Wynalezienie radia - Invention of radio

Francuska radiostacja ze statku na ląd w 1904 r

Wynalazek radia komunikacji trwała wiele dziesięcioleci ustanowienie podstaw teoretycznych, odkrywanie i badanie eksperymentalne fal radiowych oraz inżynieryjnych i technicznych osiągnięć związanych z ich transmisji i detekcji. Ta praca naukowa poprzedziła wykorzystanie fal radiowych przez Guglielmo Marconiego w systemie komunikacji bezprzewodowej .

Pomysł, że przewody potrzebne do telegrafu elektrycznego można wyeliminować, tworząc telegraf bezprzewodowy , istniał już od jakiegoś czasu przed ustanowieniem komunikacji radiowej. Wynalazcy próbowali budować systemy oparte na przewodnictwie elektrycznym , indukcji elektromagnetycznej lub na innych pomysłach teoretycznych. Kilku wynalazców/eksperymentatorów natknęło się na zjawisko fal radiowych, zanim udowodniono jego istnienie; w tym czasie zostało to odpisane jako indukcja elektromagnetyczna .

Odkrycie fal elektromagnetycznych , w tym fal radiowych , przez Heinricha Rudolfa Hertza w latach 80. XIX wieku nastąpiło po teoretycznym rozwoju związku między elektrycznością a magnetyzmem, który rozpoczął się na początku XIX wieku. Praca ta zakończyła się teorią promieniowania elektromagnetycznego opracowaną przez Jamesa Clerka Maxwella w 1873 roku, którą Hertz zademonstrował eksperymentalnie. Hertz uważał, że fale elektromagnetyczne mają niewielką wartość praktyczną. Inni eksperymentatorzy, tacy jak Oliver Lodge i Jagadish Chandra Bose , badali fizyczne właściwości fal elektromagnetycznych i opracowali urządzenia elektryczne oraz metody poprawiające transmisję i wykrywanie fal elektromagnetycznych. Ale najwyraźniej nie dostrzegali wartości w opracowaniu systemu komunikacji opartego na falach elektromagnetycznych.

W połowie lat 90. XIX wieku, opierając się na technikach stosowanych przez fizyków do badania fal elektromagnetycznych, Guglielmo Marconi opracował pierwszy aparat do komunikacji radiowej na duże odległości. 23 grudnia 1900 roku kanadyjski wynalazca Reginald A. Fessenden jako pierwszy przesłał dźwięk ( telefonia bezprzewodowa ) za pomocą fal elektromagnetycznych, z powodzeniem na odległość około mili (1,6 kilometra), a sześć lat później w Wigilię 1906 stał się pierwszą osobą, która dokonała publicznej transmisji bezprzewodowej.

Do roku 1910 te różne systemy bezprzewodowe zaczęto nazywać „radiem”.

Teorie i metody komunikacji bezprzewodowej poprzedzające radio

Przed odkryciem fal elektromagnetycznych i rozwojem komunikacji radiowej zaproponowano i przetestowano wiele bezprzewodowych systemów telegraficznych. W kwietniu 1872 William Henry Ward otrzymał patent USA nr 126 356 na bezprzewodowy system telegraficzny, w którym wysunął teorię, że prądy konwekcyjne w atmosferze mogą przenosić sygnały jak drut telegraficzny. Kilka miesięcy po tym, jak Ward otrzymał swój patent, Mahlon Loomis z Wirginii Zachodniej otrzymał patent USA 129 971 na podobny „telegraf bezprzewodowy” w lipcu 1872 roku. Opatentowany system twierdził, że wykorzystuje energię elektryczną z atmosfery w celu wyeliminowania drutu napowietrznego używanego przez istniejące systemy telegraficzne. Nie zawierał diagramów ani konkretnych metod i nie odwoływał się ani nie zawierał żadnej znanej teorii naukowej.

Patent Thomasa Edisona z 1891 r. na bezprzewodowy telegraf ze statku na ląd wykorzystujący indukcję elektrostatyczną

W Stanach Zjednoczonych Thomas Edison w połowie lat 80. XIX wieku opatentował system indukcji elektromagnetycznej, który nazwał „telegrafią konika polnego”, który pozwalał sygnałom telegraficznym przeskoczyć niewielką odległość między jadącym pociągiem a przewodami telegraficznymi biegnącymi równolegle do torów. W Wielkiej Brytanii , William Preece był w stanie opracować system elektromagnetycznej indukcji telegraficzny, że z anteny przewodów wiele kilometrów długości, mogą przenosić całej luki około 5 kilometrów (3.1 mil). Wynalazca Nathan Stubblefield w latach 1885-1892 pracował również nad indukcyjnym systemem transmisji.

Forma telefonii bezprzewodowej została zapisana w czterech patentach na fotofon , wynaleziony wspólnie przez Alexandra Grahama Bella i Charlesa Sumnera Taintera w 1880 roku. Fotofon umożliwił transmisję dźwięku na wiązce światła , a 3 czerwca 1880 roku Bell and Tainter przekazali pierwszą na świecie bezprzewodową wiadomość telefoniczną za pomocą nowo wynalezionej formy lekkiej telekomunikacji .

Na początku lat 90. XIX wieku Nikola Tesla rozpoczął badania nad elektrycznością o wysokiej częstotliwości. Tesla był świadom eksperymentów Hertza z falami elektromagnetycznymi od 1889 roku, ale (jak wielu naukowców tamtych czasów) myślał, że nawet gdyby fale radiowe istniały, prawdopodobnie podróżowałyby tylko po liniach prostych, co czyni je bezużytecznymi dla transmisji dalekiego zasięgu.

Zamiast wykorzystywać fale radiowe, wysiłki Tesli koncentrowały się na zbudowaniu systemu dystrybucji energii opartego na przewodzeniu, chociaż zauważył w 1893 r., że jego system może również obejmować komunikację. Jego praca laboratoryjna i późniejsze eksperymenty na dużą skalę w Colorado Springs doprowadziły go do wniosku, że mógłby zbudować światowy system bezprzewodowy oparty na przewodzeniu, który wykorzystywałby samą Ziemię (poprzez wstrzykiwanie bardzo dużych ilości prądu elektrycznego do gruntu) jako środek do przewodzenia sygnał na bardzo duże odległości (na całej Ziemi), pokonując dostrzegane ograniczenia innych systemów. Następnie próbował wdrożyć swoje pomysły dotyczące transmisji energii i telekomunikacji bezprzewodowej w swoim bardzo dużym, ale nieudanym projekcie Wardenclyffe Tower .

Rozwój elektromagnetyzmu

Eksperymenty i teoria

Różni naukowcy sugerowali, że elektryczność i magnetyzm są ze sobą powiązane. Około 1800 roku Alessandro Volta opracował pierwszy sposób wytwarzania prądu elektrycznego. W 1802 roku Gian Domenico Romagnosi mógł sugerować związek między elektrycznością a magnetyzmem, ale jego doniesienia pozostały niezauważone. W 1820 roku Hans Christian Ørsted przeprowadził prosty i dziś szeroko znany eksperyment dotyczący prądu elektrycznego i magnetyzmu. Wykazał, że drut przewodzący prąd może odchylać namagnesowaną igłę kompasu . Praca Ørsteda wpłynęła na André-Marie Ampère do stworzenia teorii elektromagnetyzmu. Kilku naukowców spekulowało, że światło może być powiązane z elektrycznością lub magnetyzmem.

