Qualité de transmission
Une conversation se déroulant
dans un endroit bruyant est difficile à suivre et oblige
celui qui parle à hausser la voix pour que le niveau de
ses paroles (le signal qu'il transmet) soit plus élevé
que le niveau du bruit ambiant. On notera que cette pratique,
si elle est utilisée par chaque membre de l'assemblée,
s'avère peu efficace car elle contribue à faire
monter le bruit de fond...La compréhensibilité d'un message décodé à l'oreille en phonie ou en télégraphie morse dépend de la possibilité qu'à l'opérateur de concentrer son attention sur le signal. Il en est de même pour les transmissions numériques, si le niveau des parasites est important par rapport au niveau du signal, des informations seront perdues et le pourcentage d'erreurs de transmission sera important
La qualité d'une transmission dépend donc beaucoup de la marge qui sépare le niveau du signal utile de celui du bruit.
La photo ci-contre montre un signal sinusoïdal "bruité".
Rapport Signal/Bruit
Le rapport signal/bruit S/B (Signal to Noise Ratio S/N ou SNR en anglais ), appelé encore rapport signal à bruit, permet de mesurer la qualité d'un canal de transmission. C'est un nombre sans unité qui est d'autant plus grand que le bruit est négligeable.
On le calcule à l'aide de
l'une ou l'autre des formules représentées ci contre
:formule n°1
Ps : puissance du signal en W
PB : puissance de bruit en W
formule n°2
Us : tension efficace du signal en V
UB : tension du bruit en V
L'impédance aux bornes de laquelle ces deux tensions sont mesurées peut prendre n'importe quelle valeur pourvu qu'elle soit la même pour les deux mesures.
formule n°3
Comme la valeur de S/B peut être très grande, quand la qualité de la transmission est très bonne par exemple, on préfère souvent exprimer le rapport S/B en décibels.
Exemple :
L'amplitude du signal à la sortie d'un amplificateur est de 224mV tandis que le niveau du bruit est de 10mV. Le rapport S/B est de 502 ce qui équivaut à 27dB.
Quelques valeurs de rapport S/B
Pour un bon décodage ou une bonne compréhension d'un message, la valeur du rapport S/B ne devrait pas descendre en dessous d'un certain seuil dépendant du mode de transmission. En télégraphie morse avec décodage "à l'oreille", le rapport S/B pour une écoute confortable ne devrait pas être inférieur à 0dB bien que les opérateurs qui ont une bonne oreille soient capables de décoder des signaux d'amplitude nettement inférieure à celle du bruit de fond quand les signaux voisins ne sont pas trop puissants.
Pour les transmissions numériques, le seuil minimum pour une transmission de qualité acceptable est très variable. Le PSK31 est un mode particulièrement éfficace qui permet le décodage jusqu'à -10dB par rapport au bruit. Les transmissions par ADSL nécessitent 10dB de rapport S/B (appelé couramment "marge au bruit")
En phonie, il est admis qu'un rapport S/B de 10dB est un minimum. Ce n'est qu'un ordre de grandeur car la compréhensibilité du message dépend de bien d'autres facteurs comme la bande passante du filtre (un filtre trop étroit ajoute de la distorsion au signal), la qualité de la modulation du signal émis et bien sûr les performances auditives de l'opérateur...
Mesure du rapport S/B
L'appareil qui permet la mesure
la plus rapide car elle s'effectue directement en décibels
est l'analyseur de spectre. Sur la photo ci-contre le niveau du
signal est de -100dBm et le niveau du bruit est en moyenne de
-136dBmPour la mesure de tensions supérieures au millivolt, l'oscilloscope ou le millivoltmètre sont bien adaptés mais un calcul sera nécessaire.
Il ne faut pas perdre de vue que la puissance de bruit dépend de la largeur de la bande de fréquence considérée. La mesure ci-contre a été réalisée avec une bande passante (résolution) de 300Hz. Avec une bande passante plus large le rapport S/B aurait été moins bon (voir Le bruit produit par le récepteur).
Rapport Signal+Bruit sur Bruit
A défaut d'analyseur de spectre, on peut mesurer le niveau du bruit seul à l'aide d'un voltmètre branché à la sortie d'un amplicateur. Par contre la mesure du signal seul n'est pas possible car la puissance du bruit s'ajoute à celle du signal et le voltmètre mesura la somme des deux. On mesurera donc le niveau signal+bruit (US+B) d'une part et le niveau du bruit seul (UB) d'autre part.
Le rapport S/B peut être calculé à partir du rapport S+B/B à l'aide de la formule très simple :
S/B = S+B/B - 1
Exemple :
Pour un rapport S+B/B mesuré de 1,5 le rapport S/B est de 0,5
Tableau de conversion S+B/B en S/B