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L’invention de la communication par radio a été précédée par de nombreuses décennies de fondations théoriques, de découvertes et d’investigations expérimentales sur les ondes radio, ainsi que par des avancées techniques et d’ingénierie concernant leur transmission et leur détection.
Ces progrès ont permis à Guglielmo Marconi de transformer les ondes radio en un système de communication sans fil.
L’idée de supprimer les fils nécessaires pour le télégraphe électrique et de créer un télégraphe sans fil existait depuis un certain temps avant l’avènement de la communication par radio.
Des inventeurs ont essayé de concevoir des systèmes basés sur la conduction électrique, l’induction électromagnétique ou d’autres concepts théoriques.
Plusieurs inventeurs et expérimentateurs ont découvert le phénomène des ondes radio avant que leur existence ne soit prouvée ; à l’époque, cela était attribué à l’induction électromagnétique.
La découverte des ondes électromagnétiques, y compris les ondes radio, par Heinrich Rudolf Hertz dans les années 1880, a suivi des développements théoriques sur la connexion entre l’électricité et le magnétisme qui ont débuté au début des années 1800.
Ce travail a abouti à une théorie de la radiation électromagnétique élaborée par James Clerk Maxwell en 1873, que Hertz a démontrée expérimentalement.
Hertz considérait les ondes électromagnétiques comme ayant peu de valeur pratique.
D’autres chercheurs, tels qu’Oliver Lodge et Jagadish Chandra Bose, ont exploré les propriétés physiques des ondes électromagnétiques et ont développé des dispositifs électriques ainsi que des méthodes pour améliorer la transmission et la détection de ces ondes.
Cependant, ils ne semblaient pas percevoir l’intérêt de développer un système de communication basé sur les ondes électromagnétiques.
Au milieu des années 1890, en s’appuyant sur les techniques utilisées par les physiciens pour étudier les ondes électromagnétiques, Guglielmo Marconi a mis au point le premier appareil de communication radio à longue distance.
Le 23 décembre 1900, l’inventeur américano-canadien Reginald A. Fessenden est devenu la première personne à transmettre de l’audio (téléphonie sans fil) via des ondes électromagnétiques, réussissant à émettre sur une distance d’environ un mile (1,6 kilomètre).
Six ans plus tard, le soir de Noël 1906, il a réalisé la première diffusion publique sans fil.
En 1910, ces différents systèmes sans fil étaient désormais appelés « radio ».
Avant la découverte des ondes électromagnétiques et le développement de la communication radio, de nombreux systèmes de télégraphie sans fil ont été proposés et testés.
En avril 1872, William Henry Ward a obtenu le brevet américain n° 126,356 pour un système de télégraphie sans fil où il supposait que les courants de convection dans l’atmosphère pouvaient transporter des signaux comme un fil télégraphique.
Quelques mois plus tard, en juillet 1872, Mahlon Loomis de Virginie-Occidentale a reçu le brevet américain n° 129,971 pour un « télégraphe sans fil » similaire.
Ce système breveté prétendait utiliser l’électricité atmosphérique pour éliminer le fil aérien utilisé par les systèmes de télégraphe existants.
Il ne contenait ni schémas ni méthodes spécifiques et ne faisait référence à aucune théorie scientifique connue.
Aux États-Unis, Thomas Edison a breveté, au milieu des années 1880, un système d’induction électromagnétique qu’il appelait « télégraphie sauterelle ».
Ce système permettait aux signaux télégraphiques de franchir la courte distance entre un train en mouvement et les fils télégraphiques longeant les voies.
Au Royaume-Uni, William Preece a réussi à développer un système de télégraphie par induction électromagnétique capable de transmettre des signaux sur des distances d’environ 5 kilomètres (3,1 miles) grâce à des antennes de plusieurs kilomètres de long.
Entre 1885 et 1892, l’inventeur Nathan Stubblefield a également travaillé sur un système de transmission par induction.
Une forme de téléphonie sans fil est documentée dans quatre brevets concernant le photophone, inventé conjointement par Alexander Graham Bell et Charles Sumner Tainter en 1880.
Le photophone permettait la transmission du son via un faisceau lumineux.
Le 3 juin 1880, Bell et Tainter ont transmis le premier message téléphonique sans fil au monde grâce à leur nouvelle invention de télécommunication par la lumière.
Au début des années 1890, Nikola Tesla a entamé ses recherches sur l’électricité à haute fréquence.
Tesla connaissait les expériences de Hertz sur les ondes électromagnétiques menées à partir de 1889, mais, comme beaucoup de scientifiques de cette époque, il pensait que même si les ondes radio existaient, elles ne se propageraient probablement qu’en ligne droite, les rendant inutiles pour la transmission à longue distance.
Au lieu d’utiliser des ondes radio, Tesla a concentré ses efforts sur la création d’un système de distribution d’énergie basé sur la conduction.
En 1893, il a noté que son système pourrait également intégrer des communications.
Ses travaux en laboratoire et ses expériences à grande échelle à Colorado Springs l’ont amené à conclure qu’il pouvait construire un système mondial sans fil basé sur la conduction, utilisant la Terre elle-même (en injectant de grandes quantités de courant électrique dans le sol) pour transmettre des signaux sur de très longues distances, surmontant ainsi les limitations perçues des autres systèmes.
Il a ensuite tenté de mettre en œuvre ses idées de transmission d’énergie et de télécommunication sans fil dans son projet ambitieux mais infructueux de la tour Wardenclyffe.
Divers scientifiques ont proposé que l’électricité et le magnétisme étaient liés. Vers 1800, Alessandro Volta a mis au point le premier dispositif permettant de produire un courant électrique.
En 1802, Gian Domenico Romagnosi aurait pu suggérer une relation entre l’électricité et le magnétisme, mais ses rapports sont restés inaperçus.
En 1820, Hans Christian Ørsted a réalisé une expérience simple, aujourd’hui largement connue, sur le courant électrique et le magnétisme.
Il a démontré qu’un fil traversé par un courant pouvait dévier l’aiguille d’une boussole magnétisée.
Le travail d’Ørsted a influencé André-Marie Ampère à élaborer une théorie de l’électromagnétisme.
Plusieurs scientifiques ont émis l’hypothèse que la lumière pourrait être liée à l’électricité ou au magnétisme.
En 1831, le physicien et chimiste britannique Michael Faraday entreprit une série d’expériences révolutionnaires qui le conduisirent à la découverte de l’induction électromagnétique.
Ces expériences consistaient notamment à déplacer un aimant à travers une bobine de fil conducteur pour observer les effets sur le flux magnétique et la génération de courant électrique.
À travers ses observations minutieuses, Faraday découvrit que lorsqu’un champ magnétique variable traverse un circuit, il induit un courant électrique dans ce circuit.
Cette relation fondamentale fut modélisée mathématiquement par la loi de Faraday, qui devint par la suite l’une des quatre célèbres équations de Maxwell, formalisant ainsi les bases de l’électromagnétisme.
