Bonjour tout le monde !
Je cherche mes questions pour le grand oral du BAC et j'accroche bien au chapitre sur les ondes électromagnétiques. Mais je n'ai vraiment aucune idée sur une question lié à ce sujet. Je préfèrerais une question liant maths et physique (mes 2 spécialités), mais si elle ne le sont pas, ce n'est pas grave.
Avez-vous des suggestions ?
Merci d'avance pour votre aide
Salut,
Bienvenue sur Futura.
Je n'ai pas trop d'idée à suggérer. Déjà parcourir wikipedia sur les ondes électromagnétiques pourrait t'inspirer. Tu pourrais peut-être parler aussi de la 5g et de la 6g en préparation (en principe dans le domaine de térahertz qui offre pas mal de défis, mais je ne sais pas si ça ferait un bon sujet)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour, bonne idée que celle de Deedee, voici un exemple de sujet intéressant évoluant à grande vitesse depuis quelques années, mais assez méconnu du grand public, les techniques multi-antennaires en radiotéléphonie cellulaire:
"Les antennes seront-elles différentes ? Qu’entend-on par antennes MIMO et « beamforming » ?
Pour atteindre les performances annoncées, la 5G* utilisera des antennes intelligentes, appelées « MIMO ». Elles comportent de très nombreuses petites antennes miniaturisées permettant de focaliser le faisceau sur une zone donnée (c’est ce qu’on appelle le beamforming). Ce type d’antennes permet de diriger le signal radio uniquement vers les utilisateurs quand ils en ont besoin au lieu d’être émis dans toutes les directions de manière constante.
Couplée avec des bandes de fréquences hautes, l’utilisation de ces antennes permettra d’accroître fortement les débits."
Source : https://www.anfr.fr/publications/dos...feee193d0d6c09
Il y a autant de math et de physique que l'on veut à la clé, jusqu'au niveau doctorat inclus
(*) note personnelle : à noter que le MIMO proprement dit a déjà été inauguré en 4G/LTE, la 5G va plus loin dans les concepts, avec le MIMO massif et le beamforming.
Dernière modification par GBo ; 23/11/2020 à 10h40.
Une autre question de base, plus large, qui inclut d'ailleurs un partie du thème précédent sur les système multi-antennes : comment arrive t'on encore à accroitre le débit dans ces technos ? Quelle est la limite ? Encore des Math / Physique et des ondes électromagnétiques
Merci beaucoup GBo et Deedee81 ! J'adore tout ce qui touche à la tech, j'entends parler de la 5G tout les jours, mais je ne sais pas comment j'ai fait pour ne pas penser à cette voie
J'aime beaucoup le sujet proposé par GBo sur le beamforming, je trouve que c'est un sujet qui peut être passionnant et qui est important pour comprendre la différence entre 4g et 5g.
(PS : merci pour la bienvenue
Bonjour,
Pour un grand oral du bac, je crains que le beamforming soit d'un niveau un peu élevé. Si un élève me parlait du beamforming, je commencerais par lui demander alors ce qu'est donc le diagramme de rayonnement d'une antenne, d'expliquer comment on dirige le faisceau avec de nombreuses petites antennes , (donc sujet : interférences, voire même diffraction), et puis tant qu'on y est, ce qu'est la polarisation d'une onde, ce qu'est un dipôle demi-onde . Si ces concepts sont bien acquis, alors oui, le beamforming peut rapporter des points...
Ceci dit, il y a d'autres différences plus importantes entre 4G et 5G.
Dernière modification par gwgidaz ; 24/11/2020 à 09h19.
C'est vrai que c'est un risque, mais vous auriez alors, en tant que professeur, le défaut de surestimer ce que peut avoir appris un candidat au BAC hors programme.
Mais peut-être que les moyens mis en oeuvre pour "la course au débit" que j'évoquais (de la 2G à la 6G) dans le message #4 sont plus simples à appréhender en effet, et donc à exposer, je pense que l'élève peut montrer des formules et les utiliser "avec les mains" sans forcément savoir les démontrer non ?
