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
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 TransmittersIn 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 NotesThe 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
การแปล กรุณารอสักครู่..
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
การแปล กรุณารอสักครู่..