Faraday proposa également que les forces électromagnétiques ne se limitaient pas au conducteur lui-même mais s’étendaient dans l’espace vide autour du conducteur.
Cette idée révolutionnaire suggérait l’existence de champs électromagnétiques invisibles influençant l’espace environnant, bien qu’il ne termina pas ses travaux sur cette proposition.
En 1846, poursuivant ses recherches sur les phénomènes électromagnétiques, Michael Faraday émit l’hypothèse audacieuse que la lumière n’était pas simplement une onde mécanique mais une perturbation ondulatoire dans un « champ de force » électromagnétique.
Cette hypothèse préfigurait la théorie moderne de la lumière en tant qu’onde électromagnétique et ouvrait la voie à des découvertes ultérieures dans le domaine de l’optique et de la physique quantique.
Faraday, bien que n’ayant pas les outils mathématiques nécessaires pour développer pleinement ses idées, jeta ainsi les bases d’une compréhension plus profonde des interactions entre électricité, magnétisme et lumière.
Entre 1842 et 1850, Joseph Henry a approfondi une série d’expériences initiées par Felix Savary, en détectant des effets magnétiques inductifs sur une distance de 61 mètres (200 pieds).
Il fut le premier, entre 1838 et 1842, à produire des oscillations électriques à haute fréquence en courant alternatif (AC) et à démontrer expérimentalement que la décharge d’un condensateur, dans certaines conditions, est oscillatoire.
Selon ses observations, cette décharge comprend « une décharge principale dans une direction suivie de plusieurs actions réflexes en arrière et en avant, chacune plus faible que la précédente jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint ».
Cette perspective a également été adoptée plus tard par Helmholtz, tandis que la démonstration mathématique de ce phénomène a été réalisée pour la première fois par Lord Kelvin dans son article sur les « Courants Électriques Transitoires ».
Entre 1861 et 1865, s’appuyant sur les travaux expérimentaux antérieurs de Faraday et d’autres scientifiques ainsi que sur sa propre modification de la loi d’Ampère, James Clerk Maxwell développa sa théorie de l’électromagnétisme, qui prédisait l’existence des ondes électromagnétiques.
En 1864, Maxwell présenta les bases théoriques de la propagation des ondes électromagnétiques dans son article intitulé « A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field » à la Royal Society.
Cette théorie réunissait toutes les observations, expériences et équations jusque-là indépendantes de l’électricité, du magnétisme et de l’optique en une théorie cohérente.
Son ensemble d’équations, connues sous le nom d’équations de Maxwell, démontrait que l’électricité, le magnétisme et la lumière sont toutes des manifestations du même phénomène : le champ électromagnétique.
Par la suite, toutes les autres lois ou équations classiques de ces disciplines se révélèrent être des cas particuliers des équations de Maxwell.
Le travail de Maxwell en électromagnétisme a été qualifié de « deuxième grande unification en physique », après celle de la gravité par Newton au XVIIe siècle.
Oliver Heaviside a par la suite remanié les équations originales de Maxwell pour en faire un ensemble de quatre équations vectorielles, aujourd’hui généralement connues sous le nom d’équations de Maxwell.
Ni Maxwell ni Heaviside n’ont émis ou reçu des ondes radio ; néanmoins, leurs équations sur les champs électromagnétiques ont établi les principes fondamentaux de la conception radio et demeurent l’expression standard de l’électromagnétisme classique.
En 1859, Berend Wilhelm Feddersen, un physicien allemand travaillant en tant que chercheur indépendant à Leipzig, réussit à démontrer par des expériences avec le bocal de Leyde que les étincelles électriques étaient composées d’oscillations amorties.
En 1870, Wilhelm von Bezold, un autre physicien allemand, découvrit et démontra que les oscillations progressives et réfléchies produites dans les conducteurs par la décharge d’un condensateur engendraient des phénomènes d’interférence.
En 1876, les professeurs Elihu Thomson et E. J. Houston effectuèrent plusieurs expériences et observations sur les décharges oscillatoires à haute fréquence.
En 1883, lors d’une réunion de l’Association britannique, George FitzGerald suggéra que des ondes électromagnétiques pouvaient être générées par la décharge d’un condensateur, mais cette idée ne fut pas explorée davantage, probablement faute de moyens pour détecter ces ondes.
En 1879, alors que le physicien allemand Heinrich Rudolf Hertz cherchait un sujet pour sa thèse de doctorat, son professeur Hermann von Helmholtz lui suggéra de tenter de prouver la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell.
Au départ, Hertz ne voyait pas comment tester cette théorie.
Cependant, à l’automne 1886, il observa qu’en déchargeant un bocal de Leyde dans une grande bobine, une étincelle se produisait dans une bobine adjacente.
Cette observation lui donna l’idée de construire un appareil de test.
Entre 1886 et 1888, en utilisant une bobine de Ruhmkorff pour créer des étincelles à travers un écart (un émetteur à éclateur) et en observant les étincelles produites entre les écarts d’une antenne en boucle métallique voisine, Hertz réalisa une série d’expériences scientifiques qui validèrent la théorie de Maxwell.
Il publia ses résultats dans une série d’articles entre 1887 et 1890, puis sous forme de livre complet en 1893.
Le premier des articles publiés, intitulé « Sur les oscillations électriques très rapides », retrace le déroulement chronologique de ses recherches, telles qu’elles ont été menées jusqu’à la fin de l’année 1886 et le début de 1887.
Pour la première fois, des ondes radioélectriques électromagnétiques (appelées « ondes hertziennes ») ont été intentionnellement et sans équivoque prouvées comme ayant été transmises à travers l’espace libre par un dispositif à éclateur, et détectées sur une courte distance.
Hertz a réussi à contrôler les fréquences de ses ondes émises en modifiant l’inductance et la capacité de ses antennes émettrices et réceptrices.
Il a utilisé un réflecteur en coin et un réflecteur parabolique pour concentrer les ondes électromagnétiques, démontrant ainsi que la radio se comportait de la même manière que la lumière, comme l’avait prédit la théorie électromagnétique de Maxwell plus de vingt ans auparavant.
Hertz n’a pas conçu de système pour l’utilisation pratique des ondes électromagnétiques, ni décrit d’éventuelles applications de cette technologie.
Lorsque ses étudiants de l’Université de Bonn lui ont demandé à quoi pouvaient bien servir ces ondes, Hertz a répondu : « Cela ne sert à rien du tout.
C’est simplement une expérience qui prouve que Maestro Maxwell avait raison.
Nous avons juste ces mystérieuses ondes électromagnétiques que nous ne pouvons pas voir à l’œil nu. Mais elles existent bel et bien. »
De nombreux physiciens ont rapidement compris que les ondes hertziennes pouvaient être utilisées à la place de la lumière dans des systèmes similaires au télégraphe optique.
Par exemple, Richard Threlfall et John Perry l’ont suggéré en 1890, Alexander Pelham Trotter en 1891 et Frederick Thomas Trouton en 1892.
Cependant, ils envisageaient tous cette utilisation sous forme de brefs éclairs plutôt que des points et des traits télégraphiques.
