Information

Spark Gap Transmitter-Verlauf

Spark Gap Transmitter-Verlauf

Funkenstreckensender waren die ersten Funksender, die weit verbreitet waren.

Wie der Name schon sagt, verwendeten die Sender einen Funken, der über eine Funkenstrecke im Sender erzeugt wurde.

Funkensender wurden besonders häufig an Bord von Schiffen eingesetzt, wo sie das erste Kommunikationsmittel zu Landstationen darstellten.

Frühe Geschichte des Funkenstreckensenders

Der Funkenstreckensender war eine der ersten Formen von Funksendern. Es war die Form eines Senders, die Hertz verwendete, als er das Vorhandensein der elektromagnetischen Wellen bestätigte, die von James Maxwell postuliert wurden, als er seine Theorie und die berühmten "Maxwell-Gleichungen" entwickelte.

Obwohl zu dieser Zeit viele Menschen mit verschiedenen Formen elektromagnetischer Strahlung experimentierten, wird Heinrich Hertz allgemein zugeschrieben, diese elektromagnetischen Wellen in physikalischer Form darzustellen.

Es wird vermutet, dass Galvani die Auswirkungen einer Funkenübertragung zwischen 1780 und 1791 beobachtet hat, als er Schwierigkeiten hatte, das Konzept der elektrischen Leitung zu verstehen.

Dann, über ein Jahrhundert später, zeigte Joseph Henry, dass es möglich war, Stahlnadeln in einer Entfernung von 10 Metern mit einem etwa 2,5 Zentimeter langen Funken zu magnetisieren.

Edison war eine andere Person, die den Effekt beobachtete, und überraschenderweise untersuchte er ihn nicht weiter. 1875 bemerkte er die Wirkung und glaubte, eine neue Kraft in der Natur entdeckt zu haben, die er als ätherische Kraft bezeichnete. In einem ungewöhnlichen Zeitraffer verfolgte Edison diese Untersuchungen nicht und entwickelte sie zu einer praktisch nützlichen Technologie.

Die Arbeit von Hertz ist bekannt, da er den Mechanismus hinter dem Getriebe mit Funken erfasste. Nachdem Hertz seine Professur in Karlsruhe erhalten hatte, experimentierte er im Herbst 1886 mit einem Paar Riess-Spiralen. Als er diese Experimente durchführte, bemerkte er, dass das Entladen eines Leyden-Gefäßes in eine dieser Spulen einen Funken in der anderen Spule erzeugte. Dies war effektiv die erste Form eines Funkenstreckensenders.

Zwischen 1886 und 1889 führte Hertz eine Reihe von Experimenten durch, die zeigten, dass die Auswirkungen seines Funkensenders auf elektromagnetische Wellen zurückzuführen waren. Durch die Übertragung von seinem Funkensender mit einem Signal mit einer Wellenlänge von etwa 4 Metern konnte er stehende Wellenmuster erstellen und auch die Geschwindigkeit dieser Signale messen, um zu beweisen, dass sie im Wesentlichen mit Licht identisch waren, jedoch eine andere Frequenz hatten.

Funkenstreckensender entwickelt

Die nächste Schlüsselphase in der Geschichte der Funkenstreckensender war die praktische Entwicklung der Technik, um eine echte Kommunikation zu ermöglichen.

Obwohl Marconi das Radio nicht erfunden hat, wie viele glauben, und viele andere in der Entwicklung der Funktechnologie aktiv waren, hat er viel getan, um die Technologie zu entwickeln und ihre praktische Nutzung zu ermöglichen.

Nachdem Marconi viel über die Experimente von Hertz gehört hatte, wiederholte er diese Experimente und versuchte dann, die Entfernung zu verbessern, über die das Signal übertragen werden konnte.

Anfangs verwendete er das gleiche Funkenstrecken-Sendegerät wie Hertz, versuchte es jedoch bald zu verbessern und nahm Änderungen sowohl am Sender als auch am Empfänger vor.

Marconi erkannte die Möglichkeiten der Kommerzialisierung, erhielt jedoch keine Unterstützung in Italien und kam nach England, wo er einer Reihe führender Wissenschaftler des Tages auf diesem Gebiet vorgestellt wurde, darunter William Preece.

Marconi verbesserte sein drahtloses System einschließlich der Funkensender stetig und richtete verschiedene Stationen ein. Er setzte sogar einen auf ein Feuerschiff auf dem berüchtigten Goodwin Sands vor der Küste von Kent im Südosten Englands. Dies konnte mit dem South Foreland Lighthouse kommunizieren. In einem Fall konnte es schnell um Hilfe rufen, wenn ein Schiff im dichten Nebel mit ihm kollidierte - und damit die Nützlichkeit des drahtlosen Systems unter Beweis stellen.

