Edwin Howard Armstrong: storia dell'uomo che inventò la radio in FM

Ogni volta che ascoltate la radio in auto o in casa, vi collegate al Wi-Fi o il radar della vostra vettura vi salva da un tamponamento, state usando le invenzioni di un singolo, straordinario cervello: Edwin Howard Armstrong. Ma questa non è la solita, noiosa biografia di uno scienziato chiuso in laboratorio. È un thriller d'altri tempi, una storia vera fatta di valvole termoioniche, intuizioni geniali e gesti folli, come arrampicarsi a mani nude su antenne vertiginose o regalare un'automobile da sogno per conquistare la donna amata. Soprattutto, è il dramma cupo e shakespeariano di un ingegnere puro, tradito, rovinato e spinto nel vuoto dal suo stesso testimone di nozze: il cinico padrone dell'impero RCA.

C'è una magia invisibile, tangibile solo a chi sa ascoltare, che ci circonda in ogni istante della nostra vita. Un oceano sconfinato di onde elettromagnetiche che attraversano i muri di cemento armato, scavalcano gli oceani e viaggiano nello spazio vuoto, portando con sé voci umane, terabyte di dati, sinfonie orchestrali e, in ultima analisi, il battito cardiaco della nostra civiltà.

Ogni anno, il 17 maggio, celebriamo questa magia con la Giornata Mondiale delle Telecomunicazioni e della Società dell'Informazione (anniversario della fondazione dell'Unione Internazionale delle Telecomunicazioni, nata nell'era romantica del telegrafo). È un giorno per riflettere su come siamo diventati, nel bene e nel male, una specie iper-connessa.

Oggi però niente tecnicismi: vi raccontiamo una storia vera. Una storia di genio, passioni e tradimenti, tra battaglie legali e una tragica fine. Sintonizzatevi sulla vita di uno dei più grandi ingegneri elettronici di sempre: Edwin Howard Armstrong.

Chi era Edwin Howard Armstrong: l'architetto dell'invisibile

Se Guglielmo Marconi è stato l'uomo che ha lanciato la prima pietra nello stagno immobile delle radiocomunicazioni, Edwin Armstrong è colui che ha compreso, domato e cavalcato le onde anomale che ne sono scaturite. In un'epoca pionieristica in cui la radio era essenzialmente un ronzio incomprensibile, un gracchio affogato nel rumore statico dei temporali estivi e delle scintille elettriche, Armstrong ha portato luce e chiarezza. Era un purista assoluto, un testardo cronico, un uomo che non si accontentava mai di far funzionare le cose "abbastanza bene": lui voleva che funzionassero perfettamente. Mentre altri procedevano per tentativi ed errori, Armstrong applicava il rigore matematico e un'intuizione ingegneristica che rasentava la chiaroveggenza.

Nato nel quartiere Chelsea di New York nel 1890, Howard (così preferiva farsi chiamare dagli amici intimi) fu folgorato sulla via di Damasco—o meglio, nella soffitta della sua casa di Yonkers—dopo aver letto le imprese transatlantiche di Marconi. Da bambino aveva sofferto di Corea di Sydenham (il "Ballo di San Vito"), che gli aveva lasciato un tic facciale e un'indole solitaria e schiva. Quella solitudine lo spinse a rifugiarsi in un mondo fatto di rocchetti di rame, condensatori e antenne. Era un inventore nato, ma anche un tipo decisamente eccentrico e amante dell'adrenalina. La sua passione segreta? Arrampicarsi su antenne vertiginose alte centinaia di metri. Lo faceva senza imbragature, sospeso nel vuoto, solo per il brivido dell'altezza, ignorando ogni norma di sicurezza e facendo venire i sudori freddi ai suoi collaboratori. Il lato romantico? C'è eccome, ed è degno di un film di Hollywood. Armstrong era perdutamente innamorato della bellissima Marion MacInnis. Un uomo normale le avrebbe comprato dei fiori o un anello. Armstrong, che aveva da poco incassato una fortuna per i suoi primi brevetti, volò in Francia, acquistò un'enorme e costosissima Hispano-Suiza (l'automobile più lussuosa e veloce dell'epoca) e gliela fece recapitare a New York come regalo di fidanzamento.

Il dettaglio ironico, e a posteriori quasi shakespeariano, di questa sfarzosa storia d'amore è che Marion lavorava come segretaria personale per David Sarnoff, il potente e spietato presidente della RCA (Radio Corporation of America). Il giorno delle nozze, Sarnoff fece da testimone allo sposo. 