Dans un article peut-être peu remarqué intitulé « Quelques possibilités de l’électricité » publié en février 1892 dans The Fortnightly Review, Sir William Crookes décrivait la télégraphie sans fil comme ayant été réalisée un an plus tôt, bien que la méthode et le type ne soient pas précisés.
Le physicien américain Amos Emerson Dolbear a attiré une attention similaire sur cette idée un an plus tard.
La santé de Hertz s’est détériorée après une grave infection en 1892 et il est décédé en 1894, laissant à d’autres le soin de développer la communication par ondes radio en une forme pratique.
Entre 1789 et 1791, Luigi Galvani observa qu’une étincelle produite à proximité provoquait une convulsion dans la patte d’une grenouille touchée par un scalpel.
Au cours de différentes expériences, il remarqua également que les pattes de grenouilles se contractaient sous l’effet de la foudre et qu’une décharge lumineuse provenant d’un bocal de Leyde chargé disparaissait avec le temps, pour réapparaître à chaque nouvelle étincelle à proximité.
Dans les années 1840, Joseph Henry a observé des aiguilles magnétisées par la foudre.
En 1852, Samuel Alfred Varley observa une diminution notable de la résistance des amas de limaille métallique sous l’effet des décharges électriques atmosphériques.
Vers la fin de l’année 1875, Thomas Edison, en menant des expériences sur le télégraphe, remarqua un phénomène qu’il appela « force éthérique » et en fit l’annonce à la presse le 28 novembre.
Il abandonna ses recherches lorsque Elihu Thomson et d’autres critiquèrent cette idée, affirmant qu’il s’agissait en réalité d’induction électromagnétique.
En 1879, l’expérimentateur et inventeur David Edward Hughes, travaillant à Londres, découvrit qu’un mauvais contact dans un téléphone Bell utilisé lors de ses expériences semblait produire des étincelles lorsqu’il manipulait un équilibre à induction à proximité (une forme précoce de détecteur de métaux).
Il développa un détecteur amélioré pour capter ce « courant supplémentaire » inconnu basé sur son nouveau design de microphone (similaire aux détecteurs ultérieurs appelés cohéreurs ou détecteurs à cristal) et mit au point une méthode pour interrompre son équilibre à induction afin de produire une série d’étincelles.
À force d’expérimentations par essais et erreurs, il finit par découvrir qu’il pouvait capter ces « ondes aériennes » en se déplaçant avec son appareil téléphonique dans la rue sur une distance allant jusqu’à 500 yards (460 mètres).
Le 20 février 1880, il présenta son expérience à des membres de la Royal Society, parmi lesquels Thomas Henry Huxley, Sir George Gabriel Stokes et William Spottiswoode, alors président de la Société.
Stokes était persuadé que le phénomène démontré par Hughes n’était qu’une simple induction électromagnétique et non une forme de conduction à travers l’air.
Hughes, n’étant pas physicien, semble avoir accepté les observations de Stokes et n’a pas poursuivi ses expériences.
Son travail pourrait être l’expérience sans fil dont William Crookes se souvenait dans son article de 1892 dans la Fortnightly Review intitulé ‘Certaines possibilités de l’électricité’.
En 1890, Édouard Branly a démontré ce qu’il a ensuite appelé le « radio-conducteur », que Lodge a nommé en 1893 le cohéreur, le premier dispositif sensible pour détecter les ondes radio.
Peu après les expériences de Hertz, Branly a découvert que des limailles de métal en vrac, qui ont normalement une résistance électrique élevée, perdent cette résistance en présence d’oscillations électriques et deviennent pratiquement conductrices d’électricité.
Branly l’a montré en plaçant des limailles de métal dans une boîte ou un tube en verre et en les intégrant dans un circuit électrique ordinaire.
Selon l’explication courante, lorsque des ondes électriques sont générées à proximité de ce circuit, des forces électromotrices y sont induites, rapprochant apparemment les limailles, c’est-à-dire qu’elles se « cohèrent », réduisant ainsi leur résistance électrique.
C’est pour cette raison que Sir Oliver Lodge a nommé cet appareil un cohéreur.
Par conséquent, l’instrument récepteur, qui peut être un relais télégraphique et qui normalement n’indiquerait aucun signe de courant provenant de la petite batterie, peut être activé lorsque des oscillations électriques sont présentes.
Branly a également découvert que lorsque les limailles s’étaient cohérées une fois, elles conservaient leur faible résistance jusqu’à ce qu’elles soient secouées, par exemple en tapotant sur le tube.
Cependant, le cohéreur n’était pas suffisamment sensible pour être utilisé de manière fiable à mesure que la radio se développait.
Le physicien et écrivain britannique Sir Oliver Lodge a failli être le premier à démontrer l’existence des ondes électromagnétiques de Maxwell.
Au printemps 1888, il a mené une série d’expériences avec un bocal de Leyde relié à un fil comportant des éclateurs espacés.
Il a observé que la taille des étincelles variait et que le fil présentait un motif lumineux qui semblait dépendre de la longueur d’onde. Avant qu’il ne puisse présenter ses propres résultats, il a appris que Hertz avait déjà publié une série de preuves sur le même sujet.
Le 1er juin 1894, lors d’une réunion de l’Association britannique pour l’avancement des sciences à l’Université d’Oxford, Lodge a donné une conférence commémorative sur le travail de Hertz (récemment décédé) et sur la preuve de l’existence des ondes électromagnétiques par le physicien allemand six ans plus tôt.
Lodge a mis en place une démonstration sur la nature quasi-optique des « ondes hertziennes » (ondes radio) et a montré leur similitude avec la lumière et la vision, y compris la réflexion et la transmission.
Plus tard en juin et le 14 août 1894, il a réalisé des expériences similaires, augmentant la distance de transmission jusqu’à 55 mètres.
Lors de ces conférences, Lodge a présenté un détecteur qui allait devenir standard dans les travaux radio, une version améliorée du détecteur de Branly que Lodge a nommé le cohéreur.
Il se composait d’un tube en verre contenant des limaille de métal entre deux électrodes. Lorsque la petite charge électrique des ondes provenant d’une antenne était appliquée aux électrodes, les particules métalliques se collaient ou « cohéraient », rendant l’appareil conducteur et permettant au courant d’une batterie de passer à travers.
Dans l’installation de Lodge, les légères impulsions du cohéreur étaient captées par un galvanomètre à miroir qui déviait un faisceau lumineux projeté sur lui, donnant un signal visuel que l’impulsion avait été reçue.
Après avoir reçu un signal, les limailles métalliques dans le cohéreur étaient séparées ou « décohérées » par un vibreur actionné manuellement ou par les vibrations d’une cloche placée sur la table à proximité qui sonnait chaque fois qu’une transmission était reçue.
Lodge a également démontré le réglage à l’aide d’une paire de bouteilles de Leyde pouvant être mises en résonance.
