LES GRANDS NOMS DE L'HISTOIRE DE LA RADIO

Heinrich Rudolph Hertz naquit à Hambourg, en 1847, d'un père sénateur.  Il enseigna d'abord à l'université de Berlin, et obtint ensuite une chaire de physique à celle de Bonn.  Il est considéré à juste titre comme l'un des plus grands physiciens, non seulement de l'Allemagne, mais du monde entier.  Son principal titre de gloire est sans doute la découverte qu'il a faite sur les ondes électromagnétiques, qui portent son non:  les ondes "hertziennes".  C'est en son honneur, également, qu'on a appelé "hertz" l'unité de mesure de la fréquence de ces ondes (kilohertz, mégahertz).
Lors de ses recherches, il s'inspira des travaux de ses compatriotes aînés Oersted et Gauss sur le magnétisme électrique.  Mais c'est surtout ceux de l'écossais Maxwell qui ont retenu son attention, et l'ont amené à découvrir que les ondes électromagnétiques suivent les mêmes lois que celles de la lumière:  réflexion, réfraction, diffraction, interférence, polarisation, et vitesse de propagation.  Ses découvertes confirmaient les théories de Maxwell, tout en allant beaucoup plus loin.
Ses premiers travaux ont démontré le rôle du diélectrique dans l'induction, suivant les traces de son compatriote Rhumkorf ;  il est arrivé à ce résultat en produisant des oscillations extrêmement rapides.
Tout cela allait l'amener progressivement à la réalisation de sa vie:  la première expérience de transmission des ondes électromagnétiques, qui prouvait qu'un courant alternatif de haute fréquence n'a pas besoin de conducteur pour se déplacer et se transmettre d'un point à un autre dans l'espace, et que son intensité en un point donné est inversement proportionnelle au carré de la distance parcourue.
Pour étayer ces théories, il construisit un appareil qu'il nomma "excitateur".  Il était composé d'une bobine d'induction, dont le primaire était relié à une pile par l'intermédiaire d'un interrupteur;  et le secondaire à deux condensateurs, d'une part, à deux sphères de laiton, d'autre part.  Ces dernières, constituant "l'éclateur", avaient un diamètre de quinze centimètres, et servaient d'électrodes entre lesquelles éclataient des étincelles très fortes.
Quand l'interrupteur ou le manipulateur "M" était fermé, le courant de la pile "P" passait dans le primaire de la bobine "L".  L'interruption amenait une induction dans le secondaire, et quand la tension montait dans les condensateurs "C" qui étaient reliés, une décharge se produisait entre les sphères de l'éclateur "E" sous forme d'une série d'étincelles, qui produisaient des oscillations amorties à très haute fréquence.
Pour contrôler l'efficacité de son oscillateur, puisque c'en était un, Hertz fabriqua un appareil très simple qu'il appela "résonateur", constitué d'une tige métallique recourbée en forme de cercle et dont les deux extrémités étaient séparées par un espace variable, et munies de deux petites sphères.  Cet appareil, quand il était à une certaine distance de l'excitateur-oscillateur, résonnait et oscillait à son tour à la même fréquence.  Une étincelle microscopique éclatait alors entre les deux petites sphères.  Le résonateur, même s'il manquait totalement de sensibilité, constituait tout de même une sorte de récepteur, et prouvait qu'il y avait eu émission réelle.
Et c'est ainsi qu'en 1887, Hertz devenait le premier homme à émettre et recevoir, sans fil, des ondes électromagnétiques sur une distance donnée.  Dans le cas présent, il va sans dire, celle-ci était très réduite: la longueur de la pièce qui lui servait de laboratoire.  Mais on peut présumer qu'elle aurait pu être plus grande si l'expérience avait eu lieu à l'extérieur.  Il s'agissait, cependant, d'une grande première, et cela revêtait une importance capitale pour l'avenir de la TSF, qui allait naître d'elle.
On peut donc affirmer, sans risque d'hérésie, que Hertz est incontestablement l'inventeur théorique de l'émission d'ondes hertziennes appelée plus tard "télégraphie sans fil" quand elle sera appliquée aux télécommunications, même si ses expériences n'étaient pas nécessairement orientées vers cet objectif, et restaient au stade plutôt théorique.  Il ne se doutait probablement pas que sa découverte allait servir de base à un ensemble d'autres, plus pratiques, et qu'il allait devenir, de ce fait, un des grands noms de l'histoire de la radio.  La voie était toute tracée;  il ne restait qu'à la suivre, la développer, l'appliquer et l'exploiter.
Hertz poursuivit plus tard ses recherches dans des domaines connexes.  Il démontra, par exemple, le phénomène photoélectrique en remarquant que des décharges électriques se produisaient plus facilement en présence de lumière ultra-violette, et découvrit l'influence des ondes électromagnétiques sur celles de la lumière, allant même jusqu'à la transmettre, ce qui constituait la base de la théorie de la future télévision.
Heinrich Hertz, un génie de la physique, et à qui nous devons beaucoup, mourut à Bonn en 1894, l'année même où un jeune italien, Marconi, allait se servir de son invention, pour produire le premier émetteur de TSF.