Die anfänglichen Funkenstreckensender waren nicht abgestimmt und dies verringerte ihre Wirksamkeit. Um 1899 bis 1900 fügte Marconi auf der Grundlage einer von Oliver Lodge entwickelten Idee seinen Sendern (und Empfängern) eine Optimierung hinzu. Dies verbesserte ihre Wirksamkeit erheblich. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Abstimmung als „Syntony“ bezeichnet. Bei der Verwendung von abgestimmten Schaltkreisen bezeichnete Marconi die Antennenkopplungs- / Abstimmbaugruppe als "Jigger". 1911 erwarb die Firma Marconi die Rechte am Lodge Syntony-Patent.

Marconi war nicht die einzige Person, die Funkenstreckensender entwickelte. Mehrere andere Menschen sahen sie auf der ganzen Welt an, darunter Ferdinand Braun in Deutschland, Tesla in den USA und Popov in Russland.

Funken über den Atlantik

Da Funkenkommunikation unter bestimmten Umständen als Kommunikationsmittel angesehen wurde und größere Entfernungen erreicht wurden, nahm Marconi die Herausforderung an, Nachrichten über den Atlantik zu senden. Viele hielten dies für unmöglich, aber unbeirrt machte er sich an die Aufgabe.

Eines der Schlüsselelemente des Systems war der dafür erforderliche Funkenstreckensender. Mit der Entwicklung des Funkenstreckensenders wurde Ambrose Fleming, Professor für Elektrotechnik am University College London, beauftragt.

Fleming entwickelte einen ausgeklügelten Funkenstreckensender, der zwei Funkenstrecken verwendete, die in Kaskade, aber mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiteten. Die Schaltung wurde von einer 25-Kilowatt-Lichtmaschine angetrieben.

Trotz sehr vieler Probleme gelang es Marconi, mit diesem Funkenstreckensender eine Nachricht über den Atlantik in eine Richtung zu senden, obwohl dies nicht als besonders zuverlässig befunden wurde.

Mehr Innovation bei Funkenstreckensendern

Obwohl Marconi es geschafft hatte, Nachrichten über den Atlantik zu senden, war dies keineswegs der Höhepunkt der Funkenstrecken-Sendertechnologie. Durch weitere Entwicklungen konnte der Funkenstreckensender noch erfolgreicher arbeiten.

Eines der Hauptprobleme bei Funkensendern war, dass die Antennenschaltung Energie zurückspeisen konnte, die dazu führen würde, dass der Funke nach dem ersten Schwingungsstoß wieder auftritt. Dieser Funke führte dazu, dass ein Signal auf einer anderen Frequenz erschien. Infolgedessen war es notwendig, über ein Mittel zum Löschen oder „Löschen“ des Funkens zu verfügen.

Es wurden verschiedene Ideen entwickelt, um dieses Problem zu lösen:

  • Thomsons magnetischer Blowout: Dieses Schema wurde von Elihu Thomson in den 1890er Jahren entwickelt und beinhaltete das Anlegen eines entsprechend zeitgesteuerten Magnetfelds im rechten Winkel zum Funken.
  • Luftstoß: Diese Methode, die ebenfalls um die 1890er Jahre entwickelt wurde, umfasste das Aufbringen eines zeitgesteuerten Luftstoßes auf den Funken, um ihn auszublasen.
  • Rotationsfunkenstrecke: Diese Methode wurde ursprünglich von Nicola Tesla im Jahr 1896 vorgeschlagen und beinhaltete die Verwendung einer rotierenden Funkenstrecke, die mit einem Generator verbunden war, der die Erregungsleistung lieferte. Dadurch konnte der Funke mit den Zeiten synchronisiert werden, zu denen die Wechselspannung ihren Höhepunkt erreichte. Es wurde auch von RA Fessenden im Jahr 1907 unter dem US-Patent 706787 verbessert. Marconi produzierte auch seine eigene Version dieser Idee im Jahr 1907.

Den Funkenstreckensender verstehen

Eines der Hauptprobleme beim Funkenstreckensender war, dass nur wenige Menschen seine Funktionsweise wirklich verstanden haben. 1906 veröffentlichte Professor Max Wein aus Danzig in Deutschland einen Artikel, in dem er seine gründliche Analyse der Mechanismen zur Erzeugung von Funksignalen mit Funkenstreckensendern ausführlich beschrieb.

