CHAPITRE VIII

Les expériences de Hertz, décrites dans le chapitre précédent, permettent de réaliser des actions à distance et peuvent servir à la transmission de signaux, puisqu'un appareil récepteur est impressionné par un appareil transmetteur dont les oscillations sont engendrées à volonté pendant un intervalle de temps plus ou moins long. Mais l'énergie propagée par les ondes ainsi créées est très faible et, en outre, le résonateur constitue un détecteur d'ondes extrêmement peu sensible : on ne pouvait donc pas songer à établir des communications à distance avec ce système avant d’avoir trouvé d’une partun détecteur d'ondes assez sensible, et d'autre part un radiateur suffisamment puis-

sant.

Radioconducteur de M. Branly.

Plusieurs expérimentateurs, parmi lesquels on peut citer Varley ("), avaient signalé qu'un tube rempli de limailles métalliques ou d'un mélange de poudres métalliques et de poudres non conductrices présente une résistance électrique extrémement élevée lorsque ses extrémités sont soumises à une faible différence de potentel, et une résistance électrique très faible lorsque la différence de potentiel agissante est grande. D'autre part, le P' Hughes s’aperçut, Dre des expériences

(1) Les frères Varley avaient établi sur ce principe, en 1866, un parafoudre pour appareils télégraphiques.

Le.

faites vers 1880, que la résistance d’un contact microphonique entre acier et charbon diminuait considérablement sous l'influence d'étincelles voisines. Enfin le P' Branly signala, en 1890, que, d'après un grand nombre d'observations faites par lui, la résistance électrique d’une colonne de limaille métall'que comprise entre deux électrodes métalliques est grandement influencée, à distance, par les élincelles d'une bobine de Ruhmkor/f]. Parmi les limailles étudiées par ce savant, la majorité présentait une diminution de résistance et quelques-unes présentaient une augmentation de résistance. L'appareil de M. Branly, nommé radioconducleur par son inventeur, consistait en un tube de verre T (fig. 44) contenant deux cylindres métalliques EE dont les surfaces intérieures extrêmes étaient soigneusement pohes: entre ces deux surfaces était placée la limaille métallique. Les fils F et F”, aboutüissant aux deux électrodes Fic. 44.

EE’, étaient reliés à une pile

et à un appareil de mesure. En temps normal, aucun courant appréciable ne traversait le circuit, à cause de la résistance élevée de la limaille L comprise entre les cylindres E et FE’; dès que l’éuincelle de décharge d’une bobine de Ruhmkorff ou d'une bouteille de Leyde éclatait à quelque distance du radioconducteur, la résistance électrique de la limaille métallique L diminuait brusquement et l'appareil de mesure indiquait le passage d’un courant relativementimportant. M. Branly étudia différentes sortes de limaille et différentes formes de contacts ; 1l trouva qu un simple contact imparfait entre des tiges d'acier ou de cuivre oxydées présente les mêmes variations PE résistance que les limailles métalliques.

Après la découverte de M. Branly, Sir Oliver Lodge, qui

“travaillait à répéter les expériences de Hertz, eut l'idée d’em-

ployer, dans ses expériences, un tube à limaille comme détecteur d'ondes. Le tube qu'il utilisa, et auquel il donna le nom de cohéreur (‘), contenait de la limaille de fer ou de laiton placée

(1) Sir Lodge a choisi ce mot de cohéreur à cause du phénomène par lequel il : (

dans une atmosphère d'air ou d'hydrogène, ou bien dans le vide. La diminution de résistance de la limaille persistant après l’action ‘ des ondes électriques, 1l fallait imprimer une légère secousse au tube pour le décohérer, c’est-à-dire lui rendre sa résistance normale élevée. Pour cela, Sir Lodge communiquait au support du tube une trépidation régulière en faisant agir sur lui une petite roue en étoile entraînée par un mécanisme d'horlogerie. Il essaya aussi de faire agir sur ce support le marteau duré petite sonnerie électrique, mais 1l trouva que les élincelles de rupture de cette sonnerie, produites à proximité du cohéreur, impressionnaient cet appareil.

Sir Lodge employa aussi comme cohéreur un appareil à contact bon unique, dans lequel une vis de réglage permettait de donner aux surfaces adjacentes la pression pour laquelle la sensibilité était maxima. Dans une conférence faite en 1894, 1l répéta devant un nombreux auditoire les principales expériences de Hertz, et le puissant inlérêt de ces expériences atüra vivement l'attention des Physiciens.

