La première radio à transistors : ingénierie du Regency TR-1

Imaginez si votre patron convoquait une réunion en mai pour annoncer qu’il consacrerait 10 % des revenus de l’entreprise au développement d’un tout nouveau produit de consommation grand public, fabriqué avec un composant pas encore prêt pour la production de masse. Oh, et il le veut sur les tablettes des magasins dans moins de six mois, à temps pour la période des fêtes de fin d’année. Ambitieux, oui. Un peu cinglé, oui aussi.

Mais c’est à peu près ce qu’a fait Pat Haggerty, vice-président de Texas Instruments, en 1954. Le résultat fut la Regency TR-1, la première radio à transistors commerciale au monde, lancée il y a 70 ans ce mois-ci. Les ingénieurs ont atteint l’objectif audacieux de Haggerty et j’espère sincèrement qu’ils ont reçu une prime de fin d’année substantielle.

Pourquoi Texas Instruments a-t-il fabriqué la radio à transistors Regency TR-1 ?

Mais comment Texas Instruments en est-il arrivé à fabriquer une radio à transistors ? TI trouve ses racines dans une société appelée Geophysical Service Inc. (GSI), qui fabriquait des instruments sismiques pour l’industrie pétrolière ainsi que des appareils électroniques pour l’armée. En 1945, GSI engagea Patrick E. Haggerty comme directeur général de sa division laboratoire et fabrication ainsi que de ses travaux d’électronique. En 1951, la division de Haggerty dépassait considérablement la division géophysique de GSI, et la société basée à Dallas s’est donc réorganisée sous le nom de Texas Instruments pour se concentrer sur l’électronique.

Pendant ce temps, le 30 juin 1948, les Bell Labs annonçaient l’invention révolutionnaire du transistor par John Bardeen et Walter Brattain. L’électronique ne dépendrait plus de gros tubes à vide chauds. Le gouvernement américain a choisi de ne pas classifier cette technologie en raison de ses applications potentiellement vastes. En 1951, les Bell Labs ont commencé à accorder une licence pour le transistor pour 25 000 $ US par l’intermédiaire de Western Electric Co. ; Haggerty a acheté une licence pour TI l’année suivante.

Les ingénieurs ont atteint l’objectif audacieux de Haggerty et j’espère sincèrement qu’ils ont reçu une prime de fin d’année substantielle.

TI était encore une petite entreprise, avec peu de capacités de R&D. Mais Haggerty et les autres fondateurs voulaient qu’elle devienne une entreprise grande et rentable. Ils ont donc créé des laboratoires de recherche axés sur les matériaux semi-conducteurs et un groupe d’ingénierie de projet pour développer des produits commercialisables.

La TR-1 a été la première radio à transistors et elle a suscité un désir de gadgets portables qui perdure encore aujourd’hui.Bettmann/Getty Images

Haggerty a fait un bon investissement en embauchant Gordon Teal, un vétéran des Bell Labs depuis 22 ans. Bien que Teal ne fasse pas partie de l’équipe qui a inventé le transistor au germanium, il a reconnu qu’il pouvait être amélioré en utilisant un seul cristal, tel que le silicium. Haggerty connaissait le travail de Teal lors d’un symposium des Bell Labs en 1951 sur la technologie des transistors. Teal avait le mal du pays pour son Texas natal, alors quand TI a postulé pour un directeur de recherche dans le New York Times, il a postulé et Haggerty lui a proposé le poste de vice-président adjoint. Teal a commencé chez TI le 1er janvier 1953.

Quinze mois plus tard, Teal fit à Haggerty une démonstration du premier transistor au silicium, et il présenta ses découvertes trois semaines et demie plus tard à la conférence nationale de l’Institute of Radio Engineers sur l’électronique aéroportée, à Dayton, Ohio. Son article au titre inoffensif, « Quelques développements récents dans les matériaux et dispositifs en silicium et germanium », a complètement sous-estimé l’ampleur de l’annonce. Le public a été stupéfait d’apprendre que TI n’avait pas seulement un mais trois types de transistors au silicium déjà en production, comme le raconte Michael Riordan dans son excellent article « The Lost History of the Transistor » (L’histoire perdue du transistor).Spectre IEEEoctobre 2004).

