Haute fréquence

La haute fréquence désigne un spectre de fréquences d'ondes électromagnétiques modulées dont la nature diffère en fonction du domaine auquel il s'applique. Le présent article traite du domaine des « hautes fréquences » (high frequencies en anglais, abrégé en HF) en radiocommunication qui désigne les ondes radio dont la fréquence est comprise entre  et . Elles sont également nommées « ondes décamétriques » ou « ondes courtes » , en fonction de leur longueur d'onde comprise entre 10 et . Le terme « ondes courtes » (OC) est aussi utilisé notamment pour la radiodiffusion mondiale mais ses limites sont moins précises. La portée étant de plusieurs milliers de kilomètres, les communications captées sont très nombreuses.

En électronique, les signaux de haute fréquence dits « HF » ou « radiofréquence » exploitent une fréquence supérieure à l'audiofréquence ou « basse fréquence » dite « BF ». En acoustique, le terme haute fréquence désigne les sons de  à .

L'âge des pionniers 
Jusqu'au milieu des années 1920, la gamme des hautes fréquences ou « ondes courtes » est négligée par les autorités et les scientifiques au profit des fréquences plus basses dont la propagation est plus stable. À la suite des travaux des radioamateurs qui ont réalisé des liaisons autour du globe, le développement de l'exploitation du spectre décamétrique est rapide pour la radiodiffusion et le trafic devient officiel.
 En 1923, le , des radioamateurs réalisent la première liaison bidirectionnelle transatlantique sur une longueur d'onde spécialement autorisée d'environ  (), depuis Nice, Léon Deloy 8AB, et depuis les États-Unis, John L. Reinartz, 1XAM et Fred Schnell, 1MO .
 1925 : Le physicien anglais Edward Appleton met en évidence par expérience la présence des couches de gaz ionisés imaginées par Oliver Heaviside et Arthur Kennelly. Ces couches prennent le nom de « couches d'Appleton » puis de ionosphère. Peu après, les physiciens américains Gregory Breit et Merle Antony Tuve mesurent la hauteur des couches ionosphèriques à l'aide d'un émetteur d'impulsions radioélectriques. À la suite des recherches du radioamateur américain et ingénieur en électricité Frank Conrad 8XK la propagation NVIS est découverte et utilisée.
 1929, des répartitions partielles de quelques sous-bandes en haute fréquence sont créées.
 1939, les répartitions de toutes les sous-bandes du spectre de la bande décamétrique sont clarifiées pour tous les services.

Services 
Les hautes fréquences sont longtemps utilisées pour de nombreux usages : militaires, maritimes, aériens, et diplomatiques. Depuis les années 1980, avec le développement des liaisons par satellite et par relais terrestres, les ondes HF sont peu à peu abandonnées par les services officiels et la radiodiffusion. Elles restent cependant incontournables pour certains services maritimes et aériens, notamment pour garantir la sécurité des liaisons océaniques, pour les liaisons fixes ou mobiles dans des zones sans infrastructure ou en secours, en cas de catastrophe naturelle ou encore, pour le trafic militaire. Les signaux peuvent être analogiques en clair, codés ou numériques avec ou sans accès conditionnel (cryptage).

Les bandes de fréquences sont allouées par l'ITU. Durant la décennie 2000, 1a radiodiffusion représente 13 % du spectre, le trafic maritime 20 %, le trafic aérien 10 % et les bandes amateurs 12 %, le reste du spectre est utilisé par des services fixes ou mobiles.

Exploitation

Radiodiffusion 

Depuis sa mise en service, la radiodiffusion en ondes courtes est destinée à être reçue directement par le public et s'applique à la fois à la réception individuelle et à la réception collective ou communautaire. La radiodiffusion exploite des sources spécifiques entre  et , repérées par leur dénomination historique de longueur d'onde (exemple : « bande des  »). Chaque programme est émis sur plusieurs fréquences pour permettre sa réception, en fonction de la propagation .
Durant des décennies, sa simplicité et le faible coût de ses récepteurs lui permettent d'être utilisée principalement comme lien avec les expatriés, comme média d'influence ou de rayonnement culturel jusqu'à l'avènement des retransmissions numérique et d'Internet à partir de la décennie 2000.