Expériences de M. Popofñf.

Le P'Popoit, de l'École de marine de Cronstadt, songea en 1899 à employer le cohéreur pour déceler et enregistrer les orages éloignés. Pour cela, il relia à un fil aérien vertical, soutenu par un mât en bois, un circuit récepteur comprenant un cohéreur et un enregistreur.

Ce circuit récepteur était établi de la façon suivante (fig. 45): Le fil aérien a était relié en A à l’une des électrodes du cohéreur dont l’autre électrode B était reliée à la terre. Le cohéreur faisait partie d'un autre circuit ADPEB, contenant la pile P et l'électro-aimant E. Lorsque, sous l’action des oscillations de

explique le fonctionnement des tubes à limaille. Comme on le verra plus loin, il admet en effet que la limaille s’agglomère, sous l'effet des ondes électriques, et forme de petites chaînes de particules juxtaposées que de microscopiques étincelles soudent ensemble. Un choc rompt ces chaïînettes et décohère la limaille que les ondes ont précédemment rendue cohérente.

contenant l’électro-ai-

grande fréquence produites par des décharges atmosphériques

lointaines, la résistance du cohéreur tombait à une faible valeur,

un courant circulait dans le circuit ADPEB, et l'électro-

aimant E attrait sa palette p. Celle-ci portait une plume enregistreuse qui marquait un |

trait sur une feuille de papier portée par un cyhndre : d'autre part, la palette p établissait en C un contact qui fermait

le circuit PGpCceFDP

mant e d'une sonnerie.

Le marteau de celle-ci, lorsqu'il vibrait sous l’acthon de l'électro-aimant e, frappait tantôt contre un timbre de sonnerie S, tantôt contre le support du cohéreur pour décohérer celui-c1.

Le dispositif de M. Popoff se montra très efficace pour enre-

gistrer les ondes électriques provenant de décharges atmosphé-

riques, ce qui permettait de connaître l'existence d'orages

éclatant à une grande distance, et de prévoir les perturbations

météorologiques. Dans le compte rendu de ses expériences, le

P' Popoff concluait en indiquant que son dispositif pourrait

parfaitement servir à recevoir les signaux d’un transmetteur éloigné, si l’on parvenait à créer avec un tel appareil des perturbations électromagnétiques suffisamment intenses.

Premières expériences de M. Marconi (1896-1897).

Le transmetteur capable de produire des perturbations suffi-

samment intenses fut inventé par M. Marconi, élève du P' Righ.

L'efficacité de ce transmetteur repose sur l'emploi d’un conducteur isolé, de surface plus ou moins grande, supporté en l'air par un mât, et relié à l’une des boules d'un éclateur dont , Me SU , ] 4 °

l’autre boule est connectée à la terre. L'ensemble réalise un

Sl NOTIONS GÉNÉRALES SUR LA TÉLÉGRAPHIE SANS FIL

radiateur de Hertz d’une forme particulière, dont une moitié aurait été supprimée et remplacée par la terre. Le conducteur aérien employé par M. Marcont fut d'abord constitué par des plaques, des cylindres ou différentes surfaces métalliques placées à quelques mètres en l'air. Le récepteur, fixé à un conducteur aérien semblable, comprenait un cohéreur à limalle de nickel et d'argent, placé dans un circuit dont le détail sera étudié plus loin. Une clé Morse ordinaire, intercalée dans le circuit primaire de la bobine de Ruhmkorff, permettait d'émettre des ondes pendant un court intervalle de temps, pour figurer un point de l'alphabet Morse, ou pendant un long intervalle de temps, pour figurer un trait de cet alphabet.

Avec ces appareils, M. Marconi constata que, plus les conducteurs aériens étaient élevés, plus la distance franchie était importante. À la fin de l'année 1896 et en 1897, 1l fit des expériences en Angleterre et put établir des communications entre des points distants de 19 kilomètres, puis de 22 kilomètres. La télégraphie sans fil élait créée et pouvait, dès cette époque, être utilisée dans des applications pratiques. Nous allons étudier rapidement les appareils avec lequel l'inventeur était parvenu à ce résultat.

