Передатчик искрового промежутка является устаревшем типом радиопередатчика , который генерирует радиоволны с помощью электрической искры . [1] [2] Искровые передатчики были первым типом радиопередатчиков и были основным типом, используемым в эпоху беспроводного телеграфирования или "искровой" эпохи, первые три десятилетия радио , с 1887 года до конца Первой мировой войны. . [3] [4] Немецкий физик Генрих Герц построил первые экспериментальные передатчики с искровым разрядником в 1887 году, с помощью которых он доказал существование радиоволн и изучил их свойства.
Основным ограничением передатчиков с искровым разрядником является то, что они генерируют серию коротких переходных импульсов радиоволн, называемых затухающими волнами ; они не могут воспроизводить непрерывные волны, используемые для передачи звука (звука) в современных радиопередачах AM или FM . Таким образом, передатчики с искровым разрядником не могли передавать звук, а вместо этого передавали информацию по радиотелеграфии ; оператор включал и выключал передатчик с помощью телеграфного ключа , создавая импульсы радиоволн для написания текстовых сообщений азбукой Морзе .
Первые практические передатчики и приемники с искровым разрядником для радиотелеграфной связи были разработаны Гульельмо Маркони примерно в 1896 году. Одним из первых передатчиков с искровым разрядником было использование на кораблях для связи с берегом и передачи сигнала бедствия, если судно тонет. Они сыграли решающую роль в морских спасательных операциях, таких как катастрофа RMS Titanic в 1912 году . После Первой мировой войны были разработаны передатчики на электронных лампах , которые были дешевле и производили непрерывные волны, которые имели больший диапазон, создавали меньше помех, а также могли передавать звук, что сделало искровые передатчики устаревшими к 1920 году. Радиосигналы, создаваемые передатчиками с искровым разрядником. электрически «шумные»; они имеют широкую полосу пропускания , создавая радиочастотные помехи (RFI), которые могут нарушить другие радиопередачи. Этот тип радиоизлучения запрещен международным правом с 1934 года. [5] [6]
Теория Операции
Электромагнитные волны излучаются электрическими зарядами, когда они ускоряются . [7] [8] Радиоволны , электромагнитные волны радиочастоты , могут генерироваться изменяющимися во времени электрическими токами , состоящими из электронов, текущих через проводник, которые внезапно изменяют свою скорость, таким образом ускоряясь. [8] [9] емкость разряжается через электрической искры поперек искрового промежутка между двумя проводниками было первое устройство , известное , которое может генерировать радиоволны. [4] Искра сама по себе не производит радиоволны, она просто служит для возбуждения резонансных радиочастотных колебательных электрических токов в проводниках присоединенной цепи. Проводники излучают энергию в этом колеблющемся токе как радиоволны. Из-за собственной индуктивности проводников цепи разряд конденсатора через достаточно низкое сопротивление (например, искру) является колебательным ; заряд быстро течет вперед и назад через искровой промежуток в течение короткого периода, заряжая проводники с каждой стороны попеременно положительными и отрицательными, пока колебания не затухнут. [10] [11]
Практический передатчик искрового разрядника состоит из следующих частей: [10] [12] [13]
- Высоковольтный трансформатор для преобразования низковольтного электричества от источника питания, батареи или электрической розетки в достаточно высокое напряжение (от нескольких киловольт до 75-100 кВ в мощных передатчиках) для перехода через искровой промежуток. Трансформатор заряжает конденсатор. В маломощных передатчиках, питаемых от батареек, это обычно была индукционная катушка (катушка Румкорфа).
- Один или несколько резонансных контуров (настроенных контуров или контуров резервуара), которые создают высокочастотные электрические колебания при возбуждении искрой. Резонансный контур состоит из конденсатора (вначале его называли лейденской банкой ), который накапливает электричество высокого напряжения от трансформатора, и катушки с проводом, называемой индуктором или катушкой настройки, соединенных вместе. Значения емкости и индуктивности определяют частоту генерируемых радиоволн.
- Самые ранние передатчики с искровым разрядником до 1897 года не имели резонансного контура; антенна выполняла эту функцию, действуя как резонатор . Однако это означало, что электромагнитная энергия, производимая передатчиком, рассеивалась в широком диапазоне, тем самым ограничивая его эффективный диапазон максимум несколькими километрами.
- Большинство искровых передатчиков имели две резонансные цепи, соединенные вместе с трансформатором с воздушным сердечником, называемым резонансным трансформатором или трансформатором колебаний . [10] Это было названо передатчиком с индуктивной связью . Искровой разрядник и конденсатор, подключенные к первичной обмотке трансформатора, составляют один резонансный контур, который генерирует колебательный ток. Колебательный ток в первичной обмотке создает колеблющееся магнитное поле, которое индуцирует ток во вторичной обмотке . Антенна и земля были подключены ко вторичной обмотке. Емкость антенны резонирует с вторичной обмоткой, образуя второй резонансный контур. Два резонансных контура были настроены на одну и ту же резонансную частоту . Преимущество этой схемы состояло в том, что осциллирующий ток сохранялся в цепи антенны даже после прекращения искры, создавая длинные, звенящие, слегка затухающие волны, в которых энергия концентрировалась в более узкой полосе частот , создавая меньше помех для других передатчиков.
- Искровой промежуток , который действует как управляемое напряжение переключателя в резонансном контуре, разрядки конденсатора через катушку.
- Антенна , металлический проводник , такой как повышенная провод, который излучает мощность в осциллирующих электрических токах от резонансного контура в космос в качестве радиоволн .
- Телеграфный ключ , чтобы переключить передатчик и выключается для передачи сообщений с помощью азбуки Морзе
Рабочий цикл
Передатчик работает в быстро повторяющемся цикле, в котором конденсатор заряжается до высокого напряжения трансформатором и разряжается через катушку искрой в искровом промежутке. [10] [14] Импульсная искра заставляет резонансный контур «звенеть» как колокол, создавая кратковременный колебательный ток, который излучается антенной в виде электромагнитных волн. [10] Передатчик повторяет этот цикл с большой скоростью, поэтому искра казалась непрерывной, а радиосигнал звучал как вой или жужжание в радиоприемнике .
- Цикл начинается, когда ток от трансформатора заряжает конденсатор, накапливая положительный электрический заряд на одной из пластин и отрицательный - на другой. Во время зарядки конденсатора искровой разрядник находится в непроводящем состоянии, предотвращая утечку заряда через катушку.
- Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя искрового промежутка, воздух в промежутке ионизируется , вызывая электрическую искру , снижая его сопротивление до очень низкого уровня (обычно менее одного Ом ). Это замыкает цепь между конденсатором и катушкой.
- Заряд конденсатора разряжается в виде тока через катушку и искровой разрядник. Из-за индуктивности катушки, когда напряжение конденсатора достигает нуля, ток не прекращается, а продолжает течь, заряжая пластины конденсатора с противоположной полярностью, пока заряд снова не накопится в конденсаторе на противоположных пластинах. Затем процесс повторяется, и заряд течет в обратном направлении через катушку. Это продолжается, в результате чего между пластинами конденсатора через катушку и искровой разрядник быстро протекают колебательные токи.
- Резонансный контур подключен к антенне, поэтому эти колебательные токи также протекают в антенне, заряжая и разряжая ее. Ток создает колеблющееся магнитное поле вокруг антенны, а напряжение создает колеблющееся электрическое поле . Эти колеблющиеся поля излучаются от антенны в космос в виде радиоволн.
- Энергия в резонансном контуре ограничена количеством энергии, изначально сохраненной в конденсаторе. Излучаемые радиоволны вместе с теплом, выделяемым искрой, расходуют эту энергию, заставляя колебания быстро уменьшаться по амплитуде до нуля. Когда колебательный электрический ток в первичной цепи уменьшается до точки, когда этого недостаточно для ионизации воздуха в искровом промежутке, искра останавливается, размыкая резонансный контур и останавливая колебания. В передатчике с двумя резонансными контурами колебания во вторичном контуре и антенне могут продолжаться некоторое время после того, как искра погаснет. Затем трансформатор снова начинает заряжать конденсатор, и весь цикл повторяется.
Цикл очень быстрый и занимает менее миллисекунды. С каждой искрой этот цикл создает радиосигнал, состоящий из колеблющейся синусоидальной волны, которая быстро увеличивается до высокой амплитуды и экспоненциально спадает до нуля, называемая затухающей волной . [10] частота колебаний, то есть частота излучаемых радиоволн, равна резонансной частоте резонансного контура, определяемой емкостью конденсатора и индуктивности катушки:
Передатчик быстро повторяет этот цикл, поэтому на выходе получается повторяющаяся цепочка затухающих волн. Это эквивалентно амплитуде радиосигнала, модулированной с постоянной частотой, поэтому он может быть демодулирован в радиоприемнике с помощью выпрямляющего АМ- детектора , такого как кварцевый детектор или клапан Флеминга, использовавшийся в эпоху беспроводной телеграфии. Частота повторения (скорость искры) находится в аудио диапазона, как правило , от 50 до 1000 искр в секунду, так что в приемнике в наушниках звуки сигнала , как устойчивый тон, скулить или жужжание. [12]
Чтобы передать информацию с помощью этого сигнала, оператор быстро включает и выключает передатчик, нажимая на переключатель, называемый телеграфным ключом в первичной цепи трансформатора, создавая последовательности коротких (точка) и длинных (тире) цепочек затухающих волны, чтобы разобрать сообщения азбукой Морзе . Пока клавиша нажата, искровой разрядник срабатывает повторно, создавая цепочку импульсов радиоволн, поэтому в приемнике нажатие клавиши звучит как жужжание; все сообщение азбуки Морзе звучит как последовательность гудков, разделенных паузами. В передатчиках малой мощности ключ напрямую размыкает первичную цепь питающего трансформатора, в то время как в передатчиках большой мощности ключ управляет сверхмощным реле, которое размыкает первичную цепь.
Схема зарядки и скорость искры
Схема, которая заряжает конденсаторы, вместе с самим искровым промежутком, определяет частоту искры передатчика, количество искр и результирующие затухающие волновые импульсы, которые он производит в секунду, что определяет тон сигнала, слышимого в приемнике. Не следует путать частоту искры с частотой передатчика, которая представляет собой количество синусоидальных колебаний в секунду в каждой затухающей волне. Поскольку передатчик генерирует один импульс радиоволн на искру, выходная мощность передатчика была пропорциональна частоте искры, поэтому предпочтение было отдано более высоким частотам. Датчики искры обычно используют один из трех типов силовых цепей: [10] [12] [15]
Индукционная катушка
Индукционная катушка (катушка Румкорфа) была использована в маломощных передатчиках, как правило , меньше , чем 500 ватт, часто с питанием от батареи. Индукционная катушка - это тип трансформатора, питаемого от постоянного тока, в котором контакт переключателя вибрирующего рычага на катушке, называемый прерывателем, многократно размыкает цепь, которая подает ток на первичную обмотку, заставляя катушку генерировать импульсы высокого напряжения. Когда первичный ток катушки включен, первичная обмотка создает магнитное поле в железном сердечнике, которое отталкивает пружинный рычаг прерывателя от его контакта, размыкая переключатель и отсекая первичный ток. Затем магнитное поле схлопывается, создавая импульс высокого напряжения во вторичной обмотке, и рычаг прерывателя возвращается в исходное положение, чтобы снова замкнуть контакт, и цикл повторяется. Каждый импульс высокого напряжения заряжал конденсатор до тех пор, пока не сработал искровой разрядник, что приводило к возникновению одной искры за импульс. Прерыватели были ограничены низкой частотой искры 20–100 Гц, звучащей как низкий гул в приемнике. В мощных передатчиках с индукционной катушкой вместо вибрационного прерывателя использовался ртутный турбинный прерыватель . Это могло прерывать ток с частотой до нескольких тысяч герц, и эту скорость можно было отрегулировать для получения наилучшего тона.