Le World Radio TV Handbook répertoriant toutes les stations de radiodiffusion du monde entier avec leurs fréquences, leurs puissances d'émission et leurs grilles de programmes.

Radiodiffusion pirate

Plusieurs émetteurs de radiodiffusion pirate utilisent les bandes des 60, 49, 41, ou  pour couvrir la région ciblée..

Organisations diverses 

Les communications fixes ou mobiles en hautes fréquences sont utilisées comme moyen de liaison de secours (qui peut être sécurisé via certains modes) par :
 des ambassades ;
 des ministères ;
 les agences de presse (rarement) ;
 les services de secours ;
 les militaires, radio militaire ;
 les sociétés ;
 la sécurité civile ;
 les organisations non gouvernementale ONG
 le Comité international de la Croix-Rouge,
 la Fédération internationale des Sociétés de la Croix-Rouge et du Croissant-Rouge et les équipes ERU ;
 ainsi que comme lien avec les points isolés non couverts par des réseaux terrestres ou satellitaires (régions polaires, parties désertiques ou zones isolées).
Leur avantage est l'autonomie vis-à-vis des infrastructures, par exemple en cas de conflit ou de catastrophe (radios).
(La fréquence d'appel d'urgence en Alaska est de ).
 Les stations radioélectriques fixes sont utilisées en des points déterminés à l'intérieur des limites géographiques d'un pays ou d'un continent.
 Les stations radioélectriques mobiles sont utilisées en mouvement (ou pendant des haltes dans des points non déterminés) à l'intérieur des limites géographiques d'un pays ou d'un continent.

Applications industrielle, scientifique et médicale

Antivol radio fréquence (RF) 
Un marqueur constitué d'un circuit résonant utilise la bande  à , quand ce circuit résonant est placé dans le champ de l'antenne (portiques antivols généralement situés à l'entrée du magasin).
Si le marqueur (étiquette RF) est actif, il émet alors un signal déphasé par rapport à l'émetteur. Le portique qui assure la réception (écoute), détecte ce signal et déclenche l'alarme.

Bande industrielle, scientifique et médicale 

Le matériel industriel, scientifique, et médical (ISM) utilise des bandes de fréquences partagées ; elles sont harmonisées par l'ITU. Les fréquences d'émission utilisées sont :
  ±  (soit: 6,765 - )
  ±  (soit: 13,553 - )
  ±  (soit: 26,957 - )

Maritime 

Pour le trafic maritime, les liaisons HF utilisent des bandes réparties sur le spectre. Les communications sont de plus en plus en numérique, mais la bande latérale unique (BLU) reste utilisée pour la sécurité et les contacts ponctuels. De nombreuses stations côtières transmettent l'évolution des bulletins météorologiques et de circulation et assurent les communications des navires avec la terre.

En haute mer pour la bande  à , en premier choix la veille en appel sélectif numérique est la fréquence internationale SMDSM de  (d'une portée <  de jour et le monde dans la nuit).

À côté de la fréquence (ASN) , les stations marines veillent sur une deuxième fréquence décamétrique d’appel sélectif numérique : , ,  ou . La fréquence porteuse  est utilisée, en plus de la fréquence porteuse , pour la détresse et la sécurité ainsi que pour l'appel et la réponse. Elle est également utilisée pour le trafic de détresse et de sécurité en radiotéléphonie.

La fréquence porteuse  peut être utilisée par les stations d'aéronef pour communiquer avec les stations du service mobile maritime aux fins de détresse et de sécurité y compris à des fins de recherche et de sauvetage.

