Les signaux sonores, lumineux et radio permettent de transporter une information, rendant possible la communication sur de grandes distances entre un émetteur et un récepteur via un milieu de propagation. Dans ce milieu, le signal peut se propager de manière libre ou guidée et l'information à transmettre doit toujours être codée. Le codage le plus simple n'utilise que deux valeurs. Les communications téléphoniques sont un bon exemple d'utilisation de différents signaux.
Les signaux
Pour transmettre une information à distance, on utilise un signal. Les signaux les plus utilisés sont les signaux sonores, lumineux et radio.
La notion de signal
Un signal est un moyen de transmettre une information codée à distance.
Signal
Un signal est le support qui permet de transmettre une information à distance, de sa source à son destinataire.
Un satellite émet un signal en direction de la Terre. Ce signal peut comporter des informations météorologiques.
Pour qu'un signal puisse transporter une information, celle-ci doit être codée.
Les différentes données recueillies par un satellite (images, vidéos, etc.) sont codées avant d'être transmises.
Les différentes formes de signaux
Les signaux les plus utilisés sont les signaux sonores, lumineux et radio.
Les signaux sonores
Les signaux sonores regroupent les sons audibles et inaudibles. Les signaux sonores ne se propagent pas dans le vide.
Signaux sonores
Les signaux sonores sont des ondes mécaniques. Les signaux sonores regroupent :
- les sons audibles, c'est-à-dire que l'homme peut entendre ;
- des sons inaudibles, c'est-à-dire que l'homme ne peut pas entendre : les ultrasons et les infrasons.
- Les hommes utilisent des sons audibles pour communiquer.
- Certains animaux utilisent des sons inaudibles : les chauves-souris se localisent grâce aux ultrasons.
Les signaux sonores ne peuvent pas se propager dans le vide. Ils ont besoin de matière pour se propager.
Le chant d'une personne se propage dans l'air. L'air étant constitué de gaz, ce n'est pas du vide.
L'explosion d'une étoile (supernova) ne produit pas de son, car dans l'espace il y a du vide.
Les signaux lumineux
Les signaux lumineux regroupent la lumière visible et d'autres rayonnements invisibles. Les signaux lumineux se propagent dans le vide.
Signaux lumineux
Les signaux lumineux sont des ondes électromagnétiques. Les signaux lumineux regroupent :
- la lumière visible, perçue par l'homme grâce au sens de la vue, c'est-à-dire l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel ;
- d'autres rayonnements non visibles, notamment les ultraviolets et les infrarouges.
La lumière visible comprend l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel, alors que les rayonnements ultraviolet et infrarouge ne sont pas visibles par l'homme :
La superposition de l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel forme la lumière blanche. Un objet est perçu comme blanc s'il diffuse l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel.
Une table blanche diffuse l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel.
Les signaux lumineux peuvent aussi bien se propager dans la matière que dans le vide, contrairement aux sons.
La lumière du Soleil parvient jusqu'à la surface de la Terre après s'être propagée dans le vide.
Les signaux radio
Les signaux radio sont des ondes électromagnétiques qui peuvent se propager sur de plus grandes distances. L'émission et la réception d'ondes radio nécessitent des antennes adaptées.
Les signaux radio sont également des ondes électromagnétiques. Toutefois, elles peuvent se propager sur de plus grandes distances.
La portée des signaux radio transmettant les stations radio « FM » atteint le millier de kilomètres.
Il existe plusieurs signaux radios qui sont utilisés quotidiennement pour la transmission de plusieurs types de données.
Les signaux utilisés pour transmettre les chaînes de radio ou les communications avec des téléphones portables sont des signaux radio.
L'émission et la réception d'un signal radio sont réalisées par des antennes de taille adaptée au signal.
L'émission des signaux radio associés aux chaînes radio nécessite des antennes de grande taille.
© Abaddon1337 via Wikimedia Commons
Les ondes radio étant des ondes électromagnétiques, elles peuvent aussi bien se propager dans la matière que dans le vide, contrairement aux sons.
Les ondes radio que nous utilisons pour communiquer quittent la Terre et voyagent dans l'espace.
Le transport de l'information
La transmission d'informations par signaux rend possible la communication sur de grandes distances, sans qu'elle soit gênée par d'éventuels obstacles. Les éléments que l'on trouve dans toutes les chaînes de propagation sont l'émetteur, le milieu de propagation et le récepteur. Entre l'émetteur et le récepteur, le signal peut se propager de manière libre ou guidée. L'information à transmettre doit être codée et le codage le plus simple est celui qui n'utilise que deux valeurs. Lors des communications téléphoniques, les signaux sonores sont convertis en signaux radio.
L'utilisation des signaux et la chaîne de propagation d'un signal
L'utilisation des signaux permet de transmettre des informations à grande distance et de s'affranchir des obstacles. La chaîne de propagation d'un signal comprend toujours les mêmes éléments : un émetteur, un milieu de propagation et un récepteur.
On perçoit les informations véhiculées par la lumière grâce à la vision. On perçoit les informations véhiculées par les sons grâce à l'ouïe. Néanmoins, les obstacles ou les grandes distances ne permettent pas toujours de recevoir ces informations directement. Elles nécessitent alors d'être acheminées jusqu'à l'individu qui regarde ou écoute. Pour cela, il faut coder les informations en un signal qui peut contourner les obstacles et parcourir de grandes distances.
La chaîne du signal comporte trois éléments :
- l'émetteur ;
- le milieu de propagation ;
- le récepteur.
Le chant d'une personne est un signal sonore :
- L'émetteur est composé des cordes vocales et de la bouche du chanteur.
- L'air est le milieu de propagation.
- L'oreille du spectateur est le récepteur du signal.
Le transport de l'information
Le transport de l'information entre l'émetteur et le récepteur peut se faire de manière libre, dans un milieu ouvert, ou de manière guidée, dans un milieu fermé, ce qui lui permet d'être moins sensible aux perturbations extérieures.
Entre l'émetteur et le récepteur, le signal peut se propager :
- de manière libre, dans un milieu ouvert ;
- de manière guidée, dans un milieu fermé.
- Généralement, les ondes radio se propagent librement dans l'air.
- Dans une fibre optique, un signal lumineux se propage de manière guidée.
La propagation guidée permet au signal d'être moins sensible aux perturbations extérieures.
La propagation d'un signal lumineux dans une fibre optique est guidée. Elle est plus efficace car elle n'est pas entravée par des perturbations extérieures.
Le codage de l'information
Pour qu'un signal transporte une information, il faut d'abord la coder. Le codage le plus simple est celui qui n'utilise que deux valeurs : 0 et 1.
Le codage le plus simple est le codage binaire pour lequel le signal peut prendre seulement deux valeurs : 0 et 1.
Pour un signal lumineux, on peut attribuer la valeur 0 lorsque la source lumineuse est éteinte et la valeur 1 lorsqu'elle est allumée.
L'exemple des conversations téléphoniques
Lors de la communication entre deux téléphones portables, les signaux sonores sont convertis et codés en signaux radio qui se propagent librement dans l'air.
La conversation téléphonique entre deux personnes distantes de plusieurs kilomètres est rendue possible en transformant (codant) les sons émis en signaux radio. Ces ondes radio se propagent entre les antennes des deux téléphones (via une antenne du réseau ou un satellite) à la vitesse de la lumière. Ces signaux radio sont ensuite décodés par le téléphone en signaux sonores.
