages magnétiques sur la qualité des communications radio (bilan de liaison en fonction des conditions).

Plan du cours :

  • Généralités sur l'atmosphère: Définition de l'atmosphère terrestre, sa composition et ses couches (troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère, exosphère), rôle, importance et régulation.
  • Propagation ionosphérique: Propriétés de l'ionosphère (composition, couche de Kennelly-Heaviside et Appleton, propriétés, perturbations). Limitation de la bande de fréquences. Schéma d'une liaison grande distance et prévisions ionosphériques (affaiblissement tolérable et estimation des champs). Exemple de calcul d'une liaison.
  • Propagation des ondes centimétriques et métriques: Diffraction, diffusion, perturbations des liaisons, bilan de liaison : équation des télécommunications.

Propagation Ionosphérique

  • Ionosphère: une couche de l'atmosphère caractérisée par une ionisation partielle des gaz (causée par le rayonnement UV solaire), permettant la réflexion des ondes radio.

Activités solaires :

  • Causes principales de perturbations de la propagation ionosphérique: éruptions solaires, éjections de masse coronale qui libèrent des particules chargées augmentant l'ionisation dans l'ionosphère, varient la phase et l'intensité des signaux radio.

Perte de verrouillage GPS :

  • Changements rapides dans la phase des signaux qui peuvent provoquer de courtes pertes du verrouillage par les récepteurs GPS, ce qui peut engendrer des erreurs de positionnement.

Brouillage radioélectrique :

  • Réflexions inattendues entraînant du brouillage, rendant difficile la réception claire des signaux

Absorption des signaux :

  • Absorption accrue des ondes haute fréquence durant les orages magnétiques.

Limitation de la bande de fréquences utilisables :

  •  L'étude du sondeur vertical (ionosonde) est un type de radar qui mesure le temps qui sépare l'émission et la réception du signal, permettant de calculer l'altitude de réflexion.

Facteurs influenant la propagation ionosphérique :

  • Densité électronique : concentration d'électrons libres, affectant la qualité et l'efficacité de la propagation.
  • Cycle Solaire : activité solaire, densité d'électron, amélioration/perturbation de la propagation des ondes basse fréquence (en dessous de 1 GHz).
  • Heure de la journée : variation de la propagation suivant l'heure en raison de l'absorption de la couche D (ondes inférieures à 10 MHz) et la contribution de la couche E/F aux hautes fréquences.
  • Saison : variations saisonnières de l'ionisation selon l'incidence et la quantité du rayonnement solaire.
  • Conditions météorologiques et perturbations magnétiques : Influence des orages magnétiques sur l'ionosphère, comme les perturbations significatives.
  • Angle d'incidence : L'angle sous lequel les ondes électromagnétiques entrent dans l'ionosphère influence leur réflexion, affectant les communications radio.

Choix des antennes :

  • Angle de départ de l'antenne (angle d'élévation) : primordial pour la propagation par onde de sol et réflexion.
  • NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) : mode de propagation à courte distance.
  • Propagation ionosphérique à distance : angles moyens et faibles.

Prédiction de la propagation ionosphérique :

  • Modèles internationaux: prédiction de la densité électronique et des couches ionosphériques en fonction du temps et de la localisation.
  • Logiciels spécialisés: simulations des conditions de propagation.
  • Importance des prévisions: pour optimiser les communications radio HF.
  • Prévisions exprimées: selon le trajet entre les stations et la date/heure.

Facteurs agissant sur la qualité de la transmission :

  • Fading ou QSB : variation de l'amplitude et de la phase du signal dû à des trajets différents.
  • Bruit radioélectrique : de nature naturelle ou artificielle, affectant la qualité et la fiabilité des communications.

Propagation Des Ondes - Différents types de propagation

  • Les ondes se propagent selon quatre chemins possibles :
  •  onde de sol, onde de surface ;
  • onde directe ;
  • onde réfléchie (ionosphère).
  • onde diffractée (troposphère).
  • Différentes conditions atmosphériques et géographique influenceront la propagation.

Propagation par réflexion sur l'ionosphère :

  • Hauteurs virtuelles des couches ionisées : permettent de calculer l'altitude de réflexion.

Equation des télécommunications :

  • Calcul de la portée maximale et effet de la fréquence.

Prise en compte des pertes d'antennes :

  • Considérer les coefficients de réflexion sur les antennes.

Affaiblissement d'espace libre

  • Perte de puissance dû à une distance en espace libre d (formule).

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