TIPE : interférences entre téléphone et radio

[polho]

bonjour,
je voudrais vous faire part de quelques interrogations sur mes TIPE.

Alors, je suis parti d'une constatation : un téléphone portable en communication à coté d'une radio allumée, ça fait du bruit (un espece de bruit de trame)
comment supprimer ce bruit ? je me suis concentré sur le blindage électromagnetique.

_Tout ceci, c'est bien beau mais je me rends compte que je n'ai encore pas compris comment la radio (AM) qui reçoit des ondes a environ 200 KHz pouvait réagir avec des ondes de portable a 1800 MHz ??! j'ai fait des simulations de la radio avec des perturbations grace au logiciel PSPICE : pas de changement flagrant du signal en sortie de la radio. J'ai pensé que l'onde du portable pouvait induire un courant perturbateur dans le fil de l'alimentation, ce que m'a à peu pres confirmé un blindage quasi total de la radio a coup de feuilles d'alu (sauf sur le cable). Cela pourrait il etre possible ?

_grace à une formule trouvée sur le forum (E=5.5*sqrt(Puissance)/distance avec E=module du champ electrique, formule valable pour une antenne isotrope), j'ai établi que E crée par le portable a 1m est environ égal a 5.5 V/m : cela vous parait il plausible ?
Le but est en fait de comparer le E du portable et le E d'un emetteur radio AM (je pensais par exemple a Allouis) : le problème c'est que la formule marche pas des masses pour l'emetteur AM (on aurait un E trop petit tres rapidement, surement du fait que l'hypothese isotrope ne marche pas pour l'antenne emettrice). Auriez vous une idée de comment trouver le E de l'emetteur à une grande distance ?

_derniere question pour les plus courageux : un ordre de grandeur de l'intensité dans un circuit electronique est d'environ 100 mA : vrai ou faux ?

si quelqun peut m'eclairer sur ces points obscurs...

merci à tous les courageux qui ont lu mon post un peu long et bon apres midi a tous =)
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[LPFR]

Bonjour.
Pour une antenne isotrope de champ à une distance D est:

Donc, pour un portable qui émet 2 W le champ efficace à 1 m est de 11 V/m.
Mais les 2 W sont une puissance moyenne. Le téléphone n'émet pas d'une façon continue mais par des courts périodes qui se répètent 8000 fois pas seconde (pas très sûr de cette valeur). Donc, le vrai champ perturbateur est beaucoup plus fort pendant les périodes de transmission.

Les champs des émetteurs AM dépendent de où on se trouve. Dans la région parisienne ils sont de l'ordre de quelques mV/m.

Le courant dans les circuits d'amplification dans les postes de radio est inférieur à 1 mA. Seulement dans l'étage qui attaque le haut-parleur le courant peut monter à 100 mA ou même plus.

Mais vous aurez du mal à faire des calculs pour justifier les interférences. Elles sont dues à des effets non linéaires dans les circuits d'amplification de la radio. L'amplitude des tensions induites est très supérieure à la tension de travail habituelle, et des composant peuvent saturer.

Vous pourrez difficilement blinder le poste AM, car l'antenne est une antenne de ferrite qui se situe à l'intérieur du poste. Si vous le blindez, vous n'aurez pas d'interférences, mais pas de réception non plus.
Au revoir.

[predigny]

Qui écoute encore la radio AM ? La FM a remplacé quasiment partout les GO-AM. alors si l'antenne est extérieure, on peut blinder le poste et mettre au niveau de l'entrée de l'antenne les filtres qui rejetteront les fréquences perturbatrices. La FM étant dans la bande des 85-108MHz et les portables dans la bandes 900 et 1800 (ou un truc comme ça), le filtre ne devrait pas être trop délicat à mettre en place ; une simple ferrite peut-être.

[calculair]

Bonjour

Ton poste à transistors est bourré de diodes NP ou PN et d'ailleurs tu en as 2 dans chaque tranistors. Le chomp de ton portable excite le cablage de ton poste avec l'onde electromagnetique emise. même si les detections de chaque diode n'est pas trés efficace, le phenomène perturbe le fonctionnement de ton poste.