Трансформатор переменного тока
В передатчиках большей мощности, питаемых от сети переменного тока, трансформатор увеличивает входное напряжение до необходимого высокого напряжения. Синусоидальное напряжение от трансформатора подается непосредственно на конденсатор, поэтому напряжение на конденсаторе изменяется от высокого положительного напряжения до нуля и до высокого отрицательного напряжения. Искровой промежуток регулируется таким образом, чтобы искры возникали только при максимальном напряжении, на пиках синусоидальной волны переменного тока , когда конденсатор был полностью заряжен. Поскольку синусоидальная волна переменного тока имеет два пика за цикл, в идеале в течение каждого цикла возникали две искры, поэтому частота искры была равна удвоенной частоте мощности переменного тока (часто во время пика каждого полупериода возникало несколько искр). Таким образом, частота искры передатчиков, питаемых от сети с частотой 50 или 60 Гц, составляла 100 или 120 Гц. Однако более высокие звуковые частоты лучше устраняют помехи, поэтому во многих передатчиках трансформатор питался от набора двигатель-генератор , электродвигатель, вал которого вращал генератор переменного тока , который производил переменный ток с более высокой частотой, обычно 500 Гц, что приводило к искре. частота 1000 Гц.
Закаленный искровой разрядник
Скорость, с которой могут передаваться сигналы, естественно ограничивается временем, требуемым для гашения искры. Если, как описано выше, проводящая плазма во время нулевых точек переменного тока не охлаждается достаточно, чтобы погасить искру, `` постоянная искра '' сохраняется до тех пор, пока накопленная энергия не рассеется, позволяя практическую работу только до примерно 60 сигналов в секунду. Если предпринять активные меры для разрушения дуги (продувкой искры воздухом или удлинением искрового промежутка), можно получить гораздо более короткую «погашенную искру». Простая система с гашением искры по-прежнему допускает несколько колебаний конденсаторной цепи за время, необходимое для гашения искры. При разрыве искровой цепи частота передачи определяется исключительно резонансным контуром антенны, что позволяет упростить настройку.
Поворотный искровой разрядник
В передатчике с «вращающимся» искровым разрядником (ниже) конденсатор заряжался переменным током от высоковольтного трансформатора, как указано выше, и разряжался искровым разрядником, состоящим из электродов, расположенных вокруг колеса, которое вращалось электродвигателем, которые создавали искры, проходя мимо неподвижного электрода. [10] Скорость искры была равна числу оборотов в секунду, умноженному на количество искровых электродов на колесе. Он мог производить искры с частотой до нескольких тысяч герц, и эту частоту можно было регулировать, изменяя скорость двигателя. Вращение колеса обычно синхронизировалось с синусоидальной волной переменного тока, поэтому движущийся электрод проходил мимо неподвижного электрода на пике синусоидальной волны, вызывая искру, когда конденсатор был полностью заряжен, что создавало музыкальный тон в приемнике. При правильной настройке таким образом устраняется необходимость во внешнем охлаждении или гашении воздушного потока, как и потеря мощности непосредственно из цепи зарядки (параллельно конденсатору) через искру.
История
Изобретение радиопередатчика явилось результатом слияния двух направлений исследований.
Одним из них были попытки изобретателей разработать систему для передачи телеграфных сигналов без проводов. Эксперименты ряда изобретателей показали, что электрические помехи могут передаваться по воздуху на короткие расстояния. Однако большинство этих систем работали не за счет радиоволн, а за счет электростатической индукции или электромагнитной индукции , которые имели слишком малый радиус действия, чтобы быть практичным. [16] В 1866 году Махлон Лумис утверждал, что передавал электрический сигнал через атмосферу между двумя 600-футовыми тросами, удерживаемыми воздушными змеями на вершинах гор на расстоянии 14 миль друг от друга. [16] Томас Эдисон был близок к открытию радио в 1875 году; он генерировал и обнаруживал радиоволны, которые он называл «эфирными токами», экспериментируя с высоковольтными искровыми цепями, но из-за нехватки времени не стал заниматься этим вопросом. [17] Дэвид Эдвард Хьюз в 1879 году также наткнулся на передачу радиоволн, которую он получал с помощью своего детектора угольного микрофона , однако его убедили, что то, что он наблюдал, было индукцией . [17] Ни одному из этих людей обычно не приписывают открытие радио, потому что они не понимали значения своих наблюдений и не публиковали свою работу до Герца.
Другим было исследование физиков для подтверждения теории электромагнетизма, предложенной в 1864 году шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом , которая теперь называется уравнениями Максвелла . Теория Максвелла предсказывала, что комбинация колеблющихся электрических и магнитных полей может перемещаться в пространстве как « электромагнитная волна ». Максвелл предположил, что свет состоит из электромагнитных волн с короткой длиной волны, но никто не знал, как подтвердить это, или генерировать или обнаруживать электромагнитные волны других длин волн. К 1883 году было высказано предположение, что ускоренные электрические заряды могут производить электромагнитные волны, и Джордж Фицджеральд рассчитал выходную мощность рамочной антенны . [18] Фитцджеральд в краткой заметке, опубликованной в 1883 году, предположил, что электромагнитные волны могут быть сгенерированы практически путем быстрой разрядки конденсатора; метод, используемый в искровых передатчиках, [19] [20], однако нет никаких указаний на то, что он вдохновлял других изобретателей.
Разделение истории искровых передатчиков на различные типы, приведенное ниже, соответствует организации предмета, используемого во многих учебниках по беспроводным технологиям. [21]
Осцилляторы Герца
Немецкий физик Генрих Герц в 1887 году построил первые экспериментальные передатчики с искровым разрядником во время своих исторических экспериментов, чтобы продемонстрировать существование электромагнитных волн, предсказанных Джеймсом Клерком Максвеллом в 1864 году, в которых он обнаружил радиоволны , [22] [23] [24] [25 ] ], которые назывались «волнами Герца» примерно до 1910 года. Герц был вдохновлен на испытание схем с искровым возбуждением экспериментами со «спиралями Рейсса», парой плоских спиральных индукторов с проводниками, оканчивающимися искровыми промежутками. Лейден банка конденсатор разряжается через одну спирали, может вызвать искры в зазоре другой спирали.
Генрих Герц обнаруживает радиоволны с помощью своего искрового генератора (сзади)
Рисунок Герца одного из его искровых генераторов. (A, A ') антенна, (J) индукционная катушка
Генератор искры Герца, 1902. Видна антенна, состоящая из двух проводов, оканчивающихся металлическими пластинами (E) , искрового разрядника (D) , индукционной катушки (A) , автомобильного аккумулятора (B) и телеграфного ключа (C) .
Передатчик Герца 450 МГц; диполь 26 см с искровым разрядником в фокусе параболического отражателя из листового металла
Джагадиш Чандра Бос в 1894 году был первым человеком, который произвел миллиметровые волны ; его искровой генератор (в коробке справа) генерировал волны 60 ГГц (5 мм) с использованием резонаторов с металлическими шариками 3 мм.
Искровой СВЧ-генератор, продемонстрированный Оливером Лоджем в 1894 году. Его 5-дюймовый резонаторный шар генерировал волны около 12 см или 2,5 ГГц.
См. Принципиальную схему. Передатчики Герца состояли из дипольной антенны, состоящей из пары коллинеарных металлических стержней различной длины с искровым разрядником (S) между их внутренними концами и металлических шариков или пластин для измерения емкости (C), прикрепленных к внешним концам. [22] [25] [24] Две стороны антенны были подключены к индукционной катушке ( катушка Румкорфа) (T) - общему лабораторному источнику питания, который вырабатывал импульсы высокого напряжения от 5 до 30 кВ. Помимо излучения волн, антенна также действовала как гармонический осциллятор ( резонатор ), который генерировал колебательные токи. Импульсы высокого напряжения от индукционной катушки (Т) подавались между двумя сторонами антенны. Каждый импульс накапливал электрический заряд в емкости антенны, которая немедленно разряжалась искрой через искровой промежуток. Искра возбуждала короткие колеблющиеся стоячие волны тока между сторонами антенны. Антенна излучала энергию в виде кратковременного импульса радиоволн; затухающая волна . Частота волн равнялась резонансной частоте антенны, которая определялась ее длиной; он действовал как полуволновой диполь , который излучал волны примерно в два раза длиннее антенны. Герц обнаружил волны, наблюдая крошечные искры в микрометровых искровых промежутках (M) в петлях из проволоки, которые функционировали как резонансные приемные антенны. Оливер Лодж в то время также экспериментировал с искровыми генераторами и был близок к открытию радиоволн до Герца, но его внимание было сосредоточено на волнах на проводах, а не в свободном пространстве. [26] [27]
Герц и первое поколение физиков, построивших эти «осцилляторы Герца», такие как лорд Рэлей , Джордж Фицджеральд , Фредерик Траутон , Аугусто Риги и Оливер Лодж , в основном интересовались радиоволнами как научным явлением и в значительной степени не могли предвидеть его возможности. как коммуникационная технология. [28] [29] [30] [31] Из-за влияния теории Максвелла в их мышлении доминировало сходство между радиоволнами и световыми волнами; они думали о радиоволнах как о невидимой форме света. [29] [30] По аналогии со светом, они предположили, что радиоволны распространяются только по прямым линиям, поэтому они думали, что радиопередача ограничена визуальным горизонтом, как существующие методы оптической передачи сигналов, такие как семафор , и, следовательно, не может быть на большие расстояния. коммуникация. [26] [32] [33] Еще в 1894 году Оливер Лодж предположил, что максимальное расстояние, на котором могут передаваться волны Герца, составляет полмили. [29]
Чтобы исследовать сходство между радиоволнами и световыми волнами , эти исследователи сконцентрировались на получении коротковолновых высокочастотных волн, с помощью которых они могли дублировать классические оптические эксперименты с радиоволнами, используя квазиоптические компоненты, такие как призмы и линзы из парафинового воска , серы и т. Д. шаговые и проволочные дифракционные решетки . [34] Их короткие антенны генерировали радиоволны в диапазонах VHF , UHF или микроволновых . В своих различных экспериментах Герц генерировал волны с частотами от 50 до 450 МГц, примерно такими же частотами, которые сегодня используются передатчиками телевещательного телевидения . Герц использовал их для выполнения исторических экспериментов, демонстрирующих стоячие волны , преломление , дифракцию , поляризацию и интерференцию радиоволн. [35] [25] Он также измерил скорость радиоволн, показывая, что они движутся с той же скоростью, что и свет. Эти эксперименты установили, что свет и радиоволны были формами электромагнитных волн Максвелла , различающимися только частотой. Аугусто Риги и Джагадиш Чандра Бозе около 1894 года генерировали микроволны с частотой 12 и 60 ГГц соответственно, используя маленькие металлические шарики в качестве резонаторных антенн. [36] [37]
Высокие частоты, создаваемые осцилляторами Герца, не могли выходить за горизонт. Дипольные резонаторы также имели низкую емкость и не могли хранить большой заряд , что ограничивало их выходную мощность. [29] Следовательно, эти устройства не могли передавать данные на большие расстояния; их дальность приема с использованием примитивных приемников обычно ограничивалась примерно 100 ярдами (100 метров). [29]
Несинтонические передатчики
Я едва ли мог представить себе, что применение [радио] в полезных целях могло ускользнуть от внимания таких выдающихся ученых.
