stringtranslate.com

Передатчик с искровым зазором

Маломощный индуктивно связанный искровой разрядник, выставленный в Электрическом музее, Фрастанц , Австрия. Искровой разрядник находится внутри коробки с прозрачной крышкой в ​​верхнем центре.

Искровой передатчик — устаревший тип радиопередатчика , который генерирует радиоволны с помощью электрической искры . [1] [2] Искровые передатчики были первым типом радиопередатчиков и основным типом, использовавшимся в эпоху беспроводного телеграфа или «искры», первые три десятилетия радио , с 1887 года до конца Первой мировой войны. [3] [4] Немецкий физик Генрих Герц построил первые экспериментальные искровые передатчики в 1887 году, с помощью которых он доказал существование радиоволн и изучил их свойства.

Фундаментальным ограничением передатчиков с искровым разрядником является то, что они генерируют серию коротких переходных импульсов радиоволн, называемых затухающими волнами ; они не способны производить непрерывные волны, используемые для передачи аудио (звука) в современных радиопередачах AM или FM . Поэтому передатчики с искровым разрядником не могли передавать аудио, а вместо этого передавали информацию по радиотелеграфу ; оператор включал и выключал передатчик с помощью телеграфного ключа , создавая импульсы радиоволн для записи текстовых сообщений в коде Морзе .

Первые практические передатчики и приемники с искровым разрядником для радиотелеграфной связи были разработаны Гульельмо Маркони около 1896 года. Одним из первых применений передатчиков с искровым разрядником было использование на кораблях для связи с берегом и передачи сигнала бедствия, если судно тонуло. Они сыграли решающую роль в морских спасательных операциях, таких как катастрофа «Титаника » 1912 года . После Первой мировой войны были разработаны передатчики на электронных лампах , которые были менее дорогими и производили непрерывные волны, имевшие больший диапазон, производившие меньше помех и также способные передавать аудиосигнал, что сделало передатчики с искровым разрядником устаревшими к 1920 году. Радиосигналы, производимые 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 работы

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]

Электрически заряженная емкость, разряжаемая через электрическую искру через искровой промежуток между двумя проводниками, была первым известным устройством, способным генерировать радиоволны. [10] : стр.3  Сама по себе искра не производит радиоволны, она просто служит быстродействующим переключателем для возбуждения резонансных радиочастотных колеблющихся электрических токов в проводниках присоединенной цепи. Проводники излучают энергию в этом колеблющемся токе в виде радиоволн.

Из-за присущей проводникам цепи индуктивности 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 положительно и отрицательно, пока колебания не затихнут. [11] [12]

Наглядная схема простого передатчика с искровым разрядником из детской книги для хобби 1917 года, демонстрирующая примеры ранних использованных электронных компонентов. Это типично для маломощных передатчиков, собранных в домашних условиях тысячами любителей в этот период для изучения захватывающей новой технологии радио.

Практический искровой передатчик состоит из следующих частей: [11] [13] [14] [15]

Операционный цикл

Передатчик работает в быстро повторяющемся цикле, в котором конденсатор заряжается до высокого напряжения трансформатором и разряжается через катушку искрой через искровой промежуток. [11] [16] Импульсная искра возбуждает резонансный контур, заставляя его «звенеть» подобно колоколу, создавая кратковременный колебательный ток, который излучается антенной в виде электромагнитных волн. [11] Передатчик повторяет этот цикл с высокой скоростью, поэтому искра кажется непрерывной, а радиосигнал звучит как скуление или жужжание в радиоприемнике .

Демонстрация восстановленного искрового разрядника передатчика беспроводной станции Massie 1907 года
Аудиозапись передачи искрового разрядника Massie
Код Морзе " CQ DE PJ"
  1. Цикл начинается, когда ток от трансформатора заряжает конденсатор, сохраняя положительный электрический заряд на одной из его пластин и отрицательный заряд на другой. Пока конденсатор заряжается, искровой промежуток находится в непроводящем состоянии, не давая заряду выходить через катушку.
  2. Когда напряжение на конденсаторе достигает пробивного напряжения искрового промежутка, воздух в промежутке ионизируется , вызывая электрическую искру , снижая его сопротивление до очень низкого уровня (обычно менее одного Ома ). Это замыкает цепь между конденсатором и катушкой.
  3. Заряд на конденсаторе разряжается в виде тока через катушку и искровой промежуток. Из-за индуктивности катушки, когда напряжение на конденсаторе достигает нуля, ток не прекращается, а продолжает течь, заряжая пластины конденсатора с противоположной полярностью, пока заряд снова не будет сохранен в конденсаторе, на противоположных пластинах. Затем процесс повторяется, причем заряд течет в противоположном направлении через катушку. Это продолжается, в результате чего колебательные токи быстро текут вперед и назад между пластинами конденсатора через катушку и искровой промежуток.
  4. Резонансный контур подключен к антенне, поэтому эти колебательные токи также протекают в антенне, заряжая и разряжая ее. Ток создает колебательное магнитное поле вокруг антенны, в то время как напряжение создает колебательное электрическое поле . Эти колебательные поля излучаются от антенны в пространство как электромагнитная волна ; радиоволна.
  5. Энергия в резонансном контуре ограничена количеством энергии, изначально запасенной в конденсаторе. Излучаемые радиоволны вместе с теплом, вырабатываемым искрой, расходуют эту энергию, заставляя колебания быстро уменьшаться по амплитуде до нуля. Когда колебательный электрический ток в первичном контуре уменьшается до точки, когда его недостаточно для поддержания ионизации воздуха в искровом промежутке, искра прекращается, размыкая резонансный контур и прекращая колебания. В передатчике с двумя резонансными контурами колебания во вторичном контуре и антенне могут продолжаться некоторое время после прекращения искры. Затем трансформатор снова начинает заряжать конденсатор, и весь цикл повторяется.

Цикл очень быстрый, занимает менее миллисекунды. С каждой искрой этот цикл производит радиосигнал, состоящий из колеблющейся синусоидальной волны, которая быстро увеличивается до высокой амплитуды и экспоненциально уменьшается до нуля, называемой затухающей волной . [11] Частота колебаний , которая является частотой излучаемых радиоволн, равна резонансной частоте резонансного контура, определяемой емкостью конденсатора и индуктивностью катушки:

Передатчик быстро повторяет этот цикл, поэтому на выходе получается повторяющаяся строка затухающих волн. Это эквивалентно амплитуде радиосигнала, модулированной с постоянной частотой, поэтому его можно демодулировать в радиоприемнике с помощью выпрямляющего AM- детектора , например, кристаллического детектора или лампы Флеминга, использовавшихся в эпоху беспроводной телеграфии. Частота повторения (скорость искр) находится в звуковом диапазоне, обычно от 50 до 1000 искр в секунду, поэтому в наушниках приемника сигнал звучит как постоянный тон, скуление или жужжание. [13]

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) строк затухающих волн, чтобы составить сообщения на азбуке Морзе . Пока клавиша нажата, искровой разрядник срабатывает повторно, создавая строку импульсов радиоволн, поэтому в приемнике нажатие клавиши звучит как жужжание; все сообщение кода Морзе звучит как последовательность жужжаний, разделенных паузами. В маломощных передатчиках клавиша напрямую разрывает первичную цепь трансформатора питания, в то время как в высокомощных передатчиках клавиша управляет мощным реле , которое разрывает первичную цепь.

Цепь зарядки и скорость искрообразования

Схема, которая заряжает конденсаторы, вместе с самим искровым промежутком определяет частоту искр передатчика, количество искр и результирующих затухающих волновых импульсов, которые он производит в секунду, что определяет тон сигнала, слышимого в приемнике. Частоту искр не следует путать с частотой передатчика , которая представляет собой количество синусоидальных колебаний в секунду в каждой затухающей волне. Поскольку передатчик производит один импульс радиоволн на искру, выходная мощность передатчика была пропорциональна частоте искр, поэтому предпочтение отдавалось более высоким частотам. Искровые передатчики обычно использовали один из трех типов силовых цепей: [11] [13] [17] : стр.359–362 

Индукционная катушка

Индукционная катушка (катушка Румкорфа) использовалась в маломощных передатчиках, обычно менее 500 Вт, часто с питанием от батареи. Индукционная катушка — это тип трансформатора, работающего от постоянного тока, в котором вибрирующий контакт переключателя на катушке, называемый прерывателем, многократно разрывает цепь, которая обеспечивает подачу тока на первичную обмотку, заставляя катушку генерировать импульсы высокого напряжения. Когда включается первичный ток на катушку, первичная обмотка создает магнитное поле в железном сердечнике, которое оттягивает пружинный рычаг прерывателя от своего контакта, размыкая переключатель и прерывая первичный ток. Затем магнитное поле разрушается, создавая импульс высокого напряжения во вторичной обмотке, и рычаг прерывателя отскакивает назад, чтобы снова замкнуть контакт, и цикл повторяется. Каждый импульс высокого напряжения заряжал конденсатор, пока не срабатывал искровой промежуток, в результате чего за импульс возникала одна искра. Прерыватели были ограничены низкой частотой искрообразования 20–100 Гц, что звучало как низкое гудение в приемнике. В мощных индукционных передатчиках вместо вибрационного прерывателя использовался ртутный турбинный прерыватель . Он мог прерывать ток на частотах до нескольких тысяч герц, а частоту можно было регулировать для получения наилучшего тона.

Трансформатор переменного тока

В передатчиках большей мощности, работающих от переменного тока, трансформатор повышает 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 высокого отрицательного напряжения. Искровой промежуток регулируется таким образом, чтобы искры возникали только вблизи максимального напряжения, на пиках синусоиды переменного тока , когда конденсатор полностью заряжен. Поскольку синусоида переменного тока имеет два пика за цикл, в идеале в течение каждого цикла возникало две искры, поэтому частота искр была равна удвоенной частоте переменного тока [15] (часто во время пика каждого полупериода возникало несколько искр). Частота искр передатчиков, работающих от сети 50 или 60 Гц, составляла, таким образом, 100 или 120 Гц. Однако более высокие звуковые частоты лучше прорезают помехи, поэтому во многих передатчиках трансформатор питался от комплекта двигатель-генератор переменного тока , электродвигателя, вал которого вращал генератор переменного тока , который вырабатывал переменный ток более высокой частоты, обычно 500 Гц, что приводило к частоте искрообразования 1000 Гц. [15]

Погашенный искровой промежуток

Скорость, с которой могут передаваться сигналы, естественным образом ограничена временем, необходимым для гашения искры. Если, как описано выше, проводящая плазма в нулевых точках переменного тока не охлаждается достаточно, чтобы погасить искру, «постоянная искра» сохраняется до тех пор, пока накопленная энергия не рассеется, что позволяет осуществлять практическую работу только до примерно 60 сигналов в секунду. [ необходима цитата ] Если предпринимаются активные меры для прерывания дуги (либо путем продувки воздуха через искру, либо путем удлинения искрового промежутка), можно получить гораздо более короткую «гасящую искру». [ необходима цитата ] Простая система гасящей искры все еще допускает несколько колебаний конденсаторной цепи за время, необходимое для гашения искры. При разорванной искровой цепи частота передачи определяется исключительно резонансным контуром антенны, что позволяет упростить настройку.