Un bon recepteur se caracterise d'abord par le fait que si on debranche l'antenne, il ne reçoit rien. pour cela il faut qu'il soit blindé, et que tous ces circuits sont en enfermes dans un caisson qui se comporte comme une cage de faraday.
ensuite l'antenne doit passer par un filtre qui selectionne la gamme de reception recherchée pour eviter les perturbations hors bandes.

Vu le champ que tu as acec ton portable à proximité immediate, et comme les recepteurs même semi professionnel sont de veritables passoires, rien d'etonnant que tu sois perturbé

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour

Pour Allouis tu peux considerer que l'antenne est isotrope et la puissance est de 1MW en journée

Le problème est que tu ne te trouves pas en visibilité directe, il faut tenir compte de la diffraction de la terre et des attenuations liées aux immeubles.

Cependant je pense qu'un champ de quelques mV /m est une estimation raisonnable à 300 à 500 km de l'emetteur

[polho]

Bonjour LPFR et merci pour votre réponse rapide et claire.

je pensais utiliser le blindage electromagnetique dans le but d'isoler la partie electronique et l'alimentation des ondes perturbatrices mais laisser l'antenne à l'exterieur en esperant que le filtre passe bande branché sur celle-ci marche bien en HF.

j'ai effectué un petit calcul pour trouver un ordre de grandeur de l'intensité induite traversant l'antenne AM lorqu'elle est en presence d'ondes perturbatrices. Seulement, la valeur est délirante meme pour E relativement petit (disons calculé a partir de la puissance moyenne de 2W). Pourriez vous me dire où le calcul coince ? (voir doc joint)

je tiens à preciser que ce sont des questions que j'ai deja posé à mon prof de physique, sans que celui-ci s'interesse grandement a ce que j'ai fait. je ne pense pas que celui-ci en ai grand chose a faire que ses eleves reussissent ou non les TIPE malheureusement...

merci d'avance

[polho]

bonjour a tous,

En effet, la radio AM n'est pas la plus utilisée actuellement mais je l'ai choisi car elle reste simple a modeliser et la modulation-demodulation n'est pas tres dure a mettre en place. De plus avec le travail sur des frequences plus faibles qu'en FM, l'experimentation en labo de lycée restait possible

si l'antenne est extérieure, on peut blinder le poste et mettre au niveau de l'entrée de l'antenne les filtres qui rejetteront les fréquences perturbatrices. La FM étant dans la bande des 85-108MHz et les portables dans la bandes 900 et 1800 (ou un truc comme ça), le filtre ne devrait pas être trop délicat à mettre en place

en theorie, ok, c'est ce que m'a donné la simulation PSPICE, mais en pratique, meme le cable d'alim de mon radio reveil permettait à la perturbation de toucher l'electronique.

Le chomp de ton portable excite le cablage de ton poste avec l'onde electromagnetique emise. même si les detections de chaque diode n'est pas trés efficace, le phenomène perturbe le fonctionnement de ton poste.

tu veux dire que c'est sur le circuit imprimé et le cablage interne qu'apparaissent les courants induits ?

sinon, je ne pensais pas que quelques mV/m suffisaient pour la reception d'une radio, merci pour l'info

[predigny]

...
je tiens à preciser que ce sont des questions que j'ai deja posé à mon prof de physique, sans que celui-ci s'interesse grandement a ce que j'ai fait. je ne pense pas que celui-ci en ai grand chose a faire que ses eleves reussissent ou non les TIPE malheureusement...
...

Est-ce prof qui vous a proposé ce sujet ? Si oui ça m'étonnerait qu'il ne s'intéresse pas à votre travail. Si c'est un sujet choisi par vous, et accepter par le prof, c'est un peu différent car il faut bien voir que c'est de la physique un peu spéciale et qui relève de compétences et d'expériences que votre prof n'a pas ou n'a pas encore (ou n'a plus).

[LPFR]

Re.
La pièce n'est pas encore validée.