Le invenzioni di Edwin Howard Armstrong

Per comprendere la portata titanica del suo lavoro, ecco un riassunto dei suoi doni all'umanità, scoperte che ancora oggi fanno funzionare i nostri smartphone, i nostri router Wi-Fi e i nostri televisori: 

Spiegazione Tecnica e Applicazioni Odierne:

Leggere gli appunti di laboratorio di Armstrong è come per un musicista leggere la partitura originale del Requiem di Mozart. C'è una logica perfetta, una simmetria che commuove. Vediamo nel dettaglio il perché:

• Circuito Rigenerativo: Armstrong capì che se prendeva il debolissimo segnale radio in uscita da una valvola termoionica (il triodo Audion) e ne reintroduceva solo una frazione calcolata all'ingresso (feedback positivo), l'amplificazione diventava mostruosa senza andare in cortocircuito acustico. Prima di questa invenzione, per ascoltare deboli segnali transatlantici servivano antenne lunghe chilometri. Dopo Armstrong, la radio poteva avere un'antenna di pochi metri ed entrare comodamente nel salotto di casa.

• Circuito Super-rigenerativo: Costruì un circuito che andava in oscillazione folle, ma lo dotò di un meccanismo elettronico che lo "spegneva" decine di migliaia di volte al secondo. È come spingere un bambino sull'altalena sempre più forte, ma fermarlo un millisecondo prima che faccia il giro completo, per poi ricominciare. Il risultato? Un'amplificazione del segnale di milioni di volte usando una sola valvola. Un'efficienza spaventosa, usata oggi in apri-cancelli e radiocomandi economici.

• Modulazione di Frequenza (FM): Fino al 1933 esisteva solo l'AM (Modulazione di Ampiezza). L'AM varia la "potenza", ovvero l’ampiezza dell'onda per trasmettere la voce. Il problema catastrofico? I fulmini, l'elettricità statica all’epoca, oggi si aggiungono frullatori, wi-fi, illuminazione LED, rete cellulare, apricancelli eccetera, che generano variazioni nell’ampiezza dell’onda. Il ricevitore AM non sa distinguere tra la voce umana e il rumore di un temporale. E’ facile sommare onde radio a frequenza diversa, mentre è più complesso modificarne la frequenza. Armstrong inventò un sistema controintuitivo: mantenere la potenza assolutamente costante (un'onda liscia e piatta in cima) e variare invece la distanza tra le onde (la frequenza). Poiché il rumore naturale attacca l'ampiezza dell'onda, i ricevitori FM di Armstrong erano dotati di un circuito "limitatore" che letteralmente "tagliava via" le creste disturbate dell'onda, restituendo un suono puro, perfetto, ad altissima fedeltà, immune ai disturbi atmosferici.

• Radar FMCW (Frequency-Modulated Continuous-Wave): Armstrong capì che i principi dell'FM potevano essere usati per misurare lo spazio. Se si trasmette un segnale la cui frequenza sale costantemente nel tempo (chirp) e questo segnale rimbalza su un aereo in avvicinamento, quando il segnale torna indietro la trasmittente starà già trasmettendo a una frequenza diversa. Sottraendo la frequenza ricevuta da quella attualmente trasmessa, ottengo una misura precisa al millimetro della distanza e della velocità dell'oggetto.

L'impero RCA

Il momento più complesso della carriera di Armstrong arrivò con l’invenzione della modulazione di frequenza (FM).

Il suo amico ed ex testimone di nozze, David Sarnoff, a capo della RCA, che deteneva il monopolio assoluto e miliardario delle trasmissioni radio AM in tutta l'America gli chiese di inventare una scatola magica che togliesse il rumore statico dalla radio AM.

Armstrong tornò anni dopo dicendo che non si poteva fare e che avrebbe dovuto inventare un sistema di trasmissione completamente nuovo, l'FM. L'FM di Armstrong era enormemente superiore da ogni punto di vista, ma aveva un difetto imperdonabile per il capitalismo: era incompatibile. Richiedeva di rottamare e ricostruire da zero tutte le stazioni trasmittenti e di convincere gli americani a comprare nuove radio. Sarnoff non voleva spendere un centesimo per cannibalizzare il suo stesso impero AM; i suoi fondi erano già tutti destinati a una nuova promessa tecnologica chiamata Televisione.

La RCA iniziò così una spietata, sotterranea campagna di boicottaggio. Rifiutarono di pagare i brevetti ad Armstrong, rubarono la sua tecnologia per l'audio dei primi televisori. Il risultato? L'FCC spostò improvvisamente, con una legge quasi retroattiva, lo spettro delle frequenze FM commerciali dalla vecchia banda (42-50 Megahertz) a quella attuale (88-108 Megahertz). In una sola notte, la mossa del governo rese carta straccia e ferraglia tutti i trasmettitori e i ricevitori FM di Armstrong: il suo impero personale fu distrutto, condannandolo a un rapido fallimento finanziario e al tracollo psicologico.