Вращающийся 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, который производил искры, проходя мимо неподвижного электрода. [11] [15] Скорость искры была равна числу оборотов в секунду, умноженному на количество искровых электродов на колесе. Он мог производить скорость искры до нескольких тысяч герц, и скорость можно было регулировать, изменяя скорость двигателя. Вращение колеса обычно было синхронизировано с синусоидальной волной переменного тока , поэтому движущийся электрод проходил мимо неподвижного на пике синусоиды, инициируя искру, когда конденсатор был полностью заряжен, что производило музыкальный тон в приемнике. При правильной настройке таким образом устранялась необходимость во внешнем охлаждении или гасящем потоке воздуха, как и потеря мощности непосредственно из зарядной цепи (параллельной конденсатору) через искру.

История

Изобретение радиопередатчика стало результатом слияния двух направлений исследований.

Одной из них была попытка изобретателей разработать систему для передачи телеграфных сигналов без проводов. Эксперименты ряда изобретателей показали, что электрические возмущения могут передаваться на короткие расстояния по воздуху. Однако большинство этих систем работали не с помощью радиоволн, а с помощью электростатической индукции или электромагнитной индукции , которые имели слишком малый радиус действия, чтобы быть практичными. [18] В 1866 году Мэлон Лумис заявил, что передал электрический сигнал через атмосферу между двумя 600-футовыми проводами, удерживаемыми воздушными змеями на вершинах гор на расстоянии 14 миль друг от друга. [18] Томас Эдисон приблизился к открытию радио в 1875 году; он генерировал и обнаруживал радиоволны, которые он назвал «эфирными токами», экспериментируя с высоковольтными искровыми цепями, но из-за нехватки времени не стал заниматься этим вопросом. [17] : стр. 259–261  Дэвид Эдвард Хьюз в 1879 году также наткнулся на передачу радиоволн, которую он принял с помощью своего угольного микрофонного детектора, однако он был убежден, что то, что он наблюдал, было индукцией . [17] : стр. 259–261  Ни одному из этих людей обычно не приписывают открытие радио, поскольку они не понимали значимости своих наблюдений и не опубликовали свою работу до Герца.

Другим было исследование физиков, чтобы подтвердить теорию электромагнетизма , предложенную в 1864 году шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом , теперь называемую 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 это подтвердить или сгенерировать или обнаружить электромагнитные волны с другими длинами волн. К 1883 году была выдвинута теория, что ускоренные электрические заряды могут создавать электромагнитные волны, и Джордж Фицджеральд рассчитал выходную мощность рамочной антенны . [19] Фицджеральд в краткой заметке, опубликованной в 1883 году, предположил, что электромагнитные волны могут быть получены практически путем быстрой разрядки конденсатора; метод, используемый в искровых передатчиках, [20] [21] однако нет никаких указаний на то, что это вдохновило других изобретателей.

Разделение истории искровых передатчиков на различные типы, представленное ниже, соответствует организации предмета, используемой во многих учебниках по беспроводной связи. [22]

Генераторы Герца

Немецкий физик Генрих Герц в 1887 году построил первые экспериментальные передатчики с искровым зазором во время своих исторических экспериментов, чтобы продемонстрировать существование электромагнитных волн, предсказанных Джеймсом Клерком Максвеллом в 1864 году, в которых он открыл радиоволны , [23] [24] : с.3-4  [25] [17] : с.19, 260, 331–332  , которые назывались «волнами Герца» примерно до 1910 года. Герц был вдохновлен попробовать схемы с искровым возбуждением экспериментами со «спиралями Рейсса», парой плоских спиральных индукторов с проводниками, заканчивающимися искровыми зазорами. Конденсатор в виде лейденской банки, разряжаемый через одну спираль, вызывал искры в зазоре другой спирали.

Первый генератор Герца: пара медных проводов длиной один метр с искровым зазором 7,5 мм между ними, заканчивающихся цинковыми сферами диаметром 30 см. При подаче импульсов напряжением 20 000 вольт от индукционной катушки (не показана) она производила волны с частотой примерно 50 МГц.

См. схему цепи. Передатчики Герца состояли из дипольной антенны, сделанной из пары коллинеарных металлических стержней различной длины с искровым зазором (S) между их внутренними концами и металлическими шариками или пластинами для емкости (C), прикрепленными к внешним концам. [23] [17] : стр. 19, 260, 331–332  [25] Две стороны антенны были подключены к индукционной катушке (катушке Румкорфа) (T) — обычному лабораторному источнику питания, который производил импульсы высокого напряжения, от 5 до 30 кВ. Помимо излучения волн, антенна также действовала как гармонический осциллятор ( резонатор ), который генерировал колебательные токи. Высоковольтные импульсы от индукционной катушки (T) подавались между двумя сторонами антенны. Каждый импульс сохранял электрический заряд в емкости антенны, который немедленно разряжался искрой через искровой зазор. Искра возбуждала кратковременные колеблющиеся стоячие волны тока между сторонами антенны. Антенна излучала энергию в виде кратковременного импульса радиоволн; затухающей волны . Частота волн была равна резонансной частоте антенны, которая определялась ее длиной; она действовала как полуволновой диполь , который излучал волны, примерно в два раза превышающие длину антенны (например, диполь длиной 1 метр будет генерировать радиоволны частотой 150 МГц). Герц обнаружил волны, наблюдая крошечные искры в микрометровых искровых промежутках (М) в петлях проволоки, которые функционировали как резонансные приемные антенны. Оливер Лодж также экспериментировал с искровыми осцилляторами в это время и приблизился к открытию радиоволн до Герца, но его внимание было сосредоточено на волнах на проводах, а не в свободном пространстве. [26] [17] : стр.226 

Схема искрового генератора и приемника Герца. Прерыватель (I) и конденсатор в первичной цепи индукционной катушки создавали непрерывную цепочку затухающих волн. Герц часто просто использовал кнопочный переключатель, который при нажатии создавал одну искру и импульс радиоволн, что приводило к одной искре в его приемнике.

Герц и первое поколение физиков, которые построили эти «генераторы Герца», такие как Джагадиш Чандра Бозе , лорд Рэлей , Джордж Фицджеральд , Фредерик Траутон , Аугусто Риги и Оливер Лодж , в основном интересовались радиоволнами как научным явлением и в значительной степени не смогли предвидеть их возможности как технологии связи. [27] : стр. 54, 98  [24] : стр. 5-9, 22  [17] : стр. 260, 263–265  [28] Из-за влияния теории Максвелла в их мышлении доминировало сходство между радиоволнами и световыми волнами; они считали радиоволны невидимой формой света. [24] : стр. 5-9, 22  [17] : стр. 260, 263–265  По аналогии со светом они предположили, что радиоволны распространяются только по прямым линиям, поэтому они считали, что радиопередача ограничена визуальным горизонтом , как и существующие оптические методы сигнализации, такие как семафор , и поэтому не способна передавать данные на большие расстояния. [26] [29] [30] Еще в 1894 году Оливер Лодж предположил, что максимальное расстояние, на которое могут передаваться волны Герца, составляет полмили. [24] : стр. 5-9, 22 

Чтобы исследовать сходство между радиоволнами и световыми волнами , эти исследователи сосредоточились на создании коротких волн высокой частоты, с помощью которых они могли бы дублировать классические оптические эксперименты с радиоволнами, используя квазиоптические компоненты, такие как призмы и линзы, сделанные из парафина , серы , а также дифракционных решеток из смолы и проволоки . [17] : стр. 476-484  Их короткие антенны генерировали радиоволны в диапазонах VHF , UHF или микроволновых диапазонах. В своих различных экспериментах Герц создавал волны с частотами от 50 до 450 МГц, что примерно соответствует частотам, используемым сегодня вещательными телевизионными передатчиками . Герц использовал их для проведения исторических экспериментов, демонстрирующих стоячие волны , рефракцию , дифракцию , поляризацию и интерференцию радиоволн. [31] [17] : стр. 19, 260, 331–332  Он также измерил скорость радиоволн, показав, что они распространяются с той же скоростью, что и свет. Эти эксперименты установили, что свет и радиоволны являются формами электромагнитных волн Максвелла , отличающимися только частотой. Аугусто Риги и Джагадиш Чандра Бозе около 1894 года генерировали микроволны частотой 12 и 60 ГГц соответственно, используя небольшие металлические шарики в качестве резонаторных антенн. [32] [17] : стр.291-308 

Высокие частоты, производимые осцилляторами Герца, не могли распространяться за пределы горизонта. Дипольные резонаторы также имели низкую емкость и не могли хранить много заряда , что ограничивало их выходную мощность. [24] : стр. 5-9, 22  Поэтому эти устройства не были способны передавать на большие расстояния; их диапазон приема с использованием примитивных приемников обычно ограничивался примерно 100 ярдами (100 метрами). [24] : стр. 5-9, 22 

Несинтонные трансмиттеры

Я едва ли мог себе представить, что применение [радио] в полезных целях могло ускользнуть от внимания столь выдающихся ученых.

—  Гульельмо Маркони [33]

Итальянский пионер радио Гульельмо Маркони был одним из первых, кто поверил, что радиоволны могут быть использованы для дальней связи, и в одиночку разработал первые практические радиотелеграфные передатчики и приемники , [28] [34] [24] : гл. 1 и 2,  в основном путем комбинирования и переделки изобретений других. 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. [33]

Эволюция монопольной антенны Маркони из дипольной антенны Герца

Он не мог общаться дальше полумили до 1895 года, когда он обнаружил, что дальность передачи может быть значительно увеличена, если заменить одну сторону дипольной антенны Герца в его передатчике и приемнике на соединение с Землей , а другую сторону на длинную проволочную антенну, подвешенную высоко над землей. [24] : стр. 20-21  [28] [36] : 195–218  [37] Эти антенны функционировали как четвертьволновые монопольные антенны . [38] Длина антенны определяла длину волны, производимой волнами, и, следовательно, их частоту. Более длинные, низкочастотные волны имеют меньшее затухание с расстоянием. [38] Когда Маркони попробовал более длинные антенны, которые излучали низкочастотные волны, вероятно, в диапазоне средних частот около 2 МГц, [37] он обнаружил, что может передавать дальше. [33] Другим преимуществом было то, что эти вертикальные антенны излучали вертикально поляризованные волны, вместо горизонтально поляризованных волн, производимых горизонтальными антеннами Герца. [39] Эти более длинные вертикально поляризованные волны могли распространяться за горизонт, поскольку они распространялись как земная волна , которая следовала контуру Земли. При определенных условиях они также могли достигать горизонта, отражаясь от слоев заряженных частиц ( ионов ) в верхней атмосфере, что позже было названо распространением небесной волны . [30] Маркони в то время ничего из этого не понимал; он просто эмпирически обнаружил, что чем выше была подвешена его вертикальная антенна, тем дальше она передавала.