Effectivement, si vous réussissez à blinder l'électronique en laissant l'antenne de ferrite en dehors, ça peut peut-être marcher. Mais c'est très difficile de blinder correctement un circuit déjà installé.
Vous avez l'avantage que la ferrite de l'antenne ne se comporte pas comme une ferrite aux fréquences de téléphones portables. Mais la tension induite risque d'être importante.

Oui, les tensions induites sur le circuit imprimé suffisent. Certains "signaleurs" d'appel sont formés simplement par un ampli basse fréquence sur un tout petit circuit imprimé. Les tensions induites suffisent à créer un signal en sortie.

Un poste de radio normal, capte des émissions avec quelques dizaines de µV/m. Les bons sont encore plus sensibles.

Et dommage pour votre prof. Mais peut-être que vous lui posez des questions sur un domaine qu'il ne connaît pas (et il ne peut pas tout connaître) et que, au lieu de dire qu'il ne sait pas, il fait semblant de ne pas vous entendre. Certains profs on peur de reconnaître qu'il y a des choses qu'ils ne connaissent pas de peur de se rabaisser aux yeux de leurs élèves. Ils ont tort.
Soyez tolérant. Personne n'est parfait.
A tout à l'heure... quand les pièces seront validées.

[polho]

c'est un sujet choisi. seul le theme est imposé : l'information.
je pense que mon prof a les competences necessaires, il etait prof a telecom paris et semble tres calé en electronique, mais je trouve qu'il y a un manque de communication entre lui et ses eleves. En tout cas, il semble parfois ne pas porter grand interet a nos questions...je vais arreter là les critiques !

[polho]

effectivement, je ne pensais pas que de si faibles valeurs de E suffisaient pour la reception d'une radio ! je comprend mieux pourquoi le telephone portable arrive a interferer.

si je resume : une grande tension peut etre induite dans le circuit et amener a faire saturer des composants actifs, d'où les interferences.

merci beaucoup pour toutes ces explications qui me manquaient !

[LPFR]

Re.
Pour votre calcul.
Vous avez bien fait de calculer B comme s'il n'y avait pas de ferrite car, comme je vous ai dit, c'est comme si elle n'était pas là à cette fréquence. Mais il faut le dire. En basse fréquence, le B vient multiplié par le µ_r de la ferrite (environ 1000).

La surface de 0,01 m² me semble plutôt énorme. Je prendrais plutôt 1 cm² pour la ferrite.

Votre calcul du courant est faux, car vous calculez la tension induite en absence de courant, puis vous divisez la tension par la résistance (il faudrait ajouter aussi la self), en oubliant que le courant qui va se mettre à circuler crée aussi son champ magnétique et son flux dans la bobine. Par exemple, si vous fassiez un court-circuit, le courant ne serait pas infini, mais juste ce qu'il faut pour compenser exactement le champ de l'onde radio.
Dans la formule d(phi)/dt, le flux est le flux total: celui du champ de l'onde plus celui du champ du courant.
Malheureusement, avec une géométrie comme celle que vous avez il est difficile de calculer le flux en fonction du courant. Vous pouvez faire un calcul approché en calculant le flux comme si c'était un solénoïde long. Tout en sachant que ce n'est qu'un ordre de grandeur.
A+

[polho]

effectivement, je n'avais pas pensé a la self. pour le solenoide long, pourquoi pas : je m'etais plutot concentré sur les antennes cadres (d'où la surface S importante) mais les antennes ferrites doivent faire le meme boulot
je vais essayer de calculer ça tout a l'heure.

Vous avez bien fait de calculer B comme s'il n'y avait pas de ferrite car, comme je vous ai dit, c'est comme si elle n'était pas là à cette fréquence. Mais il faut le dire. En basse fréquence, le B vient multiplié par le µr de la ferrite (environ 1000).

je n'y avais pas pensé du tout, merci.

bonne soirée a tous & appetit a tous !

