Edwin Howard Armstrong

Le Père de la Radio Moderne

Edwin Howard Armstrong (1890-1954) est sans conteste l’un des plus grands inventeurs dans le domaine de la radio. Ingénieur américain brillant et visionnaire, il est à l’origine de trois inventions majeures qui ont révolutionné les communications radio : le récepteur à réaction (régénération), le récepteur superhétérodyne et la modulation de fréquence (FM). Pourtant, malgré son génie technique, sa vie fut marquée par de longs et épuisants combats juridiques pour la reconnaissance de ses brevets.

Biographie

Jeunesse et Formation (1890-1912)

Edwin Howard Armstrong naît le 18 décembre 1890 à New York. Dès son plus jeune âge, il manifeste une curiosité insatiable pour la technologie naissante de la radio. À 14 ans, il construit une antenne de 125 pieds de haut dans le jardin familial, au grand désarroi de ses voisins.

En 1909, il entre à l’Université Columbia où il étudie sous la direction du professeur Michael Pupin. C’est durant ses années universitaires qu’il développe sa première invention majeure.

Les Années d’Invention (1912-1920)

En 1912, alors qu’il n’est encore qu’étudiant, Armstrong découvre le principe de la régénération (ou réaction). Cette invention permet d’amplifier considérablement les signaux radio en réinjectant une partie du signal de sortie à l’entrée du tube à vide. Cette découverte révolutionnaire rend les récepteurs radio beaucoup plus sensibles et performants.

Pendant la Première Guerre mondiale, Armstrong sert dans le Signal Corps de l’armée américaine en France. C’est là qu’il perfectionne le récepteur superhétérodyne (1918), une architecture de réception qui reste la base de pratiquement tous les récepteurs radio modernes, qu’il s’agisse de postes broadcast, de récepteurs de radioamateurs ou de téléphones portables.

L’Ère de la FM (1933-1954)

Dans les années 1930, alors que la radio en modulation d’amplitude (AM) domine les ondes, Armstrong s’attaque à un problème majeur : les interférences et la qualité audio médiocre de l’AM. Après des années de recherche, il présente en 1933 son système de modulation de fréquence (FM).

La FM offre une qualité sonore bien supérieure à l’AM, avec une réduction drastique des parasites et une meilleure fidélité musicale. Malgré ses avantages évidents, la FM se heurte à une opposition féroce de la part de RCA et de son dirigeant David Sarnoff, ancien ami d’Armstrong.

Les Trois Inventions Majeures

1. Le Récepteur à Réaction (1912)

Principe technique

Le circuit de régénération (ou réaction) utilise le feedback positif dans un amplificateur à tube. Une partie du signal de sortie est réinjectée dans l’entrée via un circuit LC (bobine-condensateur), créant ainsi une amplification régénérative.

Avantages

  • Amplification considérable (gain de 100 à 1000 fois)
  • Sensibilité accrue permettant la réception de signaux faibles
  • Simplicité du circuit (peu de composants)
  • Possibilité de détecter les signaux CW (morse) par hétérodynage

Impact

Cette invention a rendu possible la réception radio à longue distance avec des équipements relativement simples et peu coûteux. Elle a démocratisé l’accès à la radio dans les années 1920.

2. Le Récepteur Superhétérodyne (1918)

Principe technique

Le superhétérodyne (ou « superhet ») convertit le signal RF entrant vers une fréquence intermédiaire (FI) fixe grâce à un oscillateur local. Cette conversion permet de simplifier l’amplification et le filtrage.

Architecture de base

  1. Étage RF : Préamplification et filtrage initial
  2. Mélangeur : Multiplication du signal RF avec l’oscillateur local
  3. Amplificateur FI : Amplification à fréquence fixe (455 kHz ou 10,7 MHz typiquement)
  4. Détecteur : Démodulation du signal
  5. Amplificateur BF : Amplification audio finale

Avantages

  • Sélectivité excellente (filtrage précis)
  • Sensibilité supérieure
  • Stabilité de fonctionnement
  • Facilité d’alignement et de calibration

Impact sur la radio moderne

Le principe du superhétérodyne est universel. On le retrouve dans :

  • Tous les récepteurs de radiodiffusion (AM/FM)
  • Les équipements de radioamateurs (HF, VHF, UHF)
  • Les récepteurs de télévision
  • Les analyseurs de spectre
  • Les téléphones mobiles
  • Les récepteurs satellite

C’est probablement la plus importante invention dans l’histoire de la radio.

