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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
무선 전신. 발명과 생산의 역사
무선전신(Radiotelegraph)은 무선을 통해 문자정보를 전송(수신)하는 수단이다. 알파벳 문자는 점과 대시(모스 부호)의 조합으로 표시됩니다. 현재 이 기술은 주로 아마추어 애호가뿐만 아니라 다양한 무선 비콘의 신호에 사용되며 공식 통신에는 드물게 사용됩니다.
무선 무선 전신은 인간 진보의 역사에서 새로운 시대를 연 XNUMX세기 후반의 가장 위대한 발명으로 간주됩니다. 오래된 전기 전신이 전기 공학의 토대를 마련한 것처럼, 무선 전신의 탄생은 무선 공학의 발전을 위한 출발점이 되었으며, 그 다음에는 전자공학이 발전했으며, 그 성공은 이제 어디에서나 볼 수 있습니다. 이 두 발명의 역사에서 또 다른 흥미로운 평행선이 주목될 수 있습니다. 전신의 창시자인 Semering과 Schilling은 최근에 발견된 호기심, 즉 인간의 이익을 위해 전류와 작동을 사용하려고 시도한 최초의 발명가였습니다. 포포프와 마르코니의 무선전신은 새로 발견된 전자기 복사 현상을 기반으로 했습니다. 그때나 지금이나 통신기술은 과학의 최신 성과를 가장 먼저 요구하고 사용하는 기술이었습니다. 전기 전신에서 신호 캐리어는 전류입니다. 무선 전신에서 이 캐리어는 우주 공간에서 빠른 속도로 전파되는 전자기파이며 자체적으로 전선이 필요하지 않습니다. 전류의 발견과 전자기파의 발견은 정확히 XNUMX년 떨어져 있으며, 그들의 예를 통해 금세기 동안 물리학이 달성한 놀라운 성공을 알 수 있습니다. 우리가 기억하는 것처럼 전류가 Galvani에 의해 아주 우연히 발견된 경우 전자기파는 먼저 자신이 무엇을 어떻게 찾아야 하는지를 완벽하게 알고 있던 Hertz의 완전히 목적 있는 실험의 결과로 나타났습니다. 왜냐하면 XNUMX년 전에 그의 놀라운 발견, 수학적 정밀도를 가진 전자기파의 존재는 위대한 영국 물리학자 Maxwell에 의해 예측되었습니다. 무선전신의 원리를 이해하기 위해 전기장이 무엇인지, 자기장이 무엇인지 기억해 봅시다. 플라스틱 공을 가지고 모직 천으로 문질러 봅시다. 그 후에 공은 작은 종이 조각과 쓰레기를 끌어들이는 능력을 얻습니다. 그들은 일반적으로 말했듯이 전기가 통하게 될 것입니다. 즉, 표면에 특정 전하를 받게됩니다. 이전 장 중 하나에서 이 전하가 음수와 양수일 수 있으며, 동일한 전하를 띤 두 개의 공이 특정 힘으로 서로를 밀어내고 반대 전하를 가진 두 개의 공이 끌어당기는 것으로 이미 보고되었습니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 한때 패러데이는 각 공이 스스로 전기장이라고 부르는 보이지 않는 섭동을 생성한다고 제안했습니다. 충전된 한 볼의 필드는 다른 볼에 작용하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 현재 패러데이의 가설은 과학에 의해 받아들여지고 있지만, 이 분야의 본질, 그것이 무엇인지에 대해서는 알려진 바가 없습니다. 전기장이 존재한다는 사실 외에도 의심할 여지 없는 특성 중 두 가지만 분명합니다. 