Les conférences de Lodge ont été largement médiatisées et ses techniques ont influencé et été développées par d’autres pionniers de la radio tels qu’Augusto Righi et son étudiant Guglielmo Marconi, Alexander Popov, Lee de Forest et Jagadish Chandra Bose.
À l’époque, Lodge ne semblait pas voir l’intérêt d’utiliser les ondes radio pour la transmission de signaux ou la télégraphie sans fil, et il y a un débat sur le fait qu’il ait même pris la peine de démontrer la communication lors de ses conférences.
Le physicien John Ambrose Fleming a souligné que la conférence de Lodge était une expérience de physique, et non une démonstration de télégraphie sans fil.
Après le développement de la communication radio, la conférence de Lodge est devenue un point central des disputes sur la priorité de l’invention de la télégraphie sans fil (radio).
Sa première démonstration et son développement ultérieur du réglage radio (son brevet de syntonisation en 1898) ont conduit à des litiges de brevets avec la société Marconi.
Lorsque le brevet de syntonisation de Lodge a été prolongé en 1911 pour sept années supplémentaires, Marconi a accepté de régler le différend et d’acheter le brevet.
En novembre 1894, le physicien indien Jagadish Chandra Bose a démontré publiquement l’utilisation des ondes radio à Calcutta, mais il n’était pas intéressé par le dépôt de brevets pour son travail.
Bose a enflammé de la poudre à canon et fait sonner une cloche à distance en utilisant des ondes électromagnétiques, prouvant ainsi que des signaux de communication peuvent être transmis sans fil.
Il a envoyé et reçu des ondes radio sur une certaine distance, mais n’a pas exploité commercialement cette réalisation.
Bose a démontré la capacité du signal à voyager depuis la salle de conférence, à travers une pièce et un couloir intermédiaires, jusqu’à une troisième salle située à 23 mètres du radiateur, traversant ainsi trois murs solides ainsi que le corps du président (qui était le lieutenant-gouverneur).
Le récepteur, à cette distance, avait encore suffisamment d’énergie pour établir un contact qui faisait sonner une cloche, décharger un pistolet et faire exploser une mine miniature.
Pour obtenir ce résultat avec son petit radiateur, Bose a installé un appareil qui préfigurait curieusement les grandes antennes de la télégraphie sans fil moderne : une plaque métallique circulaire au sommet d’un poteau de 6,1 mètres de haut, reliée au radiateur, et une plaque similaire connectée à l’appareil récepteur.
Le type de ‘Coherer’ conçu par le Professeur Bose et décrit par lui à la fin de son article ‘Sur un nouveau Polariscope Électro’ semblait offrir une sensibilité et une portée qui laissaient peu à désirer à l’époque.
En 1896, le Daily Chronicle britannique rapportait ses expériences sur les ondes ultra-hautes fréquences : « L’inventeur (J. C. Bose) a transmis des signaux sur une distance d’environ un mile, ce qui constitue la première application évidente et extrêmement précieuse de cette nouvelle merveille théorique. »
Après les discours du vendredi soir de Bose à la Royal Institution, The Electric Engineer a exprimé sa « surprise qu’aucun secret n’ait jamais été fait quant à sa construction, de sorte qu’il a été ouvert à tout le monde de l’adopter à des fins pratiques et éventuellement lucratives. » Bose a parfois été critiqué comme étant peu pratique pour ne tirer aucun profit de ses inventions.
En 1899, Bose présenta à la Royal Society de Londres un article annonçant la mise au point d’un « cohéreur fer-mercure-fer avec détecteur téléphonique ».
Par la suite, il obtint le brevet américain 755,840 intitulé « Détecteur de perturbations électriques » en 1904, pour un récepteur électromagnétique spécifique.
Bose poursuivit ses recherches et apporta d’autres contributions au développement de la radio.
En 1894-1895, le physicien russe Alexander Stepanovich Popov a mené des expériences pour développer un récepteur radio, améliorant ainsi la conception à base de cohéreur d’Oliver Lodge.
Son dispositif, doté d’un mécanisme de tapotement automatique du cohéreur, était destiné à servir de détecteur de foudre pour aider les services forestiers à localiser les éclairs susceptibles de provoquer des incendies.
Le récepteur de Popov s’est avéré capable de détecter les éclairs à des distances allant jusqu’à 30 km.
Il a construit une version du récepteur capable d’enregistrer automatiquement les éclairs sur des rouleaux de papier.
Popov a présenté son récepteur radio à la Société Physique et Chimique Russe le 7 mai 1895 — cette journée est célébrée en Fédération de Russie comme le « Jour de la Radio » et Popov est reconnu dans les pays d’Europe de l’Est comme l’inventeur de la radio.
Le document présentant ses découvertes a été publié la même année (le 15 décembre 1895).
À la fin de l’année 1895, Popov avait noté qu’il espérait réaliser des transmissions à longue distance avec les ondes radio. Il n’a pas déposé de brevet pour cette invention.
En 1898, l’inventeur et ingénieur serbo-américain Nikola Tesla a mis au point une innovation remarquable : un bateau télécommandé utilisant un système radio/cohéreur.
Ce dispositif novateur intégrait une forme de communication sécurisée entre l’émetteur et le récepteur, permettant ainsi un contrôle à distance fiable et précis.
Tesla a présenté cette invention révolutionnaire lors d’une démonstration publique au Madison Square Garden à New York la même année.
Il a nommé son dispositif « téléautomate » et nourrissait l’ambition de le commercialiser en tant que torpille navale guidée, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications militaires et civiles pour la technologie sans fil.
Cette invention symbolisait non seulement l’ingéniosité de Tesla mais également une avancée significative dans le domaine des communications et du contrôle à distance.
Guglielmo Marconi a étudié à l’École technique de Livourne et s’est familiarisé avec les écrits publiés du professeur Augusto Righi de l’Université de Bologne.
En 1894, Sir William Preece a présenté un document à la Royal Institution de Londres sur la signalisation électrique sans fil.
Lors des conférences de la Royal Institution en 1894, Lodge a présenté « Le travail de Hertz et certains de ses successeurs ».
On dit que Marconi a lu, pendant ses vacances en 1894, les expériences réalisées par Hertz dans les années 1880. Marconi s’est également intéressé aux travaux de Tesla.
C’est à cette époque que Marconi a commencé à comprendre que les ondes radio pouvaient être utilisées pour des communications sans fil.
Les premiers appareils de Marconi étaient une évolution des dispositifs de laboratoire de Hertz, adaptés pour des objectifs de communication.
Au début, Marconi utilisait un émetteur pour faire sonner une cloche dans un récepteur dans son laboratoire situé dans le grenier.
Il a ensuite déplacé ses expériences à l’extérieur, sur le domaine familial près de Bologne, en Italie, afin d’étendre la portée de ses communications.
Il a remplacé le dipôle vertical de Hertz par un fil vertical surmonté d’une plaque métallique, avec une borne opposée connectée au sol.
Du côté du récepteur, Marconi a remplacé l’étincelle par un cohéreur à poudre métallique, un détecteur développé par Édouard Branly et d’autres expérimentateurs.