[invite1c20f11a]

Bonjour,

C'est bien évident qu'il ne faut pas mettre un émetteur de 2W à côté d'un récepteur sensible à des milliwatts, l'affaire est simple et il n'y a pas besoin de calculs.
Quant aux blindages, ce n'est pas facile non plus, je suis dans une maison entièrement tôlée (murs et toit, et à l'intérieur de celle-ci dans une pièce à nouveau tôlée, et mon récepteur FM marche très bien. Je ne dis pas que je fais des réceptions à 20 ou 30km, mais tous les émetteurs de ma ville, une trentaine sont reçus. C'est un bon récepteur Kenwood; l'antenne est d'origine, un morceau d'1,5m de twin-lead, fixé sur le bord d'une étagère, et ça marche.
pont

[polho]

salut a tous !

j'ai réussi a discuter du probleme avec mon prof de physique. Il a repris mon calcul et m'a plutot conseillé de travailler en puissance, en cherchant la puissance reçue par l'antenne, pour en déduire l'intensité de sortie.
j'ai de pus trouvé un exellent site sur les antennes AM, donc je devrais pouvoir avancer, je vous tiens au courrant des resulats

merci a vous tous et bonne journée !

[invité576543]

Il me semble qu'il y a des "petites" erreurs dans cette discussion.

1) Ce n'est pas le spectre à 1800 MHz qui perturbe le poste, mais l'émission large bande causée par les fronts raides de montée et de descente du signal, qui se succèdent à quelque chose comme 200 Hz. Il est vraisemblable que ce soit le spectre autour de 200 kHz qui interfère, et les données de puissance ne donnent pas directement le champ dans cette bande de fréquence. Et un filtre supprimant le 1800 MHz ne sera pas vraiment efficace...

2) Un mobile GSM en 1800 MHz émet au maximum 1 W crête, et (sur une comm typique) au maximum le 8ème, 125 mW, moyennée >>5 ms. Mais il peut émettre bien moins, selon des indications qu'il reçoit du réseau.

(La valeur 2W crête max est celle à 900 MHz, soit 250 mW max moyennée >>5 ms.)

Cordialement,

[invite1c20f11a]

Bonjour Michel, je vois que tu t'y connais.

Est-ce que tu crois qu'un GSM pourrait griller l'étage d'entrée à transistors d'un récepteur ondes courtes, j'ai un ICOM735 (0 à 30MHz), je n'aimerais pas qu'il grille, merci
pont

[predigny]

...
1) Ce n'est pas le spectre à 1800 MHz qui perturbe le poste, mais l'émission large bande causée par les fronts raides de montée et de descente du signal, qui se succèdent à quelque chose comme 200 Hz....

Là, je ne suis pas trop d'accord. La modulation d'une porteuse à 1800MHz crée effectivement des bandes latérales autour de la porteur, mais celles-ci restent dans le domaine de la largeur de bande du canal alloué. Cette largeur dépend beaucoup du type de modulation et de codage utilisés, il y a même des étalements de largeur de bande pour améliorer les performances, mais la largeur de bande utilisée ne doit pas beaucoup dépasser les 20MHz, dans la bande 1880-1900MHz.
Les parasites entendus, sont bien dus à des détections parasites par les jonctions des transistors des récepteurs ou amplis.

[invité576543]

Là, je ne suis pas trop d'accord. La modulation d'une porteuse à 1800MHz crée effectivement des bandes latérales autour de la porteur, mais celles-ci restent dans le domaine de la largeur de bande du canal alloué. Cette largeur dépend beaucoup du type de modulation et de codage utilisés, il y a même des étalements de largeur de bande pour améliorer les performances, mais la largeur de bande utilisée ne doit pas beaucoup dépasser les 20MHz, dans la bande 1880-1900MHz.

Ce n'est pas du tout de cela dont je parle.

Une manière de présenter les choses est que le signal est de la forme f(t)g(t) avec f(t) une porteuse modulée à 1800 MHz, filtrée pour occuper en gros une bande de 600 kHz (la modulation est de 270 kbaud), et g(t) une fonction quasi rectangulaire à 200 Hz (précisément un créneau quasi-rectangulaire d'environ 600 µs toutes les 4.6 ms pour un signal de parole typique). On peut voir cela comme une modulation d'amplitude par un signal rectangulaire.