Les stations du service mobile terrestre situées dans des régions inhabitées, peu peuplées ou isolées peuvent, pour les besoins de la détresse et de la sécurité utiliser la fréquence porteuse  en classe J3E . Les procédures de sécurité et vie humaine sont obligatoires pour ces stations du service mobile terrestre lorsqu'elles utilisent des fréquences qui, en vertu du présent règlement, sont prévues pour les communications de détresse et de sécurité.

En haute mer les fréquences standards de la bande  peuvent être utilisées en premiers choix

 Fréquence de détresse en radiotéléphonie de  en USB sans réponse sur /
 Fréquence de détresse en radiotélégraphie de  SOS  (internationale jusqu'en )  utilisé par des stations de plusieurs pays 
 La fréquence internationale maritime en radiotélex de ;
 Fréquence internationale d’appel sélectif numérique avec MMSI  veille obligatoire zone A4 (et zone A3 sans Inmarsat) . Zones A1, A2, A3, A4. Ralliement de détresse sur  en USB

Depuis le début de la décennie 2000, la technologie numérique remplace peu à peu ces anciens dispositifs de retransmission.

Aéronautique 

Ces fréquences sont utilisées par les compagnies aéronautiques, par le contrôle du trafic aérien à grande distance, par les avions moyens courriers et longs courriers au-dessus des océans et des parties désertiques.

On distingue deux types de services mobiles aéronautiques régis par des procédures différentes :
 le service mobile aéronautique  « le long des  nationales ou internationales (couloirs aériens) » réservé aux communications relatives à la sécurité et à la régularité des vols, principalement le long des routes nationales ou internationales de l'aviation civile ;
 le service mobile aéronautique  «  » destiné à assurer les communications, y compris celles relatives à la coordination des vols, principalement hors des couloirs aériens .

Ainsi, toutes les liaisons, par exemple, entre Paris et New York font l'objet d'un contrôle aérien assuré par voix via des centres régionaux de part et d'autre de l'Atlantique (Shanwick, Santa Maria, Gander…). De nombreuses stations VOLMET fournissent des prévisions météorologiques pour la plupart des grands aéroports des différents continents .

Pour fiabiliser ce mode de communication, un système d'appel SELCAL, émettant un signal lumineux et sonore, permet aux pilotes d'être informés de l'appel de la station au sol, et ainsi d'être avertis d'avoir à établir le contact radio.

La fréquence internationale d'urgence aéronautique  en radiotéléphonie USB peut être utilisée pour établir des communications entre les stations mobiles qui participent à des opérations de recherche et de sauvetage coordonnées, ainsi que des communications entre ces stations et les stations terrestres participantes.

La fréquence internationale  en radiotéléphonie USB est utilisée, pour la détresse, la sécurité, pour l'appel et la réponse ainsi que les interconnexions air/mer/terre, inter-aéronef et entre les stations maritimes.

Quelques fréquences d'Afrique  où l'on peut entendre du trafic aéronautique en français : , , , , .

Pour les avions à hélice, l'antenne 2 à  oblique en « V » renversé est tendue de la coque de l'avion à la dérive.

Pour les avions à réaction, l'antenne 2 à  est carénée dans la dérive.

Pour les hélicoptères l'antenne 2 à  type long-fil est tendue de la cabine à la queue.

Cette antenne HF est alimentée par une boîte de couplage automatique.

Sur les vieux avions à hélice, en vol une antenne pendante longue de plusieurs dizaines de mètres était déroulée pour établir les communications radios HF.

Amateurs 

Les radioamateurs utilisent les bandes amateurs en hautes fréquences  pour des contacts à longues distances (souvent intercontinentaux). Aussi appelé DX ces contacts longue distance peuvent s'effectuer en radiotélégraphie, en radiotéléphonie ou par d'autres moyen d'encodage et de décodages.

