Schéma des champs électriques (E) et des champs magnétiques (H) des ondes radio émises par uneantenne monopôle émettrice (petite ligne noire verticale au centre). Les champs des phasesE etH sont perpendiculaires comme l'indique le diagramme dans le coin inférieur droit.Diagramme animé d'ondes radio, antenne dipôle de transmission.
De nombreuses lois nationales ou internationales réglementent le partage des fréquences pour différents usages, certains usages ou encore l'exposition de travailleurs à certains champs électromagnétiques[note 1].
Gestion et attribution des fréquences radioélectriques
La demande en bande passante pour lestélécommunications ou lesradars, ainsi que la protection de fréquences de radioastronomie fait du spectre radioélectrique une ressource rare qui doit être réglementée mondialement.
Uneonde radio est classée en fonction de safréquence exprimée enHz ou cycles par seconde ; l'ensemble de ces fréquences constitue lespectre radiofréquence. Le spectre est divisé conventionnellement en bandes d'unedécade, dont les appellations internationales sont normalisées. Les appellations francophones équivalentes sont parfois également utilisées dans les textes français.
Pour éviter les ambiguïtés avec le vocabulaire de l'acoustique et de lasonorisation, on utilise le terme « audiofréquence » de préférence à « basse fréquence » pour désigner des ondes acoustiques (mécaniques) ou des signaux électriques (en rapport avec le son) dans la bande 30 Hz à 30 kHz.
D'autres appellations de bandes ou sous-bandes sont également utilisées en fonction des habitudes techniques :
le terme « moyenne fréquence » désignait la fréquence d'amplification fixe desrécepteurs superhétérodynes : on lui préfère aujourd'hui le terme « fréquence intermédiaire » non ambigu ;
les bandes de radiodiffusion et de télévision terrestre ont également des appellations standardisées :
enfin, certaines bandes ont reçu l'appellation de leur usage réglementaire : ainsi, les bandesISM sont les bandes allouées aux usages domestiques sans licence[4].
S'agissant des ondes radioélectriques, le terme « ondes hertziennes » en est un synonyme[note 2]. Selon la définition de l'UIT, le terme « hertzien » ne couvre que les signaux transmis parrayonnement — il s'agit là durayonnement électromagnétique — c'est-à-dire sans support matériel[5][source insuffisante], par exemple aussi bien la télévision terrestre que par satellite et tous les autres modes detransmission sans fil dans le spectre de fréquence de ces ondes[6],[note 3].
Comme toutes les ondes électromagnétiques, les ondes radio sepropagent dans l'espace vide à la vitesse de lalumière et avec une atténuation de la puissance transportée par unité de surface proportionnelle aucarré de la distance parcourue selon l'équation des télécommunications.
Dans l'atmosphère, elles subissent des atténuations liées auxprécipitations, et peuvent être réfléchies ou guidées par la partie de la haute atmosphère appeléeionosphère.
Elles sont atténuées ou déviées par les obstacles, selon leur longueur d'onde, la nature du matériau, sa forme et sa dimension. Pour simplifier, un matériau conducteur aura un effet de réflexion, alors qu'un matériaudiélectrique produira une déviation, et l'effet est lié au rapport entre la dimension de l'objet et la longueur d'onde.
Diagramme d'atténuation de l'atmosphère selon la longueur d'onde. Les ondes radio de courte et moyenne longueur d'onde ne sont pas atténuées (zone bleue à droite du schéma), tandis que les ondes radio de longue longueur d'onde sont absorbées (zone marron à l'extrémité droite du schéma).
Chaque fréquence radioélectrique subit différemment les divers effets de propagation, ce qui explique leur choix selon l'application. Ainsi, l'atmosphère terrestre bloque les émissions vers l'espace hors de certaines bandes, qui sont donc privilégiées pour laradioastronomie et les satellites. Certaines fréquences sont absorbées par les molécules d'eau, donc utilisées pour lesfours à micro-ondes ou pour la réalisation deréseaux de télécommunication denses (comme avec la5G par exemple), d'autres sont au contraire réfléchies par les précipitations et utilisées pour les radars météo, etc.
L'autre critère clé est labande passante utilisable et l'encombrement du spectre par les multiples applications et services : toute application demande une bande passante, qui doit lui être affectée sous peine de brouillage mutuel. Par exemple, la télévision ne peut utiliser que des fréquences élevées VHF ou UHF.
Enfin la technologie disponible permet progressivement d'utiliser des bandes de fréquence de plus en plus haute. Ainsi, les SHF et EHF n'étaient pas utilisables avant l'invention dumagnétron.
Les ondes radio sont modulées pour porter une information (unsignal), par exemple enmodulation d'amplitude pour laradio AM, enmodulation de fréquence pour laradio FM, enmodulation de phase dans d'autres applications ou en modulation d'impulsion pour les radars. D'autres types de modulation existent, combinant une modulation de phase et une modulation d'amplitude par exemple. C'est le cas des modulations de typeQAM (Quadrature Amplitude Modulation) dont les symboles sont caractérisés par une phase et une amplitude spécifique. Ces modulations QAM permettent d'augmenter le débit de transmission, en diminuant la durée de transmission d'un message puisqu'on peut coder plus debits par symbole. Par contre, ces modulations sont plus sensibles aux interférences et aux déformations de signal dues à la propagation dans lecanal.
Les mesures professionnelles sur les ondes électromagnétiques nécessitent uneantenne étalonnée adaptée aux fréquences à mesurer, suivie d’un appareil de mesure électronique de type :
analyseur de spectre pour la mesure des amplitudes et fréquences de diverses composantes d’une bande ;
L’analyse en amateur des bandes courantes LF à UHF peut s’effectuer avec un récepteur étalonné (scanner). L’analyse dans les bandes basses VLF à ELF s’effectue en général après traitement du signal (FFT) acquis temporellement.
Certaines pratiques de médecine esthétique utilisent les ondes radiofréquence pour échauffer localement letissu sous-cutané. Les effets recherchés sont le traitement des imperfections de la peau, du relâchement cutané et de la texture de la peau : cicatrices d’acné et vergetures, réduction des rides et despores dilatés, etc.[7]
Défini dans les années 80 par Tetsuo Kogawa comme un art de la radiation[8], leradio-art englobe des pratiques d'émission, de filtrage, de réception, de manipulations des ondes radioélectriques pour en faire des sculptures, parfois sonifiées ou matérialisées mais pas obligatoirement[9].
Risques sanitaires liés aux ondes radioélectriques
Les dangers encourus en présence de champs radioélectriques intenses ont été très tôt soulevés en particulier à l’apparition des fours à micro-ondes dans les foyers, pour les personnes habitant à proximité des émetteurs militaires de très forte puissance ou pour le personnel travaillant près des radars. Plus récemment, le danger éventuellement lié aux téléphones portables a amené à définir une mesure normalisée de rayonnement (débit d'absorption spécifique ou DAS) mais cette mesure est unprincipe de précaution car un éventuel risque sanitaire lié aux ondes radioélectrique n'est aujourd'hui pas prouvé[10],[11],[12].
↑Par exemple, les directives 2004/40/CE et 2013/35/UE du parlement européen et du conseil, concernant les prescriptions minimales de sécurité et de santé relatives à l’exposition des travailleurs aux risques dus aux agents physiques (champs électromagnétiques).
↑« Hertzien : se dit des ondes et des phénomènes électromagnétiques. Synonyme : radioélectrique. Qui utilise les ondes hertziennes, »,Larousse
