Les micro-ondes font partie du domaine radio au sens large. Elles partagent nature électromagnétique, relation fréquence–longueur d’onde, interactions avec les matériaux, transport d’énergie et modulation. Il ne s’agit pas de deux familles régies par des lois différentes.
1. Champs et vitesse dans le vide
Les ondes sont décrites par leurs champs électrique et magnétique. Dans le vide, c = 299 792 458 m/s. Une onde à 60 GHz n’y avance pas plus vite qu’une onde à 100 MHz parce que sa fréquence est supérieure.
Dans un milieu ou une structure guidée, il faut distinguer vitesse de phase et vitesse de groupe. La dispersion modifie la propagation des composantes, sans permettre le transport d’information au-delà de c.
2. Fréquence et longueur d’onde
Dans le vide, λ = c/f. Avec f en hertz et c en mètres par seconde, λ est en mètres. Dans un matériau, on utilise la vitesse de phase adaptée plutôt que c sans condition.
| Fréquence | Longueur d’onde libre |
|---|---|
| 100 MHz | Environ 3,00 m. |
| 900 MHz | Environ 33,3 cm. |
| 2,4 GHz | Environ 12,5 cm. |
| 60 GHz | Environ 5,00 mm. |
La limite du terme micro-ondes dépend de la convention ; on emploie souvent environ 300 MHz–300 GHz, ou une borne inférieure de 1 GHz dans certains contextes. La physique ne change pas brusquement à cette frontière nominale.
3. Réflexion, transmission et absorption
Les deux présentent réflexion, réfraction, diffraction et absorption. Le résultat dépend du matériau, de la géométrie, de la fréquence, de l’incidence et de la polarisation. Le cuivre ne réfléchit pas exactement 99% dans toutes les situations.
Les murs atténuent selon leurs propriétés et les réflexions créent des trajets multiples. Pour la diffraction, la dimension de l’obstacle relativement à λ compte. Une ombre visuelle ne décrit pas à elle seule le champ radio.
4. Énergie et échauffement
La puissance s’exprime en watts et la fréquence en hertz. Une fréquence supérieure n’implique pas une puissance émise supérieure. E = hf décrit l’énergie d’un photon ; cette relation ne fixe pas à elle seule la puissance totale du signal.
Un matériau avec pertes peut chauffer en absorbant le champ RF. Puissance, durée, distribution du champ et propriétés du matériau déterminent l’effet. Une liaison de faible puissance et un four ne sont pas équivalents parce que leurs fréquences sont proches.
Beaucoup de fours domestiques utilisent environ 2,45 GHz, soit une longueur d’onde libre proche de 12,2 cm. Ce n’est pas une unique fréquence universelle de résonance de la molécule d’eau. Les pertes diélectriques dépendent notamment de fréquence et température.
5. Modulation de l’information
L’information peut être portée par des variations d’amplitude, de fréquence, de phase ou leurs combinaisons. La FM vers 100 MHz et le Wi-Fi vers 2,4 GHz illustrent des services, pas l’unique modulation autorisée par chaque région du spectre.
La capacité dépend de bande, rapport signal/bruit, modulation et codage. Une porteuse de 2,4 GHz ne donne pas automatiquement 2,4 Gbit/s. Distinguez également vitesse physique de propagation et débit numérique.
Atmosphère et ionosphère
L’absorption moléculaire de l’oxygène autour de 60 GHz et la propagation ionosphérique HF ne sont pas le même mécanisme. L’ionosphère peut aussi absorber, mais cela ne la transforme pas en la même raie moléculaire.
Gaz, pluie, élévation et longueur de trajet changent l’atténuation. Une seule valeur en dB/km ne convient pas à tous les liens radio et micro-ondes.
Ce qu’il faut comparer en pratique
Le dimensionnement de l’antenne demande fréquence et diagramme ; la portée demande un bilan complet ; le débit demande bande et qualité ; l’effet d’un obstacle demande matériau et géométrie. Un nom de bande ne remplace aucune de ces données.
Consultez UIT-R V.431 pour la nomenclature et P.676 pour l’atténuation gazeuse. Comparez des conditions chiffrées plutôt que deux étiquettes présentées comme opposées.
