The first wireless transmissions (1

The first wireless transmissions (1888-1905) employed spark technology. Marconi systems were based on spark technology. Fessenden recognised that continuous wave transmission was required for speech, and he felt that he could transmit and receive Morse code better by the continuous wave method than with spark apparatus as Marconi was using. Fessenden was right, but "King Spark" was slow to die.

As CW systems were developed (1906-1912), Marconi sought to use his spark technology to achieve a semi-continuous timed spark that would approximate CW. Eventually the Marconi spark transmitter was replaced by the Fessenden/Alexanderson HF alternator, which in turn was replaced by vacuum tube transmitters. The three element vacuum tube was well known by 1915 to be capable of regeneration and oscillation. It could therefore generate CW. World War I spurred transmitter-tube development. The rise of CW followed in post war years. By 1924 spark was forbidden on the new 80, 40, 20 and 5-metre amateur bands. But spark was still used on the lower bands, and for another decade or more in the maritime service as a back-up for distress messages on the international distress frequency of 500 kHz (600 metres) right up to the beginning of the WW2. Had it not been for the war, spark would have been completely phased out in the maritime service except for emergency (lifeboat) purposes by the end of 1939.

The distinctive sound of spark is not easily forgotten, yet I suppose the vast majority of modern radio scientists and operators have no knowledge of how the spark transmitters used from about 1900 to about 1925 sounded, when received on the simple crystal receivers of the day. Or what the first crude attempts of Fessenden to transmit voice on a spark transmitter might have sounded like.

So we constructed a 5 MHz spark transmitter using a high performance automotive ignition coil for the induction coil, and circuitry to simulate a Braun type spark transmitter stimulating a 5 MHz quarter wave monopole antenna.


Fig 1 Sketches illustrating actual and equivalent circuits for spark transmitters.

Spark Transmitters

In its simplest form a spark transmitter consists of a spark gap connected across an oscillatory circuit consisting of a capacitor and an inductor in series. The capacitor C (see Fig 1a) is charged to a high voltage by an induction coil (not shown). When the potential across it was sufficiently high to break down the insulation of air in the gap, a spark then passed. Since this spark has a comparatively low resistance (an ohm or two), the spark discharge was equivalent to the closing of an L-C-R circuit. The condenser then discharged through the conducting spark, and the discharge took the form of a damped oscillation, at a frequency determined by the resonant frequency of the spark transmitter.
Hertz in 1888 placed the spark gap across the terminals of the antenna, and so the frequency transmitted was determined by the self resonant frequency of the antenna system (an end loaded dipole). Marconi, following the work of Popov, used an end fed wire aerial (a monopole). The damped wave had a very short duration, since as soon as the spark ceased, the oscillation ceased, since the connection for current flow between the antenna terminals (or connection to ground in the case of a monopole antenna) was by way of the spark.

The not wanted gap across the antenna terminals was eliminated by Braun, who in 1898 patented a circuit in which the spark gap was in a separate primary circuit in series with an appropriate coil and condenser. The RF energy flowing in the inductor was inductively coupled to an antenna, which was tuned to the same frequency of the spark transmitter (Fig 1c). The induced oscillation in the antenna circuit was also a damped wave, but the period of oscillation was considerably longer than the oscillation period in the primary, since when the spark ceased, the antenna circuit could continue to oscillate on a frequency determined by the antenna system resonant frequency.



Fig 2: A 5 MHz spark transmitter and crystal receiver used to make recordings "Sounds of a Spark Transmitter" for telegraphy and telephony.

Our spark transmitter was like the Braun transmitter, excepting that the secondary winding wound over the primary (see Fig 2) was not directly connected to the antenna, but link coupled through a short length of transmission line to an equivalent circuit for the antenna system.



