super haute fréquence

Les super hautes fréquences (SHF) occupent le spectre électromagnétique entre 3 et 30 gigahertz. Cette gamme se situe au-dessus des ultra hautes fréquences (UHF, qui se terminent à 3 GHz) et en dessous des fréquences extrêmement hautes (EHF, qui commencent à 30 GHz). Au sein de cette bande étroite mais densément utilisée se trouvent les fréquences qui alimentent la plupart des systèmes sans fil avec lesquels vous interagissez quotidiennement : le WiFi, le Bluetooth, les communications par satellite et les radars météorologiques fonctionnent tous ici.

La bande SHF est attrayante pour les ingénieurs car les longueurs d'onde dans cette gamme sont suffisamment courtes pour être physiquement pratiques pour les antennes et les guides d'ondes, mais suffisamment longues pour se propager raisonnablement bien dans l'air et sous une pluie légère. Un signal de 10 GHz a une longueur d'onde d'environ 30 millimètres, ce qui permet des réseaux d'antennes compacts et des faisceaux directifs. Cela rend les SHF idéales pour les liaisons micro-ondes point à point, que les opérateurs utilisent pour le transport de données entre les pylônes cellulaires sur des distances de plusieurs kilomètres.

Au sein des SHF, les organismes de réglementation ont délimité des bandes sous licence et sans licence. La bande industrielle, scientifique et médicale (ISM) de 2,4 GHz est sans licence à l'échelle mondiale et est encombrée, partagée par le WiFi, le Bluetooth, les fours à micro-ondes et les téléphones sans fil. Les bandes WiFi de 5 GHz sont également largement disponibles. Les bandes sous licence comprennent des portions allouées aux liaisons descendantes par satellite, au service de micro-ondes fixes et aux radars militaires. Chaque allocation reflète un équilibre entre l'utilité et le risque d'interférence.

Limitations pratiques et contraintes de conception

L'équipement SHF doit gérer attentivement l'atténuation et le bruit. La perte de propagation en espace libre augmente avec le carré de la fréquence, de sorte qu'un signal de 10 GHz perd plus de puissance sur la distance qu'un signal de 1 GHz. L'atténuation due à la pluie devient perceptible au-dessus de 10 GHz ; une forte pluie peut réduire la force du signal de 10 à 15 dB à 15 GHz. Les connecteurs, les câbles et les composants de circuit doivent être usinés avec précision ; des connexions lâches ou un mauvais blindage provoquent des fuites et de la diaphonie. Les fours à micro-ondes exploitent l'absorption SHF par les molécules d'eau à 2,45 GHz, concentrant l'énergie dans une chambre résonante plutôt que de la rayonner dans l'air.

Le terme « super haute fréquence » date des classifications IEEE d'après 1950 et reste utilisé malgré son superlatif vague. Il est souvent abrégé SHF. Les ingénieurs peuvent également désigner cette bande par son cas d'utilisation : « micro-ondes », « bande K » (environ 11 à 14 GHz), « bande Ku » (12 à 18 GHz), ou des noms d'applications spécifiques comme « WiFi » ou « onde millimétrique 5G » (qui s'étend techniquement dans les EHF mais utilise des principes de conception similaires). Pour la fabrication et la conformité, savoir si votre équipement fonctionne en SHF est important pour les tests d'émissions, la conception d'antennes et le dépôt réglementaire.