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TÉLÉCOMMUNICATIONS Histoire

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La radiophonie et la radiotéléphonie

Le 24 décembre 1906 : première émission radiophonique

Un émetteur à étincelles est un système qui module en tout ou rien un émetteur d'ondes électromagnétiques, c'est-à-dire que celui-ci émet un train d'ondes amorties plus ou moins long (selon qu'il s'agit de transmettre un point ou un tiret du code Morse), suivi d'un silence, à nouveau suivi de l'émission d'un train d'ondes. Un tel dispositif ne peut transmettre que des signaux Morse. Pour transmettre des signaux comme la parole ou la musique, il faut assurer l'émission en continu d'une onde électromagnétique à haute fréquence (onde porteuse) et moduler son amplitude par un signal électrique, image des fréquences acoustiques à transmettre (signal dit à basse fréquence ou BF). Dans le récepteur, il faut extraire de la porteuse le signal BF (démoduler) et l'envoyer par exemple dans un microphone pour retrouver les ondes acoustiques de départ.

La difficulté venait de la disproportion existant entre la puissance des courants nécessaires pour attaquer l'antenne et la faiblesse du signal BF pouvant être engendré avec les moyens alors disponibles. C'est le Canadien Reginald Fessenden (1866-1932) qui le premier réussit à transmettre la voix humaine. Le soir du 24 décembre 1906, grâce à un alternateur de sa construction délivrant un courant d'une fréquence de 100 000 Hz et dont il réussit à moduler l'amplitude par le signal BF de la voix, il réalisa la première émission radiophonique à destination des bateaux dans l'Atlantique nord. Il est intéressant de noter que tous les opérateurs radio dans la zone de couverture ont pu capter directement cette émission avec leur récepteur Morse à « lecture » directe à l'oreille. Mais le système de Fessenden était encombrant et compliqué.

L'invention de la triode

C'est l'invention de la triode (ou audion) en 1906 par Lee de Forest qui, en ouvrant la voie à l'amplification des signaux électriques et à la réalisation d'oscillateurs à fréquences élevées – va permettre de résoudre le problème de la modulation d'une onde électromagnétique par un signal BF. Son inventeur sera le premier à faire des expériences de communication phonique bidirectionnelles sans fil (radiotéléphonie). En 1908, il réalise les premières émissions de radiodiffusion sonore à destination des bateaux de l'US Navy, le long de la côte est des États-Unis. En septembre de la même année, il fait une démonstration d'émission radiophonique avec l'émetteur de la tour Eiffel. En 1909, il fournit les premiers téléphones sans fil à l'US Navy.

Station radio téléphonique de la Tour Eiffel - crédits : Musée de Radio-France/ D.R.

Station radio téléphonique de la Tour Eiffel

Musée de Radio-France/ D.R.

Sur le continent européen, on cherche aussi à exploiter les possibilités ouvertes par la triode. En France, sous l'impulsion du général Ferrié, des études systématiques sont entreprises pour caractériser les montages dans lesquels interviennent des tubes électroniques. En août 1908, une liaison radiotéléphonique est établie sur 500 kilomètres entre la pointe du Raz et la tour Eiffel. Le 21 octobre 1915 a lieu la première transmission radiotéléphonique au-dessus de l'Atlantique nord entre Arlington aux États-Unis et l'émetteur-récepteur de la tour Eiffel.

Naissance d'un nouveau média

Après quelques années de ralentissement durant la Première Guerre mondiale, les efforts pour développer la nouvelle technique de communication par ondes hertziennes reprennent. En 1919 naît aux États-Unis la société Radio Corporation of America (R.C.A.) qui, en réussissant à obtenir les droits des principaux brevets de Fessenden et de de Forest, jouera un rôle très important dans le développement des radiocommunications. La première station de radiophonie, KDKA., est créée par R.C.A. en 1920. Dès ses débuts, ce nouveau média révèle son importance dans la société en couvrant l'élection présidentielle et en annonçant à travers le pays la victoire de Warren Harding. L'année 1920 fut le départ d'un formidable essor de la radio tant aux États-Unis qu'en Europe. Aux États-Unis, la radiophonie fut placée sous la protection de la Constitution en 1927. En Europe, durant les années 1930-1940, elle servira d'outil de propagande au service des fascismes. En 1938, sept Américains sur dix écoutaient la radio qui était devenue un média de masse en moins de 20 ans. En Europe, du fait de la guerre, elle n'acquit cette importance que dans les années 1950. À partir de la fin de cette décennie-là, l'arrivée des postes à transistors, plus petits que leurs aînés à tubes et donc aisément transportables, accrut encore l'audience de la radiophonie.