Édouard Branly vit le jour à Amiens en 1844.  Il fut successivement professeur de physique à l'Académie des Sciences et à l'Institut de Paris.  C'est là qu'il se livra à des travaux de recherches sur la réception des ondes électromagnétiques récemment découvertes par le physicien allemand Hertz.
C'est grâce à ces deux savants si Marconi a pu construire un premier système émetteur-récepteur de TSF.  En effet, son émetteur était une réplique complétée de l'oscillateur de Hertz, et son récepteur, une adaptation du "cohéreur", appareil que Branly inventa en 1890.  Ce physicien français est donc, en quelque sorte, avec Hertz, le co-inventeur de la TSF, et en toute justice, il faut lui en rendre le témoignage et lui en donne le crédit.

LE COHÉREUR DE BRANLY

Principe:  Ce "cohéreur" qui était à la base du premier récepteur TSF, était un appareil très simple basé sur le principe suivant, découvert par Branly:  de la limaille métallique, qui à l'était ordinaire de repos offre une grande résistance aux courants électriques, devient subitement conductrice dès qu'elle est influencée par les ondes électromagnétiques ou hertziennes.  Cette conductibilité de la limaille subsiste, en général, lorsqu'elle n'est plus sous l'influence des ondes, mais elle est détruite par un léger choc:  on dit alors qu'elle est "décohérée".
Description:  L'appareil se compose d'un tube de verre d'environ quatre centimètres de longueur, muni en son centre de deux bouchons métalliques distants l'un de l'autre de quelques millimètres seulement;  dans cet espace, on a déposé de la limaille d'un métal quelconque, laquelle est en contact avec les bouchons métalliques servant d'électrodes, et auxquels sont reliés des fils conducteurs.
Fonctionnement:  La limaille, comme nous l'avons dit, devenant conductrice, laisse donc passer le courant d'une pile, vers un relais, par exemple, ou tout autre circuit.  En théorie, un cohéreur, tel que décrit, devrait pouvoir rendre audibles d'une façon ou d'une autre, dans des écouteurs, les signaux de télégraphie encode Morse ou d'une onde porteuse non modulée, émis par une station voisine.
En 1902, Branly poursuivit ses travaux et réalisa la première expérience de télécommande avec son cohéreur, et put actionner à distance un dispositif électrique tel que sonnerie, moteur, relais...etc.
La contribution de Branly à l'invention collective de la TSF a, par conséquent, été des plus importantes.  Si Hertz a posé la première pierre de cet édifice, Branly en a sans doute posé la seconde immédiatement après.  Sans le cohéreur de Branly, l'oscillateur-émetteur de Hertz n'avait qu'un intérêt didactique et théorique:  le monde scientifique de la TSF du début du siècle lui doit donc beaucoup
Il a eu la bonne fortune de voir reconnaître ses mérites comme savant pendant sa vie active.  Il était l'un des présidents d'honneur lors de la fondation d'un organisme français appelé "La Corporation de la TSF".  A cette occasion, il a prononcé un discours, dont nous possédons un enregistrement sur disque et au cours duquel il rend hommage à tous les pionniers de la radio.
Branly est mort à Paris en 1940, en pleine guerre.  Il a vécu assez longtemps pour pouvoir suivre la lente évolution de la TSF et la complète maturation de cette invention merveilleuse qu'est devenue "la radio" et dont il est l'un des premiers instigateurs.