즉, 300000km/s의 거대하지만 유한한 속도로 충전된 물체 주위의 공간에서 전파되고 다른 전기적으로 충전된 물체에 작용합니다. 특정 힘으로 끌어당기거나 밀어내는이 분야에서 자신을 찾습니다. 이 효과의 변형은 전류로 간주될 수 있습니다. 이미 언급했듯이 모든 전류는 하전 입자의 방향 이동입니다. 예를 들어, 금속에서 이것은 전자의 움직임이고 전해질에서는 이온의 움직임입니다. 이 입자들이 한 방향으로 질서 정연하게 움직이는 이유는 무엇입니까? 답은 알려져 있습니다. 이 힘은 전기장입니다. 회로가 전원의 한 극에서 다른 극까지의 전체 길이를 따라 도체에서 닫힐 때 하전 입자에 작용하는 전기장이 발생하여 특정 방식으로 이동하도록 강제합니다(예: 전해질, 양의 하전된 이온은 음극으로, 음으로 하전된 이온은 양극으로 끌립니다. 전기장에 대해 언급된 것의 대부분은 자기장에 기인할 수 있습니다. 모든 사람은 영구 금속 자석을 다루어 보았고 어떤 극이 서로를 향하고 있는지에 따라 서로를 끌어당기고 밀어내는 특성을 알고 있습니다. 자석의 상호 작용은 자기장이 그 주위에 발생하고 한 자석의 장이 다른 자석에 작용하고 그 반대의 경우도 마찬가지라는 사실에 의해 설명됩니다. 자기장은 각각의 움직이는 전하 주위의 공간에서 발생하고 모든 전류(이것을 다시 반복함)는 하전 입자의 방향성 흐름이 자체 주위에 자기장을 생성한다는 점에 이미 주목했습니다. 변화하는 자기장이 도체에 전류를 유도할 때 반대 현상인 전자기 유도 현상도 논의되었습니다. 그런데 왜 이 전류가 발생하고 자기장이 변할 때만 발생하는가? 이것을 알아 내려고 노력합시다. 하나의 코어에 두 개의 코일이 있는 위에서 이미 논의한 변압기를 살펴보겠습니다. 변압기의 XNUMX차 권선을 네트워크에 연결하면 XNUMX차 권선에 전류가 흐릅니다. 이것은 XNUMX 차 권선의 전자가 방향으로 움직이기 시작했음을 의미합니다. 즉, 어떤 종류의 힘이 작용하기 시작했습니다. 이 힘의 본질은 무엇입니까? 오랫동안 과학자들과 전기 기술자들은 이 질문 앞에서 곤경에 처해 있었습니다. 그들은 이미 변압기를 사용하고 있었기 때문에 그 안에서 일어나는 과정을 완전히 이해할 수 없었습니다. 이 현상은 자기장의 작용만으로는 설명될 수 없다는 것이 명백했습니다. 이것과 다른 많은 전기 현상을 설명하는 흥미로운 가설은 유명한 영국 물리학자 Maxwell에 의해 1864년에 제시되었습니다. 그것을 이해하기 위해 우리는 변압기의 XNUMX차 권선에서 발생하는 과정이 폐쇄 전기 회로의 모든 도체에서 관찰되는 과정과 매우 유사하다는 점에 주목합니다. 여기저기서 전자가 지시된 방식으로 움직이기 시작합니다. 그러나 회로의 도체에서 이것은 전기장의 영향으로 발생합니다. 아마도 변압기의 XNUMX차 권선에서도 전기장이 발생합니까? 그러나 그것은 어디에서 오는가? 폐쇄 회로에서는 전류 소스(배터리 또는 발전기)가 포함되어 전기장이 나타납니다. 그러나 알다시피 변압기의 XNUMX차 회로에는 외부 전류원이 없습니다. Maxwell은 변화하는 자기장의 영향으로 여기에서 전기장이 발생한다고 제안했습니다. 그는 더 나아가 이 두 장이 서로 밀접하게 관련되어 있으며, 자기장의 변화는 전기장을 생성하고 전기장의 변화는 자기장을 생성하며 서로 없이는 전혀 존재할 수 없다고 주장하기 시작했습니다. , 말하자면 단일 전자기장. Maxwell의 이론은 다음과 같은 간단한 예를 통해 설명할 수 있습니다. 