Premières communications radiotéléphoniques bidirectionnelles à l'échelle planétaire

Parallèlement au développement de la radiophonie, le premier circuit régulier de radiotéléphonie en ondes courtes devait entrer en service en 1927 entre Londres et New York. En France, quatre liaisons radiotéléphoniques intercontinentales seront ouvertes au public à partir de 1934. Le téléphone sans fil jouera un rôle très important durant la Seconde Guerre mondiale et sera, jusqu'à la pose du premier câble téléphonique sous-marin en 1956, le seul moyen de communication phonique avec le Nouveau Monde, comme d'ailleurs avec les autres continents. La radiotéléphonie à ondes courtes déclinera ensuite à partir des années 1970, avec la pose d'autres câbles et l'arrivée des satellites de télécommunication.

Les améliorations techniques

Le développement des radiocommunications profita de nombreux progrès techniques, particulièrement dans le domaine de l'électronique. Dès son apparition, la technique des tubes électroniques progressa très vite. On a rapidement produit des triodes de puissance pour les émetteurs de T.S.F. On compliqua aussi le tube en lui ajoutant d'autres électrodes afin d'améliorer ses caractéristiques techniques ou de réaliser dans la même ampoule de verre plusieurs fonctions (comme par exemple dans le cas du poste superhétérodyne, des tubes assurant simultanément la fonction d'oscillateur local et de mélangeur pour engendrer le signal de fréquence intermédiaire). Très rapidement la conception et la fabrication des tubes à vide devint une véritable industrie. Différents montages d'oscillateurs et d'amplificateurs furent aussi mis au point avec la découverte des effets positifs que procurait la réinjection à l'entrée d'un amplificateur, d'une partie du signal de sortie en phase (réaction) ou en opposition de phase (contre-réaction) avec le signal d'entrée. En assurant très simplement un rétro-couplage des signaux entre deux triodes, on mit au point les montages bistables (Eccles-Jordan) qui ouvrirent la voie au développement des calculateurs électroniques. À partir des années 1950, les tubes furent progressivement délaissés au profit des transistors.

Parmi les milliers de contributions qui jalonnèrent ce parcours, il faut citer celles de l'Américain Edwin Armstrong (1890-1953). Il fut le premier à utiliser le montage à réaction pour créer un oscillateur avec des triodes en 1912. En 1918, à partir de travaux menés par Fessenden, il inventa le récepteur superhétérodyne qui marqua un progrès très important dans la réalisation des récepteurs. Cette technique consiste à créer des battements entre la fréquence des courants radioélectriques induits dans l'antenne du récepteur et le signal d'un oscillateur localisé dans le poste, ce qui engendre un signal porteur de la modulation BF à une fréquence dite intermédiaire, signal qui est ensuite amplifié et redressé pour restituer le signal audio BF qui est envoyé dans les haut-parleurs. Avec ce montage, on pouvait accorder le récepteur sur différents émetteurs en faisant seulement varier la fréquence de l'oscillateur local (par un condensateur variable à air), la fréquence intermédiaire restant toujours la même. Cela améliorait la sélectivité et la sensibilité des récepteurs, tout en simplifiant grandement leur réalisation.

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En 1933, Armstrong inventa aussi la modulation de fréquence (FM pour frequency modulation) : en faisant agir le signal BF sur la fréquence de la porteuse radio plutôt que sur l'amplitude, il réussit à effectuer des transmissions radio d'une qualité sonore inégalée jusque-là. Par rapport à la modulation d'amplitude (AM pour amplitude modulation), la FM se révéla en effet bien moins sensible aux bruits et aux brouillages entre émetteurs de fréquences proches : lors de la sélection d'une station (par ajustement de la fréquence de l'oscillateur local dans le poste), le récepteur FM « s'accroche » sur l'émetteur le plus puissant de la zone et ignore les autres, alors qu'en AM, les émissions des émetteurs de fréquences proches se superposent dans le récepteur. En 1953, Armstrong montra qu'il est même possible de moduler la fréquence de la porteuse par un signal composite constitué du signal BF auquel on superpose un autre dans une bande de fréquence décalée, et qu'on peut par un traitement adéquat retrouver les deux signaux dans le récepteur. Cela débouchera plus tard sur la radiodiffusion FM en stéréophonie.

La modulation de fréquence a introduit une véritable révolution dans les radiocommunications. Elle est universellement utilisée aujourd'hui.

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Télégraphe optique : premiers essais - crédits : AKG-images

Télégraphe optique : premiers essais

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Claude Chappe - crédits : Eirik Irgens Johnsen/ Museum of Cultural History of Oslo, Norway ; CC BY-SA 4.0

Claude Chappe

Eirik Irgens Johnsen/ Museum of Cultural History of Oslo, Norway ; CC BY-SA 4.0

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