После того, как Маркони не смог заинтересовать итальянское правительство, в 1896 году он переехал в Англию, где Уильям Прис из британского Главного почтамта финансировал его эксперименты. [38] [37] [33] Маркони подал заявку на патент на свою радиосистему 2 июня 1896 года, [35] часто считающийся первым беспроводным патентом. [17] : с. 352-353, 355–358  [40] В мае 1897 года он передал сигнал на расстояние 14 км (8,7 миль), [38] 27 марта 1899 года он передал сигнал через Ла-Манш на расстояние 46 км (28 миль), [33] осенью 1899 года он увеличил дальность связи до 136 км (85 миль), [24] : с. 60-61  и к январю 1901 года он достиг расстояния 315 км (196 миль). Эти демонстрации беспроводной связи с помощью азбуки Морзе на все больших расстояниях убедили мир в том, что радио, или «беспроводная телеграфия», как ее тогда называли, — это не просто научная диковинка, а коммерчески полезная технология связи.

В 1897 году Маркони основал компанию по производству своих радиосистем, которая стала компанией Marconi Wireless Telegraph Company . [38] [33] и радиосвязь начала использоваться в коммерческих целях около 1900 года. Его первый крупный контракт в 1901 году был заключен со страховой фирмой Lloyd's of London по оснащению их судов беспроводными станциями. Компания Маркони доминировала в области морского радио на протяжении всей эпохи искр. Вдохновленные Маркони, в конце 1890-х годов другие исследователи также начали разрабатывать конкурирующие системы искровой радиосвязи; Александр Попов в России, Эжен Дюкрете во Франции, Реджинальд Фессенден и Ли де Форест в Америке, [1] и Карл Фердинанд Браун , Адольф Слаби и Георг фон Арко в Германии, которые в 1903 году основали компанию Telefunken Co., главного конкурента Маркони. [41] [42]

Недостатки

Схема монопольного передатчика Маркони и всех других передатчиков до 1897 года.

Примитивные передатчики до 1897 года не имели резонансных контуров (также называемых LC-контурами, контурами колебательного контура или настроенными контурами), искровой промежуток находился в антенне, которая функционировала как резонатор для определения частоты радиоволн. [33] [43] [17] : с.352-353, 355–358  [44] Их называли «несинхронизированными» или «простыми антенными» передатчиками. [17] : с.352-353, 355–358  [45]

Средняя выходная мощность этих передатчиков была низкой, поскольку из-за своей низкой емкости антенна представляла собой сильно затухающий осциллятор (в современной терминологии она имела очень низкий коэффициент добротности ). [10] : с.4–7, 32–33  Во время каждой искры энергия, запасенная в антенне, быстро излучалась в виде радиоволн, поэтому колебания быстро затухали до нуля. [46] Радиосигнал состоял из коротких импульсов радиоволн, повторяющихся десятки или максимум несколько сотен раз в секунду, разделенных сравнительно длинными интервалами отсутствия выходного сигнала. [17] : с.352–353, 355–358  Излучаемая мощность зависела от того, сколько электрического заряда могло быть запасено в антенне перед каждой искрой, что было пропорционально емкости антенны . Чтобы увеличить их емкость относительно земли, антенны были сделаны из нескольких параллельных проводов, часто с емкостной верхней нагрузкой, в антеннах типа «арфа», «клетка», « зонтик », «перевернутая Г» и « Т », характерных для эпохи «искры». [47] Единственным другим способом увеличить энергию, запасенную в антенне, была ее зарядка до очень высокого напряжения. [48] [17] : стр. 352-353, 355–358  Однако напряжение, которое можно было использовать, было ограничено примерно 100 кВ из-за коронного разряда , который вызывал утечку заряда из антенны, особенно в сырую погоду, а также потери энергии в виде тепла в более длинной искре.

Полоса пропускания излучения передатчика с искровым разрядником, показывающая силу сигнала в зависимости от длины волны в метрах

Более существенным недостатком большого затухания было то, что радиопередачи были электрически «шумными»; они имели очень большую полосу пропускания . [11] [24] : стр. 90-93  [33] [36] : 72–75  Эти передатчики не создавали волны одной частоты , а непрерывную полосу частот. [36] : 72–75  [24] : стр. 90-93  По сути, они были источниками радиошума, излучающими энергию на большой части радиоспектра , что делало невозможным прослушивание других передатчиков. [13] Когда несколько передатчиков пытались работать в одной и той же области, их широкие сигналы перекрывались по частоте и мешали друг другу. [33] [44] Используемые радиоприемники также не имели резонансных контуров, поэтому у них не было возможности выбирать один сигнал из других, кроме широкого резонанса антенны, и они реагировали на передачи всех передатчиков поблизости. [44] Примером этой проблемы с помехами был позорный публичный провал в августе 1901 года, когда Маркони, Ли де Форест и Дж. У. Пикард попытались сообщить газетам о гонке яхт в Нью-Йорке с кораблей с помощью своих ненастроенных искровых передатчиков. [49] [50] [51] Передачи кода Морзе были искажены, и репортеры на берегу не смогли получить никакой информации из искаженных сигналов.

Синтонические передатчики

Передатчик (внизу) и приемник (вверху) первой «синтонной» радиосистемы из патента Лоджа 1897 года [52]

Стало ясно, что для работы нескольких передатчиков необходимо разработать некую систему «избирательной сигнализации» [53] [54] , чтобы приемник мог выбирать, какой сигнал передатчика принимать, и отклонять другие. В 1892 году Уильям Крукс прочитал влиятельную [55] лекцию [56] по радио, в которой он предложил использовать резонанс (тогда называемый синтонией ) для уменьшения полосы пропускания передатчиков и приемников. [17] : стр. 352-353, 355–358  Использование резонансного контура (также называемого настроенным контуром или контуром резервуара) в передатчиках сузит полосу пропускания излучаемого сигнала, он займет меньший диапазон частот вокруг своей центральной частоты, так что сигналы передатчиков, «настроенных» на передачу на разных частотах, больше не будут перекрываться. Приемник, имеющий собственный резонансный контур, может принимать определенный передатчик, «настраивая» его резонансную частоту на частоту нужного передатчика, аналогично тому, как один музыкальный инструмент может быть настроен на резонанс с другим. [53] Эта система используется во всех современных радиостанциях.

В период с 1897 по 1900 год исследователи беспроводной связи осознали преимущества «синтонных» или «настроенных» систем и добавили конденсаторы ( лейденские банки ) и индукторы (катушки проволоки) к передатчикам и приемникам, чтобы создать резонансные контуры (настроенные контуры или контуры резервуара). [36] : стр. 125–136, 254–255, 259  Оливер Лодж , который исследовал электрический резонанс в течение многих лет, [36] : стр. 108–109  [44] запатентовал первый «синтонный» передатчик и приемник в мае 1897 года [52] [57] [26] [36] : стр. 130–143  [24] : стр. 90–93  Лодж добавил индуктор (катушку) между сторонами своих дипольных антенн, который резонировал с емкостью антенны, чтобы создать настроенный контур. [44] [36] : стр. 125-136, 254–255, 259  Хотя его сложная схема не нашла большого практического применения, «синтонический» патент Лоджа был важен, поскольку он был первым, в котором предлагались радиопередатчик и приемник, содержащие резонансные контуры, настроенные на резонанс друг с другом. [44] [36] : стр. 125-136, 254–255, 259  В 1911 году, когда патент был продлен, компания Marconi была вынуждена купить его, чтобы защитить свою собственную синтоническую систему от исков о нарушении прав. [36] : стр. 125-136, 254–255, 259 

Резонансный контур функционировал аналогично камертону , накапливая колеблющуюся электрическую энергию, увеличивая добротность контура, поэтому колебания были менее затухающими. [36] : стр. 125-136, 254–255, 259  Другим преимуществом было то, что частота передатчика больше не определялась длиной антенны, а резонансным контуром, поэтому ее можно было легко изменять 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 ограничивались емкостью антенны, а размером конденсатора в резонансном контуре. [17] : стр.352-353, 355–358  Для увеличения мощности использовались очень большие батареи конденсаторов. Форма, которую резонансный контур принимал в практических передатчиках, была индуктивно-связанной схемой, описанной в следующем разделе.

Индуктивная связь

При разработке этих синтонных передатчиков исследователи обнаружили, что невозможно достичь низкого затухания с помощью одного резонансного контура. Резонансный контур может иметь низкое затухание (высокая добротность, узкая полоса пропускания), только если это «замкнутый» контур, без рассеивающих энергию компонентов. [58] [24] : стр. 90-93  [36] : стр. 108-109  Но такой контур не производит радиоволны. Резонансный контур с антенной, излучающей радиоволны («открытый» настроенный контур) быстро теряет энергию, что дает ему высокое затухание (низкая добротность, широкая полоса пропускания). Существовал фундаментальный компромисс между контуром, который производил устойчивые колебания с узкой полосой пропускания, и контуром, который излучал высокую мощность. [11]

Индуктивно связанный искровой передатчик. C2 не является фактическим конденсатором, а представляет собой емкость между антенной A и землей.

Решение, найденное рядом исследователей, состояло в использовании двух резонансных контуров в передатчике, с их катушками, связанными индуктивно (магнитно) , что создавало резонансный трансформатор (называемый трансформатором колебаний ); [11] [46] [17] : с.352-353, 355–358  это называлось « индуктивно связанным », « связанным контуром » [45] или « двухконтурным » передатчиком. [33] [48] [24] : с.98-100  См. схему цепи. Первичная обмотка трансформатора колебаний ( L1 ) с конденсатором ( C1 ) и искровым промежутком ( S ) образовывала «замкнутый» резонансный контур, который генерировал колебания, в то время как вторичная обмотка ( L2 ) была подключена к проволочной антенне ( A ) и земле, образуя «разомкнутый» резонансный контур с емкостью антенны ( C2 ). [17] : стр. 352-353, 355–358  Обе схемы были настроены на одну и ту же резонансную частоту . [17] : стр. 352-353, 355–358  Преимущество индуктивно связанной схемы состояло в том, что «слабосвязанный» трансформатор постепенно передавал колебательную энергию контура резервуара в излучающий контур антенны, создавая длинные «звенящие» волны. [46] [11] Вторым преимуществом было то, что он позволял использовать большую первичную емкость (C1) , которая могла хранить много энергии, значительно увеличивая выходную мощность. [46] [17] : стр. 352-353, 355–358  Мощные трансокеанские передатчики часто имели огромные батареи конденсаторов на лейденских банках, заполнявшие целые комнаты (см. рисунки выше) . Приемник в большинстве систем также использовал два индуктивно связанных контура, при этом антенна представляла собой «открытый» резонансный контур, соединенный через трансформатор колебаний с «закрытым» резонансным контуром, содержащим детектор . Радиосистема с «двухконтурным» (индуктивно связанным) передатчиком и приемником называлась «четырехконтурной» системой.