대전된 공이 스프링에 매달려 있다고 상상해 보십시오. 우리가 그것을 아래로 당겼다가 놓으면 공은 평형점을 중심으로 진동하기 시작할 것입니다. 이러한 진동이 매우 높은 빈도로 발생한다고 가정합니다(즉, 공이 XNUMX초에 수백 또는 수천 번 오르내리는 시간이 있음). 이제 우리는 공 근처의 어떤 지점에서 전계 강도의 크기를 측정할 것입니다. 분명히 그것은 일정한 값이 아닙니다. 공이 접근하면 장력이 증가하고 멀어지면 감소합니다. 이러한 변화의 기간은 분명히 공의 진동 기간과 동일합니다. 즉, 이 지점에서 교류 전기장이 발생합니다. Maxwell의 가설에 따라, 우리는 이 변화하는 전기장이 동일한 주기로 변화하는 자기장을 자체적으로 생성할 것이며, 후자는 전하로부터 이미 더 먼 거리에 교류 전기장의 출현을 야기할 것이라고 가정해야 합니다. 따라서 주기적으로 변화하는 전기장과 자기장의 시스템이 공을 둘러싼 공간에 나타납니다. 소위 전자기파가 형성되어 300000km / s의 속도로 진동하는 전하에서 모든 방향으로 진행됩니다. 공이 새로 진동할 때마다 또 다른 전자기파가 공간으로 방출됩니다. 얼마나 많은 진동, 너무 많은 파도. 그러나 단위 시간당 얼마나 많은 파동이 방출되더라도 전파 속도는 엄격하게 일정합니다. 공이 300000초에 한 번 진동한다고 가정하면 이 시간 동안 파동의 "머리" 부분은 방사선원에서 1000000km 떨어져 있습니다. 주파수가 초당 1 진동이면 이 모든 파동은 방사선 소스에서 300000km 떨어진 직선으로 계산하여 300초 안에 공간을 채울 것입니다. 각 개별 파동의 몫은 XNUMXm의 경로를 가지므로 각 파동의 길이는 이를 생성한 시스템의 진동 주파수와 직접적인 관련이 있습니다. 이 파동은 그 자체로 전파를 위한 모든 조건을 가지고 있다는 점에 유의하십시오. 각 고밀도 매체는 강도를 어느 정도 약화시키지만 전자기파는 원칙적으로 공기와 물에서 전파되고 나무, 유리, 인간의 살을 통과할 수 있습니다. 그러나 가장 좋은 매체는 진공입니다. 이제 전자기파의 전파 경로에 도체가 있으면 어떻게 되는지 봅시다. 분명히, 파동의 전기장은 도체의 전자에 작용할 것이며, 결과적으로 지시된 방식으로 움직이기 시작할 것입니다. 즉, 교류 전류는 동일한 진동 주기를 갖는 도체에 나타날 것입니다 그리고 그것을 생성한 전기장과 같은 주파수. 따라서 패러데이가 발견한 전자기 유도 현상에 대한 설명이 가능합니다. 우리의 예가 다소 이상적이라는 것은 분명합니다. 실제 조건에서 진동하는 대전 공에 의해 방출되는 전자기장은 매우 약할 것이며 먼 거리에서의 강도는 거의 XNUMX입니다. XNUMX차 도체에 유도된 전류는 너무 작아서 어떤 장치도 이를 등록할 수 없습니다. 이러한 이유로 Maxwell의 생애 동안 그의 이론은 실험적으로 확인되지 않았습니다. 많은 과학자들이 그의 견해를 공유하고 전자기파를 감지하는 데 도움이 되는 방법을 찾고 있었습니다. 이 방향의 실험은 무선 공학 개발의 출발점이되었습니다. 1886년에만 독일 물리학자 Hertz가 Maxwell의 이론을 확인하는 실험을 수행했습니다. 전자기파를 여기시키기 위해 Hertz는 진동기라고 하는 장치와 감지를 위해 다른 장치인 공진기를 사용했습니다.