À la fin de 1895, Marconi a réussi à transmettre des signaux radio sur environ 2,4 km.
Marconi obtint un brevet pour la radio avec le brevet britannique n° 12,039, intitulé « Améliorations dans la transmission d’impulsions électriques et de signaux et dans les appareils correspondants ».
La spécification complète fut déposée le 2 mars 1897.
Il s’agissait du premier brevet de Marconi pour la radio, bien qu’il ait utilisé diverses techniques antérieures de différents expérimentateurs et ressemblait à des instruments déjà démontrés par d’autres (y compris Popov).
À cette époque, la télégraphie sans fil par étincelle était largement étudiée. En juillet 1896, Marconi présenta son invention et sa nouvelle méthode de télégraphie à Preece, alors ingénieur en chef du service télégraphique du gouvernement britannique, qui s’intéressait depuis douze ans au développement de la télégraphie sans fil par méthode inductive-conductive.
Le 4 juin 1897, il présenta « Signaler à travers l’espace sans fils ». Preece consacra beaucoup de temps à démontrer et expliquer l’appareil de Marconi à la Royal Institution de Londres, affirmant que Marconi avait inventé un nouveau relais d’une grande sensibilité et délicatesse.
La société Marconi Company Ltd. a été fondée par Marconi en 1897, initialement connue sous le nom de Wireless Telegraph Trading Signal Company.
Cette même année, Marconi a également établi une station radio à Niton, sur l’île de Wight en Angleterre.
Les autorités des télégraphes du Post Office ont examiné la télégraphie sans fil de Marconi et ont mené une série d’expériences avec son système de télégraphie sans fil dans le canal de Bristol.
En octobre 1897, des signaux sans fil ont été envoyés depuis Salisbury Plain jusqu’à Bath, couvrant une distance de 55 km (34 miles).
Aux alentours de l’année 1900, Marconi a élaboré une loi empirique stipulant que, pour des antennes émettrices et réceptrices verticales simples de même hauteur, la distance maximale de travail en télégraphie variait proportionnellement au carré de la hauteur de l’antenne.
Cette découverte est devenue connue sous le nom de loi de Marconi.
D’autres stations expérimentales furent établies à Lavernock Point, près de Penarth; sur Flat Holmes, une île au milieu du canal, et à Brean Down, un promontoire du côté du Somerset.
Des signaux furent captés entre le premier et le dernier point mentionné, soit une distance d’environ 13 kilomètres.
L’instrument de réception utilisé était un enregistreur Morse à encre selon le modèle de la Poste.
En 1898, Marconi ouvrit une usine de radio dans Hall Street, à Chelmsford, en Angleterre, employant environ 50 personnes.
En 1899, Marconi annonça son invention du « cohéreur fer-mercure-fer avec détecteur téléphonique » dans un article présenté à la Royal Society de Londres.
En mai 1898, une liaison de communication a été établie pour la Corporation de Lloyds entre Ballycastle et le phare de l’île de Rathlin, au nord de l’Irlande.
En juillet 1898, la télégraphie Marconi a été utilisée pour transmettre les résultats des courses de yachts lors de la régate de Kingstown au journal Dublin Express.
Un ensemble d’instruments a été installé dans une salle à Kingstown et un autre à bord du vapeur Flying Huntress.
Le conducteur aérien à terre était constitué d’une bande de treillis métallique fixée à un mât de 12 mètres de haut, et plusieurs centaines de messages ont été envoyés et reçus correctement pendant le déroulement des courses.
À cette époque, le Prince de Galles, futur roi Édouard VII, eut la malchance de se blesser au genou et fut confiné à bord du yacht royal Osborne, basé dans la baie de Cowes.
Sur demande, Marconi installa son équipement à bord du yacht royal ainsi qu’à Ladywood Cottage, dans les jardins d’Osborne House sur l’île de Wight, où sa mère, la reine Victoria, séjournait.
Plus de 150 messages furent envoyés durant les 16 jours de convalescence du Prince.
Bien que les distances parcourues fussent courtes, le yacht se déplaçant parfois derrière des collines élevées qui dépassaient les antennes de plusieurs centaines de pieds, cela n’entrava pas les communications.
Ces démonstrations incitèrent la Corporation of Trinity House à offrir une opportunité de tester le système en pratique entre le phare de South Foreland, près de Douvres, et le bateau-phare East Goodwin sur les bancs de sable Goodwin.
Cette installation fut mise en service le 24 décembre 1898 et se révéla utile.
Il fut démontré qu’une fois l’équipement installé, il pouvait être utilisé par des marins ordinaires avec très peu de formation.
À la fin de l’année 1898, la télégraphie par ondes électriques établie par Marconi avait prouvé son utilité, notamment pour les communications entre navires et entre navires et la côte.
La station de l’Haven Hotel et le mât de télégraphie sans fil étaient les lieux où une grande partie des recherches de Marconi sur la télégraphie sans fil se déroulait après 1898.
En 1899, il transmit des messages à travers la Manche.
La même année, Marconi présenta « La Télégraphie sans Fil » à l’Institution of Electrical Engineers.
De plus, en 1899, W. H. Preece fit une présentation intitulée « Télégraphie Éthérique », déclarant que la phase expérimentale de la télégraphie sans fil avait été dépassée en 1894 et que les inventeurs entraient alors dans une phase commerciale.
Preece détailla également le travail de Marconi et d’autres inventeurs britanniques.
En avril 1899, les expériences de Marconi furent reproduites pour la première fois aux États-Unis par Jerome Green à l’Université de Notre Dame.
En octobre 1899, les progrès des yachts lors de la course internationale entre le Columbia et le Shamrock furent rapportés avec succès par télégraphie aérienne, jusqu’à 4 000 mots ayant été envoyés des deux stations navales aux stations côtières.
Immédiatement après, l’appareil fut mis à la disposition du United States Navy Board sur demande, et des expériences très intéressantes suivirent sous la supervision personnelle de Marconi.
En 1900, la compagnie Marconi fut renommée Marconi’s Wireless Telegraph Company.
En 1901, Marconi a affirmé avoir reçu des signaux radio transatlantiques en plein jour à une longueur d’onde de 366 mètres (820 kHz).
Cette même année, il a établi une station de transmission sans fil à Marconi House, Rosslare Strand, dans le comté de Wexford, afin de créer un lien entre Poldhu en Cornouailles et Clifden dans le comté de Galway.
Le 12 décembre 1901, il a annoncé avoir reçu un message à Signal Hill à St John’s, Terre-Neuve (aujourd’hui partie du Canada), grâce à une antenne soutenue par un cerf-volant de 152,4 mètres (500 pieds).
Le message reçu était préarrangé et connu de Marconi, consistant en la lettre Morse ‘S’ – trois points.
Cependant, Bradford a récemment mis en doute ce succès rapporté, s’appuyant sur des travaux théoriques ainsi qu’une reconstitution de l’expérience.