Первым человеком, использовавшим резонансные контуры в радиоприменении, был Никола Тесла , который изобрел резонансный трансформатор в 1891 году. [59] На лекции в Сент-Луисе в марте 1893 года [60] он продемонстрировал беспроводную систему, которая, хотя и была предназначена для беспроводной передачи энергии , имела многие элементы более поздних систем радиосвязи. [61] [62] [17] : стр. 352-353, 355–358  [36] : стр. 125-136, 254–255, 259  [63] Заземленный емкостный резонансный трансформатор с искровым возбуждением (его катушка Теслы ), прикрепленный к приподнятой проволочной монопольной антенне, передавал радиоволны, которые принимались через комнату аналогичной проволочной антенной, прикрепленной к приемнику, состоящему из второго заземленного резонансного трансформатора, настроенного на частоту передатчика, который зажигал трубку Гейсслера . [64] [63] [65] Эта система, запатентованная Теслой 2 сентября 1897 года, [66] через 4 месяца после «синтонического» патента Лоджа, была фактически индуктивно связанным радиопередатчиком и приемником, первым использованием «четырехконтурной» системы, заявленной Маркони в его патенте 1900 года (ниже) . [67] [17] : стр. 352-353, 355–358  [63] [61] Однако Тесла был в основном заинтересован в беспроводной энергии и никогда не разрабатывал практическую систему радиосвязи . [68] [69] [64] [17] : стр. 352-353, 355–358 

В дополнение к системе Теслы, индуктивно связанные радиосистемы были запатентованы Оливером Лоджем в феврале 1898 года, [70] [71] Карлом Фердинандом Брауном , [24] : стр. 98-100  [17] : стр. 352-353, 355–358  [43] [72] в ноябре 1899 года, и Джоном Стоуном Стоуном в феврале 1900 года. [73] [71] Браун сделал решающее открытие, что для низкого затухания требуется «слабая связь» (уменьшенная взаимная индуктивность ) между первичной и вторичной катушками. [74] [17] : стр. 352-353, 355–358 

Маркони поначалу уделял мало внимания синтонии, но к 1900 году разработал радиосистему, включающую особенности этих систем, [74] [43] с двухконтурным передатчиком и двухконтурным приемником, причем все четыре контура были настроены на одну и ту же частоту, используя резонансный трансформатор, который он назвал «джиггер». [58] [33] [24] : с. 98-100  Несмотря на вышеуказанные предыдущие патенты, Маркони в своем патенте от 26 апреля 1900 года на «четырехконтурный» или «главный настроечный» [75] своей системы заявил права на индуктивно связанные передатчик и приемник. [17] : с. 352-353, 355–358  [71] [63] Это было выдано британскому патенту, но патентное ведомство США дважды отклоняло его патент как не имеющий оригинальности. Затем в апелляции 1904 года новый патентный комиссар отменил решение и выдал патент [76] [63] на узких основаниях, что патент Маркони, включающий антенную нагрузочную катушку (J в схеме выше), обеспечивал средства для настройки четырех контуров на одну и ту же частоту, тогда как в патентах Теслы и Стоуна это делалось путем регулировки длины антенны. [71] [63] Этот патент дал Маркони почти монополию на синтонную беспроводную телеграфию в Англии и Америке. [77] [33] Тесла подал в суд на компанию Маркони за нарушение патентных прав, но у него не было ресурсов для продолжения иска. В 1943 году Верховный суд США признал недействительными требования индуктивной связи патента Маркони [78] из-за предыдущих патентов Лоджа, Теслы и Стоуна, но это произошло намного позже того, как искровые передатчики устарели. [71] [63]

Индуктивно связанный или «синтонный» искровой передатчик был первым типом, который мог общаться на межконтинентальных расстояниях, а также первым, который имел достаточно узкую полосу пропускания, чтобы помехи между передатчиками были снижены до приемлемого уровня. Он стал доминирующим типом, используемым в эпоху «искры». [33] Недостатком простого индуктивно связанного передатчика было то, что если первичная и вторичная катушки не были очень слабо связаны, он излучал на двух частотах. [17] : стр. 352-353, 355–358  [79] Это было исправлено передатчиками с погашенной искрой и вращающимся зазором (ниже) .

В знак признания их достижений в области радио Маркони и Браун разделили Нобелевскую премию по физике 1909 года . [17] : стр.352-353, 355–358 

Первая трансатлантическая радиопередача

Схема передатчика Полдху. [80] Любопытная конструкция двойного искрового промежутка Флеминга не использовалась в последующих передатчиках.
Вид передатчика Полду

В 1900 году Маркони решил попытаться осуществить трансатлантическую связь, что позволило бы ему доминировать в атлантическом судоходстве и конкурировать с подводными телеграфными кабелями . [24] : стр. 60-61  [17] : стр. 387-392  Это потребовало бы значительного увеличения мощности, рискованной авантюры для его компании. До того времени его небольшие индукционные катушечные передатчики имели входную мощность 100 - 200 Вт, а максимальный достигаемый диапазон составлял около 150 миль. [24] : стр. 60-61  [80] Чтобы построить первый высокомощный передатчик, Маркони нанял эксперта в области электроэнергетики, профессора Джона Амброуза Флеминга из Лондонского университетского колледжа, который применил принципы электротехники. Флеминг разработал сложный индуктивно-связанный передатчик (см. схему) с двумя каскадными искровыми разрядниками (S1, S2), срабатывающими с разной скоростью, и тремя резонансными контурами, питаемыми 25-киловаттным генератором переменного тока (D), вращаемым двигателем внутреннего сгорания. [80] [24] : стр. 60-61  [81] Первый искровой разрядник и резонансный контур (S1, C1, T2) генерировали высокое напряжение для зарядки конденсатора (C2), питающего второй искровой разрядник и резонансный контур (S2, C2, T3) , который генерировал выходной сигнал. [81] Скорость искрообразования была низкой, возможно, всего 2-3 искры в секунду. [81] Флеминг оценил излучаемую мощность примерно в 10-12 кВт. [80]

Передатчик был построен в тайне на побережье в Полдху , Корнуолл , Великобритания. [80] [24] : стр. 60-61  У Маркони было мало времени, потому что Никола Тесла строил свой собственный трансатлантический радиотелеграфный передатчик на Лонг-Айленде, Нью-Йорк , в попытке стать первым [24] : стр. 286-288  (это была башня Уорденклифф , которая потеряла финансирование и была заброшена незавершенной после успеха Маркони). Первоначальная круглая 400-проводная передающая антенна Маркони рухнула во время шторма 17 сентября 1901 года, и он поспешно возвел временную антенну, состоящую из 50 проводов, подвешенных в форме веера на кабеле между двумя 160-футовыми столбами. [80] [81] [24] : стр. 286-288  Используемая частота точно неизвестна, поскольку Маркони не измерял длину волны или частоту, но она была между 166 и 984 кГц, вероятно, около 500 кГц. [17] : стр. 387-392  Он принял сигнал на побережье Сент-Джонса, Ньюфаундленд, используя ненастроенный когерерный приемник с 400-футовой проволочной антенной, подвешенной к воздушному змею . [17] : стр. 387-392  [80] [24] : стр. 286-288  Маркони объявил, что первая трансатлантическая радиопередача состоялась 12 декабря 1901 года из Полдху , Корнуолл , в Сигнал-Хилл, Ньюфаундленд , на расстояние 2100 миль (3400 км). [17] : стр.387-392  [24] : стр.286-288 

Достижение Маркони получило всемирную огласку и стало окончательным доказательством того, что радио является практической технологией связи. Научное сообщество сначала усомнилось в докладе Маркони. Практически все эксперты по беспроводной связи, кроме Маркони, считали, что радиоволны распространяются по прямым линиям, поэтому никто (включая Маркони) не понимал, как волнам удалось распространиться вокруг 300-мильного изгиба Земли между Великобританией и Ньюфаундлендом. [30] В 1902 году Артур Кеннелли и Оливер Хевисайд независимо друг от друга выдвинули теорию, что радиоволны отражаются слоем ионизированных атомов в верхних слоях атмосферы, что позволяет им возвращаться на Землю за горизонтом. [30] В 1924 году Эдвард В. Эпплтон продемонстрировал существование этого слоя, теперь называемого « слоем Кеннелли–Хевисайда » или «слоем E», за что он получил Нобелевскую премию по физике 1947 года .

Сегодня осведомленные источники сомневаются, что Маркони действительно получил эту передачу. [82] [81] [17] : стр. 387-392  Ионосферные условия не должны были позволить сигналу быть полученным в дневное время на таком расстоянии. Маркони знал, что сигнал кода Морзе, который должен был быть передан, был буквой «S» (три точки). [17] : стр. 387-392  Он и его помощник могли ошибочно принять атмосферный радиошум («статические помехи») в своих наушниках за щелчки передатчика. [81] [17] : стр. 387-392  Маркони сделал много последующих трансатлантических передач, которые ясно подтверждают его приоритет, но надежная трансатлантическая связь не была достигнута до 1907 года с более мощными передатчиками. [81]

Передатчики с гасящей искрой

Индуктивно-связанный передатчик имел более сложную форму выходного сигнала, чем несинтонный передатчик, из-за взаимодействия двух резонансных контуров. Два магнитно-связанных настроенных контура действовали как связанный осциллятор , производя биения (см. верхние графики) . Колеблющаяся радиочастотная энергия быстро передавалась вперед и назад между первичным и вторичным резонансными контурами, пока продолжалась искра. [84] [79] [85] Каждый раз, когда энергия возвращалась в первичный контур, часть ее терялась в виде тепла в искре. [85] [79] Кроме того, если только связь не была очень слабой, колебания заставляли передатчик передавать на двух отдельных частотах. [79] [86] Поскольку узкая полоса пропускания резонансного контура приемника могла быть настроена только на одну из этих частот, мощность, излучаемая на другой частоте, тратилась впустую.