Hertz 진동기는 유도 코일의 XNUMX차 권선 클램프에 부착된 동일한 길이의 막대 XNUMX개로 구성됩니다. 서로 마주하는 막대의 끝 부분에는 작은 금속 공이 강화되었습니다. 코일의 XNUMX차 권선에 유도 전류가 흐르면 볼 사이에서 스파크가 점프하여 주변 공간으로 전자파가 방출됩니다. Hertz의 공진기는 와이어로 구부러진 링으로 구성되며 양쪽 끝에 금속 볼도 강화되었습니다. 전자기파의 교류 자기장의 작용으로 공진기에 교류 전류가 유도되어 볼 사이에 방전이 발생했습니다. 따라서 진동기의 방전시 공진기 볼 사이의 스파크 점프가 관찰되었다. 이 현상은 맥스웰의 이론에 의해서만 설명될 수 있었고, 헤르츠의 경험 덕분에 전자파의 존재가 명확하게 증명되었다. Hertz는 전자파를 의식적으로 제어한 최초의 사람이었지만 무선 무선 통신을 허용하는 장치를 만드는 작업을 스스로 설정하지는 않았습니다. 그러나 1888년에 설명된 Hertz의 실험은 전 세계 물리학자들에게 관심을 보였습니다. 많은 과학자들은 전자기파의 방사체와 수신기를 개선하는 방법을 찾기 시작했습니다. Hertzian 공진기는 매우 낮은 감도의 장치이므로 진동기에서 방출되는 전자파를 실내에서만 포착할 수 있습니다. 먼저 Hertz는 5m 거리에서 전송한 다음 18m 거리에서 전송했습니다. 1891년 프랑스의 물리학자 에두아르 브랑리는 유리관에 금속 조각을 넣어 전류를 흘렸을 때 항상 같은 저항을 나타내지 않는다는 것을 발견했습니다. 예를 들어 Ruhmkorff 코일을 사용하여 얻은 스파크에서 전자파가 튜브 근처에 나타나면 톱밥의 저항이 빠르게 떨어지고 약간 흔들린 후에 만 복원되었습니다. Branly는 이러한 특성을 사용하여 전자기파를 감지할 수 있다고 지적했습니다.
1894년 영국의 물리학자 Lodge는 전자기파의 통과를 기록하기 위해 처음으로 Branly 튜브를 사용했는데, 그는 이를 "coherer"(라틴어 cohere에서 - to link, bind)라고 불렀습니다. 이를 통해 수신 범위를 수십 미터까지 늘릴 수 있었습니다. 전자파 통과 후 간섭기의 감도를 복원하기 위해 Lodge는 지속적으로 흔들리는 지속적으로 작동하는 시계를 설치했습니다. 실제로 Lodge는 라디오 수신기를 만드는 단계만 수행하면 되지만 이 단계는 수행하지 않았습니다. 러시아 엔지니어 Popov는 처음으로 통신 요구 사항에 전자파를 사용할 가능성에 대한 아이디어를 제시했습니다. 그는 전송된 신호에 특정 기간이 주어질 수 있으며(예: 일부 신호는 더 길게, 다른 신호는 더 짧게 만들 수 있음) 모스 부호를 사용하여 디스패치를 유선 없이 전송할 수 있다고 지적했습니다. 그러나 이 장치는 장거리에서 안정적인 무선 전송을 달성할 수 있는 경우에만 의미가 있었습니다. Branly와 Lodge의 튜브를 연구한 Popov는 훨씬 더 민감한 coherer를 개발하기 시작했습니다. 결국 그는 철 충전재로 채워진 백금 전극으로 매우 민감한 응집기를 만들었습니다.
다음 문제는 전자파의 통과로 인해 뭉쳐진 톱밥이 흔들리는 과정을 개선하는 것이었다. 코히러러의 감도를 복원하기 위해 Lodge에서 사용하는 클록 메커니즘은 회로의 안정적인 작동을 제공하지 못했습니다. 이러한 흔들림은 불규칙하고 신호를 놓칠 수 있습니다. Popov는 신호가 수신된 후에만 코히어러의 감도를 복원할 수 있는 자동 방법을 찾고 있었습니다. 많은 실험을 통해 Popov는 전기 벨 망치의 도움으로 주기적으로 coherer를 흔드는 방법을 발명하고 전기 릴레이를 사용하여 이 벨의 회로를 켭니다. Popov가 개발한 체계는 매우 민감했으며 이미 1894년에 이를 사용하여 수십 미터 거리에서 신호를 수신할 수 있었습니다. 이번 실험에서 포포프는 코히러에 수직선을 연결하면 수신기의 범위가 눈에 띄게 늘어난다는 사실에 주목했다. 그래서 Popov가 수신기의 작동 조건을 크게 개선한 수신 안테나가 발명되었습니다. 1895년까지 그는 역사상 최초의 라디오 수신기를 만들었습니다. 이 라디오 수신기는 다음과 같이 배열되었습니다. 금속 파일링(코히러)이 있는 민감한 튜브는 수평 위치에서 강화되었습니다. 튜브의 한쪽 끝에는 수신 안테나인 전선을, 다른 쪽 끝에는 접지선을 연결했습니다. 배터리의 전기 회로는 코히러와 전자기 릴레이를 통해 닫혔습니다. 튜브에 있는 톱밥의 높은 저항(최대 100000옴)으로 인해 배터리 회로의 전류가 릴레이 전기자를 끌어당기기에 충분하지 않았습니다. 그러나 튜브가 전자파에 노출되자마자 톱밥이 엉켜 튜브의 저항이 크게 감소했다. 회로의 전류가 증가하고 릴레이의 전기자가 끌렸습니다. 이 경우 두 번째 회로가 닫히고 전류가 벨 릴레이의 권선을 통해 전달되어 벨이 작동했습니다. 망치가 종을 치자 사슬이 열렸다. 해머는 스프링의 작용으로 원래 위치로 돌아가 튜브를 쳐서 톱밥을 흔들었습니다. 따라서 튜브는 다시 전자파에 민감하게 되었습니다.