Il est désormais bien établi que la transmission longue distance à une longueur d’onde de 366 mètres est impossible en plein jour, car l’onde de ciel est fortement absorbée par l’ionosphère.
Il est possible que ce qui a été entendu n’était que du bruit atmosphérique aléatoire, confondu avec un signal, ou que Marconi ait perçu un harmonique en ondes courtes du signal.
La distance entre les deux points était d’environ 3 500 kilomètres (2 200 miles).
La revendication de la transmission entre Poldhu et Terre-Neuve a fait l’objet de critiques.
Plusieurs historiens des sciences, comme Belrose et Bradford, ont exprimé des doutes quant à la possibilité que l’Atlantique ait été franchi en 1901.
Toutefois, d’autres historiens des sciences soutiennent qu’il s’agit bien de la première transmission radio transatlantique.
Les détracteurs avancent qu’il est plus probable que Marconi ait capté des bruits atmosphériques parasites dus à l’électricité atmosphérique lors de cette expérience.
La station émettrice de Poldhu, située en Cornouailles, utilisait un émetteur à étincelles capable de produire un signal dans la gamme des fréquences moyennes et avec des niveaux de puissance élevés.
Marconi a transmis des signaux de l’Angleterre vers le Canada et les États-Unis.
Durant cette période, un récepteur électromagnétique particulier, appelé détecteur magnétique de Marconi ou détecteur magnétique à hystérésis, a été perfectionné par Marconi et utilisé avec succès dans ses premiers travaux transatlantiques en 1902 ainsi que dans de nombreuses petites stations pendant plusieurs années.
En 1902, une station Marconi a été établie dans le village de Crookhaven, dans le comté de Cork en Irlande, afin de fournir des communications radio maritimes aux navires arrivant des Amériques.
Le capitaine d’un navire pouvait contacter les agents des compagnies maritimes à terre pour savoir quel port devait recevoir leur cargaison sans avoir besoin de débarquer à ce qui était le premier port d’escale.
En raison de sa position occidentale, l’Irlande a également joué un rôle clé dans les premiers efforts pour envoyer des messages transatlantiques.
Marconi a transmis depuis sa station à Glace Bay, en Nouvelle-Écosse, au Canada, à travers l’Atlantique, et le 18 janvier 1903, une station Marconi a envoyé un message de salutations de Theodore Roosevelt, le président des États-Unis, au roi du Royaume-Uni, marquant ainsi la première transmission radio transatlantique en provenance des États-Unis.
En 1904, Marconi a lancé un journal quotidien en mer, le Cunard Daily Bulletin, à bord du RMS Campania.
Au début, les événements récents étaient imprimés dans une petite brochure de quatre pages intitulée Cunard Bulletin.
Le titre affichait Cunard Daily Bulletin, avec des sous-titres pour « Marconigrammes directs au navire ».
Tous les navires de la compagnie Cunard étaient équipés du système de télégraphie sans fil de Marconi, permettant une communication constante avec d’autres navires ou des stations terrestres situées sur les hémisphères est et ouest.
En octobre 1903, le RMS Lucania, avec Marconi à bord, fut le premier navire à établir des communications avec les deux côtés de l’Atlantique.
Le Cunard Daily Bulletin, un journal illustré de 32 pages publié à bord de ces navires, rapportait des nouvelles reçues par télégraphie sans fil et fut le premier journal en mer.
En août 1903, un accord fut conclu avec le gouvernement britannique selon lequel la compagnie Cunard devait construire deux navires à vapeur, qui seraient, ainsi que tous les autres navires Cunard, à la disposition de l’Amirauté britannique pour location ou achat en cas de besoin.
Le gouvernement prêta à la compagnie 2 600 000 £ pour construire les navires et leur accorda une subvention annuelle de 150 000 £.
L’un d’eux était le RMS Lusitania et l’autre le RMS Mauretania.
En 1909, Marconi a reçu le prix Nobel de physique avec Karl Ferdinand Braun pour leurs contributions au développement de la télégraphie sans fil.
Les démonstrations de Marconi sur l’utilisation de la radio pour les communications sans fil, l’équipement des navires avec des systèmes de communication sans fil pour sauver des vies, l’établissement du premier service radio transatlantique et la construction des premières stations pour le service britannique à ondes courtes ont marqué son empreinte dans l’histoire.
En juin et juillet 1923, les transmissions en ondes courtes de Marconi ont eu lieu la nuit sur une longueur d’onde de 97 mètres depuis la station sans fil de Poldhu, en Cornouailles, vers son yacht Elettra situé aux îles du Cap-Vert.
En septembre 1924, Marconi a émis de jour comme de nuit sur une longueur d’onde de 32 mètres depuis Poldhu jusqu’à son yacht à Beyrouth.
En juillet 1924, Marconi a signé des contrats avec le British General Post Office (GPO) pour installer des circuits télégraphiques reliant Londres à l’Australie, l’Inde, l’Afrique du Sud et le Canada, constituant ainsi l’élément principal de la chaîne sans fil impériale.
Le service « Beam Wireless » entre le Royaume-Uni et le Canada est entré en service commercial le 25 octobre 1926.
Les services Beam Wireless reliant le Royaume-Uni à l’Australie, l’Afrique du Sud et l’Inde ont été mis en service en 1927. Les composants électroniques du système étaient fabriqués dans l’usine sans fil de Marconi située à New Street, Chelmsford.
Les principales contributions de Ferdinand Braun incluent l’introduction d’un circuit accordé fermé dans la partie génératrice de l’émetteur, ainsi que sa séparation de la partie rayonnante (l’antenne) grâce à un couplage inductif.
Plus tard, il a également utilisé des cristaux pour la réception. Braun a d’abord expérimenté à l’Université de Strasbourg.
Il a beaucoup écrit sur les sujets liés à la télégraphie sans fil et était bien connu grâce à ses nombreuses contributions à des revues scientifiques comme The Electrician.
En 1899, il a déposé des brevets intitulés « Télégraphie électro par le biais de condensateurs et bobines d’induction » et « Transmission électro sans fil de signaux sur des surfaces ».
Les pionniers travaillant sur les dispositifs sans fil ont finalement atteint une limite de portée.
La connexion directe de l’antenne à l’éclateur ne produisait qu’une série d’impulsions fortement amorties, avec seulement quelques cycles avant que les oscillations ne s’arrêtent.
Le circuit de Braun permettait des oscillations beaucoup plus longues, car l’énergie subissait moins de pertes en oscillant entre la bobine et les bouteilles de Leyde.
De plus, grâce au couplage inductif de l’antenne, le radiateur était adapté au générateur.
Au printemps 1899, Braun, accompagné de ses collègues Cantor et Zenneck, se rendit à Cuxhaven pour poursuivre leurs expériences en mer du Nord.
Le 6 février 1899, il déposa une demande de brevet aux États-Unis pour la transmission sans fil de signaux électriques sur des surfaces.
Peu de temps après, il réussit à couvrir une distance de 42 km jusqu’à la ville de Mutzing.