3. La Modulation de Fréquence – FM (1933)

Contexte

Dans les années 1930, la radio AM souffre de nombreux problèmes :

  • Sensibilité aux parasites atmosphériques et industriels
  • Bande passante audio limitée (mauvaise fidélité)
  • Interférences entre stations

Principe technique

Contrairement à l’AM où l’information module l’amplitude de la porteuse, en FM l’information module la fréquence de la porteuse.

Pour un signal modulant de fréquence fm et d’amplitude Am :

  • Signal porteur : f(t) = Ac × cos(2π fc t)
  • Signal FM : f(t) = Ac × cos(2π fc t + Δf/fm × sin(2π fm t))

Où :

  • Ac = amplitude constante de la porteuse
  • fc = fréquence de la porteuse
  • Δf = déviation de fréquence (excursion maximale)
  • fm = fréquence du signal modulant

Index de modulation : m = Δf / fm

Avantages de la FM

  1. Immunité au bruit : Les parasites affectent principalement l’amplitude, pas la fréquence
  2. Qualité audio supérieure : Bande passante de 15 kHz (vs 5 kHz en AM)
  3. Effet de capture : Le récepteur FM « verrouille » sur le signal le plus fort
  4. Possibilité de multiplexage : Stéréo, RDS, sous-porteuses

Spécifications de la FM broadcast

  • Bande : 87,5 – 108 MHz
  • Espacement : 200 kHz (Europe) ou 200 kHz (USA)
  • Déviation maximale : ±75 kHz
  • Préaccentuation : 50 µs (Europe) ou 75 µs (USA)

Applications

  • Radiodiffusion FM (87,5-108 MHz)
  • Bande VHF radioamateur (144-146 MHz en France)
  • Bande UHF radioamateur (430-440 MHz en France)
  • Communications professionnelles (PMR, aviation)
  • Télévision analogique (son FM)

Les Batailles de Brevets

Le Conflit avec Lee de Forest

Armstrong et Lee de Forest (inventeur de la triode Audion) se sont affrontés pendant près de 20 ans concernant le brevet de la régénération.

De Forest affirmait avoir découvert le principe avant Armstrong, bien que ses notes de laboratoire montrent qu’il n’avait pas compris le mécanisme de la réaction. Après de multiples procès, la Cour Suprême des États-Unis donna finalement raison à De Forest en 1934, une décision que beaucoup considèrent comme techniquement erronée.

Cette bataille épuisa Armstrong, tant financièrement qu’émotionnellement.

La Lutte contre RCA

Le conflit le plus dévastateur fut celui contre la Radio Corporation of America (RCA) et son patron David Sarnoff, qui avait pourtant été un ami proche d’Armstrong.

Contexte

Dans les années 1930, RCA dominait le marché de la radio AM. L’arrivée de la FM constituait une menace pour leurs investissements massifs dans l’AM et la télévision naissante.

Actions de RCA

  1. Refus de produire des récepteurs FM
  2. Lobbying auprès de la FCC pour limiter le développement de la FM
  3. En 1945, la FCC déplaça la bande FM de 42-50 MHz vers 88-108 MHz, rendant obsolètes tous les récepteurs FM existants
  4. Utilisation de brevets contestables pour contourner ceux d’Armstrong

Conséquences

Armstrong dépensa sa fortune personnelle (plus d’un million de dollars) en frais juridiques. Épuisé et déprimé par ces batailles sans fin, il se suicida le 31 janvier 1954 en se jetant par la fenêtre de son appartement new-yorkais.

Ironie tragique : quelques mois après sa mort, sa veuve gagna le procès contre RCA et plusieurs autres compagnies, obtenant des millions de dollars en dommages et intérêts.

L’Héritage d’Armstrong

Reconnaissance Posthume

Aujourd’hui, Armstrong est universellement reconnu comme l’un des plus grands inventeurs de l’histoire de la radio. Ses contributions sont enseignées dans toutes les écoles d’ingénieurs et ses inventions restent au cœur des technologies de communication.