7년 1895월 1896일, 포포프는 러시아 물리 및 화학 학회 회의에서 보고하는 동안 무선 수신기의 작동을 시연했습니다. 그의 실험에서 전자기 진동의 원인은 Hertz의 송신 진동기였으며 Popov의 송신기에서만 안테나와 접지 사이에 켜진 스파크 갭이 있었습니다. XNUMX년 XNUMX월 포포프가 그의 후계자를 설명하는 기사가 이 학회지에 실렸습니다. 그런 다음 Popov는 그의 계획에 모스 전신 장치를 부착하고 테이프에 녹음 내용을 입력했습니다. 그 결과 모스 부호로 신호를 기록하는 송신기 및 수신기인 세계 최초의 무선 전신이 탄생했습니다.
그의 장치를 자세히 살펴 보겠습니다. 모스 전신 키가 배터리와 Ruhmkorff 코일의 XNUMX차 권선 사이에 연결되었습니다. 이 키가 닫히면 배터리의 직류가 권선의 회전을 통과했습니다. 고주파 차단기는 회로를 닫고 열었고 그 결과 ( "변압기"장 참조) 직류가 교류로 변환되었습니다. 전자기 유도로 인해 Ruhmkorff 코일의 XNUMX차 권선에 고전압 교류가 유도되었습니다. 이 권선은 스파크 갭에 닫혔습니다. 따라서 전신 키를 닫을 때마다 스파크 갭에서 스파크 스트림이 생성되었습니다. 단락 또는 더 긴 회로는 모스 부호의 점과 대시에 해당하는 짧고 긴 불꽃 스트림을 생성했습니다. 피뢰기의 한쪽 극은 접지하고 다른 한쪽은 안테나에 연결하여 피뢰기에서 발생하는 전자파를 주변 공간으로 방사합니다. 이 파동 중 일부는 수신기 안테나에 부딪혀 약한 교류를 유도했습니다. 또한, 수신된 각 전류 펄스의 지속 시간은 스파크 갭 신호의 지속 시간과 정확히 일치했습니다. 수신기의 장치는 이전 모델과 거의 동일했습니다. 코히러는 배터리와 전자석에 연결되었으며 릴레이는 로컬 배터리를 사용하여 벨 대신 회로에 포함된 모스 필기 장치를 작동했습니다. 코히러가 전자파에 노출되지 않는 한 저항이 너무 커서 코히러 회로에 전류가 흐르지 않습니다. 전자파가 간섭기에 작용하면 저항이 크게 감소하고 회로의 전류가 너무 증가하여 전자석이 전기자를 끌어 당겨 전신 회로를 켭니다. 이 끌림은 전자파가 코히어러에 작용하는 한 멈추지 않았다. 회로가 닫힘과 동시에 해머가 작동하여 응집자를 강타했습니다. 후자의 저항이 증가했습니다. 하지만 파도가 계속해서 작용하면 곧바로 저항이 다시 줄어들었고, 흔들림에도 불구하고 저항이 작은 상태가 계속됐다. 그동안 전신기는 테이프에 선을 그었다. 그리고 전자파의 영향이 멈춘 후에야 흔들림 효과가 나타나고 저항이 이전 값으로 증가했습니다. 새로운 파도가 나타날 때까지 장치가 꺼졌습니다. 따라서 전송되는 파견 신호에 해당하는 점과 대시가 전신 테이프에 그려졌습니다. 24년 1896월 250일, 포포프는 러시아 물리화학적 학회에서 자신의 장비를 시연하고 XNUMXm 거리에 신호를 전송했으며, 세계 최초의 방사선 사진은 "하인리히 헤르츠"라는 두 단어로 구성되었습니다. Popov와 동시에 젊은 이탈리아 Guglielmo Marconi는 무선 전신 설비를 만들었습니다. 