Quand tu prends le spectre d'un tel signal, tu as, en plus de la partie principale dans la bande des 1800 MHz, un spectre très large bande, quasi blanc, qui est la contribution de g(t) (de ses fronts raides). Et ce qu'on entend comme interférence d'un signal GSM est en général dû à cette composante "spectre blanc", de très faible puissance, mais qui peut se retrouver amplifiée par des appareils sensibles.

Cordialement,

[invité576543]

Bonjour Michel, je vois que tu t'y connais.

Est-ce que tu crois qu'un GSM pourrait griller l'étage d'entrée à transistors d'un récepteur ondes courtes, j'ai un ICOM735 (0 à 30MHz), je n'aimerais pas qu'il grille, merci

Je ne saurais répondre. Oui je connais bien le GSM, mais l'électronique pratique pas du tout ou presque!

Cordialement,

[polho]

alors, ok, on aurait finalement des harmoniques autour de la fréquence de coupure du passe bande de la radio dans ce cas, donc les ondes "secondaires", dues au creneau, passeraient sans probleme dans l'electronique. Mais il subsiste un probleme : quand on a juste un appareil avec un systeme audio, genre un ordi portable ou une radio en mode lecteur cd, on a quand meme le bruit de trame. Il y a donc d'autres "antennes" non désirées dans le circuit, non ?

bonne soirée a tous, je suis perso en pleine preparation de TIPE, donc pas couché merci beaucoup de votre contribution

[invité576543]

Mais il subsiste un probleme : quand on a juste un appareil avec un systeme audio, genre un ordi portable ou une radio en mode lecteur cd, on a quand meme le bruit de trame. Il y a donc d'autres "antennes" non désirées dans le circuit, non ?

Oui.

Et comme le signal interférant est à très large spectre, il va avoir de l'énergie pour toute fréquence de résonance de ces "antennes non désirées".

Cordialement,

[predigny]

....Mais il subsiste un probleme : quand on a juste un appareil avec un systeme audio, genre un ordi portable ou une radio en mode lecteur cd, on a quand meme le bruit de trame. Il y a donc d'autres "antennes" non désirées dans le circuit, non ?...

Ta remarque est très judicieuse car sur un ampli ou un lecteur de CD, il ne suffit pas d'avoir une antenne pour entendre un signal radio, il faut aussi qu'il soit détecté par un élément non linéaire (une diode), or s'il s'agit des infimes résidus de bande latérale dont parle Michel mmy, leur niveau serait insuffisant pour faire apparaître les non-linéarité des composants de l'ampli.
Personnellement je ne crois pas au rôle de ces résidus infinitésimaux de bande latérales, surtout aussi éloignés de la fréquence porteuse ; si c'était le cas, les téléphones portables se perturberaient les uns les autres et toute réception serait impossible à proximité d'un portable.
Jusqu'à ce qu'on me démontre le contraire, pour moi le problème est dû à la réception l'émission principale qui est détectée par les diodes parasites des divers amplis.

[LPFR]

Bonjour.
Oui, je suis d'accord avec Predigny, il s'agit plutôt de la démodulation d'amplitude des signaux du téléphone par les éléments non linéaires.
Au revoir.

[invité576543]

si c'était le cas, les téléphones portables se perturberaient les uns les autres et toute réception serait impossible à proximité d'un portable.

Mais ils se perturbent!

S'ils sont sous la même cellule, c'est synchrone : le spike est au moment où il ne gêne pas.

S'ils sont sous des cellules différentes (différents opérateurs), cela perturbe, mais c'est très court.

Détail : la transmission de la parole dans le GSM est conçue pour marcher même avec des taux d'erreur post-démod de l'ordre de quelques pourcents!

Pour ces différentes raison, la conclusion de "réception impossible" est erronée.

(Autre détail : j'ai participé à la conception du GSM de 1982 à 1998...)