W 1831 Michael Faraday rozpoczął serię eksperymentów, w których odkrył indukcję elektromagnetyczną . Zależność została matematycznie wymodelowana przez prawo Faradaya , które następnie stało się jednym z czterech równań Maxwella . Faraday zaproponował, aby siły elektromagnetyczne rozprzestrzeniły się na pustą przestrzeń wokół przewodnika, ale nie ukończył swojej pracy na tej propozycji. W 1846 roku Michael Faraday spekulował, że światło jest zaburzeniem fal w „polu siłowym”.

Rozwijając serię eksperymentów Felixa Savary'ego, w latach 1842-1850 Joseph Henry przeprowadził eksperymenty wykrywające indukcyjne efekty magnetyczne na dystansie 200 stóp (61 m). Był pierwszym (1838–42), który wytworzył oscylacje elektryczne prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości oraz wskazał i eksperymentalnie wykazał, że rozładowanie kondensatora w określonych warunkach ma charakter oscylacyjny lub, jak to ujął, składa się z „ głównego wyładowania w jeden kierunek, a potem kilka odruchów wstecz i do przodu, z których każda jest słabsza niż poprzednia, aż do osiągnięcia równowagi ”. Pogląd ten został później przyjęty przez Helmholtza , matematyczną demonstrację tego faktu po raz pierwszy przedstawił Lord Kelvin w swoim artykule „ Transient Electric Currents ”.

Maxwell i teoretyczne przewidywanie fal elektromagnetycznych

Maxwell i fale elektromagnetyczne

W latach 1861-1865, na podstawie wcześniejszych prac eksperymentalnych Faradaya i innych naukowców oraz własnej modyfikacji prawa Ampere'a, James Clerk Maxwell opracował swoją teorię elektromagnetyzmu, która przewidywała istnienie fal elektromagnetycznych. W 1873 roku Maxwell opisał teoretyczne podstawy propagacji fal elektromagnetycznych w swoim artykule dla Royal SocietyA Dynamical Theory of the Electromagnetic Field ”. Teoria ta połączyła wszystkie dotychczas niepowiązane obserwacje, eksperymenty i równania elektryczności, magnetyzmu i optyki w spójną teorię. Jego zestaw równań — równania Maxwella — wykazał, że elektryczność, magnetyzm i światło są przejawami tego samego zjawiska, pola elektromagnetycznego . Następnie wszystkie inne klasyczne prawa lub równania tych dyscyplin były szczególnymi przypadkami równań Maxwella. Praca Maxwella w dziedzinie elektromagnetyzmu została nazwana „drugą wielką unifikacją w fizyce”, po zjednoczeniu grawitacji Newtona w XVII wieku.

Oliver Heaviside , później przeformułował oryginalne równania Maxwella w zestaw czterech równań wektorowych, które są dziś powszechnie znane jako równania Maxwella. Ani Maxwell, ani Heaviside nie transmitowali ani nie odbierali fal radiowych; jednak ich równania dla pól elektromagnetycznych ustanowiły zasady projektowania radia i pozostają standardowym wyrazem klasycznego elektromagnetyzmu.

O pracy Maxwella Albert Einstein napisał:

„Wyobraźcie sobie uczucia [Maxwella], kiedy równania różniczkowe, które sformułował, udowodniły mu, że pola elektromagnetyczne rozprzestrzeniają się w postaci spolaryzowanych fal i z prędkością światła! Fizykom zajęło kilkadziesiąt lat zrozumienie pełnego znaczenia odkrycia Maxwella, tak śmiały był skok, jaki jego geniusz wymusił na koncepcjach współpracowników”.

Inni fizycy byli równie pod wrażeniem pracy Maxwella, na przykład Richard Feynman, który skomentował:

„Z długiego spojrzenia na historię świata – widzianą z, powiedzmy, za dziesięć tysięcy lat – nie ma wątpliwości, że najbardziej znaczące wydarzenie XIX wieku zostanie uznane za odkrycie praw elektromagnetyzmu przez Maxwella. Amerykańska wojna domowa blednie i stanie się prowincjonalną błahostką w porównaniu z tym ważnym wydarzeniem naukowym z tej samej dekady”.

Eksperymenty i propozycje

Berend Wilhelm Feddersen , niemiecki fizyk, w 1859 roku jako prywatny naukowiec w Lipsku przeprowadził eksperymenty ze słojem lejdeńskim, aby udowodnić, że iskry elektryczne składają się z tłumionych drgań.

W 1870 r. niemiecki fizyk Wilhelm von Bezold odkrył i wykazał, że postępujące i odbite oscylacje wytwarzane w przewodnikach przez wyładowanie kondensatora powodują powstawanie zjawisk interferencyjnych. Profesorowie Elihu Thomson i EJ Houston w 1876 roku przeprowadzili szereg eksperymentów i obserwacji wyładowań oscylacyjnych o wysokiej częstotliwości. W 1883 roku George FitzGerald zasugerował na spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia , że fale elektromagnetyczne mogą być generowane przez rozładowanie kondensatora, ale sugestia ta nie została uwzględniona, prawdopodobnie dlatego, że nie były znane żadne sposoby wykrywania fal.

Hertz eksperymentalnie weryfikuje teorię Maxwella

Heinrich Hertz

Kiedy niemiecki fizyk Heinrich Rudolf Hertz szukał tematu do swojej rozprawy doktorskiej w 1879 roku, instruktor Hermann von Helmholtz zasugerował, aby spróbował udowodnić teorię elektromagnetyzmu Maxwella. Hertz początkowo nie widział sposobu, aby przetestować teorię, ale jego obserwacja jesienią 1886 r., w której wyładował słoik Leyden do dużej cewki i wytworzyła iskrę w sąsiedniej cewce, podsunęła mu pomysł, jak zbudować aparaturę testową . Używając cewki Ruhmkorffa do tworzenia iskier w szczelinie ( nadajnik iskiernikowy ) i obserwując iskry powstałe pomiędzy szczeliną w pobliskiej metalowej antenie pętlowej , w latach 1886-1888 Hertz przeprowadził serię eksperymentów naukowych, które potwierdziłyby teorię Maxwella. Hertz opublikował swoje wyniki w serii artykułów w latach 1887-1890 i ponownie w pełnej formie książkowej w 1893 roku.

Pierwsza z opublikowanych prac, „ O bardzo szybkich oscylacjach elektrycznych ”, opisuje chronologiczny przebieg jego badań, prowadzonych aż do końca 1886 i początku 1887 roku.

Po raz pierwszy, celowo i jednoznacznie udowodniono , że elektromagnetyczne fale radiowe („fale Hertza”) są przesyłane przez wolną przestrzeń przez urządzenie iskiernikowe i wykrywane na niewielką odległość.

1887 zestaw eksperymentalny aparatu Hertza.

Hertz był w stanie mieć pewną kontrolę nad częstotliwościami swoich fal promieniowanych poprzez zmianę indukcyjności i pojemności swoich anten nadawczych i odbiorczych . Skupił fale elektromagnetyczne za pomocą reflektora narożnego i reflektora parabolicznego , aby zademonstrować, że radio zachowuje się tak samo jak światło, jak przewidywała teoria elektromagnetyczna Maxwella ponad 20 lat wcześniej.

Hertz nie opracował systemu do praktycznego wykorzystania fal elektromagnetycznych, ani nie opisał potencjalnych zastosowań tej technologii. Hertz został zapytany przez swoich studentów z Uniwersytetu w Bonn, jaki może być pożytek z tych fal. Odpowiedział: „ To w ogóle nie ma sensu. To tylko eksperyment, który dowodzi, że Maestro Maxwell miał rację, po prostu mamy te tajemnicze fale elektromagnetyczne, których nie możemy zobaczyć gołym okiem. Ale one tam są ”.