- Гульельмо Маркони [38]
Итальянский пионер радиовещания Гульельмо Маркони был одним из первых, кто поверил, что радиоволны можно использовать для связи на большие расстояния, и в одиночку разработал первые практические передатчики и приемники радиотелеграфии , [31] [39] [40] в основном путем комбинирования и экспериментирования с ними. чужие изобретения. Начиная с 21 года в поместье своей семьи в Италии, между 1894 и 1901 годами он провел длинную серию экспериментов по увеличению дальности передачи искровых генераторов и приемников Герца. [38]
Он не мог общаться дальше полумили до 1895 года, когда он обнаружил, что дальность передачи можно значительно увеличить, заменив одну сторону дипольной антенны Герца в его передатчике и приемнике на соединение с Землей, а другую сторону на соединение с Землей. антенна с длинным проводом, подвешенная высоко над землей. [42] [31] [43] [44] Эти антенны функционировали как четвертьволновые монопольные антенны . [45] Длина антенны определяет длину создаваемых волн и, следовательно, их частоту. Более длинные и низкочастотные волны меньше затухают с расстоянием. [45] Когда Маркони попробовал более длинные антенны, которые излучали волны более низкой частоты, вероятно, в диапазоне СЧ около 2 МГц, [44] он обнаружил, что может передавать дальше. [38] Еще одним преимуществом было то, что эти вертикальные антенны излучали волны с вертикальной поляризацией , а не волны с горизонтальной поляризацией, создаваемые горизонтальными антеннами Герца. [46] Эти более длинные вертикально поляризованные волны могли распространяться за горизонт, потому что они распространялись как земная волна, которая следовала контуру Земли. При определенных условиях они также могут выходить за пределы горизонта, отражаясь от слоев заряженных частиц ( ионов ) в верхних слоях атмосферы, что позже получило название распространения небесных волн. [33] Маркони ничего из этого не понимал в то время; он просто эмпирически обнаружил, что чем выше подвешена его вертикальная антенна, тем дальше она будет передавать.
Не сумев заинтересовать итальянское правительство, в 1896 году Маркони переехал в Англию, где Уильям Прис из Главпочтамта Великобритании финансировал его эксперименты. [45] [44] [38] Маркони запатентовал свою радиосистему 2 июня 1896 года, [41] часто считается первым беспроводным патентом. [47] [48] В мае 1897 года он передал 14 км (8,7 мили), [45] 27 марта 1899 года он передал через Ла-Манш 46 км (28 миль), [38] осенью 1899 года он расширил диапазон до 136 км (85 миль), [49] и к январю 1901 года он достиг 315 км (196 миль). Эти демонстрации беспроводной связи азбукой Морзе на все более больших расстояниях убедили мир, что радио, или «беспроводной телеграф», как его называли, было не просто научным курьезом, а коммерчески полезной технологией связи.
В 1897 году Маркони основал компанию по производству своих радиосистем, которая превратилась в Marconi Wireless Telegraph Company . [45] [38] Его первый крупный контракт в 1901 году был заключен со страховой фирмой Lloyd's of London на оснащение их кораблей станциями беспроводной связи. Компания Маркони доминировала в морском радио на протяжении всей эры искры. Вдохновленные Маркони, в конце 1890-х другие исследователи также начали разработку конкурирующих систем искровой радиосвязи; Александр Попов в России, Эжен Дюкрете во Франции, Реджинальд Фессенден и Ли Де Форест в Америке [1], а также Карл Фердинанд Браун , Адольф Слаби и Георг фон Арко в Германии, которые в 1903 году основали Telefunken Co., главного соперника Маркони. [50] [51]
Недостатки
В примитивных передатчиках до 1897 года не было резонансных цепей (также называемых LC-цепями, резервуарными цепями или настроенными цепями), искровой разрядник находился в антенне, которая функционировала как резонатор для определения частоты радиоволн. [38] [52] [47] [53] Эти передатчики назывались «несинтонизированными» или «простыми антеннами». [47] [54]
Средняя выходная мощность этих передатчиков была низкой, потому что из-за своей малой емкости и индуктивности антенна представляла собой генератор с сильным демпфированием (в современной терминологии она имела очень низкую добротность ). [55] Во время каждой искры энергия, накопленная в антенне, быстро излучалась в виде радиоволн, поэтому колебания быстро затухали до нуля. [56] Радиосигнал состоял из коротких импульсов радиоволн, повторяющихся десятки или максимум несколько сотен раз в секунду, разделенных сравнительно длинными интервалами отсутствия сигнала. [47] Излучаемая мощность зависела от того, сколько электрического заряда могло храниться в антенне перед каждой искрой, что было пропорционально емкости антенны. Чтобы увеличить их емкость относительно земли, антенны были сделаны с несколькими параллельными проводами, часто с емкостными нагрузками, в антеннах типа «арфа», «клетка», « зонтик », «перевернутой L» и « T », характерных для «искры». "эпоха. [57] Единственный другой способ увеличить энергию, запасенную в антенне, - это зарядить ее до очень высоких напряжений. [58] [47] Однако напряжение, которое можно было использовать, было ограничено примерно 100 кВ из-за коронного разряда, который вызывал утечку заряда с антенны, особенно в сырую погоду, а также потери энергии в виде тепла в более длинной искре.
Более существенным недостатком большого демпфирования было то, что радиопередачи были электрически "зашумленными"; у них была очень большая пропускная способность . [10] [59] [38] [55] Эти передатчики создавали волны не одной частоты , а непрерывную полосу частот. [60] [59] По сути, они были источниками радиошума, излучающими энергию в большей части радиоспектра , что делало невозможным слышимость других передатчиков. [12] Когда несколько передатчиков пытались работать в одной и той же области, их широкие сигналы перекрывались по частоте и создавали помехи друг другу. [38] [53] Используемые радиоприемники также не имели резонансных цепей, поэтому у них не было возможности выбрать один сигнал из других, кроме широкого резонанса антенны, и они реагировали на передачи всех передатчиков поблизости. [53] Примером этой проблемы с помехами был досадный публичный фиаско в августе 1901 года, когда Маркони, Ли Де Форест и другая группа попытались сообщить газетам о гонках на яхтах в Нью-Йорке с кораблей с их ненастроенными искровыми передатчиками. [61] [62] [63] Передачи кода Морзе мешали, и репортеры на берегу не смогли получить никакой информации из искаженных сигналов.
Синтонические передатчики
Стало ясно, что для работы нескольких передатчиков необходимо было разработать систему «выборочной сигнализации» [65] [66], чтобы приемник мог выбирать, какой сигнал передатчика принимать, и отклонять другие. В 1892 году Уильям Крукс прочитал влиятельную [67] лекцию [68] по радио, в которой он предложил использовать резонанс (тогда называемый синтонией ) для уменьшения полосы пропускания передатчиков и приемников. [47] Использование резонансного контура (также называемого настроенным контуром или контуром резервуара) в передатчиках сузило бы полосу пропускания излучаемого сигнала, оно заняло бы меньший диапазон частот вокруг его центральной частоты, так что сигналы передатчиков «настроены» на передача на разных частотах больше не будет перекрываться. Приемник, который имел свой собственный резонансный контур, мог принимать конкретный передатчик, «настраивая» его резонансную частоту на частоту желаемого передатчика, аналогично тому, как один музыкальный инструмент может быть настроен на резонанс с другим. [65] Это система, используемая во всех современных радио.
В течение 1897-1900 гг. Исследователи беспроводной связи осознали преимущества «синтонных» или «настроенных» систем и добавили конденсаторы ( лейденские банки ) и индукторы (катушки проводов) к передатчикам и приемникам, чтобы создать резонансные контуры (настроенные контуры или резервуарные контуры). . [69] Оливер Лодж , который исследовал электрический резонанс в течение многих лет, [70] [53] запатентовал первый "синтонный" передатчик и приемник в мае 1897 г. [64] [71] [26] [72] [59] Лодж добавил катушка индуктивности (катушка) между сторонами его дипольными антеннами, который резонирует с емкостью антенны , чтобы сделать колебательный контур. [53] [69] Хотя его сложная схема не нашла большого практического применения, «синтонный» патент Лоджа был важен, потому что он был первым, кто предложил радиопередатчик и приемник, содержащие резонансные цепи, настроенные так, чтобы резонировать друг с другом. [53] [69] В 1911 году, когда патент был продлен, компания Marconi была вынуждена купить его, чтобы защитить свою собственную синтонную систему от исков о нарушении. [69]
Резонансный контур функционировал аналогично камертону , накапливая колеблющуюся электрическую энергию, увеличивая добротность контура, поэтому колебания были менее затухающими. [69] Другим преимуществом было то, что частота передатчика больше не определялась длиной антенны, а определялась резонансным контуром, поэтому ее можно было легко изменить с помощью регулируемых отводов на катушке. Антенна приводилась в резонанс с настроенным контуром с помощью нагрузочных катушек . Энергия в каждой искре и, следовательно, выходная мощность больше не ограничивалась емкостью антенны, а размером конденсатора в резонансном контуре. [47] Для увеличения мощности использовались очень большие конденсаторные батареи. В практических передатчиках резонансный контур принимает форму индуктивно-связанной схемы, описанной в следующем разделе.
Демонстрационный датчик искры с индуктивной связью 1909 г., с обозначенными деталями
Любительский индуктивно связанный искровой передатчик и приемник, 1910. Искровой разрядник находится в стеклянной колбе (в центре справа) рядом с настроечной катушкой, наверху коробки, содержащей конденсатор со стеклянной пластиной.
Стандартный передатчик с индуктивной связью Marconi на корабле 1902. Искровой разрядник перед индукционной катушкой, внизу справа. Преобразователь спиральных колебаний находится в деревянном ящике на стене над лейденскими банками.
Передатчик Telefunken на 25 кВт, построенный в 1906 году на передающей станции Науэн, Науэн, Германия, с большой батареей конденсаторов емкостью 360 Лейден, 400 мкФ (сзади) и вертикальными искровыми разрядниками (справа)
Индуктивная связь
При разработке этих синтонных передатчиков исследователи обнаружили, что невозможно добиться низкого демпфирования с помощью одного резонансного контура. Резонансный контур может иметь низкий уровень затухания (высокий Q, узкая полоса) только тогда , когда она является «закрытой» цепью, без энергии рассеивающей компоненты. [73] [59] [70] Но такая схема не производит радиоволн. Резонансный контур с антенной, излучающей радиоволны («разомкнутый» настроенный контур) быстро теряет энергию, обеспечивая высокое демпфирование (низкая добротность, широкая полоса пропускания). Существовал фундаментальный компромисс между схемой, производящей постоянные колебания с узкой полосой пропускания, и схемой, излучающей большую мощность. [10]
Решение, найденное рядом исследователей, заключалось в использовании двух резонансных контуров в передатчике с индуктивно (магнитно) связанными катушками , в результате чего получился резонансный трансформатор (называемый колебательным трансформатором ); [10] [56] [47] это называлось « индуктивно-связанным », « связанным цепью » [54] или « двухцепным » передатчиком. [38] [58] [74] См. Принципиальную схему. Первичная обмотка трансформатора колебаний ( L1 ) с конденсатором ( С1 ) и искровым промежутком ( S ) образуется «закрытым» резонансный контур, в то время как вторичная обмотка ( L2 ) была подключен к проводной антенне ( А ) и земле, образуя «открытый» резонансный контур с емкостью антенны ( C2 ). [47] Обе схемы были настроены на одну и ту же резонансную частоту . [47] Преимущество индуктивно-связанной схемы состояло в том, что «слабо связанный» трансформатор постепенно передавал колебательную энергию контура резервуара на излучающий контур антенны, создавая длинные «звенящие» волны. [56] [10] Вторым преимуществом было то, что он позволял использовать большую первичную емкость (C1) , которая могла хранить много энергии, что значительно увеличивало выходную мощность. [56] [47] Мощные трансокеанские передатчики часто имели огромные емкости для заполнения конденсаторных батарей из лейденской банки (см. Рисунки выше) . Приемник в большинстве систем также использует две индуктивно связанные цепи, причем антенна представляет собой «открытый» резонансный контур, соединенный через преобразователь колебаний с «замкнутым» резонансным контуром, содержащим детектор . Радиосистема с «двухконтурным» (индуктивно связанным) передатчиком и приемником была названа «четырехконтурной» системой.