Этот проблемный обратный поток энергии в первичную цепь можно было предотвратить, погасив (устранив) искру в нужный момент, после того как вся энергия из конденсаторов была передана в антенную цепь. [83] [86] Изобретатели пробовали различные методы достижения этого, такие как воздушные струи и магнитный выброс Элиху Томсона . [ 79] [86]

В 1906 году немецкий физик Макс Вин разработал новый тип искрового промежутка , [87] названный последовательным или гасящим промежутком. [88] [89] [90] [85] Гасящийся промежуток состоял из стопки широких цилиндрических электродов, разделенных тонкими изолирующими проставочными кольцами, чтобы создать множество узких искровых промежутков последовательно, [89] размером около 0,1–0,3 мм (0,004–0,01 дюйма). [88] Широкая площадь поверхности электродов быстро прекращала ионизацию в промежутке, охлаждая его после прекращения тока. В индуктивно связанном передатчике узкие промежутки гасили («гасили») искру в первой узловой точке ( Q ), когда первичный ток на мгновение падал до нуля после того, как вся энергия была передана во вторичную обмотку (см. нижний график) . [83] Поскольку без искры ток не мог течь в первичной цепи, это эффективно отсоединяло вторичную от первичной цепи, позволяя вторичной резонансной цепи и антенне колебаться полностью свободно от первичной цепи после этого (до следующей искры). Это производило выходную мощность, сосредоточенную на одной частоте вместо двух частот. Это также устраняло большую часть потерь энергии в искре, производя очень слабо затухающие, длинные «звенящие» волны с декрементами всего от 0,08 до 0,25 [91] (добротность 12-38) и, следовательно, очень «чистый», узкополосный радиосигнал. Другим преимуществом было быстрое гашение, позволявшее сократить время между искрами, что позволяло использовать более высокие частоты искр около 1000 Гц, которые имели музыкальный тон в приемнике, который лучше проникал через радиостатику. Передатчик с гашеным зазором назывался системой «поющей искры». [91] [88]

Немецкий беспроводной гигант Telefunken Co., конкурент Маркони, приобрел патентные права и использовал гасящий искровой промежуток в своих передатчиках. [90] [88] [85]

Передатчики с вращающимся зазором

Вторым типом искрового промежутка, который имел аналогичный эффект гашения [15], был «вращающийся промежуток», изобретенный Теслой в 1896 году [92] [93] и примененный в радиопередатчиках Реджинальдом Фессенденом и другими. [17] : стр. 359–362  [79] Он состоял из нескольких электродов, равномерно расположенных вокруг дискового ротора, вращаемого с высокой скоростью двигателем, который создавал искры, проходя мимо неподвижного электрода. [11] [48] Используя правильную скорость двигателя, быстро разделяющиеся электроды гасили искру после того, как энергия была передана во вторичную обмотку. [15] [11] [17] : стр. 359–362  [79] Вращающееся колесо также сохраняло электроды более холодными, что важно в мощных передатчиках.

Существовало два типа ротационного искрового передатчика: [15] [17] : стр.359–362  [11] [79] [81]

Чтобы уменьшить помехи, вызванные «шумными» сигналами растущего числа искровых передатчиков, «Закон о регулировании радиосвязи» Конгресса США 1912 года потребовал, чтобы « логарифмический декремент на одно колебание в волновых цугах, излучаемых передатчиком, не превышал двух десятых » [48] [11] [94] (это эквивалентно добротности 15 или более). Фактически единственными искровыми передатчиками, которые могли удовлетворять этому условию, были типы с гасящейся искрой и вращающимся зазором, указанные выше, [48] и они доминировали в беспроводной телеграфии до конца эры искр.

Система искрового зажигания Маркони с синхронизацией

В 1912 году на своих мощных станциях Маркони разработал усовершенствование роторного разрядника, названное системой «синхронизированной искры», которая генерировала то, что, вероятно, было наиболее близким к непрерывной волне , которую могли производить искры. [95] [96] [17] : стр.399  Он использовал несколько идентичных резонансных контуров параллельно, с конденсаторами, заряжаемыми динамо постоянного тока . [97] Они разряжались последовательно несколькими роторными колесами разрядника на одном и том же валу, чтобы создавать перекрывающиеся затухающие волны, смещенные прогрессивно во времени, которые суммировались в трансформаторе колебаний, так что на выходе получалась суперпозиция затухающих волн. Скорость колеса разрядника контролировалась таким образом, чтобы время между искрами было равно целому кратному периоду волны. Таким образом, колебания последовательных волновых последовательностей были в фазе и усиливали друг друга. Результатом была по существу непрерывная синусоидальная волна, амплитуда которой изменялась с пульсацией на скорости искры. Эта система была необходима, чтобы дать трансокеанским станциям Маркони достаточно узкую полосу пропускания, чтобы они не мешали другим передатчикам на узком диапазоне ОНЧ . Синхронизированные искровые передатчики достигли наибольшей дальности передачи среди всех искровых передатчиков, но эти бегемоты представляли собой конец искровой технологии. [17] : стр.399 

Трансатлантический синхронизированный искровой передатчик Marconi мощностью 300 кВт, построенный в 1916 году в Карнарвоне , Уэльс , один из самых мощных искровых передатчиков, когда-либо построенных. Во время Первой мировой войны он передавал телеграммы со скоростью 200 слов в минуту на частоте 21,5 кГц на приемники в Белмаре, штат Нью-Джерси. [98] Сообщается, что рёв искры можно было услышать на расстоянии километра. 22 сентября 1918 года он передал первое беспроводное сообщение из Великобритании в Австралию на расстояние 15 200 км (9 439 миль). [99] В 1921 году его заменили передатчики с генератором переменного тока Alexanderson .

Эпоха «искры»

Первое применение радио было на кораблях, для поддержания связи с берегом и отправки сигнала бедствия, если судно тонуло. [100] Компания Marconi построила ряд береговых станций и в 1904 году создала первый сигнал бедствия азбукой Морзе, буквы CQD , использовавшийся до Второй международной радиотелеграфной конвенции в 1906 году, на которой был согласован сигнал SOS . Первым значительным спасением на море благодаря радиотелеграфии стало затопление роскошного лайнера RMS Republic 23 января 1909 года , в результате которого было спасено 1500 человек.

Искровые передатчики и кристаллические приемники, используемые для их приема, были достаточно просты, поэтому их широко строили любители. [15] В течение первых десятилетий 20-го века это захватывающее новое высокотехнологичное хобби привлекло растущее сообщество « радиолюбителей », многие из которых были подростками, которые использовали свои самодельные комплекты в развлекательных целях, чтобы связываться с удаленными любителями и общаться с ними с помощью азбуки Морзе, а также передавать сообщения. [102] [103] Маломощные любительские передатчики («пискари») часто строились с использованием катушек зажигания « тремблера » от ранних автомобилей , таких как Ford Model T. [102] В США до 1912 года не было государственного регулирования радио, и царила хаотичная атмосфера «Дикого Запада», когда станции передавали сигналы без учета других станций на своей частоте и намеренно мешали друг другу. [103] [104] [105] Растущее число несинтонных широкополосных искровых передатчиков создало неконтролируемую перегрузку в эфире, создавая помехи коммерческим и военным беспроводным станциям. [105]

Затопление RMS Titanic 14 апреля 1912 года усилило общественное признание роли радио, но потеря жизни привлекла внимание к неорганизованному состоянию новой радиоиндустрии [  106] и побудила к регулированию, которое исправило некоторые злоупотребления. [103] Хотя сигналы бедствия CQD оператора радиостанции «Титаника» вызвали RMS  Carpathia , которая спасла 705 выживших, спасательная операция была отложена на четыре часа, поскольку ближайшее судно, SS Californian , находившееся всего в нескольких милях, не услышало сигнал «Титаника » , поскольку его радист лег спать. Это было признано ответственным за большинство из 1500 смертей. Существующие международные правила требовали, чтобы все суда с более чем 50 пассажирами имели беспроводное оборудование, но после катастрофы последующие правила предписывали судам иметь достаточно офицеров радиосвязи, чтобы можно было вести круглосуточное радионаблюдение. Президент США Тафт и общественность слышали сообщения о хаосе в эфире в ночь катастрофы, когда любительские станции вмешивались в официальные военно-морские сообщения и передавали ложную информацию. [106] [107] В ответ на это Конгресс принял Закон о радиосвязи 1912 года, в котором для всех радиопередатчиков требовалось получение лицензий, максимальное затухание передатчиков было ограничено декрементом 0,2, чтобы убрать из эфира старые шумные несинтонные передатчики, а радиолюбители в основном были ограничены неиспользуемыми частотами выше 1,5 МГц и выходной мощностью 1 киловатт. [94] [105] [15]

Трансокеанский передатчик Telefunken мощностью 100 кВт с гасящей искрой на передающей станции в Науэне , Науэн , Германия, был самым мощным радиопередатчиком в мире на момент его постройки в 1911 году.

Крупнейшими искровыми передатчиками были мощные трансокеанские радиотелеграфные станции с входной мощностью 100–300 кВт. [108] [109] Начиная примерно с 1910 года промышленные страны строили глобальные сети этих станций для обмена коммерческими и дипломатическими телеграммами с другими странами и для связи со своими заморскими колониями. [110] [111] [112] Во время Первой мировой войны радио стало стратегической оборонительной технологией, поскольку стало ясно, что страна без станций дальней радиотелеграфии может быть изолирована противником, перерезавшим ее подводные телеграфные кабели . [111] Большинство этих сетей были построены двумя гигантскими беспроводными корпорациями того времени: британской компанией Marconi , которая построила Imperial Wireless Chain для связи владений Британской империи , и немецкой Telefunken Co., которая доминировала за пределами Британской империи. [110] Передатчики Marconi использовали синхронизированный искровой вращающийся разрядник, в то время как передатчики Telefunken использовали свою технологию гасящегося искрового промежутка. Машины с бумажной лентой использовались для передачи текста кода Морзе на высокой скорости. Чтобы достичь максимальной дальности около 3000–6000 миль, трансокеанские станции передавали в основном в диапазоне очень низких частот (ОНЧ), от 50 кГц до 15–20 кГц. На этих длинах волн даже самые большие антенны были электрически короткими , крошечной долей длины волны, и поэтому имели низкое сопротивление излучения (часто ниже 1 Ом), поэтому эти передатчики требовали огромных проволочных зонтов и антенн с плоским верхом длиной до нескольких миль с большими емкостными верхними нагрузками, чтобы достичь адекватной эффективности. Антенна требовала большой нагрузочной катушки у основания, высотой 6–10 футов, чтобы сделать ее резонансной с передатчиком.