Hertz zmarł w 1894 roku, a sztukę komunikacji radiowej pozostawiono innym do wdrożenia w praktyczną formę. Po eksperymentach Hertza Sir William Crookes opublikował w lutym 1892 artykuł w The Fortnightly Review na temat „Some opportunities of electric” ze swoimi przemyśleniami na temat możliwości komunikacji bezprzewodowej w oparciu o badania Lodge'a i Hertza, a amerykański fizyk Amos Emerson Dolbear przyniósł podobne uwagę na pomysł.

Wykrywanie fal radiowych przed Hz

Najwcześniejszym znanym zapisem efektu przypisywanego falom radiowym jest efekt zaobserwowany przez George'a Adamsa, który na początku lat 80. XVIII wieku zauważył iskry między naładowanymi i nienaładowanymi przewodnikami, gdy w pobliżu wyładowano słoik Leyden.

W latach 1789-91 Luigi Galvani zauważył, że iskra generowana w pobliżu spowodowała drgawki w żabiej nodze dotkniętej skalpelem. W różnych eksperymentach zauważył skurcze w żabich łapach spowodowane piorunem i wyładowaniem świetlnym z naładowanego lejdejskiego słoika, które znikały z czasem i odnawiały się, gdy w pobliżu pojawiła się iskra.

Joseph Henry obserwował namagnesowane igły od błyskawic na początku lat 40. XIX wieku.

W 1852 roku Samuel Alfred Varley zauważył znaczny spadek odporności mas metalowych opiłków pod wpływem atmosferycznych wyładowań elektrycznych.

David Edward Hughes

Pod koniec 1875 roku, podczas eksperymentów z telegrafem , Thomas Edison zauważył zjawisko, które nazwał „ siłą eteryczną ”, ogłaszając to prasie 28 listopada. Porzucił te badania, gdy między innymi Elihu Thomson wyśmiewał ten pomysł, twierdząc to była indukcja elektromagnetyczna.

W 1879 roku eksperymentator i wynalazca David Edward Hughes , pracujący w Londynie, odkrył, że zły kontakt w telefonie Bell, którego używał w swoich eksperymentach, wydawał się iskrzyć, gdy pracował nad pobliską wagą indukcyjną (wczesna forma wykrywacza metalu ). Opracował ulepszony detektor, który wychwytuje ten nieznany „dodatkowy prąd” w oparciu o jego nową konstrukcję mikrofonu (podobną do późniejszych detektorów znanych jako koherery lub detektory kryształów ) i opracował sposób na zakłócenie równowagi indukcyjnej w celu wytworzenia serii iskier. Przez prób i błędów eksperymentów w końcu znalazł mógł odebrać te „fale koszowe” jak niósł swoje urządzenie telefoniczne w dół ulicy się do zakresu 500 jardów (460 m).

20 lutego 1880 roku zademonstrował swój eksperyment przedstawicielom Towarzystwa Królewskiego, w tym Thomasowi Henry Huxleyowi , Sir George'owi Gabrielowi Stokesowi i Williamowi Spottiswoode , ówczesnemu prezesowi Towarzystwa. Stokes był przekonany, że zjawisko demonstrowane przez Hughesa było jedynie indukcją elektromagnetyczną , a nie rodzajem przewodzenia przez powietrze. Hughes nie był fizykiem i wydaje się, że zaakceptował obserwacje Stokesa i nie kontynuował eksperymentów. Jego praca mogła zostać wymieniona w artykule Williama Crookesa z 1892 Fortnightly Review artykułu „Some opportunities of electric” jako nienazwana osoba, w której eksperymencie Crookes uczestniczy.

Rozwój fal radiowych

Wcześni eksperymentatorzy

Detektor Branly

W 1890 roku Édouard Branly zademonstrował coś, co później nazwał „ radioprzewodnikiem ”, który Lodge w 1893 roku nazwał kohererem , pierwszym czułym urządzeniem do wykrywania fal radiowych. Krótko po eksperymentach Hertza Branly odkrył, że luźne opiłki metalu, które w normalnym stanie mają wysoką rezystancję elektryczną, tracą tę rezystancję w obecności drgań elektrycznych i stają się praktycznie przewodnikami elektryczności. Branly pokazał to, umieszczając metalowe opiłki w szklanym pudełku lub rurce i czyniąc je częścią zwykłego obwodu elektrycznego. Zgodnie z powszechnym wyjaśnieniem, gdy w sąsiedztwie tego obwodu powstają fale elektryczne, powstają w nim siły elektromotoryczne, które zdają się zbliżać opiłki do siebie, to znaczy koherentować, a tym samym ich opór elektryczny maleje, od czego ponieważ Sir Oliver Lodge nazwał ten aparat spójnym. Stąd przyrząd odbiorczy, który może być przekaźnikiem telegraficznym, który normalnie nie wskazuje żadnych oznak prądu z małej baterii, może być obsługiwany, gdy ustawione są oscylacje elektryczne. Branly odkrył ponadto, że kiedy opiłki były kiedyś spójne, zachowywały swoją niską odporność, dopóki nie zostały rozerwane, na przykład przez stukanie w rurkę. Jednak koherer nie był wystarczająco czuły, aby mógł być używany niezawodnie w miarę rozwoju radia.

Demonstracje Lodge

Brytyjski fizyk i pisarz Sir Oliver Lodge był bliski bycia pierwszym, który udowodnił istnienie fal elektromagnetycznych Maxwella. W serii wiosennych eksperymentów 1888 przeprowadzonych ze słoikiem lejdeńskim połączonym z drutem z rozstawionymi iskiernikami zauważył, że otrzymuje różnej wielkości iskry i wzór świecenia wzdłuż drutu, który wydawał się być funkcją długości fali. Zanim mógł przedstawić swoje własne ustalenia, dowiedział się o serii dowodów Hertza na ten sam temat.

1 czerwca 1894 r. na spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia na rzecz Postępu Nauki na Uniwersytecie Oksfordzkim Lodge wygłosił pamiątkowy wykład na temat twórczości Hertza (niedawno zmarłego) oraz dowodu niemieckiego fizyka na istnienie fal elektromagnetycznych 6 lat wcześniej. Lodge zorganizował demonstrację na temat quasi-optycznej natury „fal Hertza” (fal radiowych) i zademonstrował ich podobieństwo do światła i wizji, w tym odbicia i transmisji. Później w czerwcu i 14 sierpnia 1894 przeprowadził podobne eksperymenty, zwiększając odległość transmisji do 55 metrów. Podczas tych wykładów Lodge zademonstrował detektor, który stałby się standardem w pracy radiowej, ulepszoną wersję detektora Branly'ego, który Lodge nazwał kohererem . Składał się ze szklanej rurki zawierającej opiłki metalu pomiędzy dwiema elektrodami. Kiedy niewielki ładunek elektryczny z fal z anteny zostanie przyłożony do elektrod, metalowe cząstki będą sklejać się lub „ zlepiać ”, powodując, że urządzenie staje się przewodzące, umożliwiając przepływ prądu z akumulatora. W układzie Lodge'a niewielkie impulsy z koherera były odbierane przez lustrzany galwanometr, który odchylał rzucany na niego promień światła, dając wizualny sygnał, że impuls został odebrany. Po odebraniu sygnału opiłki metalu w kohererze były rozrywane lub "rozdzierane" ręcznie obsługiwanym wibratorem lub przez wibracje dzwonka umieszczonego na stole w pobliżu, który dzwonił za każdym razem, gdy odbierano transmisję. Lodge zademonstrował również strojenie przy użyciu pary słoików Leyden, które można było wprowadzić w rezonans. Wykłady Lodge'a były szeroko nagłaśniane, a jego techniki miały wpływ i były rozwijane przez innych pionierów radiowych, w tym Augusto Righi i jego ucznia Guglielmo Marconiego , Alexandra Popova , Lee de Foresta i Jagadisha Chandrę Bose .