Первым, кто использовал резонансные схемы в радиоприложении, был Никола Тесла , который изобрел резонансный трансформатор в 1891 году. [75] На лекции в Сент-Луисе в марте 1893 года [76] он продемонстрировал беспроводную систему, которая, хотя и предназначалась для беспроводная передача энергии , имела многие элементы более поздних систем радиосвязи. [77] [78] [47] [69] [79] Заземленный емкостный резонансный трансформатор с искровым возбуждением (его катушка Тесла ), прикрепленный к приподнятой проволочной монопольной антенне, передавал радиоволны, которые принимались через комнату аналогичным проволочная антенна, прикрепленная к приемнику, состоящему из второго заземленного резонансного трансформатора, настроенного на частоту передатчика, который зажигал лампу Гейсслера . [80] [79] [81] Эта система, запатентованная Теслой 2 сентября 1897 г., [82] через 4 месяца после "синтонного" патента Лоджа, фактически представляла собой индуктивно-связанный радиопередатчик и приемник, первое использование "четырехцепной схемы". "система, заявленная Маркони в его патенте 1900 г. (см . ниже) . [83] [47] [79] [77] Однако Тесла в основном интересовался беспроводной энергетикой и никогда не разрабатывал практическую систему радиосвязи . [84] [85] [80] [47]
В дополнение к системе Теслы, индуктивно связанные радиосистемы были запатентованы Оливером Лоджем в феврале 1898 года, [86] [87] Карлом Фердинандом Брауном , [74] [47] [52] [88] в ноябре 1899 года и Джоном Стоуном в Февраль 1900 г. [89] [87] Браун сделал решающее открытие, что низкое демпфирование требует «слабой связи» (пониженной взаимной индуктивности ) между первичной и вторичной обмотками. [90] [47]
Индуктивно связанный передатчик энергии Теслы (слева) запатентован 2 сентября 1897 г. [82]
Индуктивно связанный передатчик Брауна запатентован 3 ноября 1899 г. [88]
Индуктивно связанные передатчик (слева) и приемник (справа) Стоуна запатентованы 8 февраля 1900 г. [89]
Передатчик с индуктивной связью Маркони запатентован 26 апреля 1900 г. [91]
Маркони сначала уделял мало внимания синтоне, но к 1900 году разработал радиосистему, включающую функции этих систем [90] [52] с двухконтурным передатчиком и двухконтурным приемником, со всеми четырьмя схемами, настроенными на одну и ту же частоту, используя Резонансный трансформатор он назвал «джиггером». [73] [38] [74] Несмотря на вышеупомянутые предыдущие патенты, Маркони в своем патенте от 26 апреля 1900 г. "четырехконтурная" или "основная настройка" [91] на свою систему заявил права на индуктивно связанные передатчик и приемник. [47] [87] [79] Это был предоставлен британский патент, но патентное ведомство США дважды отклонило его патент как не имеющий оригинальности. Затем в апелляции 1904 года новый уполномоченный по патентам отменил решение и предоставил патент [92] [79] на узких основаниях, на которых патент Маркони, включив в него нагрузочную катушку антенны (J в схеме выше), предоставил средства для настройки четырех цепей. на той же частоте, тогда как в патентах Теслы и Стоуна это было сделано путем регулировки длины антенны. [87] [79] Этот патент дал Маркони почти монополию на синтонную беспроводную телеграфию в Англии и Америке. [93] [38] Тесла подал в суд на компанию Маркони за нарушение патентных прав, но не имел ресурсов для продолжения иска. В 1943 году Верховный суд США признал недействительными требования об индуктивной связи патента Маркони [94] из-за ранее выданных патентов Лоджа, Теслы и Стоуна, но это произошло спустя много времени после того, как искровые передатчики устарели. [87] [79]
Индуктивно связанный или «синтонный» искровой передатчик был первым типом, который мог осуществлять связь на межконтинентальных расстояниях, а также первым, который имел достаточно узкую полосу пропускания, чтобы помехи между передатчиками были уменьшены до допустимого уровня. Он стал доминирующим типом, использовавшимся в эпоху «искры». [38] Недостатком простого индуктивно-связанного передатчика было то, что, если первичная и вторичная катушки не были очень слабо связаны, он излучал на двух частотах. [47] [95] Это было исправлено с помощью датчиков с гашением искры и с вращающимся зазором (см . Ниже) .
В знак признания их достижений в области радио Маркони и Браун разделили Нобелевскую премию по физике 1909 года . [47]
Первая трансатлантическая радиопередача
В 1900 году Маркони решил попробовать трансатлантическую связь, которая позволила бы ему конкурировать с подводными телеграфными кабелями . [49] [97] Это потребует значительного увеличения власти, а это рискованная игра для его компании. До этого его небольшие передатчики с индукционной катушкой имели входную мощность 100-200 Вт, а максимальная дальность полета составляла около 150 миль. [49] [96] Для создания первого передатчика большой мощности Маркони нанял эксперта в области электроэнергетики, профессора Джона Амброуза Флеминга из Университетского колледжа в Лондоне, который применил принципы энергетики. Флеминг разработал сложный передатчик с индуктивной связью (см. Схему) с двумя каскадными искровыми разрядниками (S1, S2) , работающими с разной скоростью, и тремя резонансными контурами, питаемыми от генератора переменного тока мощностью 25 кВт (D) , вращаемого двигателем внутреннего сгорания. [96] [49] [98] Первый разрядник и резонансный контур (S1, C1, T2) генерировали высокое напряжение для зарядки конденсатора (C2), питающего второй разрядник и резонансный контур (S2, C2, T3) , который сгенерировал вывод. [98] Частота искр была низкой, возможно, всего 2–3 искры в секунду. [98] Флеминг оценил излучаемую мощность примерно в 10 - 12 кВт. [96]
Передатчик был построен в секрете на побережье в Полдху , Корнуолл , Великобритания. [96] [49] Маркони не хватало времени, потому что Никола Тесла строил свой собственный трансатлантический радиотелеграфный передатчик на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк , в попытке стать первым [99] (это была башня Уорденклиф , которая потеряла финансирование и была заброшена незаконченный после успеха Маркони). Оригинальная круглая 400-проводная передающая антенна Маркони рухнула во время шторма 17 сентября 1901 года, и он поспешно установил временную антенну, состоящую из 50 проводов, подвешенных в форме веера на кабеле между двумя 160-футовыми столбами. [96] [98] [99] Используемая частота точно не известна, поскольку Маркони не измерял длину волны или частоту, но она находилась в диапазоне от 166 до 984 кГц, вероятно, около 500 кГц. [97] Он получил сигнал на побережье Сент - Джонс, Ньюфаундленд , используя расстроенные когерера приемник с 400 футов. Проволочную антенну отстранен от кайта . [97] [96] [99] Маркони объявил, что первая трансатлантическая радиопередача состоялась 12 декабря 1901 года из Полдху , Корнуолл, в Сигнал-Хилл, Ньюфаундленд , на расстояние 2100 миль (3400 км). [97] [99]
Достижение Маркони получило всемирную огласку и стало окончательным доказательством того, что радио - это практическая технология связи. Научное сообщество сначала усомнилось в сообщении Маркони. Практически все эксперты в области беспроводной связи, кроме Маркони, считали, что радиоволны распространяются по прямым линиям, поэтому никто (включая Маркони) не понимал, как волны смогли распространиться по 300-мильной кривой Земли между Великобританией и Ньюфаундлендом. [33] В 1902 году Артур Кеннелли и Оливер Хевисайд независимо друг от друга предположили, что радиоволны отражаются слоем ионизированных атомов в верхних слоях атмосферы, что позволяет им вернуться на Землю за горизонт. [33] В 1924 году Эдвард В. Эпплтон продемонстрировал существование этого слоя, теперь называемого « слоем Кеннелли-Хевисайда » или «E-слоем», за что он получил в 1947 году Нобелевскую премию по физике .
Сегодня осведомленные источники сомневаются, действительно ли Маркони получил эту передачу. [100] [98] [97] Условия ионосферы не должны позволять принимать сигнал в дневное время на таком расстоянии. Маркони знал, что передаваемый сигнал кода Морзе представляет собой букву «S» (три точки). [97] Он и его помощник могли принять атмосферный радиошум («статика») в своих наушниках за щелчки передатчика. [98] [97] Маркони сделал много последующих трансатлантических передач, которые четко устанавливают его приоритет, но надежная трансатлантическая связь не была достигнута до 1907 года с более мощными передатчиками. [98]
Судовая радиорубка с передатчиком гашеной искры Telefunken мощностью 1,5 кВт
Настроенная схема передатчика. (вверху) закаленный зазор, (в центре) трансформатор колебаний, лейденские банки
Закаленный искровой разрядник от передатчика слева. Ручка вращает винт, который оказывает давление на пакет цилиндрических электродов, позволяя регулировать ширину зазора.
Поперечное сечение части закаленного искрового разрядника, состоящего из металлических дисков (F), разделенных тонкими изолирующими слюдяными шайбами (M), чтобы образовать несколько микроскопических разрядников (S) последовательно
Мощный передатчик с гашением искры в Австралии. 6 цилиндров перед лейденскими банками - это искровые разрядники с гашением.
Преобразователи с гашением искры
Передатчик с индуктивной связью имел более сложную форму выходного сигнала, чем несинтонический передатчик, из-за взаимодействия двух резонансных контуров. Две магнитно-связанные настроенные схемы действовали как связанный генератор , производя биения (см. Верхние графики) . Колеблющаяся радиочастотная энергия быстро передавалась назад и вперед между первичным и вторичным резонансными контурами, пока продолжалась искра. [102] [95] [103] Каждый раз, когда энергия возвращалась в первичную обмотку, часть энергии терялась в виде тепла в искре. [103] [95] Кроме того, если связь не была очень слабой, колебания заставляли передатчик передавать на двух разных частотах. [95] [104] Поскольку узкая полоса пропускания резонансного контура приемника могла быть настроена только на одну из этих частот, мощность, излучаемая на другой частоте, была потрачена впустую.