La tour Eiffel

« La Tour », comme l’appellent affectueusement les Parisiens, a toujours été un grand nom du monde touristique;  mais elle est aussi un grand nom du monde technique de la radio.  Les Français, en grands romanesques qu’ils sont, lui ont depuis toujours prêté une personnalité bien vivante; au point qu’à l’issue de la Première Guerre mondiale, elle a été officiellement citée à l’ordre du jour pour services rendus à la cause des communications.

L’histoire de la radio en France débutait avec Branly en 1890; elle se poursuivait avec l’installation à Wimereux, près du Pas-de-Calais, en 1899, d’une station expérimentale faisant partie du réseau Marconi d’Angleterre.  Puis ce fut la Première Guerre, au cours de laquelle la TSF fit ses premières armes en France, grâce à l’installation spectaculaire d’une antenne au sommet de la tour Eiffel.  Évidemment il s’agissait d’une initiative strictement militaire, sous les ordres du commandant du Service des Communications, le Général Ferrié, qui devait en conserver la mainmise jusqu’en 1923.  Mais après sa carrière militaire, la grande antenne de la Tour servit à d’autres fins utilitaires, telles que diffusion de messages, données de météorologie et signaux horaires, en télégraphie naturellement.  C’est en novembre 1921 que débutaient à la radio de la Tour Eiffel, les émissions régulières, sur la longueur d’ondes de 205 mètres, soit 1455 kilohertz.

Un peu plus tard, une autre station, Radio-Paris, entrait en fonction sur la longueur d’ondes de 1648  mètres, avec une fréquence de seulement 182 kilohertz.  C’est ce que nous appelons aujourd’hui les « Grandes Ondes ».  On peut difficilement imaginer quel genre d’antennes il aura fallu installer pour convenir à cette longueur d’ondes, sachant qu’à cette époque, les connaissances en matière d’antennes n’étaient pas celles d’aujourd’hui (surtout en ce qui a trait aux compensations inductives et capacitives nécessaires en de tels cas.)

En 1923, le contrôle militaire sur les installations de la Tour cessait, et était remplacé par un monopole d’état, les PTT.  La station était aménagée tant bien que mal, et plutôt mal, avouons-le, dans un cabanon qui servait auparavant à entreposer les outils de jardinage des préposés à l’entretien du Champ-de-Mars, dans un sous-sol situé directement en dessous du pilier nord de la Tour.  Au tout début, le microphone de cette station était mobile, en ce sens qu’il était tenu devant la bouche des artistes par un technicien qui l’approchait ou l’éloignait d’eux selon les intensités de la voix et des sons.  Un peu plus tard, un certain perfectionnement permit  la fixation du microphone au mur, avec une tablette en dessous, exactement comme les antiques téléphones muraux d’autrefois.   Cette tablette devait supporter les feuillets où étaient écrits les textes des orateurs; « mais comme il n’y avait aucun moyen de les retenir, il arrivait souvent de les voir voltiger à nos pieds », raconte un témoin, Pierre Descaves, dans son livre : Quand la radio s’appelait Tour Eiffel.  Comme on peut le constater, les débuts, « à la Tour », comme partout ailleurs, furent assez laborieux.

Ducretet  

Eugène Ducretet, savant et industriel français, naquit en 1844.  Sans être un inventeur proprement dit, il donna tout de même une forte impulsion au développement de la TSF, surtout en France.  C’est lui qui construisit le premier appareil récepteur qui ait existé dans son pays natal en 1897, soit trois ans après celui de Marconi.  Il décida alors d’en construire d’autres sur une base commerciale et industrielle.   Si bien que bientôt, les appareils de marque « Ducretet » se firent nombreux en France (Robert).