Lodge w tamtym czasie wydawał się nie widzieć żadnej wartości w używaniu fal radiowych do sygnalizacji lub telegrafii bezprzewodowej i trwa debata, czy w ogóle zadał sobie trud, aby zademonstrować komunikację podczas swoich wykładów. Fizyk John Ambrose Fleming wskazał, że wykład Lodge'a był eksperymentem fizycznym, a nie demonstracją sygnalizacji telegraficznej. Po rozwinięciu komunikacji radiowej, wykład Lodge'a stał się tematem priorytetowych sporów o to, kto wynalazł telegrafię bezprzewodową (radio). Jego wczesna demonstracja i późniejszy rozwój strojenia radiowego (jego patent na strojenie syntoniczne z 1898 r. ) doprowadziły do ​​sporów patentowych z firmą Marconi. Kiedy syntoniczny patent Lodge'a został przedłużony w 1911 roku na kolejne 7 lat, Marconi zgodził się rozstrzygnąć spór patentowy i zakupić patent.

JC Bose

W listopadzie 1894 roku indyjski fizyk Jagadish Chandra Bose publicznie zademonstrował użycie fal radiowych w Kalkucie , ale nie był zainteresowany opatentowaniem swojej pracy. Bose zapalił proch i zadzwonił na odległość za pomocą fal elektromagnetycznych, potwierdzając, że sygnały komunikacyjne mogą być przesyłane bez użycia przewodów. Wysyłał i odbierał fale radiowe na odległość, ale nie wykorzystał tego osiągnięcia komercyjnie.

Bose zademonstrował zdolność sygnału do przemieszczania się z sali wykładowej i przez pomieszczenie pośrednie i przejście do trzeciego pokoju oddalonego o 23 m od grzejnika, w ten sposób przechodząc przez trzy solidne ściany po drodze, a także ciało przewodniczącego (którym był gubernator porucznik). Odbiornik z tej odległości miał jeszcze wystarczająco dużo energii, aby nawiązać kontakt, który uruchomił dzwonek, wystrzelił pistolet i eksplodował miniaturową minę. Aby uzyskać taki wynik ze swojego małego grzejnika, Bose ustawił urządzenie, które z zaciekawieniem przewidywało wyniosłe „anteny” nowoczesnej telegrafii bezprzewodowej — okrągłą metalową płytkę na szczycie masztu o wysokości 6,1 m połączoną z połączeniem. z grzejnikiem i podobnym z aparatem odbiorczym.

Wymyślona przez profesora Bose'a forma „Coherer” i opisana przez niego na końcu artykułu „ Na nowym elektropolaryskopie ” pozwoliła na to, by czułość i zasięg wydawały się nie pozostawiać w tym czasie wiele do życzenia. W 1896 roku brytyjski dziennik Daily Chronicle doniósł o swoich eksperymentach UHF: „ Wynalazca (JC Bose) przekazał sygnały na odległość prawie mili i tutaj leży pierwsze, oczywiste i niezwykle cenne zastosowanie tego nowego cudu teoretycznego ”.

Po piątkowych dyskursach wieczornych Bose'a w Royal Institution , inżynier elektryk wyraził „niespodziankę, że nigdy nie robiono tajemnicy co do jej konstrukcji, tak że cały świat mógł ją przyjąć w celach praktycznych i prawdopodobnie zarobkowych. . Bose był czasami krytykowany jako niepraktyczny za brak zysków ze swoich wynalazków.

W 1899 roku Bose ogłosił opracowanie „ koherera żelazo-rtęć-żelazo z wykrywaczem telefonicznym ” w referacie przedstawionym w Royal Society w Londynie. Później otrzymał patent US 755 840 , „ Detektor zakłóceń elektrycznych ” (1904), na konkretny odbiornik elektromagnetyczny. Bose kontynuował swoje badania i wniósł inny wkład w rozwój radia.

Adaptacje fal radiowych

Wykrywacz piorunów Popowa

Aleksander Stiepanowicz Popow

W latach 1894-95 rosyjski fizyk Aleksander Stiepanowicz Popow przeprowadził eksperymenty rozwijając odbiornik radiowy , ulepszoną wersję konstrukcji opartej na kohererze autorstwa Olivera Lodge'a . Jego konstrukcja ze spójnym mechanizmem automatycznego gwintowania została zaprojektowana jako wykrywacz wyładowań atmosferycznych, który pomaga służbom leśnym śledzić uderzenia piorunów, które mogą wywołać pożar. Jego odbiornik okazał się być w stanie wykryć uderzenia pioruna na odległość do 30 km. Popov zbudował wersję odbiornika, która była w stanie automatycznie rejestrować uderzenia pioruna na rolkach papieru. Popow zaprezentował swój radioodbiornik Rosyjskiemu Towarzystwu Fizyczno-Chemicznemu 7 maja 1895 r. — dzień ten obchodzony jest w Federacji Rosyjskiej jako „ Dzień Radia ”, promowany w krajach Europy Wschodniej jako wynalazca radia. Artykuł o jego odkryciach został opublikowany w tym samym roku (15 grudnia 1895). Popow odnotował pod koniec 1895 roku, że liczy na dalszą sygnalizację za pomocą fal radiowych. Nie wystąpił o patent na ten wynalazek.

Łódź Tesli

W 1898 r. Nikola Tesla opracował zdalnie sterowaną łódź opartą na radio/kohererze, z formą bezpiecznej komunikacji między nadajnikiem a odbiornikiem, którą zademonstrował w 1898 r. Tesla nazwał swój wynalazek „teleautomatem” i miał nadzieję, że sprzeda go jako sterowana marynarka wojenna torpeda .

Bezprzewodowa telegrafia radiowa

Marconi

Guglielmo Marconi

Guglielmo Marconi studiował w Szkole Technicznej Leghorn i zapoznał się z opublikowanymi pismami profesora Augusto Righi z Uniwersytetu Bolońskiego . W 1894 roku Sir William Preece dostarczył do Royal Institution w Londynie referat na temat sygnalizacji elektrycznej bez przewodów. W 1894 na wykładach Royal Institution Loża wygłosiła „Dzieło Hertza i niektórych jego następców”. Mówi się, że Marconi czytał podczas wakacji w 1894 roku o eksperymentach, które Hertz przeprowadził w latach 80. XIX wieku. Marconi czytał też o pracy Tesli. W tym czasie Marconi zaczął rozumieć, że fale radiowe mogą być wykorzystywane do komunikacji bezprzewodowej. Wczesne urządzenie Marconiego było rozwinięciem aparatu laboratoryjnego Hertza w system zaprojektowany do celów komunikacyjnych. Początkowo Marconi używał nadajnika do dzwonienia w dzwonek w odbiorniku w swoim laboratorium na poddaszu. Następnie przeniósł swoje eksperymenty na zewnątrz do rodzinnej posiadłości w pobliżu Bolonii we Włoszech , aby dalej komunikować się. Zastąpił pionowy dipol Hertza pionowym drutem zwieńczonym blachą, z przeciwległym zaciskiem podłączonym do ziemi. Po stronie odbiornika Marconi zastąpił iskiernik kohererem proszku metalowego, detektorem opracowanym przez Edouarda Branly'ego i innych eksperymentatorów. Marconi transmitował sygnały radiowe przez około 1,5 mili (2,4 km) pod koniec 1895 roku.