Этого неприятного обратного потока энергии в первичную цепь можно было предотвратить путем гашения (гашения) искры в нужный момент, после того как вся энергия от конденсаторов была передана в схему антенны. [101] [104] изобретатели пытались различные методы , чтобы достичь этого, такие , как воздух взрывов и Елия Thomson «с магнитным гашением . [95] [104]
В 1906 году новый тип разрядника был разработан немецким физиком Максом Wien , [105] назвал серию или закаленной разрыв. [106] [107] [108] [103] Закаленный зазор состоял из пакета широких цилиндрических электродов, разделенных тонкими изолирующими распорными кольцами, чтобы создать множество узких искровых промежутков, соединенных последовательно, [107] примерно 0,1–0,3 мм (0,004–0,0 мм). 0,01 дюйма). [106] Большая площадь поверхности электродов быстро прекращала ионизацию в зазоре, охлаждая его после прекращения тока. В передатчике с индуктивной связью узкие промежутки гасили («гасили») искру в первой узловой точке ( Q ), когда первичный ток на мгновение упал до нуля после того, как вся энергия была передана на вторичную обмотку (см. Нижний график) . [101] Поскольку без искры в первичной цепи не может протекать ток, это эффективно разъединяет вторичную цепь от первичной цепи, позволяя вторичному резонансному контуру и антенне после этого колебаться полностью вне первичной цепи (до следующей искры). Это произвело выходную мощность, сосредоточенную на одной частоте вместо двух частот. Это также устранило большую часть потерь энергии в искре, создавая очень слабо затухающие длинные «звенящие» волны с декрементами всего от 0,08 до 0,25 [109] (добротность 12–38) и, следовательно, очень «чистую», узкую полоса пропускания радиосигнала. Другим преимуществом было быстрое гашение, позволяющее сократить время между искрами, позволяя использовать более высокие частоты искр около 1000 Гц, которые имели музыкальный тон в приемнике, который лучше проникал в радиостатику. Передатчик с закаленным промежутком был назван системой «поющей искры». [109] [106]
Немецкий гигант беспроводной связи Telefunken Co., соперник Маркони, приобрел патентные права и использовал искровой разрядник в своих передатчиках. [108] [106] [103]
Датчики вращающегося зазора
Вторым типом искрового разрядника, который имел аналогичный эффект гашения, был «вращающийся разрядник», изобретенный Теслой в 1896 году [110] [111] и примененный к радиопередатчикам Реджинальдом Фессенденом и другими. [15] [95] Он состоял из нескольких электродов, равномерно расположенных вокруг дискового ротора, вращающегося на высокой скорости двигателем, который создавал искры, проходя мимо неподвижного электрода. [10] [58] Используя правильную скорость двигателя, быстро разделяющиеся электроды гасили искру после того, как энергия была передана вторичной обмотке. [10] [15] [95] Вращающееся колесо также охладило электроды, что важно в мощных передатчиках.
Типичный роторный искровой разрядник, используемый в передатчиках малой мощности.
Малый роторный искровой излучатель, 1918 г.
Роторный искровой излучатель мощностью 1 киловатт, 1914 г.
Синхронный роторный искровой передатчик Фессендена мощностью 35 кВт, построенный в 1905 году в Брант-Рок, штат Массачусетс, с помощью которого он осуществил первую двухстороннюю трансатлантическую связь в 1906 году на частоте 88 кГц.
Передатчик с вращающимся зазором 100 кВт ВМС США, построенный Фессенденом в 1913 году в Арлингтоне, штат Вирджиния. Он передавал в Европу на частоте 113 кГц и передавал первый радиосигнал в США.
Было два типа поворотных искровых излучателей: [15] [10] [95] [98]
- Несинхронный : в более ранних поворотных зазорах двигатель не был синхронизирован с частотой трансформатора переменного тока, поэтому искра возникала в случайные моменты времени в цикле переменного тока напряжения, приложенного к конденсатору. Проблема заключалась в том, что интервал между искрами не был постоянным. [15] Напряжение на конденсаторе, когда движущийся электрод приближается к неподвижному электроду, случайным образом изменялось между нулем и пиковым напряжением переменного тока. Точное время возникновения искры варьировалось в зависимости от длины промежутка, в котором искра могла проскочить, что зависело от напряжения. Результирующее случайное изменение фазы последовательных затухающих волн привело к сигналу, который имел «шипящий» или «скрипящий» звук в приемнике. [12]
- Синхронный : в этом типе, изобретенном Фессенденом около 1904 года, ротор вращался синхронным двигателем синхронно с циклами подачи переменного напряжения на трансформатор, поэтому искра возникала в одних и тех же точках синусоидальной волны напряжения каждый цикл. Обычно он был спроектирован так, чтобы в каждом полупериоде происходила одна искра, настроенная так, чтобы искра возникала при пиковом напряжении, когда конденсатор был полностью заряжен. [12] Таким образом, искра имела установившуюся частоту, кратную частоте сети переменного тока, которая создавала гармоники с частотой сети. Говорят, что синхронный зазор дает более музыкальный, легко слышимый тон в приемнике, который лучше преодолевает помехи. [12]
Чтобы уменьшить помехи, вызываемые «шумными» сигналами растущего числа искровых передатчиков, Закон Конгресса США 1912 года о регулировании радиосвязи требовал, чтобы « логарифмический декремент на одно колебание в волновых цепях, излучаемых передатчиком, не превышал двух десятых. " [58] [10] [112] (это эквивалентно коэффициенту добротности 15 или выше). Фактически единственными искровыми передатчиками, которые могли удовлетворить этому условию, были типы гашеной искры и вращающегося зазора, указанные выше [58], и они доминировали в беспроводной телеграфии до конца эры искры.
Система зажигания с синхронизацией по времени Маркони
В 1912 году на своих мощных станциях Маркони разработал усовершенствованный роторный разрядник, названный системой «синхронизированная искра», которая генерировала то, что, вероятно, было ближайшим к непрерывной волне, которую могли произвести искры. [113] [114] [115] [116] Он использовал несколько идентичных резонансных цепей, включенных параллельно, с конденсаторами, заряженными динамо-машиной постоянного тока . Они разряжались последовательно несколькими вращающимися колесами разрядника на одном валу, чтобы создать перекрывающиеся затухающие волны, постепенно смещенные во времени, которые складывались вместе в преобразователе колебаний, так что выходной сигнал представлял собой суперпозицию затухающих волн. Скорость разрядного колеса контролировалась так, чтобы время между искрами было равно целому кратному периоду волны. Следовательно, колебания следующих друг за другом цугов волн были синфазными и усиливали друг друга. Результатом была, по сути, непрерывная синусоидальная волна, амплитуда которой изменялась с пульсацией со скоростью искры. Эта система была необходима, чтобы дать трансокеанским станциям Маркони достаточно узкую полосу пропускания, чтобы они не создавали помех другим передатчикам в узком диапазоне ОНЧ . Искровые передатчики с синхронизацией по времени достигли самой большой дальности передачи среди всех искровых передатчиков, но эти гиганты представляли собой конец искровой технологии.
Эпоха «искры»
Первое применение радио было на кораблях, чтобы поддерживать связь с берегом и передавать сигнал бедствия, если корабль тонет. [119] Компания Marconi построила ряд береговых станций и в 1904 году установила первый сигнал бедствия кодом Морзе, буквы CQD , который использовался до Второй Международной радиотелеграфической конвенции в 1906 году, на которой была согласована SOS . Первым значительным спасением на море благодаря радиотелеграфии стало затопление 23 января 1909 года роскошного лайнера RMS Republic , в результате которого было спасено 1500 человек.
Радиочастоты, используемые искровыми передатчиками в эпоху беспроводной телеграфии [120] | |||
---|---|---|---|
Использует | Частота (килогерцы) | Длина волны (метры) | Типовой диапазон мощности (кВт) |
Любительское | > 1500 | <200 | 0,25 - 0,5 |
Корабли | 500, 660, 1000 | 600, 450, 300 | 1–10 |
военно-морской | 187,5 - 500 | 1600–600 | 5–20 |
Наземные станции среднего размера | 187,5 - 333 | 1600–900 | 5–20 |
Трансокеанские станции | 15 - 187,5 | 20 000–1600 | 20–500 |
Передатчики искр и приемники на кристаллах, используемые для их приема, были достаточно простыми, поэтому их широко изготавливали любители. В течение первых десятилетий 20-го века это захватывающее новое хобби в области высоких технологий привлекало растущее сообщество « радиолюбителей », многие из которых были мальчиками-подростками, которые использовали свои самодельные наборы для развлечения, чтобы связываться с далекими любителями и болтать с ними по азбуке Морзе, а также общаться с ними. Сообщения. [121] [122] маломощных передатчиков любительских ( «писк коробки») часто строились с « Тремблер » катушки зажигания от ранних автомобилей , таких как Ford Model T . [121] В США до 1912 года не существовало государственного регулирования радио, и преобладала хаотическая атмосфера «дикого запада», когда станции передавали на своей частоте безотносительно к другим станциям и преднамеренно создавали помехи друг другу. [123] [124] Растущее число несинтонных широкополосных искровых передатчиков создавало неконтролируемые перегрузки в радиоволнах, создавая помехи для коммерческих и военных радиостанций. [124]
RMS Titanic тонуть 14 апреля 1912 года увеличил общественную оценку на роль радио, но потеря жизни обратила внимание на неупорядоченное состояние новой радиотехнической промышленности, и предложено регулирование которых исправлены некоторые злоупотребления. [122] Хотя в Titanic радиооператоры, CQD сигналы бедствие вызвало суд , которые спасали 705 выживших, спасательная операция была задержана четыре часа , потому что ближайший корабль, то SS калифорнийский , всего в нескольких милях отсюда, не услышал Титаник " вызова s как его радист лег спать. Он был ответственен за большую часть из 1500 смертей. Существующие международные правила требовали, чтобы все суда с более чем 50 пассажирами имели на борту беспроводное оборудование, но после катастрофы последующие правила требовали, чтобы на судах было достаточно сотрудников радиосвязи, чтобы можно было нести круглосуточную радиовахту. В Законе США о радио 1912 года лицензии требовались для всех радиопередатчиков, максимальное демпфирование передатчиков было ограничено до 0,2, чтобы старые шумные несинтонические передатчики отключились от эфира, а любители были в основном ограничены неиспользуемыми частотами выше 1,5 МГц. . [112] [124]
Самыми крупными искровыми передатчиками были мощные трансокеанские радиотелеграфные станции с входной мощностью 100 - 300 кВт. [125] [126] Примерно с 1910 года промышленно развитые страны построили глобальные сети этих станций для обмена коммерческими и дипломатическими телеграммами с другими странами и связи со своими заморскими колониями. [127] [128] [129] Во время Первой мировой войны радиотелеграфия на большие расстояния стала стратегической оборонительной технологией, поскольку стало ясно, что нация без радио может быть изолирована, если враг перережет ее подводные телеграфные кабели . [128] Большинство этих сетей были построены двумя гигантскими беспроводными корпорациями того времени: британской Marconi Company , которая построила Imperial Wireless Chain, чтобы связать владения Британской империи , и немецкой Telefunken Co., которая доминировала за пределами Британской империи. Британская империя. [127] В передатчиках Marconi использовался искровый роторный разрядник с синхронизацией по времени, а в передатчиках Telefunken использовалась технология гашеного искрового разрядника. Машины с бумажной лентой использовались для передачи текста кода Морзе на высокой скорости. Чтобы достичь максимальной дальности около 3000-6000 миль, трансокеанские станции осуществляли передачу в основном в диапазоне очень низких частот (VLF), от 50 кГц до 15-20 кГц. На этих длинах волн даже самые большие антенны были электрически короткими , их высота составляла лишь небольшую часть длины волны, и поэтому они имели низкое сопротивление излучения (часто ниже 1 Ом), поэтому для этих передатчиков требовались огромные проволочные зонтики и плоские антенны длиной до нескольких миль с большой емкостной емкостью. toploads для достижения адекватной эффективности. Антенна требовала большой нагрузочной катушки в основании, 6-10 футов высотой, чтобы она резонировала с передатчиком.