Непрерывные волны

Хотя их затухание было уменьшено настолько, насколько это было возможно, искровые передатчики все еще производили затухающие волны , которые из-за их большой полосы пропускания вызывали помехи между передатчиками. [4] [36] : стр. 72-79  Искра также производила очень громкий шум при работе, производила едкий газ озон , разрушала электроды искры и могла быть пожароопасной. [15] Несмотря на свои недостатки, большинство экспертов по беспроводной связи считали вместе с Маркони, что импульсный «хлесткий удар» искры был необходим для создания радиоволн, которые могли бы передавать данные на большие расстояния. [17] : стр. 374  [27] : стр. 78 

С самого начала физики знали, что другой тип формы волны, непрерывные синусоидальные волны (CW), имеет теоретические преимущества перед затухающими волнами для радиопередачи. [113] [10] : стр. 4–7, 32–33  Поскольку их энергия по существу сосредоточена на одной частоте, в дополнение к тому, что они почти не создают помех другим передатчикам на соседних частотах, передатчики непрерывной волны могут передавать на большие расстояния с заданной выходной мощностью. [36] : стр. 72–79  Их также можно было модулировать аудиосигналом для переноса звука. [36] : стр. 72–79  Проблема заключалась в том, что не было известных методов их генерации. Описанные выше усилия по уменьшению затухания искровых передатчиков можно рассматривать как попытки приблизить их выходной подход к идеалу непрерывной волны, но искровые передатчики не могли производить настоящие непрерывные волны. [10] : стр. 4–7, 32–33 

Начиная примерно с 1904 года, были разработаны непрерывные волновые передатчики с использованием новых принципов, которые конкурировали с искровыми передатчиками. Непрерывные волны были впервые получены двумя недолговечными технологиями: [36] : стр.72-79 

Эти передатчики, которые могли выдавать выходную мощность до одного мегаватта , постепенно заменили искровой передатчик на мощных радиотелеграфных станциях. Однако искровые передатчики оставались популярными на станциях двусторонней связи, поскольку большинство передатчиков непрерывной волны не могли работать в режиме, называемом «включение» или «прослушивание». [114] При использовании искрового передатчика, когда телеграфный ключ был поднят между символами азбуки Морзе, несущая волна выключалась, а приемник включался, поэтому оператор мог прослушивать входящее сообщение. Это позволяло принимающей станции или третьей станции прерывать или «включаться» в текущую передачу. Напротив, эти ранние CW-передатчики должны были работать непрерывно; несущая волна не выключалась между символами кода Морзе, словами или предложениями, а просто расстраивалась, поэтому локальный приемник не мог работать, пока передатчик был включен. Поэтому эти станции не могли принимать сообщения, пока передатчик не был выключен.

Устаревание

Корабельный искровой передатчик Маркони мощностью 2 киловатта, 1920 год.

Все эти ранние технологии были вытеснены электронным генератором с обратной связью на вакуумной лампе , изобретенным в 1912 году Эдвином Армстронгом и Александром Мейсснером , который использовал триодную вакуумную лампу , изобретенную в 1906 году Ли де Форестом . [1] Генераторы на вакуумных лампах были гораздо более дешевым источником непрерывных волн и могли легко модулироваться для передачи звука. Благодаря разработке первых мощных передающих ламп к концу Первой мировой войны, в 1920-х годах ламповые передатчики заменили дуговые преобразователи и передатчики с генераторами переменного тока, а также последние из старых шумных искровых передатчиков.

На Международной радиотелеграфной конвенции 1927 года в Вашингтоне (округ Колумбия) развернулась политическая борьба за окончательную отмену искрового радио. [6] К этому моменту искровые передатчики устарели, а слушатели радиовещания и авиационные власти жаловались на помехи в приеме радиосигнала, которые вызывали шумные устаревшие морские искровые передатчики. Но судоходные интересы яростно боролись против всеобщего запрета на затухающие волны из-за капитальных затрат, которые потребовались бы для замены искрового оборудования, которое все еще использовалось на старых судах. Конвенция запрещала лицензирование новых наземных искровых передатчиков после 1929 года. [115] Радиоизлучение затухающих волн, называемое классом B, было запрещено после 1934 года, за исключением использования в чрезвычайных ситуациях на судах. [5] [115] Эта лазейка позволяла судовладельцам избегать замены искровых передатчиков, которые оставались в качестве аварийных резервных передатчиков на судах во время Второй мировой войны.

Наследие

Одним из наследий искровых передатчиков является то, что радиооператоры регулярно получали прозвище «Sparky» («искра») еще долгое время после того, как устройства перестали использоваться. Даже сегодня немецкий глагол funken , буквально «искриться», также означает «отправлять радиосообщение».

Генератор искрового промежутка также использовался в нерадиоприменениях, продолжая использоваться долгое время после того, как он устарел в радио. В форме катушки Теслы и катушки Оудина он использовался до 1940-х годов в медицинской области диатермии для глубокого нагрева тела. [116] [117] Высокие колебательные напряжения в сотни тысяч вольт на частотах 0,1 - 1 МГц от катушки Теслы прикладывались непосредственно к телу пациента. Лечение было безболезненным, поскольку токи в диапазоне радиочастот не вызывают физиологической реакции электрического удара . В 1926 году Уильям Т. Бови обнаружил, что радиочастотные токи, приложенные к скальпелю, могут резать и прижигать ткани во время медицинских операций, а искровые генераторы использовались в качестве электрохирургических генераторов или «Бови» вплоть до 1980-х годов. [118]

В 1950-х годах японская компания по производству игрушек Matsudaya выпустила линейку недорогих игрушечных грузовиков, лодок и роботов с дистанционным управлением под названием Radicon, в которых в качестве недорогого способа получения сигналов радиоуправления использовался маломощный искровой передатчик в контроллере. [119] [120] Сигналы принимались в игрушке приемником -когерером .