Marconi otrzymał patent na radio z brytyjskim patentem nr 12.039 , Ulepszenia w przesyłaniu impulsów i sygnałów elektrycznych oraz urządzenia do tego . Kompletna specyfikacja została złożona 2 marca 1897 roku. Był to pierwszy patent Marconiego na radio, chociaż wykorzystywał różne wcześniejsze techniki różnych innych eksperymentatorów i przypominał instrument demonstrowany przez innych (w tym Popowa). W tym czasie szeroko badano telegrafię bezprzewodową iskrową. W lipcu 1896 r. Marconi zwrócił na swój wynalazek i nową metodę telegrafii uwagę Preece'a, ówczesnego inżyniera naczelnego Służby Telegraficznej Rządu Brytyjskiego , który przez ostatnie dwanaście lat interesował się rozwojem telegrafii bezprzewodowej przez metoda indukcyjno-przewodząca. 4 czerwca 1897 wygłosił „Sygnalizacja w przestrzeni bez przewodów”. Preece poświęcił dużo czasu na wystawienie i wyjaśnienie aparatu Marconiego w Royal Institution w Londynie, stwierdzając, że Marconi wynalazł nowy przekaźnik, który miał wysoką czułość i delikatność.

Antena płaska Marconi, odbiornik z 1896 r.
Inker Muirhead Morse

Marconi Company Ltd. została założona przez Marconiego w 1897 roku, znany jako telegraf bezprzewodowy Trading Company Sygnału . Również w 1897 roku Marconi założył stację radiową w Niton na wyspie Wight w Anglii. Bezprzewodowa telegrafia Marconiego została sprawdzona przez władze Post Office Telegraph; przeprowadzili serię eksperymentów z systemem telegraficznym Marconiego bez przewodów łączących w Kanale Bristolskim . Październikowe sygnały bezprzewodowe z 1897 r. zostały wysłane z Salisbury Plain do Bath , w odległości 34 mil (55 km). Około 1900 r. Marconi opracował empiryczne prawo, zgodnie z którym w przypadku prostych pionowych anten nadawczych i odbiorczych o równej wysokości maksymalna robocza odległość telegraficzna zmieniała się wraz z kwadratem wysokości anteny. Stało się to znane jako prawo Marconiego .

Inne stacje doświadczalne powstały w Lavernock Point , niedaleko Penarth ; na Flat Holmes , wyspie w środkowej części kanału, i Brean Down , cyplu po stronie Somerset . Sygnały uzyskano między pierwszym i ostatnim punktem, w odległości około 8 mil (13 km). Użytym instrumentem odbiorczym był kałamarz Morse'a według wzoru Post Office. W 1898 r. Marconi otworzył fabrykę radia na Hall Street w Chelmsford w Anglii , zatrudniając około 50 osób. W 1899 r. Marconi ogłosił swój wynalazek „koherera żelazo-rtęć-żelazo z wykrywaczem telefonicznym” w artykule przedstawionym w Royal Society w Londynie.

W maju 1898 nawiązano łączność dla Corporation of Lloyds między Ballycastle a latarnią morską na wyspie Rathlin na północy Irlandii. W lipcu 1898 roku telegrafia Marconiego została wykorzystana do zgłaszania wyników wyścigów jachtów w Kingstown Regatta dla gazety Dublin Express . W pokoju w Kingstown zamontowano zestaw instrumentów, a drugi na pokładzie parowca „ Latająca Łowczyni” . Na lądzie przewodem powietrznym był pasek siatki drucianej przymocowany do masztu o wysokości 12 metrów, a kilkaset wiadomości zostało wysłanych i prawidłowo odebranych podczas trwania wyścigów.

W tym czasie Jego Wysokość Król Edward VII , ówczesny książę Walii , miał nieszczęście zranić sobie kolano i został uwięziony na pokładzie królewskiego jachtu Osltorm w Cowes Bay . Marconi na żądanie zainstalował swój aparat na pokładzie królewskiego jachtu, a także w Osborne House na wyspie Wight i przez trzy tygodnie utrzymywał łączność bezprzewodową między tymi stacjami. Pokonywane odległości były niewielkie; ale gdy jacht się poruszał, w niektórych przypadkach wstawiano wysokie wzgórza, tak że przewody antenowe były ponad setkami stóp, ale nie było to przeszkodą w komunikacji. Te demonstracje sprawiły, że Corporation of Trinity House dała możliwość przetestowania systemu w praktyce między latarnią morską South Foreland niedaleko Dover a statkiem East Goodwin Lightship na Goodwin Sands . Instalacja ta została uruchomiona 24 grudnia 1898 roku i okazała się wartościowa. Wykazano, że po ustawieniu aparatu, mogli go obsługiwać zwykli marynarze z niewielkim przeszkoleniem.

Pod koniec 1898 roku elektryczna telegrafia falowa stworzona przez Marconiego zademonstrowała swoją użyteczność, zwłaszcza w komunikacji między statkiem a statkiem oraz statkiem i brzegiem .

Stacja Haven Hotel i Wireless Telegraph Mast były miejscem, w którym Marconiego po 1898 r. prowadzono większość prac badawczych nad telegrafią bezprzewodową. W 1899 r. przesłał wiadomości przez kanał La Manche . Również w 1899 Marconi dostarczył „ Bezprzewodową telegrafię ” do Instytutu Inżynierów Elektryków . Ponadto w 1899 r. WH Preece dostarczył „Telegrafię eterową”, stwierdzając, że eksperymentalny etap telegrafii bezprzewodowej zakończył się w 1894 r., a wynalazcy wkraczali w fazę komercyjną. Preece, kontynuując wykład, szczegółowo opisuje prace Marconiego i innych brytyjskich wynalazców. W kwietniu 1899 eksperymenty Marconiego zostały po raz pierwszy powtórzone w Stanach Zjednoczonych przez Jerome'a ​​Greena z Uniwersytetu Notre Dame . W październiku 1899 roku postęp jachtów w międzynarodowym wyścigu między Columbią a Shamrock został pomyślnie zgłoszony przez telegrafię lotniczą, aż 4000 słów zostało wysłanych (jak to zostało powiedziane) z dwóch stacji okrętowych do stacji brzegowych. Zaraz potem aparat został na żądanie przekazany do służby w Zarządzie Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i pod osobistym nadzorem Marconiego przeprowadzono kilka bardzo interesujących eksperymentów. Firma Marconi została przemianowana na Marconi's Wireless Telegraph Company w 1900 roku.

Marconi obserwujący współpracowników podnoszących antenę latawca w St. John's , grudzień 1901 r.

W 1901 r. Marconi twierdził, że odebrał dzienne transatlantyckie sygnały radiowe o długości fali 366 metrów (820 kHz). Marconi założył bezprzewodową stację nadawczą w Marconi House, Rosslare Strand w hrabstwie Wexford w 1901 roku, aby działać jako połączenie między Poldhu w Kornwalii a Clifden w hrabstwie Galway. W swoim oświadczeniu z 12 grudnia 1901 r., używając do odbioru anteny z latawcem o długości 152,4 m (500 stóp), stwierdzono, że wiadomość została odebrana w Signal Hill w St John's w Nowej Funlandii (obecnie część Kanady) za pośrednictwem sygnałów nadawanych przez nową firmę. elektrownia w Poldhu w Kornwalii . Otrzymana wiadomość była wcześniej przygotowana i znana Marconiemu, składała się z litery Morse'a „S” – trzech kropek. Bradford zakwestionował jednak ostatnio zgłoszony sukces, opierając się na pracach teoretycznych oraz rekonstrukcji eksperymentu. Obecnie dobrze wiadomo, że transmisja na duże odległości przy długości fali 366 metrów nie jest możliwa w ciągu dnia, ponieważ fala nieba jest silnie pochłaniana przez jonosferę. Możliwe, że to, co było słyszane, był tylko przypadkowym szumem atmosferycznym, który został pomylony z sygnałem, lub że Marconi mógł usłyszeć krótkofalową harmoniczną sygnału. Odległość między dwoma punktami wynosiła około 3500 kilometrów (2200 mil).