Dernière modification par GBo ; 24/11/2020 à 09h29.
bonjour, on peut simplifier le sujet en faisant les remarques suivantes :
1) Les ondes radio sont des ondes électromagnétiques et répondent aux mêmes équation que la lumière Il faut juste choisir la bonne fréquence dans les équations.
2) Les antennes peuvent être considérées comme des sources lumineuses de fréquences définies et dont la phase est controlée par la conception du système .
3) Pour un reseau d'antennes dont les 'intensités et les phases connues et controlées, la superposition des rayonnements des antennes ou sources se calcule comme un champ d'interférence.
Il faut peut être ajouter 1 ou 2 hypothèses , mais le principe du calcul est posé. et la vision conceptuelle de ces dispositifs posée. C'est peut être une façon d'aborder le sujet pour un fana des équations comme le dit 0arthur
Envoyé par gwgidaz
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
On peut penser à l'ajout de l'utilisation de ondes millimétriques (mmW), mais ce sont elles justement qui ont motivé l'utilisation du beamforming, sans lequel leur portée intrinsèque (en omni) serait insuffisante pour un usage de téléphonie cellulaire.
Tu pensais à quoi d'autre sinon par curiosité ? La latence réduite pour les drones et robots ? Le massive IOT pour la densité inédite d'objets connectés au km² ?
Dernière modification par GBo ; 24/11/2020 à 09h44.
Salut Oarthur, c'est super positif tout ça.Merci beaucoup GBo et Deedee81 ! J'adore tout ce qui touche à la tech, j'entends parler de la 5G tout les jours, mais je ne sais pas comment j'ai fait pour ne pas penser à cette voie[...]
Par contre peux-tu nous rappeler en quoi consiste un grand oral du BAC, quelles sont les qualités à démontrer, durée, support etc..., car cela n'existait pas "à mon époque" (Bac C en 1981).
Oui, entre autres, je pense à tout cela. Surtout, se limiter alors au sujet "onde électromagnétique" , sinon c'est mettre le doigt dans un engrenage d'aborder les modulations, les débits, les protocoles.
Bonjour.
Le beam forming a été introduit en 4G (dans le sens descendant, du site vers le mobile) pour le plan horizontal.l'utilisation de ondes millimétriques (mmW), mais ce sont elles justement qui ont motivé l'utilisation du beamforming,
La 5G l'a généralisé en passant au 2D (horizontal et vertical), c'est disponible dans toutes les bandes de fréquence, ce n'est pas réservé au millimétrique.
L'avantage est d'améliorer la qualité de la liaison et en même temps de permettre des économies d'énergie.
Il ne faut pas dramatiser la complexité. Gwidaz rejoint ce que disait GBo au début, il y a de quoi faire des thèses. Mais, c'est un sujet qui peut très bien être traité simplement sans aller au fond de tous les aspects, une sorte de "le Beamforming ? mais c'est très simple".
C'est un sujet très utile, car les expressions comme MIMO et beamforming sont couramment employées sans très bien en comprendre la signification.
Bonsoir,
J'ai un peu cherché pour Oarthur, voici typiquement une petite introduction aux ondes EM de la 5G qui me semble du niveau terminale S, pas plus, à confirmer:
https://youtu.be/lJ19CK6UMRY
(à part que c'est en anglais, mais un anglais lent et facile car non natif)
La vidéo introduit très bien la difficulté, en 5G, d'utiliser les ondes millimétriques en lieu et place des centimétriques (utilisées par la 2G/3G/4G pour le moment) car:
- l'atténuation des ondes EM augmente avec la distance mais aussi avec la fréquence (cf. l'équation de Friis en champ libre qui est rappelée, avec un exemple de calcul en décibel)
- plus on monte en fréquence, moins les ondes pénètrent bien à l'intérieur des bâtiments
- en revanche elles peuvent réfléchir davantage suivant les matériaux (ce qu'on va pouvoir utiliser par la suite...)
