I. Introduction au bruit

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Les problèmes du bruit : contexte. Bruits d'origines externe et interne. Ouverture sur la compatibilité électromagnétique (CEM).

1. Généralités

On appelle bruit l’ensemble des signaux nuisibles qui se superposent au signal utile en un point quelconque d’une chaîne de mesure ou d’un système de transmission. Le signal utile représente l’information désirée, alors que le bruit constitue une gêne dans la compréhension de l’information véhiculée par le signal.

1.1. Bruits d’origine externe

On considère par exemple le cas d’un organe de transmission linéaire attaqué par un signal sinusoïdal \(V_e(t)\) restituant en sortie un signal \(V_s(t)\) de même fréquence mais d’amplitude différente.

Si le câblage est imparfait, un signal à haute fréquence \(B(t)\), émis par des systèmes environnants, peut être capté par un effet d’antenne. Il vient alors se superposer au signal utile de sorte que le signal obtenu en sortie est \(V'_s(t)\).

Ce phénomène est bien connu du technicien qui, approchant la main du système de transmission, fait disparaître la perturbation par effet de masse. Un blindage approprié permet, dans ce cas, d’éliminer le bruit d’origine externe \(B(t)\). Il faut en fait réaliser une masse électrique aussi parfaite que possible. Les potentiels sont alors définis par rapport à cette masse.

Dans la catégorie des bruits d’origine externe, on rencontre les bruits d’origine artificielle liés à l’activité humaine et les bruits d’origine naturelle :

– Les parasites industriels exercent principalement leur influence dans les agglomérations. Leurs causes sont multiples : maniement des interrupteurs, moteurs électriques, enseignes lumineuses, allumage des automobiles, etc.

– Les parasites atmosphériques sont provoqués par des orages, des décharges atmosphériques ou des échanges électriques entre nuages.

– Les parasites solaires et cosmiques d’origine extra-terrestre peuvent être observés en pointant une antenne directionnelle vers le soleil ou la voie lactée. En pratique, ils ont peu d’influence sur les équipements électroniques utilisés en radiocommunications, mais ils sont d’un grand intérêt dans l’étude des radio-sources.

– Le bruit thermodynamique dû au rayonnement des corps est régi par la loi de Planck sur le corps noir. Il est lié à des transitions radiatives dont les caractéristiques dépendent de l’agitation des électrons, c’est-à-dire de la température du corps.

1.2. Bruits d’origine interne

Si on considère maintenant un récepteur de radiodiffusion accordé sur une station émettrice suffisamment proche, on n’entend que le programme diffusé par la station, programme qui constitue ici le signal utile. Toutefois, pour peu que l’émetteur soit éloigné ou que le récepteur soit mal accordé, il est aisé de percevoir – superposé au signal vocal ou musical – un bruit confus, sorte de chuchotement, de souffle ou de ronflement appelé bruit de fond. Il s’agit cette fois d’un bruit interne à l’appareillage électronique qui se manifeste en présence ou non du signal utile.

2. Compatibilité électromagnétique (CEM)

Le problème de la coexistence des différents systèmes utilisant l’électromagnétisme s’est posé dès l’apparition des premières applications de l’électricité aux communications radio, au début des années 1930. Depuis, la multiplication des systèmes électriques et électroniques (industrie, télécommunications, domotique) a entraîné une prise de conscience des conséquences des perturbations électromagnétiques. La micro-électronique et les techniques modernes de l’information ont introduit des aspects nouveaux et spécifiques.

La compatibilité électromagnétique (ou CEM) est ainsi devenue une question essentielle pour le fonctionnement normal d’une grande partie des installations et des systèmes électriques et électroniques actuels. On la définit comme l’aptitude d’un dispositif ou d’un système à fonctionner de manière satisfaisante dans son environnement électromagnétique, sans produire de perturbations intolérables pour son environnement.

La CEM s’intéresse à deux aspects :

  • le pouvoir perturbateur (émission de parasites) ;

  • l’immunité aux perturbations électromagnétiques ou émissions radioélectriques.

 
Elle étudie plus particulièrement :

  • les causes des perturbations électromagnétiques ;

  • les voies de propagation et de pénétration ;

  • les moyens de supprimer (ou au moins de limiter) leurs effets sur des installations sensibles.

 
Elle doit prendre en compte un certain nombre de règles (appelées normes) pour que soit garanti, sans gêne réciproque, le fonctionnement simultané des systèmes.

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