Un matériel simple de construction mais tout à fait efficaceLa parole, la musique, le bruit en général, provoquent des vibrations de l’air environnant. La radio est aussi une vibration.
Vous connaissez le phénomène vibratoire engendré par le caillou jeté dans l’eau. À la surface de celle-ci, vous voyez apparaître des vagues :
- Plus ou moins hautes : c’est l’amplitude.
- Plus ou moins écartées : c’est la longueur d’onde.
Cette onde se propage à la surface de la rivière ou de la mare. Nul besoin que l’eau se déplace elle-même pour que vous entendiez le clapotis sur la berge… Il en est de même de l’électricité ! Si le caillou provoque des vibrations mécaniques, un choc électrique provoque également des vibrations électriques. On parlera alors de vibrations électromagnétiques. Ces vibrations se propagent partout, à la différence des vibrations mécaniques… Même dans le vide. De plus, si le son se déplace dans l’air à 330 mètres par seconde, l’onde électrique se déplace beaucoup plus vite, à la vitesse de la lumière : 300 000 km par seconde.
Pour transmettre un son, il faut faire vibrer le milieu transmetteur, que ce soit l’air, l’eau ou les métaux. Ainsi le diapason, le sifflet de l’arbitre de football vibrent eux-mêmes. Ils font vibrer l’air, ce qui fait vibrer les osselets de notre oreille. C’est cette suite de vibrations qui nous permet d’entendre une sonorité.
Le problème est que l’air, l’eau et les autres milieux absorbent en partie le signal. Faire vibrer l’air nécessite de l’énergie et après un certain parcours, on n’entend plus rien. L’onde électromagnétique, elle, « se fatigue » moins.
De plus, elle est rapide, très rapide. Il faut donc utiliser un système qui va transformer une vibration mécanique en onde électromagnétique. Ce sera le rôle de l’émetteur de radio.
Seulement, c’est à la fréquence du son que nous réagissons et les longueurs d’onde d’une vibration de même fréquence ne sont pas les mêmes suivant qu’il s’agit d’un son ou d’un signal électrique. Plus un signal est rapide, plus sa longueur d’onde est faible. Si un son de 200 Hz a une longueur d’onde est de 1,5 mètre dans l’air, cette longueur d’onde est de 1500 km pour un signal électrique. Un signal de 1000 Hz pourrait se propager avec une longueur d’onde de 300 km. Or, pour qu’une onde électrique se propage, il faut ce qu’on appelle une antenne.
C’est ce petit morceau de métal qui va, en quelque sorte, transformer le signal électrique en onde électrique ou, plus précisément, en onde électromagnétique. Toutefois, pour que cela marche, il faut que l’antenne mesure au moins le quart de cette longueur d’onde.
Fonctionnement schématique d’une émission radio
Le sifflet de l’arbitre émet « du 1000 Hz ». Si je veux le transmettre loin… il me faut une antenne de 75 km… ce qui est impossible ! Procédons autrement, alors. Une idée subtile a germé dans l’esprit des savants et des techniciens du début du siècle. Une antenne de 75 km cela n’est pas possible, mais on doit pouvoir faire avec moins… Mais comment ?
Certains se sont souvenus qu’en faisant jouer deux instruments de musique à des fréquences différentes, on en entendait un troisième. Ainsi, un son de 150 Hz s’entend avec deux instruments, l’un émettant sur 1000 Hz, l’autre sur 850 Hz. En envoyant deux signaux : un fixe et l’autre qui varie, puis en faisant la soustraction de ces deux fréquences, on doit donc pouvoir obtenir un « son » radioélectrique. Le son fixe, autant ne pas l’envoyer, mais le garder en réserve chez soi. On envoie donc le signal qui varie : il est modulé par le signal « son » que l’on veut transmettre et qu’on va pouvoir entendre à l’autre bout. On module donc à l’émetteur en additionnant deux fréquences et on démodule au récepteur en soustrayant les vibrations électriques. Voilà pourquoi on a pu utiliser des fréquences, des longueurs d’ondes, compatibles avec des signaux radioélectriques et des antennes aux longueurs raisonnables. Le principe est encore utilisé, mais bien d’autres le sont actuellement.
Toutefois, il faudra toujours un microphone, un modulateur et une antenne pour constituer un émetteur, il faudra également une antenne, un démodulateur et un haut parleur pour fabriquer un récepteur. Pourquoi ne pas les réaliser soi-même ?