Ceci dit, je ne dis pas que les effets non linéaires dont vous parlez ne peuvent pas être en cause. Mais vous vous trompez si vous poussez que seuls ces effets là sont en cause. Le problème de l'interférence large bande du GSM causé par la modulation d'amplitude est connu depuis très longtemps et bien étudié.

Cordialement,

[invité576543]

Bonjour.
Oui, je suis d'accord avec Predigny, il s'agit plutôt de la démodulation d'amplitude des signaux du téléphone par les éléments non linéaires.

Si vous parlez de modulation d'amplitude, vous parlez de la même chose dont je parle.

C'est la modulation d'amplitude de la porteuse à 1800 MHz par un signal rectangulaire qui se traduit, dans le domaine fréquentiel, par le spectre en bande large dont je parle.

En l'absence de cette modulation d'amplitude (porteuse continue, à enveloppe constante), il n'y aurait pas, vraisemblablement, les interférences dont on parle ici.

Et donc vous n'êtes pas d'accord avec Prédigny.

En d'autres termes, il faudrait savoir ce dont on parle, et bien distinguer l'effet que pourrait avoir une porteuse GSM continue, sans la modulation d'amplitude due au multiplexage dans le temps, et l'effet qu'a le signal modulé en amplitude pour ledit multiplexage.

Cordialement,

PS: la modulation "informative" est la GMSK dans le GSM, c'est une modulation de phase, à enveloppe constante, c'est à dire sans modulation d'amplitude du tout. La modulation d'amplitude dont il est question ne porte pas d'information, c'est juste la coupure cyclique du signal correspondant au multiplexage temporel entre différentes stations mobiles.

[invité576543]

Jusqu'à ce qu'on me démontre le contraire, pour moi le problème est dû à la réception l'émission principale qui est détectée par les diodes parasites des divers amplis.

Tu as raison, vaut mieux se fier à son "bon sens".

Ta demande de démonstration est excellente, personne sur un forum ne va venir te voir et te montrer les expériences qui seraient la démonstration.

Cordialement,

[predigny]

Tu as raison, vaut mieux se fier à son "bon sens".
...,

Mon "bon sens" me dit qu'il n'y a rien de plus contrôlée que les émissions radio, et si le GSM occupait tout l'espace hertzien avec ces composantes parasites, il gênerait toutes les réceptions. Mais bons, on ne va pas se disputer pour ça, surtout qu'il y a sans doute du vrai dans les deux hypothèses pour cette perturbation, reste à savoir quelle est la part de chacune.

[invite1c20f11a]

Bonjour,

Normalement, tu ne devrais pas avoir ce bruit blanc dont tu parles; je comprends bien que tu fais allusion à la décomposition en série de Fourier (Joseph pour les intimes) d'un signal rectengulaire, mais je te prends un exemple: la CW, qui fait pareil, il n'y a, si elle est bien découpée, aucune trace des fronts montants et descendants donc aucune modulation parasite. Et dans un récepteur, tu n'as de réception qu'aux moments de l'émission, si le poste ne crée pas du "traînage" à cause de changement de fréquence ou circuits MF mal réglés ou mal étudiés (mal amortis). Je reconnais que ce n'est pas facile de faire un récepteur qui marche bien.
pont

[invité576543]

Bonjour,

Normalement, tu ne devrais pas avoir ce bruit blanc dont tu parles; je comprends bien que tu fais allusion à la décomposition en série de Fourier (Joseph pour les intimes) d'un signal rectengulaire, mais je te prends un exemple: la CW, qui fait pareil

CW = Continuous Wave?

Pas exactement pareil. La modulation dont je parle n'est pas "informative", comme la CW. L'information dans le GSM est obtenue par la modulation de phase (à 270 kbauds), pas par le switching on/off.

Et la CW a le problème :

In any form of on-off carrier keying, if the carrier wave is turned on or off abruptly, the bandwidth will be large; if the carrier turns on and off more gradually, the bandwidth will be smaller. What is transmitted in the extra bandwidth used by a transmitter that turns on/off more abruptly is known as key clicks. Certain types of power amplifiers used in transmission may increase the effect of key clicks.

Cordialement,