Bande passante

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En électronique, la bande passante (angl. bandwidth) est l'intervalle de fréquences dans lequel l'amplitude de la réponse d'un système ne s'écarte pas d'un niveau prédéfini.

Par analogie, dans le domaine des réseaux informatiques, spécialement les accès à internet à haut débit, on utilise le terme bande passante pour désigner le débit binaire maximal d'un canal de communication. La ligne de transmission jusqu'à l'usager est le composant déterminant. La notion de bande passante s'applique mal aux lignes de transmission, qui atténuent progressivement les fréquences et connaissent des phénomènes de déphasage et de réflexion d'ondes, et dont le débit numérique dépend en outre du niveau de bruit de fond.

La bande passante est une caractéristique importante d'un système. Elle doit être distinguée de la largeur de bande, qui est une caractéristique du signal.

Largeur de bande et bande passante[modifier | modifier le code]

On définit la largeur de bande d'un signal par l'analyse spectrale ou par tout autre moyen. On aboutit à un résultat qui peut être une densité spectrale de puissance ou toute autre représentation détaillée des fréquences qui peuvent se trouver dans le signal. La largeur de bande résume ces résultats par une expression du genre

« Les composantes fréquentielles d'amplitude supérieure à 1 % du maximum du signal sont toutes entre 20 Hz et 16 kHz. »

La limite d'amplitude des composantes exprime le fait que ce qui est hors de l'intervalle est négligeable. La plupart du temps, on ne l'indique pas, et on indique « largeur de bande : 20 Hz16 kHz »

Pour traiter convenablement ce signal, compte tenu de la tolérance, on doit utiliser un système dont la bande passante est similaire. Si la bande passante du système est plus étroite, le signal se trouve déformé, et pour le reconstituer, il faut lui appliquer un filtrage qui va augmenter le bruit de fond. Augmenter la bande passante du système, c'est augmenter sa sensibilité aux interférences et son prix et diminuer sa stabilité.

Exemple  :

Un système dont la bande passante est 20 Hz20 kHz convient pour un signal dont la largeur de bande est 20 Hz16 kHz.

La petite marge assure que le système traite convenablement les plus hautes fréquences du signal.

Traitement du signal[modifier | modifier le code]

La bande passante est l'intervalle, mesurée en hertz, entre la fréquence de coupure haute d'un système et la fréquence de coupure basse. Elle est habituellement notée B ou BP.

Bande passante à -3 dB.

La bande passante dépend de la définition adoptée pour la fréquence de coupure. Quand on s'intéresse plus à la transmission correcte des signaux en deça de la fréquence de coupure, qu'à la suppression des signaux au-delà, on définit souvent la fréquence de coupure comme celle ou la puissance est divisée par deux (-3 décibels) par rapport au niveau nominal.

Bande passante à -3 dB[modifier | modifier le code]

La bande passante à -3 dB d'un amplificateur est la gamme de fréquences où le gain en puissance de l'amplificateur est supérieur au gain maximum moins trois décibels[1]. Si on ne raisonne pas en décibels, cela correspond à la gamme de fréquences où le gain en tension est supérieur au gain maximum divisé par racine de deux[2], ce qui correspond à une division de la puissance fournie à la charge par deux[3].

Autres définitions[modifier | modifier le code]

Pour répondre à d'autres besoins, comme la suppression des signaux hors bande, ou une évaluation de l'importance perçue du signal transmis, on peut définir des bandes passantes plus larges, ou plus étroites.

De manière plus générale, la bande passante à -x dB est la gamme de fréquences où le gain du filtre est supérieur au gain maximum divisé par 10x/20, par exemple pour -3 dB : 100,15\sqrt{2} (≈1,41)

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Le gain est alors calculé de la façon suivante : 20 log(Vs/Ve)
  2. 10(3/20) ≈ 2(1/2)
  3. (en) Albert Paul Malvino, David J. Bates, Electronic principles, McGraw-Hill Science,‎ 2006 (ISBN 0073222771 et 0071108467), p. 563-577

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Commission électrotechnique internationale "Vocabulaire Electrotechnique International", norme internationale ISO / CEI 60050 151-13-52 bande passante
  • Tahar Neffati, L'électronique de A à Z, Paris, Dunod,‎ 2006, p. 26-27
  • Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Bruxelles, De Boeck,‎ 2013, p. 59

Voir aussi[modifier | modifier le code]