Photo 1: A Laboratory version of a Braun-type spark transmitter.
Janice Lang / Communications Research Centre ©

Design Notes

The lumped-constant equivalent circuit of an antenna input impedance, for a small band of frequencies near to the resonant frequency of the antenna, can be represented approximately by a series Ra, La, Ca circuit, see Fig 2, where


[1]

For a quarter wave monopole Ra = 36 ohms, and Q depends on the "thickness" of the antenna. Suppose, for our 5 MHz antenna, th

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ส่งสัญญาณไร้สายแรก (1888-1905) เทคโนโลยีการจุดประกายการจ้างงาน ระบบมาร์โคนีอยู่บนพื้นฐานของเทคโนโลยีประกาย เฟสเซนเดนได้รับการยอมรับว่าการส่งคลื่นอย่างต่อเนื่องที่ถูกต้องสำหรับการพูดและเขารู้สึกว่าเขาสามารถรับและส่งรหัสมอร์สที่ดีขึ้นโดยวิธีคลื่นอย่างต่อเนื่องกว่าด้วยอุปกรณ์จุดประกายเป็นมาร์โคนีใช้ เฟสเซนเดนที่ถูกต้อง แต่ "คิง Spark" ช้าจะตาย. ในฐานะที่เป็นระบบ CW ได้รับการพัฒนา (1906-1912), มาร์โคนีพยายามที่จะใช้เทคโนโลยีการจุดประกายของเขาเพื่อให้บรรลุจุดประกายหมดเวลาแบบกึ่งต่อเนื่องที่จะใกล้เคียงกับ CW ในที่สุดก็ส่งประกายมาร์โคนีก็ถูกแทนที่ด้วยกระแสสลับเฟสเซนเดน / Alexanderson HF ซึ่งในทางกลับถูกแทนที่ด้วยเครื่องส่งสัญญาณหลอดสุญญากาศ หลอดสูญญากาศองค์ประกอบสามเป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีจาก 1915 ความสามารถในการฟื้นฟูและการสั่น มันจึงสามารถสร้าง CW สงครามโลกครั้งที่กระตุ้นการพัฒนาเครื่องส่งสัญญาณหลอด การเพิ่มขึ้นของ CW ใช้ในสงครามปีโพสต์ โดย 1,924 จุดประกายเป็นสิ่งต้องห้ามในวงดนตรีสมัครเล่นใหม่ 80, 40, 20 และ 5 เมตร แต่จุดประกายก็ยังคงใช้ในวงดนตรีที่ต่ำกว่าและอีกสิบปีหรือมากกว่าในการให้บริการทางทะเลเป็นสำรองสำหรับข้อความทุกข์บนคลื่นความถี่ระหว่างประเทศของความทุกข์ 500 เฮิร์ทซ์ (600 เมตร) ไปจนถึงจุดเริ่มต้นของ WW2 ได้มันไม่ได้สำหรับการทำสงครามประกายจะได้รับการค่อย ๆ สมบูรณ์ออกในการให้บริการทางทะเลยกเว้นสำหรับกรณีฉุกเฉิน (ชูชีพ) วัตถุประสงค์ในตอนท้ายของ 1939 เสียงที่โดดเด่นของการจุดประกายไม่ได้ลืมได้อย่างง่ายดาย แต่ผมคิดว่าส่วนใหญ่ของที่ทันสมัย นักวิทยาศาสตร์วิทยุและผู้ประกอบการมีความรู้ในการส่งสัญญาณประกายไฟที่ใช้จากประมาณ 1900 ประมาณ 1,925 ฟังเมื่อได้รับจากผู้รับคริสตัลที่เรียบง่ายของวันไม่มี หรือสิ่งที่พยายามน้ำมันดิบแรกของเฟสเซนเดนการส่งผ่านเสียงบนเครื่องส่งประกายไฟอาจจะฟังเหมือน. ดังนั้นเราจึงสร้างเครื่องส่งสัญญาณจุดประกาย 5 MHz โดยใช้ที่มีประสิทธิภาพสูงคอยล์จุดระเบิดรถยนต์สำหรับขดลวดเหนี่ยวนำและวงจรเพื่อจำลอง Braun ประเภทประกายส่งสัญญาณกระตุ้น 5 MHz คลื่นไตรมาสสายอากาศโมโนโพล. รูปที่ 