Генераторы искровых разрядников по-прежнему используются для генерации высокочастотного высокого напряжения, необходимого для возбуждения сварочных дуг при газовой вольфрамовой дуговой сварке . [121] Мощные генераторы импульсов искровых разрядников по-прежнему используются для имитации ЭМИ .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc "Радиопередатчики, ранние" в Hempstead, Colin; Worthington, William (2005). Энциклопедия технологий 20-го века. Routledge. стр. 649–650. ISBN 978-1135455514.
  2. ^ Моррис, Кристофер Г. (1992). Академический словарь по науке и технике. Gulf Professional Publishing. стр. 2045. ISBN 978-0122004001.
  3. ^ Champness, Rodney (апрель 2010). «Эра искры — начало радио». Silicon Chip Online : 92–97 . Получено 14 марта 2018 .
  4. ^ ab Terman, Frederick Emmons (1937). Radio Engineering (2nd ed.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co. стр. 6–9 . Получено 14 сентября 2015 г.
  5. ^ ab Отдельные страны обеспечивают этот запрет в своих законах о связи. В Соединенных Штатах правила Федеральной комиссии по связи (FCC) делают эксплуатацию искрового передатчика уголовным преступлением: «Раздел 2.201: Характеристики излучения, модуляции и передачи, сноска (f)». Свод федеральных правил, раздел 47, глава I, подраздел A, часть 2, подраздел C. Веб-сайт Издательского управления правительства США. 1 октября 2007 г. Получено 16 марта 2018 г.
  6. ^ ab Шредер, Питер Б. (1967). Контакт в море: история морской радиосвязи. The Gregg Press. С. 26–30.
  7. ^ Serway, Raymond; Faughn, Jerry; Vuille, Chris (2008). College Physics (8-е изд.). Cengage Learning. стр. 714. ISBN 978-0495386933.
  8. ^ ab Ellingson, Steven W. (2016). Инженерия радиосистем. Cambridge University Press. С. 16–17. ISBN 978-1316785164.
  9. ^ Нахин, Пол Дж. (2001). Наука радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench (2-е изд.). Springer Science and Business Media. стр. 27–28. ISBN 978-0387951508.
  10. ^ abcd Aitken, Hugh GJ (2014). Непрерывная волна: технология и американское радио, 1900-1932. Princeton University Press. ISBN 978-1400854608.
  11. ^ abcdefghijklmnop Codella, Christopher F. (2016). "Spark Radio". История любительского радио . Частный сайт CF Codella . Получено 22 мая 2018 г.
  12. ^ Флеминг, Джон Арчибальд (1906). Принципы электроволновой телеграфии. Лондон: Longmans Green and Co., стр. 15–16.
  13. ^ abcdefg Кеннеди, Хэл (1990). "Как работают искровые передатчики" (PDF) . История QST Vol. 1 - Технология . Американская лига радиорелейной связи . Получено 27 марта 2018 г. .
  14. ^ Моркрофт, Джон Х. (1921). Принципы радиосвязи. Нью-Йорк: John Wiley and Sons. С. 275–279.
  15. ^ abcdefghij Хайдер, Гарри Р. (март 1992 г.). «Последние дни ham spark» (PDF) . QST . Американская лига радиорелейной связи: 29–32 . Получено 5 февраля 2022 г. .
  16. ^ Нахин, Пол Дж. (2001) Наука о радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench, 2-е изд. , стр. 38-43
  17. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar Sarkar, TK; Майу, Робер; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи. Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0471783015.
  18. ^ ab Nahin, Paul J. (2001). Наука радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench (2-е изд.). Springer Science and Business Media. стр. 7. ISBN 978-0387951508.
  19. ^ Фицджеральд, Джордж «Об энергии, теряемой излучением переменных электрических токов», Отчет Британской ассоциации содействия развитию науки , 1883, перепечатано в Фицджеральд, Джордж (1902). Научные труды покойного Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда. Лондон: Hodges, Figgis, and Co., стр. 128–129.
  20. ^ Нахин, Пол Дж. (2001). Наука радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench (2-е изд.). Springer Science and Business Media. стр. 18. ISBN 978-0387951508.
  21. ^ Фицджеральд, Джордж "О методе создания электромагнитных возмущений сравнительно короткой длины волны", Отчет Британской ассоциации содействия развитию науки , 1883, стр. 405, перепечатано в Фицджеральд, Джордж (1902). Научные труды покойного Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда. Лондон: Hodges, Figgis, and Co. стр. 129.. Полный текст: "Это достигается путем использования переменных токов, возникающих при разряде аккумулятора через небольшое сопротивление. Можно было бы создавать волны длиной в десять метров или даже меньше"
  22. ^ Ценнек, Джонатан Адольф Вильгельм (1915). Беспроводная телеграфия. Нью-Йорк: McGraw Hill Book Co., стр. 173.Перевод с немецкого А. Э. Зелига. Ценнек описывает передатчики Маркони, Брауна и Вина на стр. 173, а также ранние «линейные» или генераторы Герца на стр. 41.
  23. ^ ab Hertz, H., "On very quick electrical frequencies frequencies", Wiedemann's Annalen , Vol. 31, p. 421, 1887 перепечатано в Hertz, Heinrich (1893). Electric Waves: Being Researches on the Propagation of Electric Action with Finite Velocity Through Space. Dover Publications. pp. 29–53. heinrich hertz.перевод на английский язык: DE Jones
  24. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwx Hong, Sungook (2010). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion. MIT Press. ISBN 9780262514194.
  25. ^ ab Baird, D.; Hughes, RI; Nordmann, A. (2013). Генрих Герц: классический физик, современный философ. Springer Science and Business Media. стр. 51–53. ISBN 978-9401588553.
  26. ^ abc Ли, Томас Х. (2004). Проектирование КМОП-радиочастотных интегральных схем (2-е изд.). Великобритания: Cambridge University Press. стр. 34–36. ISBN 978-0521835398.
  27. ^ ab Дональд, Макникол (1946). Завоевание космоса радио: экспериментальный рост радиосвязи. Murray Hill Books, Inc. ISBN 9780405060526.
  28. ^ abc Coe, Lewis (2006). Беспроводное радио: история. McFarland. стр. 4–6, 13. ISBN 978-0786426621.
  29. ^ Вейтман, Гэвин (2009). Волшебный ящик синьора Маркони: самое замечательное изобретение XIX века и изобретатель-любитель, чей гений вызвал революцию. Da Capo Press. стр. 52. ISBN 978-0786748549.
  30. ^ abcd Грегерсен, Эрик (2011). Путеводитель по звуку и свету Britannica. Издательская группа Rosen. стр. 159. ISBN 978-1615303007.
  31. ↑ Герц, Х., «О излучении», Wiedemann's Annalen , т. 36, 13 декабря 1988 г., стр. 769, перепечатано в Hertz, Heinrich (1893). Электрические волны: исследования распространения электрического действия с конечной скоростью через пространство. Dover Publications. стр. 172–185.перевод на английский язык: DE Jones
  32. ^ Бозе, Джагадиш Чандра (январь 1897 г.). «О полном аппарате для изучения свойств электрических волн». The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine . 43 (5): 55–88. doi :10.1080/14786449708620959 . Получено 30 января 2018 г.
  33. ^ abcdefghijklm Бошан, Кен (2001). История телеграфии. ИЭПП. стр. 186–190. ISBN 978-0852967928.
  34. ^ Ли, Томас Х. (2004). Проектирование КМОП-радиочастотных интегральных схем (2-е изд.). Великобритания: Cambridge University Press. стр. 37–39. ISBN 978-0521835398.
  35. ^ abc Британский патент 189612039 Маркони, Гульельмо Улучшения в передаче электрических импульсов и сигналов, и в аппаратуре, следовательно , , Заявка подана: 2 июня 1896 г., полная спецификация: 2 марта 1897 г., принята: 2 июля 1897 г. Британские патенты допускают подачу полной спецификации после подачи заявки. Монопольная антенна Маркони не фигурировала в его первоначальной заявке от июня 1896 г., но в его спецификации от марта 1897 г. Соответствующий патент США 586193, Маркони, Гульельмо, Передача электрических сигналов , подан 7 декабря 1896 г., принят: 13 июля 1897 г.
  36. ^ abcdefghijklmnop Эйткен, Хью Дж. Дж. (1985). Синтония и искра: истоки радио. Princeton Univ. Press. ISBN 978-1400857883.
  37. ^ abc Huurdeman, Anton A. (2003). Всемирная история телекоммуникаций. John Wiley and Sons. стр. 207–209. ISBN 978-0471205050.
  38. ^ abcde Visser, Hubregt J. (2006). Основы антенных решеток и фазированных антенных решеток. John Wiley and Sons. С. 30–33. ISBN 978-0470871188.
  39. ^ Доси, Джованни; Тис, Дэвид Дж.; Читри, Йозеф (2004). Понимание промышленных и корпоративных изменений. OUP Oxford. стр. 251. ISBN 978-0191533457.
  40. ↑ Морзе (1925) Радио: Луч и Трансляция, стр. 24-26
  41. ^ Хюрдеман, Антон (2003) Всемирная история телекоммуникаций, стр. 212-215
  42. ^ Бернс, Рассел В. (2004). Коммуникации: Международная история становления. Институт инженеров-электриков. С. 313–329. ISBN 978-0863413278.
  43. ^ abc Нахин, Пол Дж. (2001) Наука радио: с демонстрациями MATLAB и Electronics Workbench, 2-е изд. , стр. 46
  44. ^ abcdef Троуэр, KR (5 сентября 1995 г.). История настройки. Труды Международной конференции 1995 г., посвященной 100-летию радио. Лондон: Институт инженерных технологий. doi :10.1049/cp:19950799. ISBN 0-85296-649-0. Получено 20 июня 2018 г.архивировано
  45. ^ ab Marriott, Robert H. (июнь 1917 г.). «Развитие радио в США». Труды IRE . 5 (3): 179–188 . Получено 8 марта 2018 г.
  46. ^ abcd Эшли, Хейворд (1912) Беспроводная телеграфия и беспроводная телефония: понятное изложение науки беспроводной передачи информации, стр. 34-36
  47. ^ Коделла, Кристофер Ф. (2016). «Антенны, насадки и слышимость». История любительского радио . Частный сайт Коделла . Получено 22 мая 2018 г.
  48. ^ abcde Янский, Кирилл Мефодий (1919). Принципы радиотелеграфии. Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co. стр. 165–167.
  49. ^ Ли, Томас Х. 2004 Проектирование КМОП-радиочастотных интегральных схем, 2-е изд., стр. 6-7
  50. ^ Хоуэт, Л. С. (1963). История связи — Электроника в ВМС США. ВМС США. С. 38–39.
  51. ^ «Сообщение о гонках яхт по беспроводному телеграфу». Electrical World . 38 (15): 596–597. 12 октября 1901 г. Получено 8 марта 2018 г.
  52. ^ ab Британский патент GB189711575 Lodge, OJ Improvements in Syntonized Telegraphy without Line Wires подан: 10 мая 1897 г., выдан: 10 августа 1898 г.
  53. ^ ab Эшли, Чарльз Гриннелл; Хейворд, Чарльз Брайан (1912). Беспроводная телеграфия и беспроводная телефония: понятное представление науки беспроводной передачи информации. Американская школа переписки. стр. 38. селективная сигнализация.
  54. ^ Кеннелли, Артур Эдвин (1906). Беспроводная телеграфия: элементарный трактат. Нью-Йорк: Моффат, Ярд и Ко. стр. 173–180. селективная сигнализация.
  55. ^ «Статью Крукса читали очень широко — и, более того, ее слушали и помнили — как в Европе, так и в Соединенных Штатах; едва ли найдется хоть одна важная фигура на заре радио, которая в какой-то момент своих мемуаров или переписки не упомянула бы статью 1892 года как имевшую значение». Эйткен, Хью (2014) Syntony and Spark: The origins of radio, стр. 111-116
  56. ↑ Крукс, Уильям (1 февраля 1892 г.). «Некоторые возможности электричества». The Fortnightly Review . 51 : 174–176. Архивировано из оригинала 29 сентября 2018 г. Получено 19 августа 2015 г.
  57. ↑ Объяснение Лоджа его синтонной радиосистемы можно найти в книге: Lodge, Oliver (1900). Передача сигналов через пространство без проводов. Лондон: The Electrician Publishing Co., стр. 50–58.
  58. ^ ab Marconi, Guglielmo (24 мая 1901 г.). "Syntonic Wireless Telegraphy". The Electrician . Получено 8 апреля 2017 г. .