Mais une très vieille photo, reproduite dans Histoire de la radio de Miquel, le représente en compagnie d’Alexandre Popov, en train d’installer une station expérimentale de TSF au deuxième étage de la tour Eiffel, en 1898.

Du côté  scientifique, il fit une découverte d’importance :  il découvrit la possibilité de transmission des ondes hertziennes par le sol (ondes de terre, « ground-waves ».

Il décéda en1915;  il avait rendu service à la France et à la cause de la TSF.

En Italie  

Righi

Augusto Righi, né à Bologne, Italie, en 1850, était titulaire de la chaire de physique à l’université de cette ville quand il s’illustra par des travaux sur la lumière polarisée, la vision stéréoscopique et la polarisation diélectrique.  Plus près du sujet qui nous intéresse, il a en outre inventé un microphone à poudre conductrice, et étudié la réflexion des ondes par des surfaces métalliques.

Mais très bientôt, il s’intéressa aux découvertes de Hertz, à tel point qu’en 1892, il construisait un excitateur-oscillateur sur le modèle de celui du savant allemand, mais en y apportant une amélioration :  il avait remplacé les condensateurs sphériques par des condensateurs à plaques.  Ce qui rendait l’appareil plus efficace, comme nous le verrons par la suite.

Entre-temps, il fut chargé de donner des cours de physique à l’Institut Technique de Leghorn, que fréquentait à cette époque le jeune Marconi, et c’est là qu’il s’intéressa à lui de façon particulière.  Cette relation professeur-élève est, sans doute, à l’origine de la fascination qu’exerçaient sur Marconi les expériences de Hertz sur les ondes électromagnétiques.  Après avoir vu son professeur reprendre les travaux du physicien allemand et réussir une réplique améliorée de son oscillateur, il était normal, pour le jeune élève, de l’imiter à son tour, et de concevoir finalement le projet de construire la première station de TSF au monde.

D’ailleurs, certaines sources d’information parlent de cet oscillateur en terme de « oscillateur Hertz-Righi » pour démontrer l’association des deux savants dans cette invention.

Cet emprunt de l’élève à son professeur a eu pour effet que celui-ci est aujourd’hui passé à l’histoire, alors qu’autrement, il aurait été méconnu dans les milieux scientifiques mondiaux actuels, sauf en son propre pays.  Pourtant c’est bien lui qui a donné le signal de départ à cette course à l’invention, qui s’est fort heureusement terminée.

Même si, en construisant son appareil, il n’avait aucune intention précise, comme par exemple, celle de réaliser un système de communication sans fil, il y a largement contribué sans le vouloir.  Qui sait?  Sans l’élève, le professeur aurait peut-être été considéré comme l’un des co-inventeurs de la TSF.

Augusto Righi est mort dans l’oubli en 1920.  C’est à juste titre qu’il figure parmi les grands noms de l’histoire de la radio, puisque, grâce à ses recherches, et par ses exemples,  il nous a donné Guglielmo Marconi.

Marconi  

Guglielmo Marconi naquit à Mazabotta, près de Bologne, en Italie, le 25 avril 1874.  Troisième fils d’un riche propriétaire terrien et d’une mère irlandaise, il passa sa jeunesse à Pontecchio, plus précisément à la Villa Grifone, propriété de ses parents.  C’est là qu’il reçut son éducation primaire.  Dès l’âge de quatorze ans, il entra à l’institut Cavallero de Florence, et quelques années plus tard, il s’inscrivait à l’Institut Technique de Leghorn, où il s’intéressa bientôt à la physique, et plus particulièrement à l’électricité, en feuilletant les volumes de la bibliothèque.  Un de ses professeurs en cette matière, Signor Augusto Righi, titulaire d’une chaire à l’université de Bologne, s’intéressa bientôt à lui, et devait l’influencer de façon marquante dans ses réalisations futures.

