# Préparation au certificat d'opérateur du service amateur/Qu'est-ce qu'une onde ?

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* Aperçu de l'activité de radioamateur
* Présentation du certificat et de l'examen

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* Loi d'Ohm, énergie, puissance
* Théorie de l'électromagnétisme
* Qu'est-ce qu'une onde ?

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* Les modulations et classes d'émission
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* Courants alternatifs et continus
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* Condensateurs
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* Transistors
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#### Radioélectricité

* Ondes
* Antennes
* Émetteurs
* Récepteurs
* Lignes de transmission

### Annexes

* Bibliographie, webographie
* Arrêté du 21 septembre 2000
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* Bibliographie, webographie
* Arrêté du 21 septembre 2000
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## Généralités sur les ondes

Tout au long de votre formation de radioamateur — et même bien après — vous emploierez les mots « onde », « signal ». Explicitons ces termes.
Une onde correspond à la propagation d'une perturbation. Étudions quelques exemples. Lorsque vous lâchez un caillou dans une flaque d'eau, à la surface se forment des vaguelettes qui s'éloignent en cercles concentriques. Les vaguelettes correspondent à la perturbation qui se propage. Un autre exemple : en agitant une corde tendue, on peut parvenir à faire avancer le long de la corde une zone d'écart à sa position de repos.
Toutes les ondes que nous allons étudier seront périodiques, c'est-à-dire que contrairement à l'exemple de la corde où la perturbation était unique, il y aura répétition de la perturbation. On va pouvoir alors définir dans un premier temps la fréquence (notée $f$), qui correspond au nombre de perturbations par seconde ; la fréquence se mesure en Hertz (Hz). En outre, on définit la période (notée $T$) comme la durée d'une perturbation ; la période se mesure en secondes.
Sur la figure ci-dessus, voici quelques ondes de fréquences croissantes. Vous constatez que plus la fréquence augmente, plus la période diminue. Ce résultat est intuitif : si la fréquence augmente, le nombre de perturbations par seconde augmente, donc chaque perturbation dure moins longtemps. Mais elle prend aussi « moins de place » : cela nous amène alors à définir la longueur d'onde (notée $\lambda$) comme étant la longueur d'une perturbation ; elle se mesure en mètres.
La vitesse de propagation (notée $v$), la fréquence, la période et la longueur d'onde sont reliées par les deux formules fondamentales suivantes :
* $f={\frac {1}{T}}={\frac {v}{\lambda }}$
* $\lambda =v\cdot T$
dans lesquelles $v$ désigne la vitesse de l'onde. Dans le cas des ondes radioélectriques ou des ondes électriques dans les câbles, cette vitesse est celle de la lumière dans le vide, soit environ 300 000 000 m/s=3×10⁸ m/s (on la note $c$).
On peut visualiser une onde à l'aide d'un oscilloscope, appareil permettant d'afficher sur un écran les oscillations. L'écran est quadrillé ; on parle de divisions. Chaque division correspond à un certain temps ou à une autre grandeur, précisée sur les schémas.
* Exemple : Quelques calculs
* Quelle est la fréquence d'un signal de période 500 ms ?
* On applique $f={\frac {1}{T}}={\frac {1}{500\times 10^{-3}}}=2$ Hz.
* Quelle est la période d'un signal de fréquence 2,5 MHz ?
* On sait que $f={\frac {1}{T}}$ d'où $T={\frac {1}{f}}={\frac {1}{2,5\times 10^{6}}}=4\times 10^{-7}$ secondes = 400 nanosecondes.
* Quelle est la fréquence du signal ci-contre ? On donne 1 division = 5 ms.
* On constate qu'une perturbation s'étale sur 5,2 carreaux, d'où la perturbation dure $5,2\times 5=26$ millisecondes, ce qui est la période. Ainsi, $f={\frac {1}{T}}={\frac {1}{26\times 10^{-3}}}$=38,5 Hz.

## Les ondes électromagnétiques

Les ondes électromagnétiques sont des ondes associant, dans leur propagation, un champ électrique à un champ magnétique. Dans la vie de tous les jours, nous utilisons ainsi les micro-ondes, les rayons X et même la lumière, qui sont toutes des ondes électromagnétiques. Ces différentes « familles » d'ondes sont caractérisées par une certaine gamme de longueur d'onde ; par exemple, les rayons X s'étendent entre 0,01 nanomètre et 10 nanomètres de longueur d'onde. On peut représenter toutes ces familles sur le spectre des ondes électromagnétiques, présenté ci-dessous. Vous constatez que le domaine visible par l'œil s'étale sur une toute petite partie du spectre, aux alentours du micromètre de longueur d'onde !
Les ondes qui vont nous intéresser sont les ondes radioélectriques. Une onde radioélectrique (dite onde radio) est une onde électromagnétique dont la fréquence est inférieure à 300 GHz, soit une longueur d'onde supérieure à 1 mm. À noter que dans le vide, elles se propagent à la vitesse de la lumière $c$. Dans tous les autres milieux, elles vont plus lentement : en effet, le vide étant vide par définition, rien ne s'oppose à la propagation ; alors que dans un milieu matériel, les particules qui le constituent freinent l'onde.

## Le spectre des ondes radioélectriques

La figure ci-dessus représente le spectre électromagnétique ; nous l'avons déjà présenté dans un précédent chapitre. Les ondes radioélectriques s'étendent au-delà de 1 mm de longueur d'onde, soit en-dessous de 300 GHz. Dans ce spectres des ondes radio, des subdivisions existent ; celles utiles aux radioamateurs sont consignées dans le tableau suivant.
* Tracez les contours du tableau.
* Pour les types d'ondes, utilisez les préfixes des noms et triez-les du plus grand au plus petit. Myria = 10000 m = 10 km ; Kilo = 1000 m = 1 km ; etc.
* La longueur d'onde basse de chaque type d'onde correspond au préfixe : ainsi, la limite basse des ondes métriques est $\lambda _{b}=1$
* Pour trouver la limite haute, multipliez la limite basse par 10. Ainsi, la limite haute des ondes métriques est $\lambda _{h}=\lambda _{b}\times 10=1\times 10=10$ m.
* Pour trouver la fréquence basse, utilisez la formule $f={\frac {c}{\lambda _{b}}}$.
* Pour trouver la limite haute, divisez la limite basse par 10.
* Enfin, avec le mnémotechnique « Vous lirez mon histoire vers une soirée enneigée », vous retrouvez l'appellation anglophone.

## Exercices
### Généralités sur les ondes

* Quelle est la durée d'une période d'un signal de fréquence 10 kHz ?

### Familles d'ondes radioélectriques

* Quelle est l'étendue des ondes décamétriques ?
** 3 MHz à 30 MHz ;
** 300 Hz à 3 kHz ;
** 30 MHz à 300 MHz ;
** 3 kHz à 30 kHz.
* À quelle gamme d’onde appartient la fréquence de 50 MHz ?
** métriques ;
** décamétriques ;
** décimétriques ;
** centimétriques.
* À quelle gamme d'onde appartient l'onde de $\lambda =6$ cm ?
** hectométriques ;
** métriques ;
** décimétriques ;
** centimétriques.
* Une onde de fréquence 8 MHz se propage dans un câble. À quelle vitesse ?
** égale à la vitesse de la lumière ;
** inférieure à la vitesse de la lumière ;
** supérieure à la vitesse de la lumière ;
** on ne peut pas savoir.

## Notes

* ↑ Il n'est pas à connaître pour l'examen.
* ↑ D'après la théorie de la relativité restreinte d'Einstein, il est impossible de dépasser la vitesse de la lumière.