어린 시절부터 전기에 열정적으로 관심을 보였으며 무선 전신에 대한 아이디어에 관심을 갖게되었습니다. 1896년 그는 포포프가 발명한 것과 디자인이 매우 유사한 송신기와 수신기를 조립했습니다. 같은 해에 Marconi는 그의 발명품을 영국으로 가져왔습니다. 그의 어머니는 영국 여성이었고 그녀의 인맥 덕분에 영국 제도에서 좋은 평가를 받았습니다. 1896년에 Marconi는 무선 전신에 대한 영국 특허를 받았습니다(이것은 전선이 없는 전신에 대한 최초의 특허였습니다. 그의 발명품). 1897년 23월, 마르코니의 발명품을 적용하기 위해 주식 회사가 조직되었습니다. 1898세에 그는 놀라운 독창성과 진취성을 보여주었습니다. 첫 번째 단계부터 그의 기업은 견고한 재정 기반을 받았습니다. Marconi는 가능할 때마다 새로운 무선 통신 수단의 이점을 보여주려고 했습니다. 그래서 XNUMX년 XNUMX월에 더블린 지역에서 전통적인 항해 경주가 열리기로 되어 있었습니다. 이 경주는 항상 모든 사람의 관심을 끌었습니다. Marconi는 더블린으로 가서 경마장에 있는 증기선에서 라디오로 그녀에게 전송해 주기로 한 주요 아일랜드 신문에 동의했습니다. 이 모든 정보는 대중이 관심을 가질 만한 모든 정보를 신문 특별판에 실었습니다. 경험은 완전한 성공이었습니다. 몇 시간 동안 Marconi는 이전을 주도했으며 편집자들은 이를 수락했습니다. 이 방법으로 얻은 정보는 다른 모든 정보보다 앞서 있었고 신문은 발행 부수가 크게 증가했습니다. Marconi에게는 이 또한 큰 성공이었습니다. 짧은 시간에 회사의 자본금이 두 배가 되어 200파운드에 달했습니다. 이것은 그에게 무선 전신기를 빠르게 개선할 수 있는 기회를 주었습니다. 몇 년 후, 그는 이미 그의 발전에서 Popov보다 훨씬 앞서 있었습니다. 최초의 무선 수신기의 주요 요소 중 하나는 코히어러였습니다. 따라서 수신 장치의 감도를 높이려는 발명가의 주요 노력이 정확히 개선에 집중된 것은 당연합니다. Marconi는 코히어러의 중요한 특성, 즉 코히어러에 적용된 고주파 발진 전압의 크기에 대한 코히어러 작용의 의존성에 주목한 최초의 사람이었습니다. 안테나에 유도된 무시할 수 있을 정도로 작은 전류에 의해 생성된 자기장의 에너지를 완전히 수집하려면 이를 증폭해야 했습니다. Marconi는 이 문제를 해결하는 간단하고 독창적인 방법을 찾았습니다. 1898 년 그는 라디오 지거 ( "분류기"를 의미 함)에 포함 시켰습니다. 고주파 변압기의 XNUMX 차 권선은 안테나와 동일한 회로에 연결되고 XNUMX 차 권선은 응집기에 연결되었습니다. 같은 해에 Marconi는 이 계획에 대한 특허를 취득했습니다.