Le 24 septembre 1900, des signaux de radiotélégraphie furent échangés régulièrement avec l’île de Heligoland sur une distance de 62 km.
Des bateaux-phares dans le fleuve Elbe et une station côtière à Cuxhaven commencèrent un service régulier de radiotélégraphie.
En 1904, le système de télégraphie sans fil en circuit fermé, associé au nom de Braun, était bien connu et généralement adopté en principe.
Les résultats des expériences de Braun, publiés dans l’Electrician, sont intéressants, indépendamment de la méthode utilisée.
Braun a démontré comment le problème pouvait être résolu de manière satisfaisante et économique.
L’oscillateur en circuit fermé présente l’avantage de pouvoir puiser dans l’énergie cinétique du circuit oscillant.
Ainsi, comme ce type de circuit peut avoir une capacité bien supérieure à celle d’une antenne rayonnante seule, beaucoup plus d’énergie peut être stockée et rayonnée.
L’émission est également prolongée, ces deux résultats contribuant à l’obtention des ondes continues tant recherchées.
Bien que l’énergie disponible soit plus importante qu’avec le système ouvert, elle restait faible à moins d’utiliser des potentiels très élevés, avec les inconvénients que cela implique.
Braun a évité l’utilisation de potentiels extrêmement élevés pour charger l’écart et a également utilisé un écart moins gaspilleur en le subdivisant.
Cependant, le point principal de sa nouvelle disposition n’est pas seulement la subdivision de l’écart, mais leur arrangement, par lequel ils sont chargés en parallèle à basse tension et déchargés en série.
Le prix Nobel décerné à Braun en 1909 illustre ce design. Braun a également découvert le principe derrière l’antenne réseau phasé en 1905, ce qui a conduit au développement des antennes intelligentes et des systèmes MIMO.
John Stone Stone a travaillé en tant qu’ingénieur téléphonique précurseur et a joué un rôle majeur dans le développement des technologies de communication sans fil.
Il a obtenu des dizaines de brevets essentiels dans le domaine de la « télégraphie spatiale ».
Les brevets de Stone relatifs à la radio, ainsi que leurs équivalents dans d’autres pays, constituent une contribution très volumineuse à la littérature des brevets sur ce sujet.
Plus de soixante-dix brevets américains ont été accordés à ce seul inventeur.
Dans de nombreux cas, ces spécifications sont des contributions érudites à la littérature du domaine, contenant de précieuses références à d’autres sources d’information.
Stone a obtenu un grand nombre de brevets portant sur une méthode pour imprimer des oscillations sur un système de radiateur et émettre l’énergie sous forme d’ondes de longueur prédéterminée, quelles que soient les dimensions électriques de l’oscillateur.
Le 8 février 1900, il a déposé une demande pour un système sélectif dans le brevet américain 714,756. Dans ce système, deux circuits simples sont associés de manière inductive, chacun ayant un degré de liberté indépendant.
La restauration des oscillations électriques à un potentiel nul superpose les courants, créant des courants harmoniques composés qui permettent au système résonateur d’être syntonisé avec précision à l’oscillateur.
Le système de Stone, tel que décrit dans le brevet américain 714,831, générait des ondes électromagnétiques harmoniques simples libres ou non guidées d’une fréquence définie, excluant ainsi l’énergie des ondes de signal d’autres fréquences.
Il comprenait un conducteur élevé et des moyens pour y développer des vibrations électriques simples forcées de fréquence correspondante.
Dans ces brevets, Stone a conçu un circuit d’oscillation inductive multiple avec pour objectif d’imposer sur le circuit d’antenne une seule oscillation de fréquence définie.
Pour recevoir l’énergie des ondes électromagnétiques harmoniques simples libres ou non guidées d’une fréquence définie en excluant l’énergie des ondes de signal d’autres fréquences, il revendiquait un conducteur élevé et un circuit résonant associé à ce conducteur et accordé à la fréquence des ondes dont l’énergie devait être reçue.
Un cohéreur basé sur ce qu’on appelle le système Stone a été utilisé dans certains équipements portables sans fil de l’armée américaine.
Le cohéreur Stone comporte deux petites fiches en acier entre lesquelles sont placés des granulés de carbone légèrement tassés.
Cet appareil est auto-décohérent; bien qu’il ne soit pas aussi sensible que d’autres formes de détecteurs, il est bien adapté à une utilisation robuste dans les équipements portables.
En 1897, le capitaine récemment promu de la Royal Navy, Henry Jackson, a marqué l’histoire en devenant la première personne à réaliser des communications sans fil de navire à navire.
Lors de cette expérience révolutionnaire, il a démontré qu’une communication continue pouvait être maintenue avec un autre vaisseau jusqu’à une distance de trois miles.
Le navire HMS Hector a joué un rôle crucial dans cette avancée technologique en devenant le premier navire de guerre britannique à être équipé d’un système de télégraphie sans fil.
Ce navire a effectué les premiers essais du nouvel équipement pour la Royal Navy, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère de communication maritime.
À partir de décembre 1899, tant le HMS Hector que le HMS Jaseur ont été équipés de dispositifs sans fil, renforçant la capacité de la flotte britannique à communiquer efficacement sur de longues distances.
Un moment particulièrement significatif s’est produit le 25 janvier 1901, lorsque le HMS Jaseur a réussi à recevoir des signaux du transmetteur Marconi situé sur l’île de Wight ainsi que du HMS Hector.
Cette réussite a confirmé l’efficacité et la portée des nouvelles technologies sans fil, consolidant ainsi leur adoption au sein de la Royal Navy et marquant une étape importante dans l’évolution des communications maritimes.
En 1899, le conseil de la Marine des États-Unis publia un rapport détaillé sur les résultats des investigations concernant le système de télégraphie sans fil développé par Guglielmo Marconi.
Ce rapport faisait suite à une série d’essais rigoureux menés pour évaluer l’efficacité et la fiabilité de cette nouvelle technologie de communication.
Le document soulignait que le système de Marconi se révélait particulièrement bien adapté pour les communications entre les navires d’une même escadre, même dans des conditions météorologiques défavorables telles que la pluie, le brouillard, l’obscurité et les mouvements rapides des navires.
Toutefois, il était mentionné que l’humidité ambiante pouvait avoir un impact négatif sur les performances du système.
Le rapport relevait également une observation importante : lorsque deux stations émettaient simultanément, les deux signaux étaient reçus, ce qui soulevait des préoccupations quant à la clarté des communications en situation de trafic dense.
De plus, il fut noté que le système pouvait potentiellement influencer la précision des boussoles à bord des navires, un facteur non négligeable pour la navigation.
Les portées de transmission observées variaient considérablement en fonction de la taille et de l’équipement des navires.
Pour les grands navires dotés de mâts élevés atteignant 43 mètres, la portée pouvait atteindre jusqu’à 137 kilomètres (85 miles).
En revanche, pour les plus petits vaisseaux avec des mâts plus bas, la portée se limitait à environ 11 kilomètres (7 miles).