Impact sur le Radioamateurisme

Les radioamateurs sont parmi les principaux bénéficiaires des inventions d’Armstrong :

  1. Le superhétérodyne : Architecture standard de tous nos transceivers
  2. La FM : Mode principal sur VHF/UHF (bandes 2m et 70cm)
  3. La régénération : Encore utilisée dans certains récepteurs QRP

Monuments et Hommages

  • Armstrong Hall à l’Université Columbia porte son nom
  • L’IEEE Armstrong Medal récompense des contributions exceptionnelles à la radio
  • Une plaque commémorative au sommet de l’Empire State Building rappelle ses expérimentations FM
  • Plusieurs stations de radio FM portent son nom

Citations Mémorables

« Il ne faut jamais remettre au lendemain l’expérience que l’on peut faire aujourd’hui. »

— Edwin H. Armstrong

« Je n’ai pas inventé la FM pour enrichir quelques personnes, mais pour donner à la radio la qualité qu’elle mérite. »

— Edwin H. Armstrong

Chronologie

Année Événement
1890 Naissance à New York
1909 Entrée à l’Université Columbia
1912 Invention du circuit de régénération
1913 Brevet du circuit de régénération
1918 Développement du superhétérodyne
1922 Invention de la super-régénération
1923 Mariage avec Marion MacInnis
1933 Démonstration publique de la FM
1934 Perte du procès contre De Forest
1935 Début de la construction de stations FM expérimentales
1940 Premières émissions FM commerciales
1945 La FCC déplace la bande FM (coup dur pour Armstrong)
1948 Début du procès contre RCA
1954 Suicide le 31 janvier
1967 Introduction au National Inventors Hall of Fame

Spécifications Techniques de la FM

Paramètres de Modulation

Déviation de fréquence

  • Broadcast FM : ±75 kHz
  • Radioamateur VHF/UHF : ±5 kHz (bande étroite) ou ±15 kHz (bande large)
  • PMR446 : ±2,5 kHz

Bande passante selon la règle de Carson

BW = 2 × (Δf + fm_max)

Exemple pour la FM broadcast :

  • BW = 2 × (75 kHz + 15 kHz) = 180 kHz
  • Avec garde-bande : 200 kHz d’espacement

Désaccentuation et préaccentuation

Pour améliorer le rapport signal/bruit aux fréquences élevées :

  • Préaccentuation à l’émission : boost des aigus (constante de temps 50 ou 75 µs)
  • Désaccentuation à la réception : atténuation complémentaire

Récepteur FM Moderne

Architecture superhétérodyne typique

Antenne → Préampli RF → Mélangeur → FI (10,7 MHz) → Limiteur → 
Discriminateur → Désaccentuation → Audio
         ↑                                    ↓
    Oscillateur local                    Squelch

Blocs fonctionnels

  • Limiteur : Élimine les variations d’amplitude (parasites)
  • Discriminateur : Convertit les variations de fréquence en audio
  • Squelch : Coupe l’audio en l’absence de signal

Conclusion

Edwin Howard Armstrong fut un génie tourmenté dont les inventions ont façonné le monde moderne des communications. Son superhétérodyne équipe aujourd’hui des milliards d’appareils, et la FM reste le mode de prédilection pour les communications de haute qualité sur VHF et UHF.

Sa vie illustre malheureusement que le talent technique ne suffit pas toujours face aux batailles commerciales et juridiques. Néanmoins, son héritage perdure : chaque fois qu’un radioamateur allume son transceiver FM sur la bande 2 mètres, chaque fois qu’un mélomane écoute de la musique sur une station FM, c’est le génie d’Armstrong qui continue de rayonner.

Pour nous, radioamateurs, Armstrong n’est pas seulement un inventeur du passé, mais un pionnier dont les principes techniques sont toujours au cœur de notre pratique quotidienne.

Références et Lectures Complémentaires

Ouvrages

  • Lawrence Lessing – « Man of High Fidelity: Edwin Howard Armstrong » (1956) – Biographie de référence
  • Tom Lewis – « Empire of the Air: The Men Who Made Radio » (1991)

Articles Techniques

  • Armstrong, E.H. – « A Method of Reducing Disturbances in Radio Signaling by a System of Frequency Modulation » (1936)
  • Proceedings of the IRE – Numéros spéciaux sur la FM (années 1930-1940)

Sites Web

  • IEEE History Center – Archives Armstrong
  • Columbia University – Collection Armstrong
  • Museum of Broadcast Communications

Documentaires

  • « Empire of the Air » – PBS (1992)

73 de F4HXN

Document réalisé pour la promotion de l’histoire de la radio et du radioamateurisme