여기서 도체와 b는 지거 c의 30차 권선이 포함된 안테나 회로를 나타냅니다. 변환 결과 85차 회로의 약한 안테나 전류의 전압이 크게 증가했습니다. 지거 d에서 신호는 이전 회로의 경우와 같이 배터리 b'가 연결된 코히러 j와 전신기를 켜는 릴레이 K로 갔다. 이 간단한 혁신으로 최초의 무선 수신국의 감도를 몇 배 이상 높일 수 있었습니다. 전송 범위는 즉시 XNUMX에서 XNUMX마일로 증가했습니다. 같은 해에 Marconi는 영국 해협을 가로질러 이적했습니다. 수신기의 감도를 높이는 또 다른 매우 중요한 단계는 Popov의 가장 가까운 조수인 Rybkin에 의해 1899년에 이루어졌습니다. 그가 수행 한 실험 중 하나에서 거리로 인해 도구가 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. 완전한 서비스 가능성을 확신하지 못한 Rybkin은 중계 및 전신 장치 대신 일반 전화 수신기를 간섭 회로에 포함하려고 시도했으며 스테이션에서 방전될 때마다 전화기에서 약간의 딱딱거리는 소리가 발생하여 모든 급전이 귀로 쉽게 받아들일 수 있습니다. 여기서 가장 놀라운 점은 이 포함된 코히러러가 흔들릴 필요가 없다는 것이었습니다. 당시에는 완전히 이해되지 않았던 이 현상이 불과 몇 년 후에 설명되었습니다. 사실 coherer가 일반적으로 금속 입자의 소결 결과로 거의 무한대에서 비교적 작은 값으로 변경된 가변 저항으로 작동했다면이 방식에서는 완전히 다른 기준으로 작용했으며 더 이상 아무것도 아닙니다. 이 단어의 현대적인 의미의 검출기, 즉 한 방향으로만 전류를 흐르게 하는 장치는 단면 전도도를 갖고 교류를 맥동하는 직류로 변환(정류)한 것입니다. 감지기에 의해 정류된 무시할 수 있는 안테나 전류는 전신 릴레이를 작동시키기에는 완전히 충분하지 않았지만 매우 민감한 장치인 전화기 수신기 멤브레인에 작용할 수 있었으며 일반 전화기에서와 같은 방식으로 약한 음파를 생성했습니다. 전화기를 귀에 대면 모스 부호의 점과 대시에 해당하는 길고 짧은 딱딱거리는 소리를 들을 수 있었습니다. 전화로 전환하는 수신 장치가 크게 단순화되었습니다. 전보를 기록하는 메커니즘이 없었고 배터리가 줄어들었고 금속 가루를 끊임없이 흔들어야 할 필요성이 사라졌습니다. 녹음 장치에 사용되었던 이전 수신기에서 낙뢰 방전으로 인한 간섭으로 인해 릴레이가 잘못 트립되고 기록이 왜곡되는 경우가 많았습니다. 간섭의 혼란스러운 딱딱 소리의 배경에 대한 전신 표지판. 그러나 새로운 수신기의 가장 중요한 장점은 더 큰 감도였습니다. 라디오 수신기 개선의 다음 단계는 선택성 증가와 관련이 있습니다. 실험에서 멀리 떨어진 신호를 전송하기 위한 전자기파의 실제 사용으로 이동하려는 최초의 시도가 이 새로운 유형의 통신과 광범위한 사용은 여러 전송 스테이션이 공중에서 동시에 작동할 수 있는 효과적인 방법이 발견된 경우에만 가능합니다. 유선 연결의 경우 이 문제는 매우 간단하게 해결되었습니다. 개별 전선을 사용하여 어느 지점에 있는 각 수신 장치를 해당 전송 설비에 연결하는 것으로 충분했습니다. 그러나 무선 전송의 경우에 무엇을 했어야 했습니까? Popov와 Marconi의 첫 번째 방송국의 실험은 당시 사용된 장비와 관련하여 모든 불완전성을 즉시 드러냈습니다. 동시에 작동하는 두 스테이션의 커버리지 영역에서 신호 수신은 상호 간섭으로 인해 완전히 불가능한 것으로 판명되었습니다. 다양한 길이의 전파로 무선 전신 신호를 전송하는 데 탈출구가 발견되었으며, 공진 현상을 사용하여 수신 장치에서 신호를 분리했습니다.