Radioécouteur 

Des radioécouteurs passionnés (SWL) écoutent les transmissions par ondes radioélectriques au moyen de récepteur radio approprié et d'une antenne dédiée aux bandes qu'il désire écouter. Généralement, ce passionné s'intéresse également aux techniques de réception, aux antennes, à la propagation ionosphérique, au matériel en général, et passe beaucoup de temps (souvent la nuit) à écouter les ondes courtes.

Le code SINPO permet aux stations de réception radioélectrique de décrire la qualité des émissions reçues d'une station radioélectrique émettrice.

Antennes 

La dimension d'une antenne est directement liée à la longueur d'onde du signal à transmettre ou plus exactement à la moitié de cette longueur d'onde, de  à  pour les HF. Les antennes HF sont donc généralement volumineuses.

Pour des liaisons amateur ou mobiles en dessous de , les antennes sont généralement filaires, au-dessus de cette fréquence les dimensions permettent l'utilisation facile des antennes yagi-uda, quad, delta-loop…

Pour des liaisons fixes ou des centres de transmission, des antennes de type « log-périodique » rotatives, des réseaux de dipôles ou de verticales ou des « losanges », demandent des structures volumineuses ou de grandes surfaces.

Les antennes actives ou les boucles magnétiques, de volume plus réduit, fonctionnent correctement en réception seule.

Mode de propagation 

En dehors des courtes distances pour lesquelles on profite de l'onde du sol, les ondes décamétriques se propagent par réflexions successives entre le sol ou la mer et les couches E, F, F1 et F2 .
Ainsi, ces ondes arrivent quasiment perpendiculaires à la surface de la terre, ce qui leur permet d'être reçues même si le récepteur est entouré d'obstacles de type relief. Comme elles se propagent grâce à de multiples réflexions, elles peuvent être reçues à une grande distance de l'émetteur, même lorsque la courbure de la surface terrestre empêche une liaison en vue directe. Les changements rapides de l'ionosphère rendent les liaisons compliquées à obtenir car il faut pouvoir changer la fréquence utilisée en fonction des conditions atmosphériques.

Cependant, ce changement de fréquence n'est pas toujours possible, surtout pour les utilisateurs dotés de moyens techniques limités, ce qui pose problème car certaines fréquences peuvent ne pas être utilisables pour communiquer pendant plusieurs heures ou à certaines distances.

La propagation des ondes HF dépend donc fortement de la réflexion sur les couches de l'ionosphère. Si celle-ci est davantage ionisée par le rayonnement solaire, elle assure une meilleure propagation des ondes décamétriques dans une bande de fréquences étendue vers les fréquences les plus élevées. Une prévision de ces conditions comme donné par le Service de prévision ionosphérique peut aider considérablement.
L'alternance jour-nuit a une influence importante sur le choix d'une fréquence fiable et sur la qualité de propagation des ondes décamétriques. En raison du cycle solaire tous ces paramètres sont différents d'une année à l’autre. 

 Pour les radiocommunications intercontinentales on peut résumer 

 de  à  ( à ), ce sont des bandes nocturnes de propagation occasionnelle à grande distance (a lieu de temps en temps),
 de  à  ( à ), ce sont des bandes nocturnes pour lesquelles la réception n’est possible à grande distance que lorsqu’il fait nuit entre les lieux d’émission et de réception,
 de  à  ( à ), ce sont des bandes mixtes pour lesquelles les meilleures réceptions sont lorsque l’émetteur est dans le jour et le récepteur dans la nuit, ou inversement,
 de  à  ( à ), ce sont des bandes diurnes pour lesquelles les meilleures réceptions à grande distance sont lorsque le parcours entre l’émetteur et le récepteur est éclairé par le soleil.
 de  à  ( à ), ce sont des bandes de propagation occasionnelle à grande distance, (a lieu de temps en temps),  avec régulièrement des radiocommunications à grande distance durant 3 ans tous les 11 ans en fonction du cycle solaire au maximum.

 Pour les radiocommunications continentales et nationales on peut résumer 
 de nuit : bandes de  à ,
 de jour : bandes de  à .

