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Bruit

Figure 1 : Bruit de fond sur un affichage PPI

Bruit de fond sur un affichage PPI, de petites cibles comme celles à 250 degrés et 46 milles marins sont à peine visible © 2008 Christian Wolff

Figure 1 : Bruit de fond sur un affichage PPI

Le bruit est un signal aléatoire, et habituellement nuisible, dans plusieurs domaines :

Le bruit est caractérisé par ses propriétés statistiques et devient apparent dans un environnement sans signal très marqué. Du bruit ayant une amplitude égale à toutes les fréquences est appelé « bruit blanc », son énergie est distribuée également. Le nom vient de l’analogie avec la lumière blanche qui est un mélange de toutes les couleurs du spectre visible. Le bruit rose se caractérise par le fait que son intensité varie en 1/f, où f est la fréquence syntonisée.

Le bruit est un phénomène intrinsèque à toute composante électronique. Sa source peut être interne ou externe au circuit :

Figure 2 : Bruit affiché sur un oscilloscope lorsque l’un des câbles de celui-ci n’est pas relié à un circuit.

Bruit de fond sur un oscilloscope montrant une oscillation © 2008 Christian Wolff 
(click to enlarge: 640·480px = 300 kByte)

Figure 2 : Bruit affiché sur un oscilloscope lorsque l’un des câbles de celui-ci n’est pas relié à un circuit.

Le bruit d’un système peut être exprimé de trois façons :

Facteur de bruit

Le facteur de bruit (Fn) donne la valeur du bruit supplémentaire que cause le circuit à la sortie d’un appareil par rapport au bruit total. Le facteur de bruit à une fréquence donnée est donc défini ainsi:

Fn = Puissance du bruit du circuit à la sortie (1)

Puissance du bruit du signal source à la sortie

Il s’agit d’un nombre sans unité.

Chiffre de bruit

Le chiffre de bruit (NF) est la mesure du bruit d'un amplificateur, généralement exprimée en décibels (dB), par rapport à un bruit minimum de référence. Il s’agit de la dégradation du rapport signal sur bruit (S/N) par les composantes du circuit électronique de bande passante donnée. NF donne l’augmentation de la puissance du bruit entre l’entrée et la sortie du circuit:

Ce chiffre de bruit se retrouve dans les spécifications du fabricant et dans les récepteurs modernes ne dépasse pas 8 à 10 dB.

Température de bruit équivalente

Le bruit dans un système peut également être exprimé en température équivalente (Te). Il est dû au mouvement brownien des atomes dans les conducteurs et dépend du type de circuit. Le Te d’une résistance est la température de celle-ci mais pour une diode elle peut être plusieurs fois supérieure.

Le bruit interne d’un récepteur peut être d’origine purement thermique ou comprendre d’autres facteurs. La plupart des autres sources ont un spectre de fréquence particulier similaire à du bruit thermique. Le tout peut donc être exprimé comme du bruit thermique.

Le signal minimal que peut capter une antenne faisant face à un corps noir est équivalent à la température de celui-ci (soit 290 K = 17°C = 62°F à la température de la pièce), plus le bruit interne du circuit électronique.

température
de bruit
noise-
power
Fréquence
bruit
atmosphérique
bruit
cosmique

Figure 3 : Rapport entre la température du bruit et sa puissance selon la fréquence. (ε= Angle de site)

température
de bruit
noise-
power
Fréquence
bruit
atmosphérique
bruit
cosmique

Figure 3 : Rapport entre la température du bruit et sa puissance selon la fréquence. (ε= Angle de site)

température
de bruit
noise-
power
Fréquence
bruit
atmosphérique
bruit
cosmique

Figure 3 : Rapport entre la température du bruit et sa puissance selon la fréquence. (ε= Angle de site)

Le bruit thermique est caractérisé par une densité de puissance N:

N = kTB
 
Where:  k est la constante de Boltzman (1.38·10-23 Joules/K)
B est la bande du circuit en Hertz et
T est la température en Kelvin
(3)

La puissance minimale de bruit à l’entrée d’un circuit serait au zéro absolu, soit T0=0°K. À température normale (T = 290°K), kT est environ 4·10-21 Watts/Hz. T0B est donc le bruit minimum d’un circuit « idéal », mais un circuit réel a toujours un facteur Fn supérieur, en dB.