Transmetteur. — Le transmetteur comprenait (fig. 46) une bobine Ruhmkorff à trembleur T dont le primaire P était alimenté par une batterie d'accumulateurs B. Un interrupteur Î, ayant la forme d’une clé Morse, permettait de fermer ou d’ouvrir le circuit. Le secondaire S de la bobine était relié à: un éclateur E dont les boules étaient connectées d’une part au conducteur aérien a nommé antenne, et d'autre part à une bonne prise de terre formée d'une plaque métallique enfouie dans le sol. L’antenne était formée d’un fil isolé supporté par un mât ou par un cerf-volant. A l'extrémité supérieure de ce fil était disposée une plaque métallique ou une surface présentant une certaine capacité ; dans le cas où un cerf-volant supportait le fil, 1l était recou-

Zerre

Fric. 46.

vert d'une feuille d’étain ("). L'éclateur E était d’abord un éclateur de Righi avec étincelle jaillissant dans l'huile; dans la suite, M. Marconi employa un simple éclateur à boules placé ‘dans: L'air.

… Récepteur. — Au poste récepteur, une antenne semblable à l'antenne de transmission était mise en vibration par les ondes électromagnétiques provenant du poste transmetteur (?). Cette antenne aboutissait à l’une des électrodes d’un cohéreur dont l’autre électrode était reliée à la terre, comme dans le dispositif Popolf. En dérivation sur le cohéreur était branché un premier circuit contenant un élément de pile et un relais, dont le fonc-

Je ezre

Fic. 47.

tionnement déterminait la fermeture d’un second circuit contenant un enregistreur Morse.

La figure 47 représente ce montage.

Le cohéreur C, établi par M. Marconi, consistait en un petit

(1) L’emploi de cette capacité terminale a été abandonné dans la suite.

(2) Ces ondes subissent, dans leur trajet entre le poste transmetteur et le poste récepteur une certaine absorption due à la présence d’obstacles matériels ou de corps susceptibles d’entrer plus ou moins en vibration (arbres, tiges métalliques, etc), en empruntant de l’énergie aux ondes. En outre l’action du soleil, qui donne aux couches d’air une certaine conductibihté, provoque une dispersion de l'électricité : c’est pourquoi les communications radiotélégraphiques sont toujours meilleures la nuit que le jour et sont souvent impossibles pendant la journée dans les pays tropicaux. On a constaté que les communications radiotélégraphiques sont toujours meilleures sur mer que sur terre : cela tient à ce que l’absorption est moins grande dans le premier cas, grâce à l’absence d’obstacles matériels ; cela provient aussi peut-être de ce que la bonne conductibilité de l’eau salée joue un rôle, mal expliqué Jusqu'ici.

tube de verre de 4 à 5 centimètres de longueur et de 0,5 centimètres de diamètre environ. Les deux électrodes étaient formées par des cylindres en argent dont les extrémités étaient. taillées en biseau comme le montre la figure 48. La limaille intercalée entre les deux électrodes était composée de 94 parties.

d'argent et 6 parties de nickel :

elle avait été passée au tamis de Pre, 48. façon à présenter une grosseur de grains bien régulière. Les fils de platine aboutissant aux électrodes étaient soudés dans le verre du tube fermé aux deux bouts : on faisait le vide dans l'appareil par une petite tubulure {, scellée ensuite au chalumeau.

Le cohéreur était intercalé entre l’antenne et la terre. En outre, 1l faisait partie d’un circuit contenant un élément de pile p et un relais R extrêmement sensible (*). Deux bobines de self-induction B et B’ étaient destinées à empêcher, par leur grande résistance inductive, le passage des oscillations dans le circuit dérivé : la résistance ohmique de ces bobines étant faible, elles ne créent pas d’obstacle au passage du courant continu de la pile p. Le deuxième circuit, que le relais fermait en av lorsque le premier cireuit était parcouru par un courant, même très faible, comprenait une forte pile P et un enregistreur Morse ordinaire à électro-aimants. Enfin, un troisième circuit, également fermé par le fonctionnement du relais KR, permettait au courant de la pile P d’actionner le tapeur T pour décohérer le tube. Sur le schéma de la figure 47, les trois circuits ont élé représentés différemment, pour plus de netteté,

