Dans notre précédent article, « Quand les postes se mirent à parler ! », nous avons vu comment la modulation d’amplitude avait permis à la radio de transporter la voix.
Mais l’AM avait un petit défaut…
Elle transmettait beaucoup de choses pour finalement transporter assez peu d’informations !
Une puissante porteuse au centre, une bande latérale en dessous, une autre au-dessus… et ces deux bandes latérales contenaient essentiellement la même information.
Alors pourquoi tout transmettre ?
Les ingénieurs allaient progressivement apporter une réponse aussi élégante que radicale :
supprimons ce qui est inutile !
La BLU — bande latérale unique, ou SSB (Single Sideband) — était en route.
Le problème caché de l’AM
Reprenons une émission AM classique.
Si nous observons son signal sur un analyseur de spectre, nous trouvons :
Bande latérale inférieure | PORTEUSE | Bande latérale supérieure
ou, en anglais :
LSB | CARRIER | USB
Si notre voix contient des fréquences allant jusqu’à 3 kHz, le signal AM occupe environ :
2 × 3 kHz = 6 kHz.
Mais ce n’est pas tout.
La porteuse consomme une partie importante de la puissance de l’émetteur alors qu’elle ne transporte pas directement l’information audio.
Plus étonnant encore : chacune des deux bandes latérales permet de retrouver l’information transmise.
On envoie donc deux fois le message, accompagné d’une porteuse !
D’un point de vue énergétique et spectral, il y avait certainement moyen de faire mieux.
1915 : Carson et l’idée de la bande latérale unique
L’histoire de la BLU est beaucoup plus ancienne que les transceivers amateurs que nous connaissons.
Dès les années 1910, les ingénieurs travaillent sur la possibilité de supprimer une partie du spectre d’un signal modulé.
L’Américain John Renshaw Carson, ingénieur chez AT&T, joue un rôle majeur dans la formalisation de la transmission à bande latérale unique. Une demande de brevet est déposée en 1915.
L’idée fondamentale est déjà là :
pourquoi transmettre deux bandes latérales lorsque l’une d’elles suffit ?
Mais entre comprendre le principe et construire un équipement capable de l’exploiter correctement, il reste un monde.
Années 1920 : la BLU sort du laboratoire
Les communications téléphoniques à grande distance constituent un excellent terrain d’application.
Sur ces liaisons coûteuses, économiser de la puissance et surtout de la largeur de bande représente un avantage considérable.
AT&T développe ainsi des systèmes utilisant la bande latérale unique pour ses communications à longue distance.
En 1927, lorsque le service radiotéléphonique commercial transatlantique entre New York et Londres entre dans l’histoire des télécommunications, la BLU est déjà utilisée dans les systèmes de téléphonie transocéanique.
Autrement dit, la BLU existait dans les télécommunications professionnelles près de trente ans avant sa véritable démocratisation chez les radioamateurs.
Pourquoi les radioamateurs ne l’adoptent-ils pas immédiatement ?
Parce que produire un bon signal BLU dans les années 1920 ou 1930 n’est pas simple.
Il faut supprimer efficacement la porteuse, éliminer l’une des deux bandes latérales et disposer d’oscillateurs suffisamment stables.
Le récepteur doit également être capable de reconstituer correctement la porteuse manquante.
Tout cela est beaucoup plus compliqué qu’un émetteur AM classique.
Et puis, les bandes amateurs ne connaissent pas encore l’encombrement qu’elles connaîtront après la Seconde Guerre mondiale.
Pourquoi compliquer une station qui fonctionne déjà très bien ?
Années 1930 : quelques amateurs tentent l’expérience
Certains expérimentateurs s’intéressent néanmoins à cette nouvelle technique.
Dans les années 1930, des articles et expériences consacrés à la SSB apparaissent dans la littérature radioamateur américaine.
Mais cela reste une affaire de spécialistes.
L’AM domine largement la téléphonie amateur.
Pour entendre véritablement la BLU sur les bandes amateurs, il faudra attendre l’après-guerre.
1948 : la BLU revient dans les shacks
La Seconde Guerre mondiale a provoqué des progrès considérables en électronique.
Les oscillateurs sont devenus plus stables, les récepteurs plus performants et de nouvelles techniques de filtrage sont disponibles.
En janvier 1948, le magazine américain QST consacre sa couverture et plusieurs articles à la SSSC — Single Sideband Suppressed Carrier.
Quelques mois plus tard, en juillet 1948, débute même une chronique régulière consacrée à la BLU.
La révolution commence réellement chez les amateurs.
Mais elle ne fait pas l’unanimité !
Certains opérateurs AM considèrent ces nouvelles émissions comme une curiosité produisant des voix étranges.
Le fameux son « Donald Duck » de la BLU mal accordée devient même un argument pour ses détracteurs.
Coupons maintenant notre émission AM !