Et fait amusant : le TR-1 présenté en haut appartenait autrefois à Willis Adcock, un physico-chimiste engagé par Teal pour perfectionner les transistors en silicium de TI ainsi que les transistors du TR-1. (La radio fait maintenant partie des collections du Musée national d’histoire américaine du Smithsonian.)

Le TR-1 est devenu un produit en moins de six mois

Cette avancée dans le domaine du silicium a placé TI sur la carte en tant qu’acteur majeur de l’industrie des transistors, mais Haggerty était impatient. Il voulait un produit commercial transistorisé
maintenantmême si cela impliquait d’utiliser des transistors au germanium. Le 21 mai 1954, Haggerty a mis au défi un groupe de recherche de TI de disposer d’un prototype fonctionnel de radio à transistor d’ici la semaine suivante ; quatre jours plus tard, l’équipe est arrivée avec une maquette contenant huit transistors. Haggerty a décidé que c’était suffisant pour consacrer 2 millions de dollars, soit un peu moins de 10 % des revenus de TI, à la commercialisation de la radio.

Bien entendu, un prototype fonctionnel n’est pas la même chose qu’un produit produit en série, et Haggerty savait que TI avait besoin d’un partenaire pour l’aider à fabriquer la radio. Ce partenaire s’est avéré être Industrial Development Engineering Associates (IDEA), une petite entreprise d’Indianapolis spécialisée dans les amplificateurs d’antenne et autres produits électroniques. Ils signèrent un accord en juin 1954 dans le but d’annoncer la nouvelle radio en octobre. TI fournirait les composants et IDEA fabriquerait la radio sous sa marque Regency.

Les transistors au germanium coûtaient à l’époque entre 10 et 15 dollars pièce. Avec huit transistors, la radio était trop chère pour être commercialisée au prix souhaité de 50 $ (plus de 580 $ aujourd’hui, ce qui correspond par coïncidence à ce qu’il vous en coûtera pour en acheter une en bon état sur eBay). Les radios à tube sous vide se vendaient moins cher, mais TI et IDEA pensaient que les premiers utilisateurs paieraient autant pour essayer une nouvelle technologie. Une partie de la stratégie de Haggerty consistait à augmenter le volume de production de transistors pour éventuellement réduire le coût par transistor, qu’il a réussi à ramener à environ 2,50 dollars.

Au moment où TI a rencontré IDEA, la maquette ne comptait plus que six transistors. Le défi d’IDEA était de trouver comment rentabiliser la radio transistorisée. Selon une histoire orale avec Richard Koch, ingénieur en chef d’IDEA sur le projet, le véritable objectif de TI était de fabriquer des transistors, et la radio n’était qu’un gadget pour y parvenir. En fait, une partie de l’accord TI-IDEA prévoyait que tous les brevets issus du projet seraient dans le domaine public afin que TI soit libre de vendre davantage de transistors à d’autres acheteurs.

Lors de la première réunion, Koch, qui n’avait jamais vu de transistor auparavant, a suggéré de remplacer le détecteur par une diode au germanium (qui extrayait le signal audio de la fréquence radio souhaitée), ramenant ainsi le compte du transistor à cinq. Après avoir réfléchi un peu plus à la configuration, Koch a éliminé un autre transistor en utilisant un seul transistor pour le circuit oscillateur/mélangeur.

Le prototype original de TI utilisait huit transistors au germanium, que les ingénieurs ont réduits à six et finalement à quatre pour le modèle de production.Division du travail et de l’industrie/Musée national d’histoire américaine/Institution Smithsonian

La conception finale était composée de quatre transistors placés dans une conception superhétérodyne, un type de récepteur qui combine deux fréquences pour produire une fréquence intermédiaire qui peut être facilement amplifiée, amplifiant ainsi un signal faible et réduisant la taille d’antenne requise. Le TR-1 avait deux transistors comme amplificateurs de fréquence intermédiaire et un comme amplificateur audio, plus l’oscillateur/mélangeur. Koch a déposé une demande de brevet pour le circuit l’année suivante.

La radio fonctionnait avec une batterie de 22,5 volts, qui offrait une autonomie de 20 à 30 heures et coûtait environ 1,25 $. (Ces piles étaient également utilisées dans le bloc d’alimentation externe et électronique des aides auditives, le seul autre produit de consommation à utiliser des transistors jusqu’à présent.)

