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Article

1 - SOURCES DE BRUIT EXTERNES

2 - SOURCES DE BRUIT INTERNES

3 - BRUIT DANS LES CIRCUITS LINÉAIRES

4 - BRUIT DANS LES CIRCUITS NON LINÉAIRES

5 - BRUIT DANS LES SOUS-ENSEMBLES 

6 - APPLICATIONS UTILISANT LES PROPRIÉTÉS DU BRUIT

7 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : E1380 v2

Sources de bruit externes
Bruit en hyperfréquences - Origine et modélisation

Auteur(s) : Gérard CACHIER

Relu et validé le 11 sept. 2023

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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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ABSTRACT

Noise in hyper frequencies - Origin and modeling

Hyperfrequency systems include external sources of noise, received by the antenna with the signal, and internal sources of noise. All these noises can be measured separately, modeled and introduced into simulators in order to forecast the performances. Behavior forecasts are presented for oscillators, receivers, transmitters, antennas, as well as for different types of materials. Noise is sometimes at the origin of new applications such as radiation or jamming in order to cancel out undesired signals.

Auteur(s)

  • 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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KEYWORDS

telecommunications   |   radar

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e1380


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1. Sources de bruit externes

1.1 Rayonnements électromagnétiques naturels

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1.1.1 Bruits d'origine cosmique

  • 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.

  • 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).

  • 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 noir

    Le 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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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)...

1 Normes et standards

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

2 Annuaire

ITU (International Telrmmunications Union)

http://www.itu.int

ETSI (European Telecommunication Standardisation Organization)

http://www.etsi.org

FCC (Federal Communications Commission)

http://www.fcc.gov/oet/spectrum

ARIB (Association of Radio Industries and Businesses)

http://www.arib.or.jp

ERO (European Radiocommunications Office)

http://www.ero.dk

ANFR (Agence nationale des fréquences)

http://www.anfr.fr/fr

ADRET...

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