(1) Le relais est un appareil qui, agissant sous l’effet d’un courant extrêmement

. faible, a pour fonction de fermer un second circuit dans lequel peut passer un courant plus intense. I] comprend toujours un système fixe, formé d’électro-aimants ou d’aimants, et un système mobile, formé d’une palette aimantée ou d’un cadre portant un grand nombre de tours de fil. Le courant traverse soit les électro-aimants, soit le cadre mobile : sous l’effet des attractions et des répulsions qui en résultent, le système mobile oscille et établit, dans ce mouvement, un contact qui ferme le second circuit. Dès que le courant cesse de passer dans le premier circuit, le système mobile revient à sa position normale en rompant le second circuit. Sur la figure, on a représenté le relais sous forme d’un électro-aimant et d’une palette oscillante a.

le premier étant indiqué en trait plein, le deuxième en trait interrompu, et Le troisième en pointillé.

Avec ce dispositif, lorsque des ondes hertziennes atteignent l'antenne a, celle-ci se met à vibrer : les oscillations, agissant sur le cohéreur C, abaissent considérablement la résistance électrique de celui-ci. Un courant produit par la pile p circule alors dans le circuit du relais : l’armature mobile oscille et ferme en av les deuxième et troisième circuits. L’enregistreur Morse est actionné par le courant de la pile P et inscrit un signal ; le tapeur est également actionné, et décohère le tube C. La résistance du cohéreur revenant à sa valeur primitive, le courant cesse de passer dans le cireuit du relais ; l’armature mobile de celui-ci revient à sa position normale, et le courant est rompu dans les deuxième et troisième circuits. Si l’action de l'onde se fait encore sentir sur l’antenne, le cohéreur est à nouveau influencé, et les mêmes phénomènes se reproduisent. Si l’action de l’onde a cessé, tout reste dans l’ordre normal jusqu'au signal suivant. Si le poste transmetteur a émis comme signal un trait de l'alphabet Morse, le train d'ondes a une certaine durée: le cohéreur se cohère et est décohéré par le tapeur plusieurs fois de suite, et l’enregistreur Morse inscrit une série de points très rapprochés qui, par suite de l’inertie de la palette, forment un trait continu. Si le poste transmetteur émet au contraire un point, le train d'ondes dure peu de temps, le cohéreur se cohère et est décohéré peu de fois, et l’enregistreur Morse inscrit un trait très court, c'est-à-dire un point.

Bien entendu, chaque poste ne possède généralement qu'une antenne : celle-c1 est reliée tantôt aux appareils transmetteurs, tantôt aux appareils récepteurs suivant que le poste doit émettre ou recevoir des signaux. Pour protéger les appareils récepteurs contre l’action des ondes produites par le poste lui-même lors de la transmission des signaux, on enferme ces appareils dans un coffret métallique, relié à la terre, qui agit comme un écran.

Le poste récepteur est influencé, non seulement par les ondes électromagnétiques provenant du poste transmetteur avec lequel il désire communiquer, mais aussi par les ondes provenant de postes étrangers plus ou moins voisins. Il est aussi

influencé par une catégorie de phénomènes électriques dus aux décharges atmosphériques éloignées ou à l'accumulation de certaines charges d'électricité statique. Les pseudo-signaux qu'enregistrent les appareils-récepteurs sous l'effet de ces phénomèmes sont nommés signaux parasites : .1ls constituent une très grande gêne pour les communications radiotélégraphiques, quand on a recours aux dispositifs simples décrits ci-dessus ; nous verrons que les dispositifs actuellement adoptés permettent d'éviter, ou tout au moins d’atténuer fortement les signaux parasites.

Expériences de transmission à travers la Manche (1899).

