signal

Un signal est une tension, un courant ou un champ électromagnétique variant dans le temps qui encode des informations pour la transmission ou le traitement. En génie électrique, c'est le support par lequel les données, l'audio, la vidéo ou les instructions de contrôle se déplacent d'un point à un autre. Contrairement à une tension statique qui reste constante, un signal change d'amplitude, de fréquence ou de phase ; ces changements constituent le message transmis.

Les signaux existent sous deux formes fondamentales : analogique et numérique. Un signal analogique est continu, avec une tension qui varie en douceur sur une plage ; un microphone produit un signal analogique proportionnel aux fluctuations de pression de l'air, par exemple. Un signal numérique est discret, basculant généralement entre deux niveaux de tension (tels que 0 V et 5 V) pour représenter des données binaires. La plupart des systèmes modernes convertissent les signaux analogiques en forme numérique à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique (CAN) pour permettre le traitement, le stockage et l'immunité au bruit.

Caractéristiques et mesure du signal

Les ingénieurs décrivent les signaux par leur amplitude (tension de crête ou niveau de puissance), leur fréquence (mesurée en hertz), leur phase (synchronisation relative) et leur bande passante (la plage de fréquences occupée par le signal). Une onde sinusoïdale de 1 kHz et une onde sinusoïdale de 10 kHz ont toutes deux une amplitude mais diffèrent en fréquence. Le rapport signal/bruit (RSB) compare la puissance du signal désiré à la puissance du bruit indésirable ; un RSB faible dégrade la fidélité en audio ou le taux d'erreur binaire dans la transmission de données. Les oscilloscopes et les analyseurs de spectre sont des outils standard pour observer et caractériser les signaux.

L'intégrité du signal devient critique dans les circuits à grande vitesse et la transmission longue distance. L'atténuation provoque une diminution de l'amplitude du signal avec la distance ; les désadaptations d'impédance créent des réflexions qui déforment le signal. Dans les travaux RF et micro-ondes, les signaux sont souvent transmis le long de lignes de transmission à impédance contrôlée (généralement 50 ohms dans les systèmes modernes) et terminés par des charges adaptées pour éviter les réflexions. La diaphonie, où un signal induit un couplage indésirable dans un conducteur voisin, est un mode de défaillance courant dans les électroniques densément emballées.

Le terme « signal » dérive du latin « signum » et est utilisé dans des contextes électriques depuis l'ère du télégraphe. La clé d'un opérateur télégraphique produisait des impulsions de tension marche-arrêt ; c'étaient des signaux, bien que rudimentaires selon les normes modernes. Aujourd'hui, le traitement du signal (filtrage, amplification, modulation, démodulation) est une discipline à part entière, essentielle aux communications, à l'instrumentation et aux systèmes de contrôle dans toutes les industries.