1 แสดงภาพวาดวงจรที่เกิดขึ้นจริงและรายการเทียบเท่าเครื่องส่งสัญญาณที่จุดประกาย. Spark ส่งสัญญาณในรูปแบบที่ง่ายที่สุดส่งประกายประกอบด้วยช่องว่างประกายไฟเชื่อมต่อผ่านวงจรแกว่งประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำในซีรีส์ ตัวเก็บประจุ C (ดูรูปที่ 1a) เป็นค่าใช้จ่ายแรงดันสูงโดยขดลวดเหนี่ยวนำ (ไม่แสดง) เมื่อมีศักยภาพข้ามมันก็สูงพอที่จะทำลายลงฉนวนกันความร้อนของอากาศในช่องว่างที่จุดประกายผ่านไปแล้ว ตั้งแต่จุดประกายนี้มีความต้านทานต่ำเมื่อเทียบกับ (โอห์มหรือสอง) ปล่อยประกายก็เท่ากับปิดของวงจร LCR คอนเดนเซอร์แล้วปล่อยออกมาผ่านจุดประกายการดำเนินการและการปล่อยเอารูปแบบของการสั่นหดหู่ที่ความถี่ที่กำหนดโดยสะท้อนความถี่ของเครื่องส่งประกาย. เฮิร์ตซ์ในปี 1888 วางช่องว่างจุดประกายในอาคารผู้โดยสารของเสาอากาศ, และอื่น ๆ ความถี่ส่งถูกกำหนดโดยตัวเองสะท้อนความถี่ของระบบเสาอากาศ (จบโหลดขั้ว) มาร์โคนีต่อไปนี้การทำงานของโปปอฟที่ใช้เลี้ยงปลายสายทางอากาศ (เป็นแบบโมโนโพล) คลื่นลูกที่หดหู่มีระยะเวลาสั้นมากเพราะทันทีที่จุดประกายหยุดสั่นหยุดตั้งแต่การเชื่อมต่อสำหรับการไหลของกระแสระหว่างขั้วเสาอากาศ (หรือการเชื่อมต่อกับพื้นดินในกรณีของสายอากาศโมโนโพลที่) ได้โดยวิธีการจุดประกาย . ช่องว่างไม่อยากข้ามขั้วเสาอากาศถูกกำจัดโดย Braun ซึ่งในปี 1898 ที่จดสิทธิบัตรวงจรที่ช่องว่างจุดประกายอยู่ในวงจรหลักที่แยกจากกันในชุดที่มีขดลวดที่เหมาะสมและคอนเดนเซอร์ พลังงาน RF ไหลในตัวเหนี่ยวนำเป็นคู่ inductively ไปยังเสาอากาศซึ่งได้รับการปรับความถี่เดียวกันของเครื่องส่งประกาย (รูปที่ 1C) ความผันผวนเหนี่ยวนำในวงจรเสาอากาศก็ยังเป็นคลื่นหดหู่ แต่ระยะเวลาของการสั่นได้มากระยะเวลานานกว่าการสั่นในเบื้องต้นตั้งแต่เมื่อประกายหยุดวงจรเสาอากาศจะยังคงแกว่งอยู่กับความถี่ที่กำหนดโดยระบบเสาอากาศ . สะท้อนความถี่รูปที่ 2: ก. 5 MHz เครื่องส่งสัญญาณจุดประกายและคริสตัลรับใช้ในการทำบันทึก "เสียงของเครื่องส่งสัญญาณ Spark" สำหรับโทรเลขและโทรศัพท์เครื่องส่งสัญญาณการจุดประกายของเราเป็นเหมือนเครื่องส่งสัญญาณ Braun ยกเว้นว่าแผลที่คดเคี้ยวรองมากกว่าหลัก (ดู รูปที่ 2) ไม่ได้ถูกเชื่อมต่อโดยตรงกับเสาอากาศ แต่การเชื่อมโยงคู่ผ่านความสั้นยาวของสายส่งไปยังวงจรเทียบเท่าระบบเสาอากาศ. รูปภาพที่ 1: ก. รุ่นที่ห้องปฏิบัติการของเครื่องส่งสัญญาณ Braun ชนิดประกายป้าหรั่ง / การสื่อสารศูนย์วิจัย © หมายเหตุออกแบบวงจรเทียบเท่าล้างโลกคงที่ของข้อมูลสมรรถภาพเสาอากาศสำหรับกลุ่มเล็ก ๆ กลุ่มของความถี่ใกล้กับความถี่จังหวะของเสาอากาศที่สามารถคิดเป็นประมาณโดยชุดราลา Ca วงจรดูรูปที่ 2 ซึ่ง[ 1] สำหรับขั้วคลื่นไตรมาส RA = 36 โอห์มและคิวขึ้นอยู่กับ "ความหนา" ของเสาอากาศ สมมติว่าสำหรับเสาอากาศ 5 MHz ของเรา, TH