  59. ^ " Тесла имеет право либо на особый приоритет, либо на независимое открытие "трех концепций в теории беспроводной связи: " (1) идея индуктивной связи между движущей и рабочей цепями (2) важность настройки обеих цепей, т. е. идея "колебательного трансформатора" (3) идея открытой вторичной цепи с емкостной нагрузкой " Уилер, Л. П. (август 1943 г.). "Вклад Теслы в высокие частоты". Электротехника . 62 (8): 355–357. doi :10.1109/EE.1943.6435874. ISSN  0095-9197. S2CID  51671246.
  60. ^ Тесла, Н., « О свете и других высокочастотных явлениях », в книге Томаса Каммерфорда Мартина (1894) «Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы», 2-е изд. , стр. 294-373
  61. ^ ab Sterling, Christopher H. (2013). Биографическая энциклопедия американского радио. Routledge. стр. 382–383. ISBN 978-1136993756.
  62. ^ Uth, Robert (1999). Тесла, мастер молнии. Barnes and Noble Publishing. С. 65–70. ISBN 978-0760710050.
  63. ^ abcdefg Рокман, Говард Б. (2004). Право интеллектуальной собственности для инженеров и ученых. John Wiley and Sons. С. 196–199. ISBN 978-0471697398.
  64. ^ ab Regal, Brian (2005). Радио: история жизни технологии. Greenwood Publishing Group. стр. 21–23. ISBN 978-0313331671.
  65. ^ Чейни, Маргарет (2011) Тесла: Человек вне времени, стр. 96-97
  66. ^ ab Патент США № 645576, Никола Тесла, Система передачи электрической энергии , подан: 2 сентября 1897 г.; выдан: 20 марта 1900 г.
  67. ^ Вунш, А. Дэвид (ноябрь 1998 г.). «Неправильное прочтение Верховного суда: загадочная глава в истории радио». Antenna . 11 (1) . Получено 3 декабря 2018 г. .
  68. ^ Ко, Льюис (2006). Беспроводное радио: История. Макфарланд. С. 111–113. ISBN 978-0786426621.
  69. ^ Смит, Крейг Б. (2008). Молния: Огонь с неба. Dockside Consultants Inc. ISBN 978-0-615-24869-1.
  70. ↑ Патент США № 609,154 Оливер Джозеф Лодж, Электрическая телеграфия, подан: 1 февраля 1898 г., выдан: 16 августа 1898 г.
  71. ^ abcde Уайт, Томас Х. (1 ноября 2012 г.). «Никола Тесла: парень, который НЕ «изобрел радио». История раннего радио в США . Персональный сайт Т. Х. Уайта . Получено 20 июня 2018 г.
  72. ^ ab Британский патент № 189922020 Карл Фердинанд Браун, Усовершенствования в телеграфии или связанные с ней без использования непрерывных проводов, заявка: 3 ноября 1899 г., полная спецификация: 30 июня 1900 г., выдан: 22 сентября 1900 г.
  73. ^ ab Патент США № 714,756, Джон Стоун Стоун Метод электрической сигнализации, подан: 8 февраля 1900 г., выдан: 2 декабря 1902 г.
  74. ^ ab Orton, John W. (2009). Полупроводники и информационная революция: Волшебные кристаллы, которые сделали это возможным. Academic Press. стр. 37. ISBN 978-0080963907.
  75. ^ ab Британский патент № 7777, Гульельмо Маркони, Улучшения в аппарате для беспроводной телеграфии, подан: 26 апреля 1900 г., выдан: 13 апреля 1901 г. Соответствующий патент США № 763,772, Гульельмо Маркони, Аппарат для беспроводной телеграфии, подан: 10 ноября 1900 г., выдан: 28 июня 1904 г.
  76. ^ "Кто изобрел радио?". Tesla: Master of Lightning - сопутствующий сайт для телевизионного документального фильма PBS 2000 года . PBS.org, веб-сайт Public Broadcasting Service. 2000. Получено 9 апреля 2018 г.
  77. ↑ Морзе (1925) Радио: Луч и Трансляция, стр. 30
  78. ^ "№ 369 (1943) Marconi Wireless Co. of America против Соединенных Штатов". Решение Верховного суда Соединенных Штатов . Веб-сайт Findlaw.com. 21 июня 1943 г. Получено 14 марта 2017 г.
  79. ^ abcdefgh Бошан, Кен (2001). История телеграфии. ИЭПП. стр. 192–194. ISBN 978-0852967928.
  80. ^ abcdefg Флеминг, Джон Арчибальд (1906). Принципы электроволновой телеграфии. Лондон: Longmans Green and Co., стр. 449–454.
  81. ^ abcdefgh Белроуз, Джон С. (5 сентября 1995 г.). Фессенден и Маркони: их различные технологии и трансатлантические эксперименты в течение первого десятилетия этого века . Труды Международной конференции 1995 года, посвященной 100-летию радио. Лондон: Институт инженерии и технологий. С. 32–34. CiteSeerX 10.1.1.205.7281 . doi :10.1049/cp:19950787. ISSN  0537-9989. S2CID  218471926. 
  82. ^ Марголис, Лори (11 декабря 2001 г.). «Подделка волн». The Guardian . Лондон . Получено 8 сентября 2018 г. .
  83. ^ abc Бернард Леггетт (1921) Беспроводная телеграфия, с особым упором на систему гасящей искры, стр. 55-59
  84. ^ Леггетт, Бернард Джон (1921). «Беспроводная телеграфия, с особым упором на систему с погашенной искрой». Nature . 107 (2691): 51–55. Bibcode :1921Natur.107..390.. doi :10.1038/107390b0. hdl : 2027/mdp.39015063598398 . S2CID  4075587.
  85. ^ abcd Huurdeman, Anton (2003) The Worldwide History of Telecommunications, стр. 271-272. Этот автор неправильно пишет слово "quenched" как "squenched"
  86. ^ abc Бернс, Рассел В. (2004). Коммуникации: Международная история становления. Институт инженеров-электриков. С. 361–362. ISBN 978-0863413278.
  87. ^ Бард, Аллен Дж.; Инцельт, Дьёрдь; Шольц, Фриц (2012). Электрохимический словарь (2-е изд.). Springer Science and Business Media. стр. 972. ISBN 978-3642295515.
  88. ^ abcd Руперт, Стэнли (1919). Учебник по беспроводной телеграфии, т. 1: Общая теория и практика. Лондон: Longmans Green and Co., стр. 200–204.
  89. ^ ab Beauchamp, Ken (2001). История телеграфии. IET. стр. 194–197. ISBN 978-0852967928.
  90. ^ Бернард Леггетт (1921) Беспроводная телеграфия, с особым упором на систему гасящей искры, стр. 60-63
  91. ^ ab von Arco, Georg (19 июня 1909 г.). «Новый телеграф Telefunken: сочетание дуговой и искровой систем». Scientific American Supplement . 67 (1746): 390. doi :10.1038/scientificamerican06191909-390supp . Получено 5 декабря 2018 г.
  92. ^ Британский патент GB189620981 Генри Харриса Лейка на усовершенствования Николы Теслы, касающиеся производства, регулирования и использования электрических токов высокой частоты, а также на соответствующие устройства, подан: 22 сентября 1896 г., выдан: 21 ноября 1896 г.
  93. ^ Морзе, AH (1925). Радио: луч и вещание. Лондон: Ernst Benn, Ltd. стр. 25, 138–148.
  94. ^ ab "Закон о регулировании радиосвязи". Public 264 S. 6412 approved 13 августа 1912 года . Конгресс США. 1912. стр. 6–14 . Получено 14 апреля 2019 года .включено в Законы о радиосвязи Соединенных Штатов , издание 27 июля 1914 г., Министерство торговли, правительственная типография Соединенных Штатов
  95. ^ Бухер, Элмер Э. (1917). Практическая беспроводная телеграфия. Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 274–275.
  96. ^ Coursey, Phillip R. (сентябрь 1919). "The Marconi Timed-Spark Continuous-Wave Transmitter" (PDF) . Wireless World . 7 (78): 310–316 . Получено 19 августа 2018 .
  97. ^ Голдсмит, Альфред Н. (1918). Радиотелефония. Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 73–75.
  98. ^ "Великие беспроводные станции: Карнарвон" (PDF) . Wireless World . 7 (78): 301–307. Сентябрь 1919 . Получено 19 августа 2018 .
  99. ^ MacKinnon, Colin (2004). «Первые прямые беспроводные сообщения из Англии в Австралию». История австралийского любительского радио . Информационный сайт VK2DYM по военному радио и радарам . Получено 4 мая 2018 г.
  100. ^ Уайт, Томас Х. (2003). «Раздел 12: Радио в море (1891-1922)». История раннего радио в США . Персональный сайт Т. Х. Уайта . Получено 2 октября 2018 г.
  101. ^ Муркрофт, Джон Гарольд; Пинто, А.; Карри, Уолтер Эндрю (1921). Принципы радиосвязи. John Wiley and Sons. С. 357.
  102. ^ ab Codella, Christopher F. (2016). "The Squeak Box". Ham Radio History . Частный сайт Codella . Получено 22 мая 2018 г.
  103. ^ abc White, Thomas H. (2003). "Раздел 12: Пионеры-любители (1900-1912)". История раннего радио в США . earlyradiohistory.us . Получено 26 июня 2018 г. .
  104. ^ Хоуэт, Л.С. (1963). История связи — Электроника в ВМС США. ВМС США. С. 69, 117.
  105. ^ abc Codella, Christopher F. (2016). "Первые правила". Ham Radio History . Частный сайт Codella . Получено 22 мая 2018 г.
  106. ^ ab «To Check Wireless Anarchy». San Francisco Call . Сан-Франциско, Калифорния: Charles Shortridge. 7 июля 1912 г. стр. 22. Получено 5 февраля 2024 г.
  107. ^ "Президент делает шаги, чтобы остановить власть толпы над беспроводной связью" (PDF) . New York Herald . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Джеймс Гордон Беннетт-младший, 17 апреля 1912 г. стр. 2. Получено 5 февраля 2024 г.
  108. ^ Пикворт, Джордж (январь 1994 г.). «Трансатлантический передатчик Маркони мощностью 200 кВт». Electronics World . 102 (1718). Архивировано из оригинала 20 октября 2002 г. Получено 22 марта 2018 г.
  109. ^ Бухер, Элмер Э. (1917). Практическая беспроводная телеграфия. Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 288–307.
  110. ^ ab Leggett, Bernard John (1921). «Беспроводная телеграфия, с особым акцентом на систему с погашенной искрой». Nature . 107 (2691): 299–305. Bibcode :1921Natur.107..390.. doi :10.1038/107390b0. hdl : 2027/mdp.39015063598398 . S2CID  4075587.
  111. ^ ab Lescarboura, Austin C. (1922). Радио для всех. Scientific American Publishing Co., стр. 259–263.
  112. ^ Хедрик, Дэниел Р. (1988). Щупальца прогресса: передача технологий в эпоху империализма, 1850-1940. Нью-Йорк: Oxford University Press. С. 126–130. ISBN 978-0198021780.
  113. ^ Джордж Фицджеральд еще в 1892 году описал искровой осциллятор как аналогичный колебаниям, возникающим при вылете пробки из винной бутылки, и сказал, что необходим непрерывный электромагнитный «свисток». Он понял, что если сопротивление настроенного контура сделать нулевым или отрицательным, то он будет производить непрерывные колебания, и попытался создать электронный осциллятор, возбуждая настроенный контур с отрицательным сопротивлением от динамо, что сегодня назвали бы параметрическим осциллятором, но безуспешно. Г. Фицджеральд, « О возбуждении электромагнитных колебаний электромагнитными и электростатическими двигателями» , прочитанный на заседании Физического общества Лондона 22 января 1892 года в Larmor, Joseph, Ed. (1902). Научные труды покойного Джорджа Фрэнсиса Фицджеральда. Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 277–281. Архивировано из оригинала 2014-07-07.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  114. ^ Handy, Frances Edward (1926). Справочник радиолюбителя, 1-е изд. (PDF) . Хартфорд, CN: Американская лига радиорелейной связи. С. 123–124.
  115. ^ ab Howeth, LS (1963). История связи - Электроника в ВМС США. ВМС США. С. 509. ISBN 978-1365493225.
  116. ^ Стронг, Фредерик Финч (1908). Высокочастотные токи. Нью-Йорк: Rebman Co. стр. 41.
  117. ^ Ковач, Ричард (1945). Электротерапия и светотерапия (5-е изд.). Филадельфия: Lea and Febiger. С. 187–188, 197–200.
  118. ^ Карр, Джозеф Дж. (май 1990 г.). «Ранние радиопередатчики» (PDF) . Popular Electronics . 7 (5): 43–46 . Получено 21 марта 2018 г. .
  119. ^ Паркер, Джон (сентябрь 2017 г.). «Flotsam & Jetsam – Control by Radio». Сайт Model Boats . MyTimeMedia Ltd., Великобритания . Получено 20 марта 2018 г.
  120. ^ Findlay, David A. (1 сентября 1957 г.). "Radio Controlled Toys Use Spark Gap" (PDF) . Electronics . 30 (9): 190 . Получено 11 ноября 2015 г. .
  121. ^ "TIG Welding Series: The Power to Perform". Веб-сайт Lincoln Electric. 2006. Архивировано из оригинала 16 мая 2006 г. Получено 6 января 2019 г. ... пунктом номер один по техническому обслуживанию аппарата TIG является очистка и регулировка искрового зазора.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Искровые передатчики» .