Генератор искрового разрядника также использовался в нерадио-приложениях, продолжаясь еще долгое время после того, как он устарел в радио. В виде катушки Тесла и Удна катушкой него использовались до 1940 - х лет в медицинской области диатермии для глубокого нагрева тела. [130] [131] Высокие колебательные напряжения в сотни тысяч вольт на частотах 0,1–1 МГц от катушки Тесла прикладывались непосредственно к телу пациента. Лечение было безболезненным, так как токи в радиодиапазоне не вызывают физиологической реакции электрошока . В 1926 году Уильям Т. Бови обнаружил, что радиочастотные токи, приложенные к скальпелю, могут разрезать и прижигать ткани при медицинских операциях, а искровые генераторы использовались в качестве электрохирургических генераторов или «Bovies» еще в 1980-х годах. [132]
Непрерывные волны
Хотя их демпфирование было уменьшено в максимально возможной степени, искровые передатчики по-прежнему производили затухающие волны , которые из-за их большой полосы пропускания вызывали помехи между передатчиками. [4] [60] Искра также производила очень громкий шум во время работы, выделяла едкий озон , разрушала искровые электроды и могла стать причиной возгорания. Несмотря на его недостатки, большинство экспертов по беспроводной связи считали вместе с Маркони, что импульсивный «удар кнутом» искры был необходим для создания радиоволн, которые могли бы передавать данные на большие расстояния.
С самого начала физики знали, что другой тип формы волны, непрерывные синусоидальные волны (CW), имеет теоретические преимущества перед затухающими волнами для радиопередачи. [133] [55] Поскольку их энергия в основном сконцентрирована на одной частоте, в дополнение к тому, что они почти не создают помех другим передатчикам на соседних частотах, передатчики непрерывного действия могут передавать на большие расстояния с заданной выходной мощностью. [60] Кроме того, они могут быть модулированы с звуковым сигналом для переноса звука. [60] Проблема заключалась в том, что не было известно методов их создания. Описанные выше усилия по уменьшению демпфирования искровых передатчиков можно рассматривать как попытки приблизить их выходной подход к идеалу непрерывной волны, но искровые передатчики не могли генерировать истинные непрерывные волны. [55]
Начиная примерно с 1904 года, передатчики непрерывного излучения были разработаны с использованием новых принципов, которые конкурировали с искровыми передатчиками. Непрерывные волны впервые были созданы двумя короткоживущими технологиями: [60]
- Преобразователь дуги (дуга Поульсена), изобретенный Вальдемаром Поульсеном в 1904 году, использовал отрицательное сопротивление непрерывной электрической дуги в атмосфере водорода для возбуждения колебаний в резонансном контуре .
- Генератор Александерсон передатчик, разработанный между 1906 и 1915 Фессенден и Александерсон , был огромный генератор тока вращающегося переменного ( генератора ) с приводом от электродвигателя на достаточно высокой скорости , что она производится радиочастотный ток в очень низкой частоте диапазона.
Эти передатчики, которые могли производить выходную мощность до одного мегаватта , постепенно заменили искровые передатчики на мощных радиотелеграфных станциях. Однако искровые передатчики оставались популярными на станциях двусторонней связи, потому что большинство передатчиков непрерывного излучения не могли работать в режиме, называемом «обрыв» или «прослушивание». С искровым передатчиком, когда телеграфный ключ был поднят между символами Морзе, несущая волна была выключена, а приемник был включен, чтобы оператор мог прослушивать входящее сообщение. Это позволяло принимающей станции или третьей станции прервать или «прервать» текущую передачу. Напротив, эти ранние передатчики CW должны были работать непрерывно; несущая волна не была выключена между Морзе кодовыми символами, словами или фразами , но только расстраиваются, поэтому местный приемник не может работать до тех пор , как передатчик был включен. Следовательно, эти станции не могли принимать сообщения, пока передатчик не был выключен.
Моральное устаревание
Все эти ранние технологии были заменены электронным генератором с обратной связью на вакуумной лампе , изобретенным в 1912 году Эдвином Армстронгом и Александром Мейснером , в котором использовалась вакуумная лампа на триоде, изобретенная в 1906 году Ли Де Форестом . [1] Генераторы на электронных лампах были гораздо более дешевым источником непрерывных волн, и их можно было легко модулировать для передачи звука. В связи с разработкой первых мощных передающих ламп к концу Первой мировой войны в 1920-х годах ламповые передатчики заменили дуговой преобразователь и передатчики генератора переменного тока, а также последние из старых искровых передатчиков с шумом.
На Международной радиотелеграфной конвенции 1927 года в Вашингтоне, округ Колумбия, развернулась политическая битва за окончательное устранение искрового радио. [6] Искровые передатчики давно устарели, и радиопередатчики и авиационные власти жаловались на нарушение радиоприема, которое вызывали шумные устаревшие морские искровые передатчики. Но судоходные компании энергично боролись с общим запретом на затухающие волны из-за капитальных затрат, которые потребовались бы для замены древнего искрового оборудования, которое все еще использовалось на старых кораблях. Конвенция запрещает лицензирование новых наземных искровых передатчиков после 1929 года. [134] Радиоизлучение затухающих волн, называемое классом B, было запрещено после 1934 года, за исключением аварийного использования на судах. [5] [134] Эта лазейка позволила судовладельцам избежать замены искровых передатчиков, которые использовались в качестве аварийных резервных передатчиков на кораблях во время Второй мировой войны.
Наследие
Одним из наследий передатчиков с искровым разрядником является то, что радистов регулярно называли «Спарки» еще долгое время после того, как устройства перестали использоваться. Даже сегодня немецкий глагол funken , буквально «зажигать», также означает «посылать радиосообщения».
В 1950-х годах японская компания по производству игрушек Matsudaya выпустила линейку дешевых игрушечных грузовиков, лодок и роботов с дистанционным управлением под названием Radicon, в которых использовался маломощный искровой передатчик в контроллере как недорогой способ получения сигналов радиоуправления. [135] [136] В игрушке сигналы принимались когерерным приемником.
Генераторы искрового разрядника по-прежнему используются для генерации высокочастотного высокого напряжения, необходимого для инициирования сварочной дуги при дуговой сварке вольфрамовым электродом . [137] Мощные генераторы импульсов с искровым разрядником до сих пор используются для моделирования ЭМИ .
Смотрите также
- История радио
- Изобретение радио
- Любительское радио
- Антикварное радио
- Когерер
- Хрустальное радио
Рекомендации
- ^ a b c «Ранние радиопередатчики» в Хемпстеде, Колин; Уортингтон, Уильям (2005). Энциклопедия технологий 20-го века . Рутледж. С. 649–650. ISBN 978-1135455514.
- ^ Моррис, Кристофер Г. (1992). Словарь академической прессы по науке и технологиям . Издательство Gulf Professional Publishing. п. 2045. ISBN 978-0122004001.
- ^ Чампнесс, Родни (апрель 2010 г.). «Эра искры - начало радио» . Silicon Chip Online : 92–97 . Проверено 14 марта 2018 года .
- ^ а б в Терман, Фредерик Эммонс (1937). Радиотехника (2-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 6–9 . Проверено 14 сентября 2015 года .
- ^ a b Отдельные страны применяют этот запрет в своих законах о коммуникации. В США правила Федеральной комиссии по связи (FCC) квалифицируют использование искрового передатчика как уголовное преступление: «Раздел 2.201: Характеристики излучения, модуляции и передачи, сноска (f)» . Кодекс федеральных правил, раздел 47, глава I, подраздел A, Часть 2, подраздел C . Веб-сайт издательства правительства США. 1 октября 2007 . Проверено 16 марта 2018 .
- ^ а б Шредер, Питер Б. (1967). Контакт на море: история морской радиосвязи . Пресса Грегга. С. 26–30.
- ^ Серуэй, Раймонд; Фаун, Джерри; Вюилле, Крис (2008). Колледж физики (8-е изд.). Cengage Learning. п. 714. ISBN 978-0495386933.
- ^ а б Эллингсон, Стивен В. (2016). Радиотехника . Издательство Кембриджского университета. С. 16–17. ISBN 978-1316785164.
- ^ Нахин, Пол Дж. (2001). Наука о радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench (2-е изд.). Springer Science and Business Media. С. 27–28. ISBN 978-0387951508.
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р Коделла, Кристофер Ф. (2016). «Искра Радио» . История радиолюбителей . Частный сайт CF Codella . Проверено 22 мая 2018 .
- ^ Флеминг, Джон Арчибальд (1906). Принципы электроволновой телеграфии . Лондон: Longmans Green and Co., стр. 15–16.
- ^ Б с д е е г Кеннеди, Хэл (1990). «Как работают искровые преобразователи» (PDF) . История QST Vol. 1 - Технологии . Американская радиорелейная лига . Проверено 27 марта 2018 .
- ^ Моркрофт, Джон Х. (1921). Принципы радиосвязи . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. стр. 275 -279.
- ^ Нахин, Пол Дж. (2001) Наука о радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench, 2-е изд. , п. 38-43
- ^ а б в г д Саркар, Т.К .; Майлу, Роберт; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи . Джон Уайли и сыновья. С. 359–362. ISBN 978-0471783015.
- ^ а б Нахин, Пол Дж. (2001). Наука о радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench (2-е изд.). Springer Science and Business Media. п. 7. ISBN 978-0387951508.
- ^ а б Саркар, Т.К .; Майлу, Роберт; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи . Джон Уайли и сыновья. С. 259–261. ISBN 978-0471783015.
- ^ Фитцджеральд, Джордж "Об энергии, потерянной излучением переменного электрического тока", Отчет Британской ассоциации по развитию науки , 1883 г., перепечатано в Фицджеральд, Джордж (1902). Научные труды покойного Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда . Лондон: Ходжес, Фиггис и Ко, стр. 128–129.
- ^ Нахин, Пол Дж. (2001). Наука о радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench (2-е изд.). Springer Science and Business Media. п. 18. ISBN 978-0387951508.
- ^ Фитцджеральд, Джордж "О способе создания электромагнитных возмущений сравнительно короткой длины волны", Отчет Британской ассоциации по развитию науки , 1883 г., стр. 405, перепечатано в Фицджеральд, Джордж (1902). Научные труды покойного Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда . Лондон: Ходжес, Фиггис и Ко, стр. 129.. Полный текст: «Это достигается за счет использования переменных токов, возникающих при разряде аккумулятора через небольшое сопротивление. Можно было бы производить волны с длиной волны десять метров или даже меньше».
- ^ Зеннек, Джонатан Адольф Вильгельм (1915). Беспроводная телеграфия . Нью-Йорк: McGraw Hill Book Co., стр.173 .Перевод с немецкого А.Е. Селига. Ценнек описывает передатчики Маркони, Брауна и Вина на стр. 173, и ранние «линейные» осцилляторы или осцилляторы Герца на стр. 41.
- ^ a b Герц, Х., "Об очень быстрых электрических колебаниях", Annalen Видемана , Vol. 31, стр. 421, 1887 г. перепечатано в Герц, Генрих (1893). Электрические волны: исследование распространения электрического воздействия с конечной скоростью в пространстве . Dover Publications. стр. 29 -53.
Генрих Герц.