A l’été de 1894, alors qu’il avait vingt ans, il passa ses vacances à Biellese dans les Alpes italiennes, en compagnie de son frère Alfonso.  Ce séjour a eu une grande répercussion pour le monde entier, et a été le moment crucial de sa vie.  En effet, c’est là qu’il apprit la mort du grand physicien allemand Hertz et que, par hasard, il mit la main sur un article de ce savant, démontrant que l’énergie électromagnétique pouvait se propager dans l’espace, sous forme d’ondes, sans l’aide de fils.

Il se mit alors à réfléchir sur cet exposé et sur l’œuvre du physicien.  Il pensa aux appareils que celui-ci avait construits pour illustrer ses théories :  son oscillateur (appelé autrefois « l’excitateur » de Hertz), et son « résonateur », qui lui avait permis de produire et recevoir un signal à travers la salle de son laboratoire.  Il pensa aussi à un appareil semblable, mais amélioré, qu’avait construit son professeur Righi, en s’inspirant de Hertz.  Il pensa également au code Morse que lui avait enseigné un ami aveugle par jeu, quelques années plus tôt; et voilà que tout-à-coup la lumière s’alluma dans son esprit :  il fit le joint entre tous ces éléments.

En combinant les théories de Hertz sur la propagation des ondes électromagnétiques avec les appareils du professeur Righi, il devrait être possible, rêvait-il, d’en tirer une application pratique, et même d’aller plus loin, en entrevoyant déjà un moyen de communication sans l’aide de fils.

Hanté par cette idée, il s’empressa de revenir au domaine familial, et se mit à l’œuvre fébrilement.  Dans son atelier de bricolage, installé au grenier de la maison, il construisit un appareil émetteur d’ondes électromagnétiques semblable à celui de ses deux prédécesseurs, mais qui avait pour but, cette fois, de faire tinter une sonnette au rez-de-chaussée deux étages plus bas, à l’aide d’un cohéreur et d’un relais.  Il avait travaillé jour et nuit à ce projet, oubliant de dormir et de manger.

« Si je peux actionner une sonnette à distance, je peux aussi bien et de la même façon, actionner un relais qui imprimerait les traits et les points du code Morse sur une bande de papier », se disait-il.  En réunissant et en combinant ces trois éléments :  les ondes hertziennes, l’oscillateur de Hertz-Righi et le code télégraphique, il venait de concevoir l’idée de la télégraphie sans fil.

Avec l’aide de son frère Alfonso, il construisit deux appareils :  un émetteur à éclateur et un récepteur à cohéreur, avec lesquels il réussit à émettre et à recevoir un signal sur une distance de 1400 mètres, soit trois quarts de mille.

La TSF était née.

C’était au printemps de 1895.

Les premiers appareils de Marconi, en 1895

L’émetteur

Description :  C’était, grosso modo, un oscillateur de Hertz, modifié par le professeur Righi.  Cet appareil émettait des ondes « amorties » (damped waves, DW), c’est-à-dire dont l’amplitude allait en décroissant, comme les mouvements d’une balançoire après une seule poussée;  contrairement aux émetteurs actuels qui émettent des ondes entretenues ou « constantes » (constant waves, CW).

Fonctionnement :  Lorsque le manipulateur M est abaissé, le courant des accumulateurs passe dans le primaire L1 de la bobine, et un champ magnétique s’établit au niveau de cette bobine.  Des variations de ce champ magnétique produisent une charge très élevée dans les condensateurs C1 et C2 et, par conséquent, dans les sphères de l’éclateur E.  Quand cette charge atteint le seuil de l’éclatement, une étincelle se produit en E, amorçant une oscillation amortie de haute fréquence dans le circuit C E.  Puis le champ magnétique se produisant toujours au niveau de la bobine « L », « C » regagne rapidement la charge perdue par le premier éclatement, et un deuxième éclatement se produit en « E », puis un troisième, et ainsi de suite.  Donc, une série d’oscillations amorties est transmise, ou irradiée.

Le nombre d’oscillations produites dépend du temps pendant lequel le manipulateur est en circuit.  La longueur des tiges (inductantes) reliant les sphères-condensateurs au sphères-éclateurs, de même que le diamètre de ces sphères, déterminent la fréquence des oscillations.