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

วิทยุไร้สายแรก ( 1888-1905 ) ที่ใช้ Spark เทคโนโลยี มาร์โคนีระบบขึ้นอยู่กับ Spark เทคโนโลยี การส่งคลื่นต่อเนื่องเฟสเซินเดิ้นใช้เพื่อการพูด และเขารู้สึกว่า เขาสามารถรับและส่งรหัสมอร์ส ขึ้น โดยมีคลื่นต่อเนื่องมากกว่าวิธี มีประกายเป็นมาร์โคนีเป็นเครื่องมือใช้ เฟสเซินเดิ้นก็จริง แต่ " คิง จุดประกาย " ก็ช้าจะตายเป็นระบบ CW ถูกพัฒนา ( 1906-1912 ) , มาร์โค พยายามที่จะใช้เทคโนโลยีประกายของเขาเพื่อให้บรรลุกึ่งต่อเนื่องหมดประกายที่จะประมาณ CW ในที่สุด มาร์โคนีจุดประกายเครื่องส่งสัญญาณที่ถูกแทนที่ด้วยเฟสเซินเดิ้น / แอเลิกแซนเดอร์สัน HF อย่างเดียว ซึ่งจะถูกแทนที่ด้วยเครื่อง ท่อสุญญากาศ สามองค์ประกอบของหลอดสูญญากาศเป็นที่รู้จักกันดีโดย 1915 จะสามารถฟื้นฟูและการแกว่ง มันจึงสร้าง CW สงครามโลกครั้งที่หนึ่งกระตุ้นการพัฒนาหลอดเครื่องส่ง การเพิ่มขึ้นของ CW ที่ใช้ในสงครามปี โพสต์ โดย 1924 จุดประกายเป็นสิ่งต้องห้ามบนใหม่ 80 , 40 , 20 และ 5-metre วงดนตรีสมัครเล่น แต่ประกายยังใช้ในวงล่างและอีกทศวรรษหรือมากกว่าในการเดินเรือให้บริการเป็นสำรองสำหรับความทุกข์ข้อความในต่างประเทศความทุกข์ความถี่ 500 kHz ( 600 เมตร ) จนถึงจุดเริ่มต้นของ WW2 . มันไม่ได้ทำสงคราม จุดประกายคงจะสมบูรณ์แบ่งออกในการเดินเรือให้บริการ ยกเว้นกรณีฉุกเฉิน ( ชูชีพ ) วัตถุประสงค์ในตอนท้ายของ 1939เสียงที่โดดเด่นของ Spark จะไม่ถูกลืมได้อย่างง่ายดาย แต่ฉันว่าส่วนใหญ่ของนักวิทยุที่ทันสมัยและผู้ประกอบการไม่มีความรู้วิธีการจุดประกายส่งสัญญาณใช้ประมาณ 1900 ประมาณ 1925 ดังขึ้นเมื่อได้รับบนง่ายรับผลึกของวัน หรือเกิดก่อนดิบเข้าเฟสเซินเดิ้นส่งเสียงในประกายส่งอาจจะฟังดูเหมือน .ดังนั้นเราได้สร้าง 5 MHz จุดประกายตัวส่งใช้คอยล์จุดระเบิดสำหรับรถยนต์สมรรถนะสูง ขดลวดเหนี่ยวนำ และวงจรเพื่อจำลองชนิดประกายบรอนส่งสัญญาณกระตุ้นไตรมาส 5 MHz คลื่นผูกขาดเสาอากาศตารางที่ 1 แสดงร่างจริงและวงจรสมมูลเพื่อส่งสัญญาณจุดประกายเครื่องสปาร์คในรูปแบบง่ายที่สุดประกายส่งประกอบด้วยช่องว่างที่เชื่อมต่อระหว่างลังเลจุดประกายวงจรที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำอนุกรม ตัวเก็บประจุ C ( ดูรูปที่ 1 ) เป็นค่าใช้จ่ายของแรงดันสูงจากขดลวดเหนี่ยวนำ ( ไม่แสดง ) เมื่อศักยภาพข้ามมันสูงพอสมควรในการแบ่งฉนวนกันความร้อนของอากาศในช่องว่างจุดประกายแล้วผ่าน เนื่องจากประกายมีความต้านทานต่ำเปรียบเทียบ ( โอห์ม หรือ 2 ) ประกายปล่อยเท่ากับการปิดการ l-c-r วงจร คอนเดนเซอร์แล้วปล่อยผ่านการจุดประกาย และการใช้รูปแบบของหดหู่การแกว่ง ที่ความถี่ที่กำหนดโดยความถี่เรโซแนนซ์ของหัวเทียนเครื่องส่งสัญญาณเฮิรตซ์ใน 1888 วางจุดประกายช่องว่างข้ามขั้วของเสาอากาศ และความถี่ส่งถูกกำหนดโดยความถี่เสียงของตนเองระบบสายอากาศ ( ตอนจบมีโหลด ) มาร์โคนี ต่อการทำงานของ Popov ใช้ปลายสายป้อนอากาศ ( ผูกขาด ) ส่วนคลื่นหดหู่ มีระยะเวลาที่สั้นมาก เพราะทันทีที่ประกายหยุดความผันผวนหยุดตั้งแต่การเชื่อมต่อกระแสระหว่างเสาอากาศขั้ว ( หรือการเชื่อมต่อกับพื้นดินในกรณีของสายอากาศโมโนโพล ) โดยวิธีการจุดประกายไม่ได้ต้องการช่องว่างผ่านเสาอากาศขั้ว ตกรอบ โดย บราวน์ ที่จดสิทธิบัตรใน 1898 วงจรที่จุดประกายช่องว่าง ในการแยกวงจรอนุกรมกับขดลวดที่เหมาะสม และคอนเดนเซอร์ RF พลังงานไหลในการอุปนัยเป็นคู่กับเสาอากาศที่ปรับไปที่ความถี่เดียวกันของจุดประกายส่งสัญญาณ ( มะเดื่อ 1C ) เกิดความผันผวนในสายอากาศ วงจรยังคลื่นหดหู่ แต่เวลมันมากนานกว่านี้ระยะเวลาในเบื้องต้น เนื่องจากเมื่อจุดประกายหยุดเสาอากาศวงจรอาจยังคงแกว่งไปมาบนความถี่ที่กำหนดโดยระบบสายอากาศเรโซแนนซ์ความถี่รูปที่ 2 : 5 MHz ตัวส่งและตัวรับประกายคริสตัลที่ใช้ทำบันทึก " เสียงของจุดประกายตัวส่ง " โทรเลขและระบบโทรศัพท์ .การจุดประกายของเราเหมือนตัวส่ง บราวน์ ยกเว้นว่า winding รองแผลมากกว่าหลัก ( ดูรูปที่ 2 ) ไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรงกับเสาอากาศ แต่การเชื่อมโยงคู่ผ่านความยาวของสายส่งเป็นวงจรสมมูลของระบบสายอากาศรูปที่ 1 : รุ่นทดลองของ Braun ประเภทส่งประกายเจนิส แลง / สื่อสารสงวนลิขสิทธิ์ ศูนย์วิจัยบันทึกการออกแบบการ lumped วงจรสมมูลคงที่ของเสาอากาศอินพุตอิมพีแดนซ์ สำหรับวงดนตรีขนาดเล็กของความถี่ใกล้กับความถี่เรโซแนนซ์ของสายอากาศ สามารถแสดงประมาณโดยชุดรา , LA , CA วงจร เห็นรูปที่ 2 ที่[ 1 ]เสี้ยวคลื่นผูกขาด รา = 36 โอห์ม และขึ้นอยู่กับ " ความหนา " ของเสาอากาศ สมมติว่าสำหรับเสาอากาศ 5 TH ) ของเรา