Poldhu do Nowej Funlandii roszczenie transmisja została skrytykowana. Jest wielu historyków nauki, takich jak Belrose i Bradford, którzy podają w wątpliwość, że most Atlantycki został zbudowany w 1901 roku, ale inni historycy nauki przyjęli stanowisko, że była to pierwsza transatlantycka transmisja radiowa. Krytycy twierdzą, że jest bardziej prawdopodobne, że Marconi otrzymał w tym eksperymencie zabłąkany szum atmosferyczny z elektryczności atmosferycznej . Stacja nadawcza w Poldhu w Kornwalii używała nadajnika iskiernikowego, który mógł generować sygnał w średnim zakresie częstotliwości io wysokim poziomie mocy.

Marconi przeniósł się z Anglii do Kanady i Stanów Zjednoczonych. W tym okresie Marconiego rozwinął specjalny odbiornik elektromagnetyczny, zwany magnetycznym detektorem Marconiego lub histeretycznym detektorem magnetycznym i był z powodzeniem stosowany w jego wczesnych pracach transatlantyckich (1902) oraz w wielu mniejszych stacjach przez wiele lat. W 1902 r. w wiosce Crookhaven w hrabstwie Cork w Irlandii założono stację Marconi , która zapewniała morską łączność radiową statkom przypływającym z obu Ameryk. Kapitan statku mógł skontaktować się z agentami linii żeglugowych na lądzie, aby dowiedzieć się, który port ma przyjąć ich ładunek, bez konieczności schodzenia na ląd w pierwszym porcie wyjścia na ląd. Irlandia miała również, ze względu na swoje zachodnie położenie, odegrać kluczową rolę we wczesnych wysiłkach wysyłania wiadomości transatlantyckich. Marconi przekazał ze swojej stacji w Glace Bay w Nowej Szkocji w Kanadzie po drugiej stronie Atlantyku, a 18 stycznia 1903 r. stacja Marconi wysłała wiadomość z pozdrowieniami od Theodore'a Roosevelta , prezydenta Stanów Zjednoczonych, do króla Wielkiej Brytanii, zaznaczając pierwsza transatlantycka transmisja radiowa pochodząca ze Stanów Zjednoczonych.

Biuletyn Codzienny Cuarda

W 1904 Marconi zainaugurował oceaniczną gazetę codzienną, Cunard Daily Bulletin , na RMSKampania ”. Na początku mijające wydarzenia zostały wydrukowane w małej czterostronicowej broszurze zwanej Biuletynem Cunarda . Tytuł brzmiałby „Cunard Daily Bulletin” z podtytułami „ Marconigrams Direct to the Ship ”. Wszystkie statki pasażerskie Kompanii Cunard były wyposażone w system telegrafii bezprzewodowej Marconiego, za pomocą którego utrzymywana była stała łączność, czy to z innymi statkami, czy ze stacjami lądowymi na półkuli wschodniej lub zachodniej. RMS Lucania , w październiku 1903, z Marconiego na pokładzie, był to pierwszy statek do utrzymywania łączności z obu stron Atlantyku. The Cunard Daily Bulletin , 32-stronicowy ilustrowany artykuł opublikowany na pokładzie tych łodzi, zawierał wiadomości otrzymywane za pomocą bezprzewodowej telegrafii i był pierwszą gazetą oceaniczną. W sierpniu 1903 r. zawarto porozumienie z rządem brytyjskim, na mocy którego spółka Cunard miała zbudować dwa parowce , które miały być, wraz ze wszystkimi innymi statkami Cunard, do dyspozycji Admiralicji Brytyjskiej do wynajęcia lub kupna, ilekroć będzie to potrzebne, rząd pożyczył firmie 2 600 000 funtów na budowę statków i przyznał im dotację w wysokości 150 000 funtów rocznie. Jednym z nich był RMS Lusitania, a drugim RMS Mauritania .

Marconi otrzymał w 1909 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki wraz z Karlem Ferdinandem Braunem za wkład w nauki radiowe. Pokazy Marconiego wykorzystania radia do komunikacji bezprzewodowej, wyposażenia statków w ratującą życie komunikację bezprzewodową, ustanowienie pierwszej transatlantyckiej usługi radiowej oraz zbudowanie pierwszych stacji dla brytyjskiej usługi krótkofalowej zaznaczyły jego miejsce w historii.

W czerwcu i lipcu 1923 r. nadawanie krótkofalowe Marconiego odbywało się nocą na 97 metrów od stacji Poldhu Wireless Station w Kornwalii do jego jachtu Elettra na Wyspach Zielonego Przylądka . We wrześniu 1924 Marconi transmitował w dzień iw nocy na 32 metry z Poldhu na swój jacht w Bejrucie . W lipcu 1924 Marconi zawarł kontrakty z brytyjskim General Post Office (GPO) na instalację obwodów telegraficznych z Londynu do Australii, Indii, RPA i Kanady jako głównego elementu Imperial Wireless Chain . Krótkofalówka „ Beam Wireless Service ” między Wielką Brytanią a Kanadą rozpoczęła działalność komercyjną 25 października 1926 r. Usługi bezprzewodowe Beam z Wielkiej Brytanii do Australii, RPA i Indii weszły do ​​użytku w 1927 r. Komponenty elektroniczne systemu zostały zbudowane w firmie Marconi Uliczna fabryka radiotelefonów w Chelmsford .

Braun

Największym wkładem Ferdinanda Brauna było wprowadzenie zamkniętego obwodu strojonego w części generującej nadajnika i jego oddzielenie od części promieniującej (anteny) za pomocą sprzężenia indukcyjnego, a później zastosowanie kryształów do celów odbiorczych. Braun początkowo eksperymentował na Uniwersytecie w Strasburgu. Braun pisał wiele na tematy związane z łącznością bezprzewodową i był dobrze znany dzięki swoim licznym wkładom w „Elektryk” i inne czasopisma naukowe. W 1899 r. ubiegał się o patenty Elektrotelegrafia za pomocą kondensatorów i cewek indukcyjnych oraz Bezprzewodowa elektrotransmisja sygnałów przez powierzchnie .

Pionierzy pracujący nad urządzeniami bezprzewodowymi w końcu osiągnęli granicę odległości, jaką mogli pokonać. Podłączenie anteny bezpośrednio do iskiernika generowało jedynie silnie wytłumiony ciąg impulsów. Było tylko kilka cykli, zanim oscylacje ustały. Obwód Brauna zapewniał znacznie dłużej utrzymujące się oscylacje, ponieważ energia napotykała mniejsze straty, przeskakując między cewką a słoikami Leyden. Ponadto za pomocą indukcyjnego sprzężenia antenowego dopasowano promiennik do generatora.

Wiosną 1899 roku Braun wraz z kolegami Cantorem i Zenneckiem udał się do Cuxhaven, aby kontynuować swoje eksperymenty na Morzu Północnym. 6 lutego 1899 złożył wniosek o patent Stanów Zjednoczonych, Wireless Electric Transmission of Signals Over Surfaces . Niedługo pokonał most o długości 42 km do miasta Mutzing. W dniu 24 września 1900 r. sygnały radiotelegraficzne były regularnie wymieniane z wyspą Helgoland na dystansie 62 km. Latarnie na rzece Łabie i stacja brzegowa w Cuxhaven rozpoczęły regularne usługi telegraficzne. 6 sierpnia 1901 r. wystąpił o środki do strojenia i regulacji obwodów elektrycznych .

