Physique des ondes et propagation

Le cours de Physique des ondes et propagation explique comment l’information voyage d’un émetteur à un récepteur, dans l’air ou dans une fibre optique. Il pose d’abord les bases physiques de l’onde électromagnétique (fréquence, longueur d’onde, polarisation, puissance), introduit les unités logarithmiques (dB, dBm, dBi) indispensables à tout technicien, puis étudie les mécanismes de propagation — affaiblissement en espace libre, réflexion, réfraction, diffraction, zones de Fresnel, effets de l’atmosphère — avant de présenter les bandes de fréquences et leurs usages : radiodiffusion, téléphonie mobile 2G/3G/4G, faisceaux hertziens de la dorsale, Wi-Fi, VSAT pour les zones rurales du Niger, et fenêtres de transmission optique. Les applications portent sur des liaisons réelles : faisceau hertzien sur l’axe Niamey–Dosso, couverture d’une BTS, liaison satellite géostationnaire.

Objectifs d’apprentissage

• Décrire la nature et les grandeurs caractéristiques d’une onde électromagnétique (λ = c/f, polarisation, densité de puissance).
• Manipuler dB, dBm, dBW et dBi et calculer l’affaiblissement en espace libre.
• Établir un bilan de liaison simple et en déduire la puissance reçue et la marge.
• Expliquer réflexion, réfraction (loi de Snell-Descartes), diffraction, zones de Fresnel et évanouissements.
• Situer les principales bandes de fréquences et leurs usages, ainsi que le rôle de l’UIT et de l’ARCEP dans leur gestion.

Prérequis

Notions de physique du secondaire (ondes, optique géométrique), logarithmes et trigonométrie (voir le cours de mathématiques générales).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Nature et propriétés des ondes électromagnétiques
2. Leçon 2 — Puissance, décibels et propagation en espace libre
3. Leçon 3 — Réflexion, réfraction, diffraction et effets de l’atmosphère
4. Leçon 4 — Bandes de fréquences et usages en télécommunications

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de CM, 10 h de TD, 10 h de TP et 20 h de TPE ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, comptes rendus de TP, quiz) et examen terminal écrit.

Bibliographie

• J.-P. Pérez, R. Carles, R. Fleckinger, Électromagnétisme : fondements et applications, Dunod.
• P. F. Combes, Micro-ondes, tome 2 : circuits passifs, propagation, antennes, Dunod.
• H. Sizun, La propagation des ondes radioélectriques, Springer.
• UIT-R, Recommandations P.525 (espace libre) et P.530 (faisceaux hertziens) ; Règlement des radiocommunications de l’UIT.