En 1898, M. Marconi s’appliqua surtout à perfectionner ses appareils récepteurs pour obtenir une plus grande sensibilité. Dans le premier montage adopté, le cohéreur était directement embrochésur l'antenne au voisinage du sol, comme nous l'avons vu. Or le cohéreur est un appareil influencé par la différence de potentiel qui agit entre ses électrodes, et 1l est facile de comprendre que, la terre étant à un potentiel nul, l'antenne en vibration doit avoir un nœud de tension à sa base reliée à la plaque de terre (*). Dans ces conditions, la différence de potentiel agissant sur le cohéreur est faible. Au contraire, si l'on peut, par un artfice, placer le cohéreur en un point où existe un ventre de tension, on doit obtenir de bien meilleurs résultats. C'est ce que fit empiriquement M. Marconi en intercalant le cohéreur dans un second circuit accouplé par induction avec l'antenne et mis en résonance avec celle-c1. Le montage adopté par M. Marconi est représenté par la figure 49. Sur celle-c1, A représente le fil allant à l'antenne et b le fil allant à la prise de terre ; les bobines ps constituent un transformateur d'oscilla-

(1) La formation d’une onde stationnaire dans l’antenne, avec des nœuds et des ventres de courant et de tension, sera étudiée plus loin (page 112). D’après ce qui a été dit au chapitre précédent sur la production d’ondes stationnaires dans les fils, on peut voir dès maintenant que l’antenne, présentant un nœud de tension à sa base, doit présenter en ce même point un ventre de courant.

tons (") que M. Marconi appelait jigger ; C représente un condensateur, BB' deux bobines de self-induction, souvent appelées bobines de réactance, destinées à arrêter le passage des oscillations ; P était une pile et R un relais sensible. Le cohéreur T était placé dans le circuit oscillant sCT accordé de façon à présenter la même fréquence propre d'oscillation que l'antenne.

En 1899, M. Marconi adoptait le dispositif que représente la figure 50 et dans lequel le Fic. 49.

cohéreur est bien nettement à un ventre de tension. L’enroulement primaire p du transformateur est intercalé entre l'antenne À et la terre : deux enroulements secondaires s,s,, reliés entre eux par le condensateur C, aboutissent au cohéreur T. Le circuit oscillant Ts,sC est accordé sur la fréquence propre d'oscillation de l’antenne. En dérivation sur le condensateur C est branché le circuit à courant continu contenant la pile P, le relais KR et les deux bobines de self-induction BB’ qui arrêtent les oscillations.

Le condensateur C est absolument infranchissable pour le courant continu de la pile P, qui passe par le cohéreur T lorsque la résistance de celui-ci s’a-

Prés 90; baisse sous l’action des ondes électriques, etestinterrompu quand cette résistance reprend sa valeur initiale. Le relais R agit comme primitivement pour

(1) Ces appareils ont été étudiés au chapitre vr, page 63.

fermer un circuit contenant une forte pile et un ce Morse.

Au début de l’année 1899, M. Marconi établit une communication de télégraphie sans fil entre Wimereux et Douvres (50 kilomètres). Les antennes étaient de simples fils, sans

Baite métallique

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plaque terminale, et avaient 46 mètres de hauteur : elles étaient supportées par des mâts en bois et isolées par plusieurs tiges d'ébonite. L'extrémité supérieure du fil était enroulée sur ellemême sous forme d’une bobine plate comprenant quatre ou

cinq tours. Le système transmetteur était le même que dans les premières expériences et consistait en une bobine de RuhmkorfF alimentant un éclateur à boules ordinaire embroché sur l’antenne. Tous les appareils constituant le système récepteur (sauf l'enregistreur Morse) étaient placés dans une boîte métallique destinée à empêcher l’action des ondes lorsque le poste émettait lui-même des signaux pour la transmission. La figure 51 représente d'une façon complète les connexions des circuits. Le montage du cohéreur était le même que sur la figure 50 : le premier circuit à courant continu, fermé par le cohéreur, contenait la pile p, les deux bobines de self-mduction /,f, et le relais R. Le deuxième circuit, fermé en x par le relais R, contenait l’enregistreur Morse M, et le troisième circuit, fermé égament en +, contenait le tapeur : ces deux circuits étaient alimentés par la pile P. Des condensateurs ou des résistances (shunts) étaient placés en dérivation sur les contacts où 1l pouvait se produire des étincelles de rupture, de façon à empêcher la formation de celles-ci, qui auraient réagi sur le cohéreur. Sur le schéma, les résistances des différents appareils et des shunts ont été indiquées à côté de chacun d'eux (”).

Les bons résultats obtenus dans ces expériences montrèrent les services que peut rendre, en pratique, la télégraphie sans fil et, depuis lors, les progrès réalisés par différents inventeurs ont permis d'atteindre des portées de quelques milliers de kilomètres.

(1) La lettre w signifie ohm, unité de résistance électrique.