W 1904 roku system zamkniętej telegrafii bezprzewodowej, związany z nazwiskiem Brauna, był dobrze znany i ogólnie przyjęty w zasadzie. Wyniki eksperymentów Brauna, opublikowane w „Electrician”, są interesujące, poza zastosowaną metodą. Braun pokazał, w jaki sposób problem można rozwiązać w sposób zadowalający i ekonomiczny. Oscylator obwodu zamkniętego ma tę zaletę, że, jak wiadomo, jest w stanie czerpać energię kinetyczną z obwodu oscylatora, a zatem, ponieważ taki obwód może mieć znacznie większą wydajność niż można uzyskać za pomocą samej anteny promieniującej, znacznie więcej energii można zmagazynować i wypromieniować dzięki jej wykorzystaniu. Emisja jest również przedłużona, oba wyniki dążą do osiągnięcia pożądanego ciągu fal nietłumionych. Dostępna energia, choć większa niż w systemie otwartym, nadal była nieznaczna, chyba że użyto bardzo wysokich potencjałów, z towarzyszącymi im wadami. Braun unikał wykorzystywania niezwykle wysokich potencjałów do wypełniania luki, a także wykorzystuje mniej marnotrawną lukę, dzieląc ją na dalsze części. Najważniejszym punktem jego nowego układu nie jest jednak tylko podział szczeliny, ale jej układ, dzięki któremu są one ładowane równolegle przy niskich napięciach i rozładowywane szeregowo. Nagroda Nobla przyznana Braun w 1909 roku przedstawia ten projekt.

Kamień Kamień

Kamień Jana

John Stone Stone pracował jako wczesny inżynier telefoniczny i miał wpływ na rozwój technologii komunikacji bezprzewodowej i uzyskał dziesiątki kluczowych patentów w dziedzinie „telegrafii kosmicznej”. Patenty Stone dla radia, wraz z ich odpowiednikami w innych krajach, stanowią bardzo obszerny wkład do literatury patentowej tego tematu. Tylko temu patentowi przyznano ponad siedemdziesiąt patentów w Stanach Zjednoczonych. W wielu przypadkach specyfikacje te są wyuczonymi wkładami do literatury przedmiotu, wypełnionymi cennymi odniesieniami do innych źródeł informacji.

Stone wydał mu wiele patentów obejmujących metodę wywierania drgań na układ radiatora i emitowania energii w postaci fal o określonej długości, bez względu na elektryczne wymiary oscylatora. 8 lutego 1900 złożył wniosek o system selektywny w US Patent 714,756 . W tym systemie dwa proste obwody są połączone indukcyjnie, z których każdy ma niezależny stopień swobody, i w którym przywracanie oscylacji elektrycznych do potencjału zerowego nakłada się na prądy, powodując powstanie złożonych prądów harmonicznych, które umożliwiają syntonizację układu rezonatora z precyzja do oscylatora. System Stone'a, jak stwierdzono w patencie USA nr 714,831 , opracował swobodne lub niekierowane fale elektromagnetyczne o prostych harmonicznych o określonej częstotliwości z wyłączeniem energii fal sygnałowych o innych częstotliwościach, a podniesiony przewodnik i środki do wywołania w nim wymuszonych prostych wibracji elektrycznych odpowiednią częstotliwość. W tych patentach Stone opracował obwód wielokrotnych oscylacji indukcyjnych w celu wymuszenia na obwodzie anteny pojedynczej oscylacji o określonej częstotliwości. W systemie odbierania energii swobodnych lub niekierowanych fal elektromagnetycznych prostych harmonicznych o określonej częstotliwości, z wyłączeniem energii fal sygnałowych o innych częstotliwościach, twierdził, że posiada podwyższony przewodnik i obwód rezonansowy powiązany z tym przewodnikiem i dostrojony do częstotliwość fal, których energia ma być odbierana. Coherer wykonany na tak zwanym systemie Stone był używany w niektórych przenośnych, bezprzewodowych strojach Armii Stanów Zjednoczonych . Kamienia detektor ma dwa małe zatyczki stalowych, między którymi są umieszczone luźno upakowanych granulek węgla. Jest to urządzenie samoodszyfrowujące ; choć nie tak czuły jak inne rodzaje detektorów, jest dobrze przystosowany do intensywnego użytkowania przenośnych strojów.

Bezprzewodowa marynarka wojenna

Royal Navy

W 1897 r. niedawno awansowany kapitan Marynarki Królewskiej Henry Jackson stał się pierwszą osobą, która uzyskała łączność bezprzewodową między statkami i zademonstrowała ciągłą komunikację z innym statkiem w odległości do trzech mil. HMS  Hector stał się pierwszym brytyjskim okrętem wojennym, który miał zainstalowaną telegrafię bezprzewodową, kiedy przeprowadzał pierwsze testy nowego sprzętu dla Royal Navy . Od grudnia 1899 r. HMS Hector i HMS  Jaseur zostały wyposażone w sprzęt bezprzewodowy. 25 stycznia 1901 r. HMS Jaseur odebrał sygnały z nadajnika Marconi na wyspie Wight oraz z HMS Hector (25 stycznia).

Nasza Marynarka Wojenna

W 1899 roku Zarząd Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych wydał raport na temat wyników badań systemu telegrafii bezprzewodowej Marconi. W raporcie stwierdzono, że system był dobrze przystosowany do stosowania w sygnalizacji eskadrowej w warunkach deszczu, mgły, ciemności i prędkości, chociaż wilgoć wpływała na wydajność. Zauważyli również, że gdy dwie stacje nadają jednocześnie, obie będą odbierane, a system może potencjalnie wpływać na kompas. Zgłosili waha się od 85 mil (137 km) dla dużych statków z wysokimi masztami (43 metry, 141 stóp) do 7 mil (11 km) dla mniejszych statków. Zarząd zalecił, aby system został przetestowany przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych.

Telefonia bezprzewodowa

Fessenden

Pod koniec 1886 roku Reginald A. Fessenden rozpoczął pracę bezpośrednio dla Thomasa Edisona w nowym laboratorium wynalazcy w West Orange w stanie New Jersey . Fessenden szybko poczynił znaczne postępy, zwłaszcza w projektowaniu odbiorników, pracując nad rozwojem odbioru sygnałów audio. Stany Zjednoczone Weather Bureau zaczął na początku 1900 roku, systematyczny przebieg eksperymentów w telegrafii bezprzewodowej, wykorzystując go jako specjalistę. Fessenden rozwinął tutaj zasadę heterodyny , w której dwa sygnały połączyły się, aby wytworzyć trzeci sygnał.

W 1900 r. rozpoczęto budowę dużego alternatora z nadajnikiem radiowym. Fessenden, eksperymentując z nadajnikiem iskrowym o wysokiej częstotliwości , z powodzeniem transmitował mowę 23 grudnia 1900 roku na odległość około 1,6 kilometra (0,99 mil), pierwszą transmisję radiową audio . Na początku 1901 roku Biuro Pogodowe oficjalnie zainstalowało Fessenden w Wier's Point na Roanoke Island w Północnej Karolinie , a on wykonał eksperymentalne transmisje przez wodę do stacji znajdującej się około 8,0 km na zachód od Cape Hatteras , odległość między dwiema stacjami była prawie dokładnie 50 mil (80 km). Alternator o mocy 1 kW przy 10 kilohercach został zbudowany w 1902 roku. Za rozwój tej maszyny zasługują Charles Proteus Steinmetz , Caryl D. Haskins, Ernst Alexanderson , John TH Dempster, Henry Geisenhoner, Adam Stein, Jr., i FP Mansbendel.