Il silenzio di una frequenza

Svuotato nell'anima, senza più liquidità per continuare a pagare i famelici avvocati nella causa contro la RCA, e consumato da un'amarezza paranoica che lo aveva irriconoscibilmente trasformato, la situazione precipitò. La notte del 31 gennaio 1954, nell'assoluta solitudine, Howard si vestì di tutto punto. Indossò con cura il suo elegante cappotto pesante, si mise in testa il cappello a tese larghe, si avvicinò alla finestra del suo lussuoso appartamento al tredicesimo piano del River House di New York. La aprì e si lasciò cadere nel vuoto…nel suo amato etere.

Il suo corpo fu trovato la mattina seguente su un tetto sporgente ai piani inferiori. Sul tavolo del soggiorno, i poliziotti trovarono un biglietto indirizzato alla moglie Marion: "Ho il cuore spezzato perché non posso vederti un'ultima volta. Ti prego, perdonami e non biasimarmi per quello che faccio. Che Dio ti protegga e abbia pietà della mia anima". Marion non si arrese. Nonostante il dolore, dedicò il resto della sua vita a vincere, una dopo l'altra, tutte le cause legali del marito post-mortem. Negli anni successivi piegò la RCA e le altre multinazionali, riabilitando definitivamente il nome di Howard e ottenendo i milioni di dollari di risarcimento che gli spettavano di diritto.

Il segnale sopravvive: perché l'FM si trova ovunque oggi?

Molto semplicemente, perché le leggi della fisica danno sempre, inesorabilmente, ragione a chi le comprende. L'immunità totale ai disturbi e la qualità cristallina dell'FM l'hanno resa lo standard de facto non solo per le stazioni radiofoniche musicali che ascoltiamo in auto, ma per l'audio ad alta definizione della televisione, per le comunicazioni d'emergenza, per la telemetria spaziale e per i delicatissimi ponti radio militari.

AM, FM, SSB e CW: le diverse modalità di trasmissione

Per chi è radioamatore, ascoltatore di Broadcasting estere (BCL) o di onde corte (SWL), semplice CBer o anche solo appassionato di radio, l'etere non è un semplice canale, ma un vasto parco giochi con regole precise, dove si sceglie lo strumento giusto per l'obiettivo giusto. In base a dove, come, quando e quanto lontano si vuol far arrivare il segnale radio si devono fare delle scelte (tipo di antenna, modo di emissione, potenza, frequenza, orario e condizioni ionosferiche etc.). Il modo di emissione è una delle opzioni e qui di seguito vengono spiegati in modo sintetico:

• AM (Amplitude Modulation): Il caro vecchio nonno della radio. Ha un fascino vintage incredibile, ma soffre tremendamente i disturbi atmosferici e occupa troppo spazio (larghezza di banda) nello spettro radio ma arriva molto lontano grazie alla propagazione ionosferica, quel fenomeno che permette di ascoltare la sera e la notte, stazioni radio straniere con una semplice radiolina AM.

• FM (Frequency Modulation): Audio superbo e cristallino. È la modalità regina per le comunicazioni locali, limpide e senza fruscii, usatissima per collegare i ponti radio e i ripetitori posti in altura.

• SSB (Single Sideband - Banda Laterale Unica): L'evoluzione "dimagrita", muscolare ed efficiente dell'AM. Taglia via le parti ridondanti del segnale e l’onda portante stessa, concentrando tutta la potenza del trasmettitore solo sulla voce utile. È la magia che ci permette, usando la potenza di una normale lampadina (50-100 watt), di far rimbalzare la nostra voce sulla ionosfera e parlare dall'Italia all'Australia o ascoltare da Torino un’emittente che trasmette dal Nordafrica.

• CW (Continuous Wave - Onda Continua): Il sacro e immortale Codice Morse. Non si tratta solo di produrre un suono, ma di inviarlo lontanissimo a dorso di mulo, o meglio, a dorso di un’onda radio. Acceso, spento. Lineare, puro, matematico. Quando tempeste e macchie solari distruggono la propagazione rendendo i modi vocali incomprensibili e miseramente coperti dal rumore, il sottile e penetrante "Tit-Taa" del telegrafo perfora il rumore di fondo e il messaggio viene sempre veicolato.

L’eredità di un genio dell’innovazione

Edwin Howard Armstrong non ci ha lasciato in eredità solo dei complicati schemi elettrici. Ci ha lasciato l'impalcatura stessa su cui poggia per intero il mondo moderno. Dal Wi-Fi del vostro salotto, al Bluetooth delle vostre cuffie, fino ai radar anticollisione e all'onnipresente smartphone che tenete in mano (che al suo interno usa ancora l'architettura supereterodina da lui ideata a Parigi). Armstrong è morto sconfitto, isolato e tradito dagli uomini del suo tempo, ma ha trionfato sulla storia.

Di seguito una tabella riassuntiva dei brevetti depositati da Edwin Howard Armstrong: