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Collège · 3ᵉ · Physique

Transmission et réception de signaux

Modulation, antennes, chaîne de communication

Décrire une chaîne de communication, distinguer signal analogique et numérique, calculer une taille en bits et octets, un débit et un délai de propagation.

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Définitions

  • Chaîne de communication : source → émetteur (fabrique le signal) → canal (transporte) → récepteur (décode) → destinataire.
  • Canaux : air (ondes radio, lumière, son), câble de cuivre (courant), fibre optique (lumière), satellite.
  • Analogique : varie continûment (micro, vinyle, FM). Numérique : valeurs 0 / 1 (MP3, TNT, Internet).
  • Bit : 0 ou 1 ; octet = 8 bits ; ko, Mo, Go = 10³, 10⁶, 10⁹ octets.
  • Numériser : échantillonner puis coder chaque mesure sur n bits.
  • Porteuse : onde de haute fréquence modulée (AM : amplitude, FM : fréquence).
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Formules

  • n bits → 2ⁿ valeurs (8 bits : 256 ; 16 bits : 65 536).
  • Débit d'un son numérisé = échantillons/s × bits × canaux.
  • Débit = quantité / durée (bit/s) ; durée = quantité / débit ; 1 octet = 8 bits.
  • Délai de propagation : t = d / v (air 300 000 km/s ; fibre 200 000 km/s).
  • λ = c / f ; antenne efficace ≈ λ / 4.
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Repères

  • Téléphone : 8 000 éch./s × 8 bits = 64 kbit/s. CD : 44 100 × 16 × 2 = 1,41 Mbit/s. MP3 : 128 kbit/s.
  • Débits : ADSL 10 · 4G 40 · 5G 300 · fibre 1 000 Mbit/s. Vidéo HD ≈ 5 Mbit/s.
  • Satellite géostationnaire : 36 000 km, 240 ms aller-retour. Fibre transatlantique : ≈ 30 ms.
  • FM 88-108 MHz (analogique) ; DAB+, TNT, 4G/5G, Wi-Fi : numériques.
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Méthode : un calcul de transfert

  1. Convertir la taille en bits (× 8 si elle est en octets) et mettre les préfixes d'accord (Mo → Mbit).
  2. Durée d'envoi = taille / débit.
  3. Ajouter le délai de propagation d / v si la distance est grande.
  4. Usages simultanés : additionner les débits et comparer à la connexion.
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Pièges à éviter

  • Oublier le facteur 8 entre octets et bits.
  • Confondre débit (Mbit/s) et délai (ms).
  • Croire que la fibre transporte de l'électricité.
  • Confondre la fréquence de la porteuse (MHz, GHz) et celle du son (Hz, kHz).
  • Numérique ≠ sans parasites : le récepteur corrige jusqu'à une limite, puis décroche.
L'essentiel
  • Toute communication suit la chaîne source → émetteur → canal → récepteur → destinataire.
  • Analogique : continu et fragile ; numérique : 0 et 1, copie sans perte et correction d'erreurs.
  • 1 octet = 8 bits ; n bits codent 2ⁿ valeurs ; numériser = échantillonner puis coder.
  • Débit = quantité / durée en bit/s ; durée d'un transfert = taille / débit.
  • Un signal met d / v pour arriver : 30 ms par fibre transatlantique, 240 ms par satellite.
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