W artykule napisanym przez Fessendena w 1902 r. stwierdzono, że poczyniono ważne postępy, z których jednym było przezwyciężenie w dużej mierze utraty energii doświadczanej w innych systemach. W rozmowie z korespondentem New York Journal , Fessenden stwierdził, że w swoim wczesnym urządzeniu nie używał transformatora powietrznego na końcu nadawczym ani koncentrycznego cylindra dla nadajników i anten i wykorzystywał pojemność, ale układał w zupełnie inny sposób. od tego w innych systemach i że nie zastosował spójnego ani żadnej formy niedoskonałego kontaktu. Fessenden zapewnił, że zwrócił szczególną uwagę na systemy selektywne i multipleksowe i był bardzo zadowolony z wyników w tym kierunku. 12 sierpnia 1902 wydano Fessenden 13 patentów, obejmujących różne metody, urządzenia i systemy do sygnalizacji bezprzewodowej. Patenty te obejmowały wiele nowych zasad, których chef-d'oeuvre było metodą dystrybucji pojemności i indukcyjności zamiast lokalizowania tych współczynników oscylatora, jak w poprzednich systemach.

Wieża radiowa Brant Rock (1910)

Latem 1906 r. na stacji Brant Rock zainstalowano maszynę wytwarzającą 50 kHz , a jesienią 1906 r. to, co nazywano elektrycznym prądnicą przemienną, pracowało regularnie przy 75 kHz, z mocą 0,5 kW. Fessenden używał tego do telefonowania bezprzewodowego do Plymouth w stanie Massachusetts , w odległości około 11 mil (18 km). W następnym roku zbudowano maszyny o częstotliwości 96 kHz i mocy 1 kW i 2 kW. Fessenden uważał, że tłumiony układ koherencji fal zasadniczo i zasadniczo nie jest zdolny do przekształcenia w praktyczny układ. Zastosowałby metodę dwufazowego alternatora wysokiej częstotliwości i ciągłe wytwarzanie fal o zmieniających się stałych obwodu nadawczego. Fessenden używałby również komutatorów dupleksowych i multipleksowych . 11 grudnia 1906 r. miała miejsce eksploatacja transmisji bezprzewodowej w połączeniu z liniami przewodowymi. W lipcu 1907 r. zasięg został znacznie rozszerzony, a mowa została pomyślnie przekazana między Brant Rock a Jamajką , na Long Island , w odległości prawie 200 mil (320 km), w świetle dziennym i głównie nad lądem, maszt na Jamajce ma około 180 stóp ( 55 m) wysokości.

Flamand

W listopadzie 1904 roku angielski fizyk John Ambrose Fleming wynalazł dwuelektrodowy prostownik lampowy, który nazwał zaworem oscylacyjnym Fleminga . za co uzyskał patent GB 24850 i patent USA 803684 . Ten „Fleming Valve” był czuły i niezawodny, więc zastąpił kryształową diodę stosowaną w odbiornikach używanych do komunikacji bezprzewodowej na duże odległości. Miał tę zaletę, że nie mógł ulec trwałemu uszkodzeniu lub wytrącić z regulacji żadnym wyjątkowo silnym sygnałem zabłąkanym, np. wywołanym elektrycznością atmosferyczną. Fleming otrzymał Medal Hughesa w 1910 roku za osiągnięcia w dziedzinie elektroniki. Marconi używał tego urządzenia jako detektora radiowego.

Sąd Najwyższy Stanów Zjednoczonych ostatecznie unieważnić patent USA z powodu niewłaściwego zrzeczenie się, a dodatkowo utrzymuje tę technologię w patencie był znany sztukę gdy złożony. Ten wynalazek był pierwszą lampą próżniową . Fleminga dioda użyto w odbiornikach radiowych przez wiele dziesięcioleci później, dopóki nie został zastąpiony przez ulepszonego ciele stałym elektronicznej technologii ponad 50 lat później.

De Forest

Lee De Forest interesował się telegrafią bezprzewodową i wynalazł Audiona w 1906 roku. Był prezesem i sekretarzem firmy De Forest Radio Telephone and Telegraph Company (1913). System De Foresta został przyjęty przez rząd Stanów Zjednoczonych i został zademonstrowany innym rządom, w tym rządom Wielkiej Brytanii, Danii, Niemiec, Rosji i Indii Brytyjskich, z których wszystkie zakupiły aparat De Foresta przed Wielką Wojną. De Forest jest jednym z ojców „ery elektroniki”, ponieważ Audion przyczynił się do rozpowszechnienia elektroniki .

De Forest zrobił lampę Audion z lampy próżniowej . Zrobił także „ Oscillion ”, nietłumiony nadajnik fal. Opracował metodę telegrafii bezprzewodowej De Forest i założył amerykańską firmę De Forest Wireless Telegraph Company. De Forest był wybitnym inżynierem elektrykiem i czołowym amerykańskim wkładem w rozwój bezprzewodowej telegrafii i telefonii. Elementy jego urządzenia pobierają stosunkowo słabe sygnały elektryczne i wzmacniają je. Audion Detector , Audion wzmacniacz , a „ Oscillion ” nadajnik miał wzmocniona sztukę radiową i przesyłanie pisemnych lub słyszalnym mowy. W czasie I wojny światowej system De Forest był czynnikiem wpływającym na efektywność US Signal Service, a także został zainstalowany przez rząd Stanów Zjednoczonych na Alasce.

Oś czasu wynalazków radiowych

Poniżej krótki wybór ważnych wydarzeń i osób związanych z rozwojem radia w latach 1860-1910.

Zobacz też

Ludzie
Edwin Howard Armstrong , Greenleaf Whittier Pickard , Ernst Alexanderson , Archie Frederick Collins , Alexander Stepanovich Popov , Roberto Landell de Moura
Radio
System komunikacji radiowej , Kalendarium radia , Najstarsza stacja radiowa , Narodziny publicznego radia , Radio kryształowe
Kategorie
Radio Ludzie , Radio Pionierzy , Odkrycia i kontrowersje wynalazcze
Inne
Wykaz osób uznawanych ojciec lub matka z pola , radiostacji i zapłonem Gap Nadajniki , Kontrowersje Wielki Radio , cewka indukcyjna , cewka Ruhmkorff , Poldhu , alternator alexandersona , rura De Las

Przypisy

Dalsza lektura

  • Anderson, LI, „Priorytet w wynalezieniu radia: Tesla kontra Marconi”, monografia Antique Wireless Association nr 4, marzec 1980.
  • Anderson, LI, „John Stone Stone o priorytecie Nikoli Tesli w aparacie radiowym i falowym o częstotliwości radiowej”, The AWA Review , tom. 1, 1986, s. 18–41.
  • Brand, WE, "Rereading the Supreme Court: Tesla's Invention of Radio", Antena , Tom 11 nr 2, maj 1998, Towarzystwo Historii Techniki
  • Lauer, H. i Brown, HL (1919). Zasady inżynierii radiowej . Nowy Jork: księgarnia McGraw-Hill; [itd itd.]
  • Rockman, HB (2004). Prawo własności intelektualnej dla inżynierów i naukowców . Nowy Jork [ua: IEEE Press].

Zewnętrzne linki

Sprawa sądowa w Stanach Zjednoczonych
Książki i artykuły
wymienione według daty, najwcześniej od pierwszej
Encyklopedie
Projekt Gutenberg
Strony internetowe