переведено на английский DE Jones - ^ Хун, Сунгук (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion . Американский журнал физики . 71 . MIT Press. С. 3–4. Bibcode : 2003AmJPh..71..286H . DOI : 10.1119 / 1.1533064 . ISBN 978-0262082983.
- ^ а б Baird, D .; Хьюз, Род-Айленд; Нордманн, А. (2013). Генрих Герц: классический физик, современный философ . Springer Science and Business Media. С. 51–53. ISBN 978-9401588553.
- ^ а б в Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 19, 260, 331-332
- ^ а б в Ли, Томас Х. (2004). Конструирование КМОП радиочастотных интегральных схем (2-е изд.). Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 34–36. ISBN 978-0521835398.
- ^ Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 226
- ^ Дональд, Макникол (1946). Покорение космоса радио: экспериментальный рост радиосвязи . Murray Hill Books, Inc. стр. 53 -54, 98.
- ^ а б в г д Хун, Сунгук (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion . Американский журнал физики . 71 . MIT Press. С. 5–9, 22. Bibcode : 2003AmJPh..71..286H . DOI : 10.1119 / 1.1533064 . ISBN 978-0262082983.
- ^ a b Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 260, 263–265
- ^ а б в Коу, Льюис (2006). Беспроводное радио: история . Макфарланд. С. 4–6, 13. ISBN 978-0786426621.
- ^ Весман, Гэвин (2009). Волшебная шкатулка синьора Маркони: самое выдающееся изобретение XIX века и изобретатель-любитель, чей гений произвел революцию . Da Capo Press. п. 52. ISBN 978-0786748549.
- ^ а б в г Грегерсен, Эрик (2011). Руководство по звуку и свету "Британика" . Издательская группа Rosen. п. 159. ISBN. 978-1615303007.
- ^ Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 476-484
- ^ Герц, Х., "О радиации", Annalen Видемана , Vol. 36, 13 декабря 1988 г., стр. 769, перепечатано в Герц, Генрих (1893). Электрические волны: исследование распространения электрического воздействия с конечной скоростью в пространстве . Dover Publications. стр. 172 -185. переведено на английский DE Jones
- ^ Бос, Джагадиш Чандра (январь 1897 г.). «О законченном аппарате для исследования свойств электрических волн» . Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал . 43 (5): 55–88. DOI : 10.1080 / 14786449708620959 . Проверено 30 января 2018 года .
- ^ Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 291-308
- ^ Б с д е е г ч я J к л м Beauchamp, Кен (2001). История телеграфии . ИЭПП. С. 186–190. ISBN 978-0852967928.
- ^ Ли, Томас Х. (2004). Конструирование КМОП радиочастотных интегральных схем (2-е изд.). Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 37–39. ISBN 978-0521835398.
- ^ Хонг, Sungook (2001) Беспроводная связь : Из черного ящика Маркони в Audion , глава 1 и 2
- ^ a b c Британский патент 189612039 Маркони, Гульельмо Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и, следовательно , в аппаратуре , Заявлено: 2 июня 1896 г., полная спецификация: 2 марта 1897 г., принята: 2 июля 1897 г. Британские патенты позволили использовать полную спецификацию подается после заявки. Монопольная антенна Маркони появилась не в его первоначальной заявке в июне 1896 года, а в его спецификации от марта 1897 года. Соответствующий патент США 586193, Маркони, Гульельмо, Передача электрических сигналов , подан 7 декабря 1896 г., принят: 13 июля 1897 г.
- ^ Хонг, Sungook (2001) Беспроводная связь : Из черного ящика Маркони к Audion , с. 20–21
- Перейти ↑ Aitken, Hugh (2014) Syntony and Spark: The Origins of Radio , p. 195-218
- ^ а б в Huurdeman, Антон А. (2003). Всемирная история телекоммуникаций . Джон Уайли и сыновья. С. 207–209. ISBN 978-0471205050.
- ^ а б в г д Виссер, Хубрегт Дж. (2006). Основы антенных решеток и фазированных решеток . Джон Уайли и сыновья. С. 30–33. ISBN 978-0470871188.
- ^ Дози, Джованни; Тис, Дэвид Дж .; Читрий, Йозеф (2004). Понимание промышленных и корпоративных изменений . ОУП Оксфорд. п. 251. ISBN. 978-0191533457.
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р д т ы Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 352-353, 355-358 , архив
- ↑ Морс (1925) Радио: Луч и радиовещание , стр. 24–26
- ^ a b c d e Hong, Sungook (2001) Wireless: От черного ящика Маркони до Audion , стр. 60–61
- ^ Huurdeman, Антон (2003) Всемирная история телекоммуникаций , стр. 212-215
- ^ Бернс, Рассел В. (2004). Коммуникации: международная история формирующих лет . Институт инженеров-электриков. С. 313–329. ISBN 978-0863413278.
- ^ a b c Нахин, Пол Дж. (2001) Наука о радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench, 2-е изд. , п. 46
- ^ а б в г д е Троуэр, КР (5 сентября 1995 г.). История тюнинга . Материалы Международной конференции 1995 г. "100 лет радио". Лондон: Институт инженерных технологий. DOI : 10.1049 / ф: 19950799 . ISBN 0-85296-649-0. Проверено 20 июня 2018 . в архиве
- ^ а б Марриотт, Роберт Х. (июнь 1917 г.). "Развитие радио США" . Труды ИРЭ . 5 (3): 179–188 . Проверено 8 марта 2018 .
- ^ а б в г Эйткен, Хью GJ (2014). Непрерывная волна: технология и американское радио, 1900-1932 гг . Издательство Принстонского университета. С. 4–7, 32–33. ISBN 978-1400854608.
- ^ a b c d Эшли, Хейворд (1912) Беспроводная телеграфия и беспроводная телефония: понятное изложение науки о беспроводной передаче информации , стр. 34-36
- ^ Коделла, Кристофер Ф. (2016). «Антенны, навесное оборудование и слышимость» . История радиолюбителей . Частный сайт Коделлы . Проверено 22 мая 2018 .
- ^ а б в г д Янский, Кирилл Мефодий (1919). Принципы радиотелеграфии . Нью - Йорк: McGraw-Hill Book Co. стр. 165 -167.
- ^ a b c d Hong, Sungook (2001) Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion , стр. 90-93
- ^ а б в г д Эйткен, Хью GJ (2014). Синтония и Искра: Истоки радио . Princeton Univ. Нажмите. С. 72–79. ISBN 978-1400857883.
- ^ Ли, Томас Х. 2004 Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд. , п. 6-7
- ^ Howeth, LS (1963). История связи - Электроника в ВМС США . ВМС США. стр. 38 -39.
- ^ «Репортаж о гонках яхт по беспроводному телеграфу» . Электрический мир . 38 (15): 596–597. 12 октября 1901 . Проверено 8 марта 2018 .
- ^ a b Британский патент GB189711575 Lodge, OJ Improvements in Syntonized Telegraph without Line Wires подан: 10 мая 1897 г., предоставлен: 10 августа 1898 г.
- ^ а б Эшли, Чарльз Гриннелл; Хейворд, Чарльз Брайан (1912). Беспроводная телеграфия и беспроводная телефония: понятное изложение науки о беспроводной передаче разведданных . Американская заочная школа. С. 38 .
селективная сигнализация.
- ^ Кеннелли, Артур Эдвин (1906). Беспроводная телеграфия: элементарный трактат . Нью - Йорк: Моффат, Yard и Ко стр. 173 -180.
селективная сигнализация.
- ^ "Статья Крукса была прочитана очень широко - и более того, внимательной и запомненной - как в Европе, так и в Соединенных Штатах; вряд ли найдется хоть один важный деятель в первые дни радио, который бы в какой-то момент в его мемуарах или переписка ссылается на статью 1892 года как на имеющую значение ". Эйткен, Хью (2014) Syntony и Spark: Истоки радио , стр. 111-116
- ^ Крукс, Уильям (1 февраля 1892 г.). «Некоторые возможности электричества» . Двухнедельный обзор . 51 : 174–176 . Проверено 19 августа 2015 года .
- ^ a b c d e f Эйткен, Хью 2014 Syntony and Spark: Истоки радио , стр. 125-136, 254-255, 259
- ^ a b Эйткен, Хью 2014 Syntony and Spark: Истоки радио , стр. 108-109
- ^ Объяснение Лоджа его синтонной радиосистемы находится в Лодж, Оливер (1900). Сигнализация через пространство без проводов . Лондон: Издательство Электрик, стр. 50–58.
- ^ Эйткен, Хью GJ (2014). Синтония и Искра: Истоки радио . Princeton Univ. Нажмите. С. 130–143. ISBN 978-1400857883.
- ^ а б Маркони, Гульельмо (24 мая 1901 г.). "Синтоническая беспроводная телеграфия" . Электрик . Проверено 8 апреля 2017 года .
- ^ a b c Hong, Sungook (2001) Wireless: От черного ящика Маркони до Audion , стр. 98–100
- ^ « Тесла имеет право либо на отдельный приоритет, либо на независимое открытие « трех концепций в теории беспроводной связи »: (1) идея индуктивной связи между управляющими и рабочими цепями (2) важность настройки обеих цепей, т. Е. Идея «колебательный трансформатор» (3) идея разомкнутой вторичной цепи с емкостной нагрузкой » Уиллер, LP (август 1943 г.). «Вклад Теслы в высокие частоты». Электротехника . 62 (8): 355–357. DOI : 10.1109 / EE.1943.6435874 . ISSN 0095-9197 . S2CID 51671246 .
- ^ Тесла, Н., " О свете и других высокочастотных явлениях ", Томас Каммерфорд Мартин (1894) Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы, 2-е изд. , п. 294-373
- ^ а б Стерлинг, Кристофер Х. (2013). Биографическая энциклопедия американского радио . Рутледж. С. 382–383. ISBN 978-1136993756.
- ^ Ут, Роберт (1999). Тесла, Мастер молнии . Barnes and Noble Publishing. С. 65–70. ISBN 978-0760710050.
- ^ Б с д е е г Рокман, Ховард Б. (2004). Право интеллектуальной собственности для инженеров и ученых . Джон Уайли и сыновья. С. 196–199. ISBN 978-0471697398.
- ^ а б Регал, Брайан (2005). Радио: история жизни технологии . Издательская группа "Гринвуд". С. 21–23. ISBN 978-0313331671.
- ^ Чейни, Маргарет (2011) Тесла: Человек вне времени , стр. 96-97
- ^ Б патент США № 645576, Никола Тесла, система передачи электрической энергии , поданной: 2 сентября 1897; предоставлено: 20 марта 1900 г.
- ^ Вунш, А. Дэвид (ноябрь 1998 г.). «Неправильное толкование Верховного суда: загадочная глава в истории радио» . Антенна . 11 (1) . Проверено 3 декабря 2018 .
- ^ Коу, Льюис (2006). Беспроводное радио: история . Макфарланд. С. 111–113. ISBN 978-0786426621.
- ^ Смит, Крейг Б. (2008). Молния: огонь с неба . ISBN Dockside Consultants Inc. 978-0-615-24869-1.
- ^ Патент США № 609 154 Оливер Джозеф Лодж, Электротелеграфия , подана: 1 февраля 1898 г., предоставлена: 16 августа 1898 г.
- ^ а б в г д Уайт, Томас Х. (1 ноября 2012 г.). «Никола Тесла: парень, который не« изобрел радио » » . Ранняя история радио Соединенных Штатов . Персональный сайт TH White . Проверено 20 июня 2018 .