Pour comprendre la BLU, prenons notre signal AM et retirons progressivement ce qui n’est pas indispensable.
Au départ :
LSB | PORTEUSE | USB
Première étape : supprimons la porteuse
Nous obtenons :
LSB | …….. | USB
C’est ce que l’on appelle une modulation DSB-SC :
Double Side Band – Suppressed Carrier.
Les deux bandes latérales sont toujours présentes, mais la porteuse a disparu.
Nous avons déjà économisé beaucoup de puissance.
Mais nous pouvons aller encore plus loin.
Deuxième étape : supprimons une bande latérale
Gardons par exemple uniquement :
USB
Et voilà !
Nous venons de créer un signal SSB, ou BLU.
Nous aurions tout aussi bien pu conserver :
LSB
Dans les deux cas, l’information audio nécessaire est toujours présente.
C’est là toute l’élégance de la BLU.
De l’AM à la BLU : supprimer la porteuse et une bande latérale permet de transmettre la même information avec moins de spectre.
Deux fois moins de largeur de bande
Prenons une voix dont le spectre utile monte à environ 3 kHz.
En AM, il faut approximativement :
6 kHz
puisque nous transmettons deux bandes latérales.
En BLU, une seule suffit :
environ 3 kHz.
Dans les équipements radioamateurs réels, les filtres de phonie SSB sont souvent encore un peu plus étroits, typiquement autour de 2,4 à 2,8 kHz.
On peut donc installer davantage de communications dans une même portion du spectre.
C’est précisément l’un des avantages qui rendra la BLU si attractive lorsque les bandes amateurs deviendront de plus en plus fréquentées.
Et la puissance ?
Voilà un sujet qui provoque parfois des comparaisons trompeuses.
On entend par exemple :
« 100 W en BLU correspondent à 400 W en AM. »
Ce raccourci n’est pas rigoureusement correct sans préciser ce que l’on compare.
Ce qui est certain, c’est qu’en AM une part importante de la puissance est consacrée à la porteuse et que la puissance utile est répartie entre deux bandes latérales.
En BLU, pas de porteuse permanente et une seule bande latérale.
La puissance émise est donc beaucoup mieux consacrée à l’information que nous voulons transmettre.
C’est l’une des raisons pour lesquelles la BLU s’est révélée particulièrement efficace pour les communications HF à longue distance. Elle réduit également fortement la largeur de bande nécessaire par rapport à l’AM conventionnelle.
USB ou LSB ?
Puisque nous ne conservons qu’une bande latérale, laquelle choisir ?
Deux possibilités existent :
USB — Upper Side Band
Bande latérale supérieure.
LSB — Lower Side Band
Bande latérale inférieure.
Techniquement, les deux permettent exactement de transmettre la parole.
Chez les radioamateurs, des conventions d’exploitation se sont progressivement installées.
On rencontre traditionnellement davantage :
LSB sur 160, 80 et 40 mètres,
USB sur 20 mètres et les bandes supérieures.
Ce n’est pas une propriété physique de ces bandes : il s’agit essentiellement d’une convention historique.
Du microphone à l’antenne : les principales étapes de génération d’un signal BLU.
Pourquoi cette voix de Donald Duck ?
Voilà probablement l’expérience que tout radioamateur a faite un jour.
Placez un récepteur en SSB légèrement à côté de la fréquence d’un correspondant.
Sa voix devient trop grave…
ou trop aiguë.
Pourquoi ?
Parce que l’émetteur BLU ne transmet plus la porteuse.
Le récepteur doit donc la recréer localement à l’aide d’un oscillateur — historiquement le BFO, Beat Frequency Oscillator.
Si cette porteuse recréée n’est pas exactement au bon endroit, toutes les fréquences audio récupérées sont décalées.
Une voix humaine peut alors prendre cette sonorité artificielle caractéristique.
Sur les anciens équipements, trouver le réglage exact pouvait demander une certaine habitude.
Aujourd’hui, la stabilité des synthétiseurs numériques rend l’opération presque transparente.
En BLU, un léger décalage d’accord suffit à rendre la voix trop grave ou trop aiguë.
1953 : plus de 300 stations SSB américaines
Au début des années 1950, le mouvement accélère.
En avril 1953, QST recense déjà plus de 300 stations SSB actives aux États-Unis et rapporte également un premier QSO transatlantique bidirectionnel en SSB sur 75 mètres.
La BLU n’est plus une expérience de laboratoire.
Elle fonctionne réellement sur les bandes amateurs.
En décembre 1954, l’ARRL publie la première édition de son ouvrage Single Sideband for the Radio Amateur.
Le message est clair : la SSB est désormais devenue une technique amateur à part entière.
1955 : Collins mise sur la BLU
Un industriel va jouer un rôle particulièrement important dans cette transition : Collins Radio.
Son fondateur, Arthur Collins, W0CXX, est lui-même radioamateur.
En 1955, Collins réoriente fortement sa gamme vers les équipements SSB.