 Pour les radiocommunications régionales et départementales on peut résumer 
 de nuit : bande  à  en Europe, bande  à  sous les tropiques,
 de jour : bande  à  en Europe, bande  à  sous les tropiques.

Onde d’espace quasi verticale 

La propagation NVIS dans la bande 1,6 à  est utilisée pour établir un réseau radio en communications locales et régionales à l’intérieur d’une zone circulaire inférieure à  autour de l'antenne radioélectrique. Ce mode de propagation des ondes radios nécessite une antenne NVIS dont le lobe de rayonnement principal est en direction du ciel.

La propagation NVIS est utilisée par les services radio maritime, aéronautique, utilitaire, les radiotélécommunications de catastrophe des organisations humanitaires sur une catastrophe, l'armée, par quelques stations radioamateur, et permet en zone de fort reliefs de remplacer un réseau relayé VHF et UHF.

La propagation NVIS est très utilisée dans les zones polaires c'est-à-dire en Arctique et en Antarctique.

Sur les navires, l'antenne monopôle ou dipôle a une longueur de  ou plus et est alimentée par une boîte de couplage automatique.
L'antenne est érigée seulement à quelques mètres au-dessus du navire.

Utilisations publiques 
Dans l'ensemble de la bande HF les communications en radiotéléphonie sont en bande latérale unique (« bande latérale supérieur USB ») sauf :
 La radiodiffusion est en AM ou en Digital Radio Mondiale ou quelques fois aussi en bande latérale unique « SSB ».
 Les communications en radiotéléphonie au-dessus de  sont en modulation de fréquence « FM ».
 Les radioamateurs dans les bandes :  à  et  à  communiquent en bande latérale inférieure « LSB ».
 La bande des citoyens CB «  » est en tous modes : LSB, USB, AM, FM.
 Des radios pirates dans des bandes  et  sans autorisation discutent en bande latérale inférieure « LSB »..

Les hautes fréquences en région 1 UIT (Europe, l'ouest du Moyen-Orient, Afrique, le nord de l'Asie) ont des assignations spécifiques :

Notes et références

Notes

Références

Sources 
  Les articles de référence des canaux et utilisations : manuel à l’usage des services mobile maritime
  Nomenclature des stations côtières 2017
  Textes de radiocommunication UIT Genève
  L'ionosphère et ses effets sur la propagation des ondes radioélectriques 

 Aide mémoire Radio TV électronique : DUNOD
 À l'écoute du monde : Amitié Radio
 Frequency list : Seventh Édition
 Guide du Certificat restreint de radiotéléphoniste : France Télécom
 Guide to Utility Stations : Eleventh Édition
 Journal officiel : République française
 Les écouteurs d’onde courte SWL
 L’univers des scanners : PROCOM
 Organisation des radiocommunications dans le cadre des secours et de leur coordination : SRC (F6ACU Daniel Lecul)
 À l’écoute des répartitions des fréquences radioélectriques de  à  : Amitié Radio
 Station utilitaires phonie : Langue française HF : Michel Ravigneaux/08

Voir aussi

Articles connexes 
 World Radio TV Handbook
 Basse fréquence • Moyenne fréquence
 Fréquences maritimes pour la détresse • Bandes marines
 Radiocommunication de catastrophe
 Service de prévision ionosphérique • Propagation des ondes radio
 Bande industrielle, scientifique et médicale
 Saint-Lys radio • Club amitié radio
 Radioamateur
 Radioécouteur
 Silence radio
 Télégraphie sans fil
 Récepteur à cristal
 Cerf-volant porte antenne • Ballon porte antenne
 S-mètre • Code SINPO
 Station de nombres • Balise à lettre unique

Liens externes 
  Site consacré à la radiodiffusion internationale, principalement par ondes courtes
  HF
  Global Frequency Database
  Pour obtenir la carte actualisée de la Terre.

Radiofréquence
Bande spectrale
Fréquence