- ^ a b Британский патент No. 189922020 Карл Фердинанд Браун, Усовершенствования телеграфии или связанные с ней без использования непрерывных проводов , заявлено: 3 ноября 1899 г., полная спецификация: 30 июня 1900 г., предоставлена: 22 сентября 1900 г.
- ^ a b Патент США № 714756, Метод электрической сигнализации Джона Стоуна , подана 8 февраля 1900 г., предоставлена 2 декабря 1902 г.
- ^ а б Ортон, Джон В. (2009). Полупроводники и информационная революция: волшебные кристаллы, благодаря которым ИТ произошло . Академическая пресса. п. 37. ISBN 978-0080963907.
- ^ a b Британский патент No. 7777, Гульельмо Маркони, Усовершенствования в аппарате для беспроводного телеграфирования , подано: 26 апреля 1900 г., выдано: 13 апреля 1901 г. Соответствующий патент США № 763 772, Гульельмо Маркони, Аппарат для беспроводного телеграфирования , подана: 10 ноября 1900 г., предоставлена: 28 июня 1904 г.
- ^ "Кто изобрел радио?" . Tesla: Master of Lightning - сайт-компаньон для телевизионного документального фильма PBS 2000 года . PBS.org, веб-сайт Службы общественного вещания. 2000 . Проверено 9 апреля 2018 .
- ↑ Морс (1925) Радио: Луч и радиовещание , стр. 30
- ^ «№ 369 (1943) Маркони Уайрлес Ко. Оф Америка против Соединенных Штатов» . Решение Верховного суда США . Сайт Findlaw.com. 21 июня 1943 года . Проверено 14 марта 2017 года .
- ^ Б с д е е г ч Beauchamp, Кен (2001). История телеграфии . ИЭПП. С. 192–194. ISBN 978-0852967928.
- ^ Б с д е е г Флеминг, Джон Арчибальд (1906). Принципы электроволновой телеграфии . Лондон: Longmans Green and Co., стр. 449–454.
- ^ Б с д е е г Саркара и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 387–392
- ^ Б с д е е г ч Белроуз, Джон С. (5 сентября 1995 г.). Фессенден и Маркони: их различные технологии и трансатлантические эксперименты в течение первого десятилетия этого века . Материалы Международной конференции 1995 г. "100 лет радио". Международная конференция по электрическим машинам и приводам . Лондон: Инженерно-технологический институт. С. 32–34. CiteSeerX 10.1.1.205.7281 . DOI : 10.1049 / ф: 19950787 . ISSN 0537-9989 . S2CID 218471926 . Проверено 4 сентября 2018 года .
- ^ а б в г Хун, Сунгук (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion . Американский журнал физики . 71 . MIT Press. С. 286–288. Bibcode : 2003AmJPh..71..286H . DOI : 10.1119 / 1.1533064 . ISBN 978-0262082983.
- ^ Марголис, Лори (11 декабря 2001 г.). «Имитация волн» . Хранитель . Лондон: Guardian Media Group . Проверено 8 сентября 2018 года .
- ^ a b c Бернард Леггетт (1921) Беспроводная телеграфия, с особым упором на систему с гашением искры , стр. 55–59
- ^ Леггетт, Бернард Джон (1921). «Беспроводная телеграфия, с особым упором на систему с гашением искры» . Природа . 107 (2691): 51–55. Bibcode : 1921Natur.107..390. . DOI : 10.1038 / 107390b0 . hdl : 2027 / mdp.39015063598398 . S2CID 4075587 .
- ^ a b c d Huurdeman, Антон (2003) Всемирная история телекоммуникаций , стр. 271-272 . Автор неправильно написал слово «закаленный» как «затушеванный».
- ^ а б в Бернс, Рассел В. (2004). Коммуникации: международная история формирующих лет . Институт инженеров-электриков. С. 361–362. ISBN 978-0863413278.
- ^ Bard, Allen J .; Инзельт, Дьёрдь; Шольц, Фриц (2012). Электрохимический словарь (2-е изд.). Springer Science and Business Media. п. 972. ISBN 978-3642295515.
- ^ а б в г Руперт, Стэнли (1919). Учебник по беспроводной телеграфии, Том. 1: Общая теория и практика . Лондон: Longmans Green and Co., стр. 200–204.
- ^ а б Beauchamp, Кен (2001). История телеграфии . ИЭПП. С. 194–197. ISBN 978-0852967928.
- ^ a b Бернард Леггетт (1921) Беспроводная телеграфия, с особым акцентом на систему с гашением искры , стр. 60-63
- ^ а б фон Арко, Георг (19 июня 1909). «Новый Telefunken Telegraph: сочетание дуговых и искровых систем» . Приложение Scientific American . 67 (1746): 390. DOI : 10.1038 / scientificamerican06191909-390supp . Проверено 5 декабря 2018 .
- ^ Британский патент GB189620981 Генри Харрис Лейк для Николы Теслы Усовершенствования, касающиеся производства, регулирования и использования электрических токов высокой частоты, и устройства, поэтому подана: 22 сентября 1896 г., предоставлена: 21 ноября 1896 г.
- ^ Морс, AH (1925). Радио: Луч и трансляция . Лондон: Эрнст Бенн, Лтд., Стр. 25, 138–148.
- ^ а б «Закон о регулировании радиосвязи» . Открытый 264 С. 6412 утвержден 13 августа 1912 . Конгресс США. 1912. С. 6–14 . Проверено 14 апреля 2019 .включен в Законы США о радиосвязи , издание 27 июля 1914 года, Министерство торговли, государственная типография США.
- ^ Бухер, Элмер Э. (1917). Практическая беспроводная телеграфия . Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 274–275.
- ^ Курси, Филипп Р. (сентябрь 1919 г.). "Передатчик непрерывных волн с синхронизацией искры Маркони" (PDF) . Беспроводной мир . 7 (78): 310–316 . Проверено 19 августа 2018 .
- ^ Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 399
- ^ Голдсмит, Альфред Н. (1918). Радиотелефония . Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 73–75.
- ^ "Великие станции беспроводной связи: Карнарвон" (PDF) . Беспроводной мир . 7 (78): 301–307. Сентябрь 1919 . Проверено 19 августа 2018 .
- ^ Маккиннон, Колин (2004). «Первые прямые беспроводные сообщения из Англии в Австралию» . История австралийского любительского радио . Военный радиолокационный информационный сайт VK2DYM . Проверено 4 мая 2018 .
- ^ Белый, Томас Х. (2003). «Раздел 12: Радио в море (1891-1922)» . Ранняя история радио Соединенных Штатов . Персональный сайт TH White . Проверено 2 октября 2018 года .
- ^ Муркрофт, Джон Гарольд; Пинто, А .; Карри, Уолтер Эндрю (1921). Принципы радиосвязи . Джон Уайли и сыновья. С. 357 .
- ^ а б Коделла, Кристофер Ф. (2016). «Писк» . История радиолюбителей . Частный сайт Коделлы . Проверено 22 мая 2018 .
- ^ а б Белый, Томас Х. (2003). «Раздел 12: Любители-пионеры (1900-1912)» . Ранняя история радио Соединенных Штатов . Earlyradiohistory.us . Проверено 26 июня 2018 .
- ^ Howeth, LS (1963). История связи - Электроника в ВМС США . ВМС США. С. 69, 117.
- ^ а б в Коделла, Кристофер Ф. (2016). «Первый регламент» . История радиолюбителей . Частный сайт Коделлы . Проверено 22 мая 2018 .
- ^ Пикворт, Джордж (январь 1994). «Трансатлантический передатчик Маркони мощностью 200 кВт» . Мир электроники . 102 (1718). Архивировано из оригинала на 2002-10-20 . Проверено 22 марта 2018 .
- ^ Бухер, Элмер Э. (1917). Практическая беспроводная телеграфия . Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 288–307.
- ^ а б Леггетт, Бернард Джон (1921). «Беспроводная телеграфия, с особым упором на систему с гашением искры» . Природа . 107 (2691): 299–305. Bibcode : 1921Natur.107..390. . DOI : 10.1038 / 107390b0 . hdl : 2027 / mdp.39015063598398 . S2CID 4075587 .
- ^ а б Лескарбоура, Остин К. (1922). Радио для всех . Scientific American Publishing Co. стр. 259 -263.
- ^ Хедрик, Дэниел Р. (1988). Щупальца прогресса: передача технологий в эпоху империализма, 1850-1940 гг . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 126–130. ISBN 978-0198021780.
- ^ Сильный, Фредерик Финч (1908). Токи высокой частоты . Нью-Йорк: Rebman Co., стр. 41 .
тесла Удин д'арсонваль Элиу Томсон Роуленд.
- ^ Ковач, Ричард (1945). Электротерапия и светотерапия (5-е изд.). Филадельфия: Леа и Фебигер. С. 187–188, 197–200.
- ^ Карр, Джозеф Дж. (Май 1990 г.). «Ранние радиопередатчики» (PDF) . Популярная электроника . 7 (5): 43–46 . Проверено 21 марта 2018 .
- ↑ Джордж Фицджеральд еще в 1892 году описал искровой генератор как подобный колебаниям, возникающим, когда пробка выскакивает из винной бутылки, и сказал, что нужен был непрерывный электромагнитный «свист». Он понял, что если бы сопротивление настроенного контура было сделано нулевым или отрицательным, оно будет производить непрерывные колебания, и попытался создать электронный генератор, возбуждая настроенный контур отрицательным сопротивлением от динамо-машины, то, что сегодня назвали бы параметрическим генератором, но был неудачным. Дж. Фитцджеральд, « О возбуждении электромагнитных колебаний в электромагнитных и электростатических двигателях» , прочитанный 22 января 1892 г. на собрании Лондонского физического общества в Лармор, Джозеф, Эд. (1902). Научные труды покойного Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда . Лондон: Лонгманс, Грин и Ко, стр. 277–281. Архивировано 07 июля 2014 года.
- ^ а б Howeth, LS (1963). История связи - Электроника в ВМС США . ВМС США. С. 509 . ISBN 978-1365493225.
- ^ Паркер, Джон (сентябрь 2017 г.). "Flotsam & Jetsam - Контроль по радио" . Сайт моделей лодок . MyTimeMedia Ltd., Великобритания . Проверено 20 марта 2018 года .
- ^ Финдли, Дэвид А. (1 сентября 1957 г.). «Радиоуправляемые игрушки используют искровой разрядник» (PDF) . Электроника . 30 (9): 190 . Проверено 11 ноября 2015 года .
- ^ «Серия сварки TIG: мощность, которую нужно выполнить» . Веб-сайт Lincoln Electric. 2006 . Проверено 6 января 2019 .
... элемент номер один в обслуживании аппаратов TIG - это очистка и регулировка искрового промежутка.
Архивировано 16 мая 2006 года в Wayback Machine.
дальнейшее чтение
- Моркрофт, Джон Гарольд (1921). "Искровая телеграфия" . Принципы радиосвязи . Нью-Йорк: Вили. С. 275–363 . Проверено 12 сентября 2015 года .
- Зеннек, Джонатан (1915). Беспроводная телеграфия . Перевод Альфреда Э. Силига. Нью-Йорк: Книжная компания McGraw-Hill . Проверено 14 сентября 2015 года .
Внешние ссылки
- Генератор, дуга и искра
- Фессенден и ранняя история радионауки
- Краткая история искры
- Передатчик Massie Spark The New England Wireless and Steam Museum
- «Звуки передатчика искры со звуком» . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 года.
- Обзор ключа Sparks Telegraph
- Радиотехнологии в общем использовании около 1914 г.
- История и работа датчика искрового промежутка