Les progrès des filtres mécaniques permettent d’obtenir une sélection beaucoup plus efficace de la bande latérale souhaitée.
Les équipements restent coûteux, mais ils démontrent qu’une station BLU peut être stable, performante et réellement utilisable au quotidien.
1956 : la BLU monte à bord des bombardiers
L’histoire réserve alors un épisode étonnant où les radioamateurs vont influencer les communications militaires.
Le général américain Curtis LeMay, lui-même radioamateur, connaît les performances obtenues par les amateurs en SSB.
En 1956, deux vols d’essai sont organisés depuis le quartier général du Strategic Air Command, l’un vers le Groenland et l’autre vers Okinawa.
Des équipements SSB amateurs sont utilisés à bord et des contacts radioamateurs sont réalisés pendant les vols.
Parmi les participants figurent notamment Art Collins, W0CXX, et Leo Meyerson, W0GFQ.
Les performances convainquent le Strategic Air Command, qui adopte ensuite la SSB pour les communications HF de ses nouveaux bombardiers B-52.
La technique expérimentée par quelques amateurs quelques années auparavant entre ainsi dans un système de communication stratégique.
1957 : le transceiver BLU arrive
En mai 1957, Collins présente le KWM-1.
Cette fois, émetteur et récepteur sont réunis dans un véritable transceiver SSB relativement compact.
C’est une évolution considérable par rapport aux stations constituées de multiples appareils séparés.
La révolution du transceiver amateur moderne commence à prendre forme.
Années 1960 : la BLU détrône progressivement l’AM
La transition n’est cependant pas instantanée.
Les amateurs attachés à l’AM défendent sa qualité audio et la simplicité de son utilisation.
Les partisans de la SSB répondent :
moins de bande passante, moins de puissance gaspillée et davantage d’efficacité pour le DX.
Le débat devient parfois animé !
Encore en 1963, les courriers publiés dans QST témoignent de l’opposition entre défenseurs de l’AM et partisans de la nouvelle SSB.
Mais techniquement, la tendance est désormais difficile à inverser.
Durant les années 1960, la BLU devient progressivement le mode dominant pour la phonie HF amateur.
L’AM ne disparaît pas pour autant et conserve encore aujourd’hui ses passionnés.
La BLU aujourd’hui
Regardez maintenant la façade d’un transceiver amateur moderne.
Vous y trouverez presque toujours :
LSB – USB – CW – AM – FM
Plus d’un siècle après les premiers travaux sur la bande latérale unique, le principe reste donc au cœur des communications HF.
Bien sûr, nos radios actuelles utilisent des synthétiseurs numériques, des DSP, des filtres logiciels et parfois une architecture entièrement SDR.
Mais lorsque nous appuyons sur USB ou LSB, nous exploitons toujours cette idée née au début du XXᵉ siècle :
ne transmettre que ce qui est réellement nécessaire.
Quelques dates à retenir
1915 — John Renshaw Carson dépose une demande de brevet concernant la transmission à bande latérale unique.
Années 1920 — La SSB commence à être employée dans les télécommunications à grande distance.
1927 — La BLU est utilisée dans les communications radiotéléphoniques transatlantiques commerciales.
Années 1930 — Premières expérimentations radioamateurs, encore très marginales.
1948 — QST consacre plusieurs articles à la SSB et lance une chronique régulière sur ce nouveau mode.
1953 — Plus de 300 stations SSB sont recensées aux États-Unis.
1954 — Publication de Single Sideband for the Radio Amateur par l’ARRL.
1955 — Collins Radio s’engage fortement dans le développement d’équipements SSB.
1956 — Des essais en vol démontrent l’efficacité de la BLU pour les communications HF du Strategic Air Command.
1957 — Apparition du Collins KWM-1, étape importante vers le transceiver SSB moderne.
Années 1960 — La BLU devient progressivement le mode principal de téléphonie HF chez les radioamateurs.
Aujourd’hui — USB et LSB restent incontournables sur les bandes décamétriques.
Faire mieux avec moins
L’histoire de la BLU résume finalement assez bien toute l’histoire des radiocommunications.
Au commencement, on cherche simplement à faire fonctionner quelque chose.
Puis on cherche à le rendre plus efficace.
Avec l’AM, nous avions réussi à faire voyager la voix dans l’éther.
Avec la BLU, les ingénieurs se sont demandé s’il était vraiment nécessaire de transporter une puissante porteuse et deux exemplaires de la même information.
Ils ont supprimé la porteuse.
Puis une bande latérale.
Et la voix était toujours là !
Moins de spectre, moins de puissance gaspillée… mais toujours le même message à l’arrivée.
La radio venait d’apprendre une leçon qui allait guider toute son évolution future :
pour aller plus loin, il n’est pas toujours nécessaire d’en envoyer davantage. Parfois, il suffit d’en envoyer moins… mais mieux.