Pendant que l’équipe d’IDEA travaillait sur les circuits, elle a sous-traité la conception de l’emballage du TR-1 à la société Painter, Teague et Petertil de Chicago. Leur première conception n’a pas fonctionné parce que les composants ne s’adaptaient pas. Leur deuxième design serait-il meilleur ? Comme Koch l’a rappelé plus tard, l’agent d’achat d’IDEA, Floyd Hayhurst, a récupéré les matrices de moulage des boîtiers de radio à Chicago et les a ramenées à Indianapolis. Il est arrivé à 2 heures du matin et l’équipe s’est mise au travail. Heureusement, tout s’est bien passé cette fois. Le boîtier en plastique était un peu déformé, mais c’était simple à réparer : ils ont placé un morceau de bois sur chaque boîtier lorsqu’il sortait de la ligne afin qu’il ne se torde pas en refroidissant.

Cette vidéo montre comment chaque radio a été assemblée à la main :

Le 18 octobre 1954, Texas Instruments annonçait la première radio transistorisée commerciale. Il serait disponible dans certains points de vente à New York et à Los Angeles à partir du 1er novembre, avec une distribution plus large une fois la production accélérée. La Regency TR-1 Transistor Pocket Radio était initialement disponible en noir, gris, rouge et ivoire. Ils ont ensuite ajouté du vert et de l’acajou, ainsi qu’une série de nacrés et de translucides : lavande, blanc perle, bleu méridien, rose poudré et citron vert.

Le TR-1 a reçu des critiques médiocres, a fait face à la concurrence

Rapports sur les consommateurs n’était pas enthousiasmé par le Regency TR-1. Dans son examen d’avril 1955, il a constaté que la transmission de la parole était « adéquate » dans de bonnes conditions, mais que la transmission de la musique n’était pas satisfaisante dans toutes les conditions, en particulier dans une rue bruyante ou sur une plage bondée. Le magazine utilisait des adjectifs tels que siffler, hurler, mince, métalliqueet aigu pour décrire divers sons – ce n’est pas vraiment un éloge pour une radio. Il a également détecté un défaut au niveau de l’interrupteur marche/arrêt. Leur recommandation : attendez des améliorations supplémentaires avant d’en acheter un.

Plus de 100 000 TR-1 ont été vendus au cours de sa première année, mais la radio n’a jamais été très rentable.Archives PL/Alay

Les ingénieurs de TI et IDEA n’étaient pas nécessairement en désaccord. Ils savaient qu’ils faisaient un compromis en matière de qualité sonore en optant pour seulement quatre transistors. Ils ont également eu des problèmes de contrôle qualité avec les transistors et autres composants, avec des taux de défaillance initiaux allant jusqu’à 50 pour cent. Finalement, IDEA a réduit le taux d’échec à 12 à 15 pour cent.

À l’insu de TI ou d’IDEA, Raytheon travaillait également sur une radio transistorisée, un modèle de table plutôt qu’un modèle de poche. Cela leur a donné l’espace nécessaire pour utiliser six transistors, ce qui a considérablement amélioré la qualité sonore. La radio de Raytheon est sortie en février 1955. Au prix de 79,95 $, elle pesait 2 kilogrammes et fonctionnait avec quatre piles D. En août de la même année, une petite entreprise japonaise appelée Tokyo Telecommunications Engineering Corp. a lancé sa première radio à transistors, la TR-55. Quelques années plus tard, la société a changé son nom pour Sony et a continué à dominer le marché mondial de la radio grand public.

L’héritage du Regency TR-1

Le Regency TR-1 a été un succès à bien des égards : il s’est vendu à 100 000 exemplaires au cours de sa première année et a contribué à relancer le marché des transistors. Mais la radio n’a jamais été très rentable. En quelques années, Texas Instruments et IDEA ont abandonné le secteur de la radio AM commerciale, TI pour se concentrer sur les semi-conducteurs et IDEA pour se concentrer sur les radios à bande citoyenne. Pourtant, Pat Haggerty estime que cette petite radio de poche a fait avancer de deux ans le marché des biens de consommation transistorisés. C’est un acte de foi qui a fonctionné, grâce à des ingénieurs assidus et visionnaires.

Fait partie d’une série continue consacrée aux artefacts historiques qui exploitent le potentiel illimité de la technologie.

Une version abrégée de cet article paraît dans le numéro imprimé d’octobre 2024 sous le titre « The First Transistor Radio ».