Transmission des signaux

• Comprendre la différence entre un signal analogique et un signal numérique.
• Identifier les différents supports physiques de transmission (câbles, ondes).
• Expliquer les principes de base de la modulation et de la démodulation d'un signal.

Signal analogique vs signal numérique : deux langages différents

Un signal est une grandeur physique qui varie dans le temps pour transporter une information. Il en existe deux grandes familles. Le signal analogique est une reproduction continue et fidèle de la variation d'un phénomène. Par exemple, le son de ta voix fait vibrer l'air ; un microphone transforme ces vibrations en un signal électrique dont la tension varie de manière continue, à l'identique. Un vieux tourne-disque avec un sillon gravé ou une cassette audio utilisent ce principe. Le problème ? Ce signal est fragile : lors de sa transmission ou de sa copie, il peut se dégrader (bruit, parasites) et l'information est altérée. Le signal numérique, lui, ne représente pas l'information de façon continue mais sous forme d'une suite de nombres, le plus souvent des 0 et des 1 (bits). C'est comme si on remplaçait une courbe par une série de marches d'escalier. Pour numériser un son, on mesure sa valeur très régulièrement (c'est l'échantillonnage) et on attribue un code binaire à chaque mesure. L'énorme avantage est la robustesse : même si le signal est abîmé pendant le voyage, un 0 reste reconnaissable comme un 0 et un 1 comme un 1, ce qui permet de reconstituer l'information sans perte. C'est le langage de tous nos appareils modernes : smartphones, clés USB, DVD, Wi-Fi.

Les autoroutes de l'information : supports et canaux de transmission

Pour voyager, un signal a besoin d'un support physique, un « canal » de transmission. On distingue deux grandes catégories : les liaisons filaires (guidées) et les liaisons sans fil (hertziennes). Les liaisons filaires utilisent un câble pour guider le signal. Le câble électrique (paire torsadée dans les réseaux Ethernet) transporte un signal électrique. La fibre optique, elle, utilise la lumière ! Un laser envoie des impulsions lumineuses (des flashs) qui correspondent aux 0 et 1 du signal numérique. La lumière voyage dans un fil de verre ultra-fin, avec une vitesse et une capacité phénoménales, idéal pour les câbles sous-marins. Les liaisons sans fil, quant à elles, utilisent les ondes électromagnétiques (radio, micro-ondes, infrarouge). L'information est « accrochée » à une onde porteuse qui se propage dans l'air ou le vide spatial. C'est le principe de la radio FM, du Wi-Fi (ondes radio), de la télécommande (infrarouge) ou du Bluetooth. Le choix du support dépend de la distance, du débit nécessaire (quantité d'info par seconde) et de l'environnement. Un câble est souvent plus stable et sécurisé, tandis que le sans-fil offre la mobilité.

Applications pratiques

Observons ces concepts dans notre quotidien. Prenons un appel vidéo sur smartphone avec ton correspondant à l'étranger. Ta voix (analogique) est captée par le micro, puis immédiatement convertie en signal numérique par la puce audio. Cette suite de bits est transmise via le canal sans fil (onde 4G/5G) vers l'antenne relais. De là, elle peut voyager sur des milliers de kilomètres par fibre optique sous l'océan Atlantique. Arrivée près de ton correspondant, elle repasse en onde radio via un autre relais pour atteindre son téléphone. Son appareil fait l'opération inverse : il décode les bits, les reconvertit en signal analogique pour faire vibrer le haut-parleur et restituer ta voix. Un autre exemple : la télécommande de la TV. Elle code l'information « augmenter le volume » en une série de bits, puis module un signal infrarouge (lumière invisible) pour l'envoyer. Le récepteur de la TV décode le signal et exécute la commande. Chaque technologie choisit le couple signal/support le plus adapté.