Eines der Hauptprobleme war, dass Wein zeigte, dass es nicht notwendig war, einen langen Funken zu verwenden, um ein starkes Funksignal zu erzeugen. Er zeigte auch, dass es möglich ist, einen hohen Wirkungsgrad und eine einzige Frequenz zu erzielen, indem eine enge Kopplung zwischen der Funkenschaltung und der Antennenschaltung besteht.

Poulson Lichtbogensender

Der Poulsen-Lichtbogensender unterscheidet sich vom normalen Funkensender, und obwohl er effizienter ist, wurde er nie so populär wie der Funkenstreckensender, obwohl er in den USA weitaus beliebter war, wo die US-Marine ein Netzwerk von Stationen hatte, die ihre Stützpunkte per Funk miteinander verbanden .

Es war komplizierter und das Patenteigentum beschränkte seine Verwendung.

Lesen Sie mehr über die Poulsen Lichtbogensender

Funkenstreckensender wird überholt

Obwohl der Funkenstreckensender in sehr hohem Maße entwickelt und verbessert wurde, konnte er niemals mit Sendern konkurrieren, die Ventile verwendeten, die in der Lage waren, ein geeignetes Einzelfrequenzsignal zu erzeugen. Funkenstrecken-Messumformer waren von Natur aus breitbandig, und obwohl Verbesserungen im Design dazu führten, dass sie erheblich weniger Spektrum besetzten, konnten sie niemals so flexibel und effektiv sein wie solche, die ventilbasierte Geräte verwenden.

Infolgedessen nahm ihre Verwendung in den späten 1910er und frühen 1920er Jahren ab. Obwohl Funkensender viele Jahre lang als letzte Form der Notfallkommunikation auf Notfrequenzen aufbewahrt wurden, wurden sie letztendlich überholt und ihre Verwendung verboten, da sie andere störten.

Zeitleiste des Funkenstreckensenders

Diese Zeitleiste der Geschichte des Funkenstreckensenders enthält eine Zusammenfassung einiger der wichtigsten Betriebsdaten.

DatumSpark Gap Transmitter-Verlauf
1886Heinrich Hertz beobachtete die ersten Auswirkungen der Funkenübertragung.
1888Hertz bestätigt die Eigenschaften elektromagnetischer Wellen und verwendet eine weiterentwickelte Form des Funkenstreckensenders.
1895Im Frühjahr 1895 beginnt Guglielmo Marconi mit Hertzschen Wellen unter Verwendung von Funkenübertragungsgeräten zu experimentieren.
1897Marconis Spezifikation für ein drahtloses System wurde am 2. März 1897 beim britischen Patentamt aufgezeichnet.
1899Marconi verwendet einen Funkenstreckensender, um die erste Übertragung über den Ärmelkanal zwischen Wimereux in Frankreich und dem South Foreland Lighthouse in England durchzuführen
1899Professor Ferdinand Braun von der Universität Berlin sendet mit einem Funkenstreckensender über die Bucht im niedersächsischen Cuxhaven.
1901Am 12. Dezember 1901 macht Marconi die erste transatlantische Funkübertragung mit einem Funkenstreckensender in Poldu Cornwall, Großbritannien. Der Funkensender wurde von Ambrose Fleming vom University College London entworfen.
1903Poulsen Lichtbogensender erfunden. Dieser Sender unterschied sich von den Standard-Funkenstreckensendern und war komplizierter. Obwohl es 1903 erfunden wurde, war es nicht so weit verbreitet. Seine Verwendung wurde in den 1920er Jahren durch thermionische Ventile / Vakuumröhren abgelöst.
1906Max Wien analysiert den Mechanismus der Funkenübertragung und zeigt einige Verbesserungen für Funkenstreckensender auf.
1911Roberto Galletti di Cadilhac entwickelt einen Funkenstreckensender, der einen Wirkungsgrad von 80% und eine verbesserte Wellenform bietet.
1912Die RMS Titanic sank auf ihrer Jungfernfahrt mit dem Verlust von 1517 Menschenleben. Während des Untergangs kontaktierte die Titanic mehrere andere Schiffe über Funk. Dieses Ereignis führte zu mehreren Änderungen: Funkenstreckensender für die drahtlose Kommunikation wurden auf großen Schiffen nahezu universell. Ein Jahr später wurde die Internationale Konvention für die Sicherheit des Lebens auf See einberufen und forderte, dass Radiosender auf Schiffen 24 Stunden am Tag besetzt sein müssen.
1924Funkenstreckensender in Amateurfunkbändern verboten.

Schau das Video: Spark Gap Transmitter Demo by N4GG (November 2020).