Une photo, propriété de la Compagnie Marconi, illustre bien les appareils du jeune italien, en 1896.  Dans le cas présent, la fréquence devait être très élevée (UHF) selon le principe énoncé plus haut.  Ce qui explique la courte distance parcourue par son signal au début, soit 1400 mètres.  A partir du moment où, en Angleterre, il s’est servi d’une antenne (verticale), sa longueur d’onde est tombée dans l’excès contraire;  car il croyait, à tort, que plus l’antenne était longue, plus la portée était grande.

 Le récepteur

  Description :  C’est une version du cohéreur de Branly, perfectionné par Sir Oliver Lodge.  Un petit tube de verre de quatre centimètres de longueur contient deux bouchons métalliques en argent, séparés par un espace très réduit de ½  millimètre.  Dans ce petit espace, i y a de la limaille très fine composée de 95% de nickel et 5% d’argent avec une trace de mercure.  Dans ce tube scellé, on a fait le vide à 4mm de pression.

Fonctionnement :  Voyons maintenant ce qui se passe, en détail :  A l’état de repos, la limaille du cohéreur n’est pas conductrice, la résistance y est très élevée et le courant insignifiant, parce que les particules de limaille sont en désordre.  Mais quand elles sont rencontrées par les ondes hertziennes (HF), elles « cohèrent », c’est-à-dire qu’elles viennent en cohésion, elles deviennent polarisées et conductrices, la résistance tombe à cinq ohms et le courant de la batterie peut alors passer dans son circuit, actionner le solenoïde S et par conséquent le stylet-graveur M qui inscrit les points et traits sur la bande de papier P selon la longueur de l’impulsion HF.

Dès que l’impulsion cesse, le relais R entre en fonction automatiquement et commande un petit levier qui vient frapper légèrement le tube du cohéreur.  Ce léger choc suffit à supprimer la cohésion de la limaille et par conséquent la conductibilité.  Le cohéreur est alors « décohéré », et le courant ne passe plus.  Un nouveau contact avec les ondes HF de l’impulsion suivante rend la limaille conductrice à nouveau, le solenoïde se referme et le stylet inscrit encore une fois.  Après cette impulsion de HF , un nouveau choc du relais sur le tube décohère la limaille une fois de plus, la rend résistante et recoupe le courant.  Ainsi de suite chaque fois que le manipulateur de la station émettrice est fermé ou ouvert, le rôle des bobines L1 et L2 est d’empêcher la HF de se dissiper dans le circuit DC des batteries.  Le rouleau de papier est entraîné par un mouvement d’horlogerie.

Notons, en passant, que l’invention  du stylet-graveur est  due à l’anglais David Hughes qui, en 1855, en conçut l’idée pour compléter le télégraphe de Samuel Morse.

Ce récepteur de Marconi était un appareil, en somme, assez rudimentaire, mais qui fonctionnait.  Le jeune Italien sentait qu’il avait trouvé quelque chose de sensationnel, et entrevoyait les immenses possibilités de son projet;  il était donc normal qu’il cherche à en faire profiter ses concitoyens d’abord.  C’est ainsi qu’il alla présenter son projet au ministère des Postes de son pays.  Une première déception l’attendait :  on l’ignora, lui et ses « bricoles ».  Ce refus et ce dédain s’expliquent assez facilement par le fait qu’à cette époque, la télégraphie conventionnelle reliait efficacement les principaux pays d’Europe par fils, ainsi que l’Amérique par le câble sous-marin, alors que lui n’avait réussi à couvrir que la distance plutôt réduite d’un kilomètre et demi.

Loin de se décourager, il continua à travailler sur ses appareils et chercha à les mettre au point, pendant le reste de cette année 1895.  mais dès février 1896, sa mère, pleine d’admiration pour les talents de son fils, lui conseilla fortement d’aller les faire fructifier ailleurs.  Elle lui suggéra, naturellement, l’Angleterre, où elle comptait de nombreux amis de sa famille (elle était Irlandaise).  Pour l’encourager, elle offrit de l’accompagner.  Et voilà donc pourquoi nous retrouvons le jeune Marconi en Angleterre.