Supports de transmission CHAPITRE 1 Caractéristiques des supports de transmission

Bande passante Atténuation Sensibilité aux bruits Impédance caractéristique Coefficient de réflexion Rapport d’ondes stationnaires (ROS) et taux d’ondes stationnaires (TOS) Utilisation de l’abaque de Smith

Définition Nous entendons par "Supports de transmission" tous les moyens par lesquels on peut conduire un signal de son lieu de production à sa destination avec le moins possible de déperditions, dispersions ou distorsions. Câbles à paires métalliques ou torsadées. Câbles coaxiaux - plus généralement à constantes de transmission caractérisées. Fibres optiques. Canaux hertziens - liaisons satellite - Faisceaux infrarouges.

La paire torsadée

Câble coaxial

La fibre optique

Liaison par satellite

Faisceaux infrarouges

Les supports de transmission exploitent les propriétés de conductivité des métaux (paire torsadée, câble coaxial … etc.), ou celles des ondes électromagnétiques (faisceau hertzien, liaison satellitaire, … etc.). Un support de transmission est essentiellement caractérisé par son impédance caractéristique et sa bande passante. Ces paramètres conditionnent les possibilités de transmission en termes de débits et de distance franchissable.

Bande passante Un support de transmission se comporte généralement comme un filtre et ne laisse donc passer qu’une bande limitée de fréquence appelée bande passante. Toutes les fréquences en dehors de cette bande sont fortement affaiblies.

Types de signaux transmis signaux initialement analogiques : sons, vidéo, signaux industriels, signaux initialement numériques : caractères d'écriture , fichiers graphiques, codes informatiques Les signaux analogiques peuvent être décomposés en séries de Fourrier. Ils apparaissent alors comme des successions d'harmoniques purement sinusoïdales.

Toutes ces harmoniques ne sont pas toujours utiles pour reconstituer le signal initial. Mais un certain nombre est toujours nécessaire. L'ensemble des harmoniques à passer obligatoirement constitue la bande passante occupée par le signal Les signaux analogiques peuvent être convertis en codes numériques (Shanon)

Bande passante à -3dB fcb et fch sont les fréquences de coupure basse et haute respectivement

Exemple : Une ligne téléphonique ordinaire ne laisse passer que les signaux ayant des fréquences comprises entre 300Hz et 3400Hz. En dehors de cette bande les signaux sont fortement atténués  et ne sont plus compréhensibles, on dit alors que la bande passante d’une telle ligne est de 3400–300 Hz soit 3100Hz. Par contre un câble coaxial utilisé dans les réseaux locaux a une bande passante nettement supérieure dont la largeur est de l’ordre des centaines de MHz (300 à 400 MHz). Il est important de noter qu’une bande passante se mesure en Hz (et des multiples) et qu’elle est indiquée sans préciser les bornes de cet intervalle.

Atténuation Puissance et atténuation : G (dB) = 10 Log10 Ps/Pe Si G est positif, il s’agit d’un Gain Si G est négatif, c’est une atténuation En transmission on utilise le dBm pour quantifier la puissance transmise. 0 dBm = 1 mW

Exemple : Un modem émet un signal d'une puissance de -10 dBm sur une ligne qui atténue de 25 dB et d'impédance 600 Ω. ************************* La puissance émise sera : P = 10 (-10/10)mW P = 0,1 mW. La puissance reçue sera de: Pr = 10 (-25/10)mW = 316 nW. La tension reçue sera de Ur = = 13mV

Atténuation en Neper : L'atténuation d'un support sera parfois calculée en Neper : Il existe une relation directe entre néper et dB : 1 Neper = 8,69 dB

Vitesse de propagation : Dans l'air ou le vide, la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique (célérité) est : C = 3.108 m/s (299 792 458 m/s) Dans un coaxial ou une fibre optique on observe que : v ≈ 2.108 m/s Dans une paire torsadée v varie 0,5 à 2.108 m/s La longueur d'onde est définie par: λ = v/f

Bruit Le bruit consiste en signaux parasites qui se superposent au signal transporté et qui donnent, en définitive, un signal déformé.

On distingue 3 types de bruit : bruit déterministe (dépend des caractéristiques du support) bruit aléatoire (perturbations accidentelles) bruit blanc (agitation thermique des électrons) Le bruit le plus gênant est évidemment le bruit aléatoire. Il peut modifier notablement le signal à certains moments et produire des confusions entre "0" et "1". Pour cette raison, il faut veiller à ce que la puissance du signal soit supérieure à celle du bruit.

Le paramètre correspondant est le rapport "signal sur bruit" S/B défini en décibels par : S/B(en décibels)=10log10(PS(Watt)/PB(Watt)) où PS et PB désignent respectivement les puissances du signal et du bruit. Le théorème de Shannon (1948) exprime l'importance du facteur S/B : ce facteur limite la quantité n de bits transporté par chaque signal:

En utilisant le théorème de Nyquist, on en déduit le débit maximum d'une voie : C = débit maximum = capacité du support de transmission. W= bande passante. R= 2W.

Exemple: La voie téléphonique de largeur W = 3100 Hz et de rapport S/B = 20 dB. En utilisant la formule précédente, on calcule la capacité de la voie téléphonique : C = 20,64 Kbits/s