- la vidéo introduit aussi très bien la façon dont les ondes sont reçues à travers un environnement urbain: obstacles, mélange de trajets réfléchis et directs (LOS), ou pas (NLOS)
Si tu penses que tu es capable d'appréhender cette vidéo préliminaire sur la propagation des ondes, alors tu es mûr pour attaquer le vif du sujet du beamforming.
cdlt,
GBo
Dernière modification par GBo ; 25/11/2020 à 18h51.
Et voici une excellente vulgarisation d'un spécialiste des systèmes multi-antennaires (Emil Björnson), hélas c'est encore en anglais (avec une pointe d'accent suédois cette fois), mais c'est pour (me) prouver qu'on peut faire un exposé intelligible et intéressant sur le sujet sans rentrer forcément dans des maths de thésards:
https://youtu.be/tw0yD65viVI
cdlt,
GBo
Hello!
> Par contre peux-tu nous rappeler en quoi consiste un grand oral du BAC
Pour être franc avec toi on ne sait pas trop x) depuis 1 an et demi on demande des précisions aux profs mais aucun ne sait car l'état n'en parle pas beaucoup... J'aurais certainement plus d'infos dans 1 semaine car les profs vont recevoir une formation.
Tout ce qu'on sait c'est que c'est 5 minutes oral et 5 minutes de questions et que à priori on aurait aucun support, même pas des notes...
Merci E-NORME-MENT GBo pour tout les conseils ! ��
De rien, ça fait plaisir de parler 5G autrement qu'en mode défensif
A noter que le beamforming, ça marche aussi avec d'autres types d'onde, par exemple en acoustique.
Ici, à t=505 secondes de la vidéo, tous les haut-parleurs oscillent en même temps, le "beam" principal (là où le volume du son est le plus fort) se forme de ce fait tout droit (perpendiculairement)
https://youtu.be/1KGeBEWsahY?t=505
Mais à t=539, on a décalé la séquence temporelle des HP, de sorte que le "beam" se forme maintenant avec un angle:
https://youtu.be/1KGeBEWsahY?t=539
Ce principe est réellement utilisé par exemple dans certaines barres de son (munis de multiples petits HP) pour simuler des enceintes séparées:
Source: fr.yamaha.com
Dernière modification par GBo ; 27/11/2020 à 18h51.
Avec une rangée horizontale de HPs, on peut donc diriger des faisceaux horizontalement dans le salon: pour simuler 5 enceintes de home cinéma, théoriquement il suffit de s'aider des murs, comme ceci (salon vu de dessus) :
ysp1.JPG
Si on voulait aussi jouer sur les angles dans un plan vertical (vers le bas pour simuler un métro, vers le haut pour simuler un hélicoptère), il faudrait des rangées de HP verticaux, pour obtenir ceci (salon vu d'un coté) :
ysp3.JPG
Poir faire ça, ce ne serait donc plus une "barre" de son, mais un "carré" de son, une sorte de matrice de HPs, mais ça commence à faire beaucoup de HPs et d'électronique, et l'enregistrement multi voie qui va bien, mais techniquement c'est possible
Dernière modification par GBo ; 27/11/2020 à 19h43.
Coté micro, il y a le même principe, il existe des barrettes de micro (microphone array en anglais) qui, moyennant de l'électronique, peuvent enregistrer de façon privilégiée une direction plutôt qu'une autre, sans besoin de bouger la barrette !
Source: https://cocoha.org/the-need/
Sur cet exemple, on voit que l'on retarde différemment les signaux électriques provenant des 3 microphones, de sorte à ce que les contributions de chaque micro s'additionnent exactement lorsque le front d'onde acoustique provient de la personne qui parle en haut de l'image.
Si on comprend ça, on a (presque) tout compris !
Dernière modification par GBo ; 27/11/2020 à 19h53.
Petit quizz facile, quelle direction est privilégiée lorsqu'on n'applique aucun délai (ou un délai identique pour chaque micro) sur la partie électronique ?
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Dernière modification par GBo ; 27/11/2020 à 20h14.