En conclusion, le conseil recommandait vivement que ce système innovant soit soumis à des tests supplémentaires par la Marine des États-Unis afin d’évaluer pleinement son potentiel et d’identifier les améliorations nécessaires avant une éventuelle adoption à grande échelle.
À la fin de l’année 1886, Reginald Fessenden commença à travailler directement pour Thomas Edison dans le nouveau laboratoire de l’inventeur à West Orange, dans le New Jersey.
Fessenden fit rapidement des avancées significatives, notamment dans la conception des récepteurs, alors qu’il s’efforçait de développer la réception audio des signaux.
Au début de l’année 1900, le Bureau météorologique des États-Unis entreprit une série d’expérimentations systématiques en télégraphie sans fil, en engageant Fessenden comme spécialiste.
C’est à cette occasion que Fessenden développa le principe de l’hétérodyne, où deux signaux se combinent pour produire un troisième signal.
En 1900, la construction d’un grand alternateur de transmission radio a débuté.
Fessenden, en expérimentant un émetteur à étincelles haute fréquence, a réussi à transmettre la parole le 23 décembre 1900, sur une distance d’environ 1,6 kilomètre (0,99 mi), marquant ainsi la première transmission audio par radio.
Au début de l’année 1901, le Bureau météorologique a officiellement installé Fessenden à Wier’s Point, sur l’île de Roanoke en Caroline du Nord, où il a effectué des transmissions expérimentales à travers l’eau vers une station située à environ 8 kilomètres (5 mi) à l’ouest du cap Hatteras, les deux stations étant distantes d’environ 80 kilomètres (50 mi).
En 1902, un alternateur de 1 kW produisant une fréquence de 10 kilohertz a été construit. Le mérite du développement de cette machine revient à Charles Proteus Steinmetz, Caryl D. Haskins, Ernst Alexanderson, John T. H. Dempster, Henry Geisenhoner, Adam Stein Jr., et F. P. Mansbendel.
Dans un article rédigé par Fessenden en 1902, il était affirmé que des avancées significatives avaient été réalisées, notamment la réduction substantielle de la perte d’énergie observée dans d’autres systèmes.
Lors d’une interview avec un correspondant du New York Journal, Fessenden a précisé que dans ses premiers appareils, il n’utilisait ni transformateur à air à l’extrémité émettrice, ni cylindre concentrique pour les émetteurs et les antennes.
Il avait employé des capacités, mais disposées d’une manière totalement différente des autres systèmes, et n’avait pas recours à un cohéreur ou à une quelconque forme de contact imparfait.
Fessenden a souligné qu’il avait accordé une attention particulière aux systèmes sélectifs et multiplex et qu’il était très satisfait des résultats obtenus dans ce domaine.
Le 12 août 1902, 13 brevets furent délivrés à Fessenden, couvrant diverses méthodes, dispositifs et systèmes de transmission sans fil.
Ces brevets incorporaient de nombreux principes novateurs, dont le chef-d’œuvre était une méthode de distribution de la capacité et de l’inductance au lieu de localiser ces coefficients de l’oscillateur comme dans les systèmes précédents.
À l’été 1906, une machine produisant 50 kilohertz fut installée à la station de Brant Rock.
À l’automne de la même année, une dynamo électrique alternée fonctionnait régulièrement à 75 kilohertz avec une puissance de 0,5 kW.
Fessenden utilisa cette technologie pour des communications téléphoniques sans fil vers Plymouth, Massachusetts, sur une distance d’environ 18 kilomètres.
L’année suivante, des machines furent construites avec une fréquence de 96 kilohertz et des puissances de 1 kW et 2 kW. Fessenden était convaincu que le système à cohéreur d’ondes amorties ne pouvait pas évoluer en un système pratique.
Il adopta donc une méthode d’alternateur haute fréquence à deux phases et la production continue d’ondes avec des constantes changeantes du circuit émetteur. Il employa également des méthodes de commutation duplex et multiplex.
Le 11 décembre 1906, la transmission sans fil fut réalisée en conjonction avec les lignes télégraphiques.
En juillet 1907, la portée fut considérablement étendue et la parole fut transmise avec succès entre Brant Rock et Jamaica, sur Long Island, sur une distance de près de 320 kilomètres, principalement au-dessus des terres et en plein jour, le mât à Jamaica mesurant environ 55 mètres de haut.
En novembre 1904, le physicien anglais John Ambrose Fleming a inventé le redresseur à tube à vide à deux électrodes, qu’il a nommé la « valve de Fleming ».
Il a obtenu pour cette invention le brevet britannique 24850 et le brevet américain 803,684.
Cette « valve de Fleming » était sensible et fiable, remplaçant ainsi la diode à cristal utilisée dans les récepteurs pour la communication sans fil à longue distance.
Elle présentait l’avantage de ne pas pouvoir être endommagée définitivement ou déréglée par un signal parasite exceptionnellement fort, comme ceux causés par l’électricité atmosphérique.
En 1910, Fleming a reçu la médaille Hughes pour ses réalisations électroniques. Marconi a utilisé cet appareil comme détecteur radio.
La Cour suprême des États-Unis a finalement annulé le brevet américain en raison d’une renonciation incorrecte et a également affirmé que la technologie décrite dans le brevet était déjà connue au moment de son dépôt.
Cette invention était en fait le premier tube à vide. La diode de Fleming a été utilisée dans les récepteurs radio pendant de nombreuses années, jusqu’à ce qu’elle soit remplacée par une technologie électronique à semi-conducteurs plus avancée, plus de 50 ans plus tard.
Lee De Forest s’intéressait à la télégraphie sans fil et inventa l’Audion, initialement une diode, en 1906, puis une version triode en 1908. Il fut président et secrétaire de la De Forest Radio Telephone and Telegraph Company en 1913.
Le système De Forest fut adopté par le gouvernement des États-Unis et démontré à d’autres gouvernements, notamment ceux de la Grande-Bretagne, du Danemark, de l’Allemagne, de la Russie et des Indes britanniques, qui achetèrent tous des appareils De Forest avant la Première Guerre mondiale.
De Forest est considéré comme l’un des pionniers de l’ère électronique, car l’Audion a contribué à populariser l’utilisation des appareils électroniques.
De Forest a créé le tube Audion à partir d’un tube à vide. Il a également inventé l' »Oscillion », un émetteur d’ondes non amorties.
Il a mis au point la méthode De Forest de télégraphie sans fil et a fondé l’American De Forest Wireless Telegraph Company.
De Forest était un ingénieur électricien éminent et le principal contributeur américain au développement de la télégraphie et de la téléphonie sans fil. Les éléments de son dispositif prennent des signaux électriques relativement faibles et les amplifient.
Le détecteur Audion, l’amplificateur Audion et l’émetteur « Oscillion » ont fait progresser l’art de la radio ainsi que la transmission de messages écrits ou vocaux.
Pendant la Première Guerre mondiale, le système De Forest a joué un rôle dans l’efficacité du service des transmissions des États-Unis et a également été installé par le gouvernement américain en Alaska.
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