이 방법의 본질을 이해하기 위해 유도 코일과 커패시터의 특성을 더 자세히 살펴 보겠습니다. 교류가 통과하는 많은 수의 코일을 상상해보십시오. 앞에서 언급한 바와 같이 변화하는 전류는 주변 공간에 변화하는 자기장을 생성하고, 이는 차례로 변화하는 전기장을 생성합니다. 이 전기장은 코일의 회전에 전류를 유도하여 주 방향으로 향하게 합니다. 자기 유도라고 하는 현상이 발생합니다. 외부 적으로이 효과는 특히 회로가 닫힐 때 모든 코일의 전류가 즉시 최대 값에 도달하지 않고 예를 들어 기존의 직선 도체와 비교하여 약간의 지연이 있다는 사실에서 나타납니다. 네트워크가 열리면 변화하는 전기장이 코일에 주 전류와 방향이 일치하는 전류를 유도하므로 전원이 꺼진 후에도 코일에 전류가 일정 시간 남아 있습니다. 코일의 이러한 특성은 외부의 영향 없이 일정 시간 동안 자체적으로 전류를 지연시키고 그대로 유지하는 데 인덕턴스라는 특수한 값이 특징입니다. 각 코일에는 자체 인덕턴스가 있으며 그 값은 도체의 크기와 모양에 따라 다르지만 흐르는 전류에는 영향을 받지 않습니다. 커패시터의 경우 일반적으로 서로 매우 가깝게 위치한 두 개의 플레이트로 구성되지만 유전체, 즉 전류를 전달하지 않는 물질로 분리됩니다. 커패시터의 판을 판이라고합니다. 커패시터 플레이트를 DC 소스의 극(예: 전기 배터리)에 연결하면 전하가 축적되어 배터리가 분리된 후에도 남아 있게 됩니다. 전하를 저장하는 커패시터의 능력은 전기 커패시턴스에 의해 결정됩니다. 각 커패시터에는 자체 커패시턴스가 있으며 그 값은 플레이트의 면적, 플레이트 사이의 거리 및 플레이트를 분리하는 유전체의 특성에 따라 다릅니다. 커패시터 플레이트가 와이어 조각으로 연결되면 급속 방전이 발생합니다. 과도했던 플레이트의 전자가 충분하지 않은 다른 플레이트로 흐른 후 각 플레이트의 전하가 XNUMX과 같습니다. 음, 커패시터가 자체적으로 방전되지 않고 유도 코일을 통해 방전된다면 어떻게 될까요? 이 경우 매우 흥미로운 현상이 관찰됩니다. 코일이 플레이트에 부착된 충전된 커패시터를 상상해 보십시오. 분명히 커패시터가 방전되기 시작하고 전류가 회로에 나타나지만 강도는 즉시 최대 값에 도달하지 않지만 코일의 자기 유도 현상으로 인해 점차 증가합니다. 커패시터가 완전히 방전되는 순간 코일의 전류는 최대값에 도달합니다. 무슨 일이 일어날 것? 커패시터의 두 판이 이미 XNUMX 전하를 띠고 있다는 사실에도 불구하고 동일한 자기 유도로 인해 코일의 전류가 즉시 멈출 수 없기 때문에 코일을 통한 전류의 흐름은 계속됩니다. 코일이 잠시 동안 전류 소스로 바뀌고 전기 배터리와 같은 방식으로 커패시터를 충전하는 것과 같습니다. 이제서야 플레이트의 전하가 반전됩니다. 이전에 음으로 대전 된 것이 양으로 바뀌고 그 반대도 마찬가지입니다. 결과적으로 코일의 전류가 XNUMX이면 커패시터가 다시 충전됩니다. 그러나 동시에 코일을 통해 다시 방전되기 시작하고 전체 프로세스가 반대 방향으로 반복됩니다. 불가피한 전기 손실이 없다면 그러한 재충전은 임의적으로 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 설명된 현상을 전기적 진동이라고 하며 이러한 진동이 발생하는 커패시터 코일 시스템을 진동 회로라고 합니다. 커패시터는 XNUMX초에 몇 번이나 재충전할 수 있는지에 따라 하나 또는 다른 발진 주파수에 대해 이야기합니다. 발진 주파수는 발진 회로의 특성, 주로 코일의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스와 직접 관련됩니다. 이 값이 작을수록 회로의 진동 주파수가 커집니다. 즉, 커패시터는 XNUMX초에 더 많은 시간을 재충전할 시간이 있습니다. 모든 진동(예: 진자의 진동)과 마찬가지로 커패시터 코일 시스템의 진동은 외부에서 지원되지 않는 경우 와이어 및 전자기 복사를 가열하는 데 초기 에너지가 소비되기 때문에 결국 중지됩니다. 이것은 각 진동에서 코일의 최대 전류와 커패시터 플레이트의 최대 전압이 점점 작아진다는 것을 의미합니다. 그러나 기계식 시계의 진자의 진동과 마찬가지로 전기 진동은 예를 들어 커패시터를 외부 교류 소스에 연결하여 유지할 수 있습니다. 그러나 우리가 기억하는 것처럼 교류는 특정 주파수로 값을 변경합니다. 즉, 자체 진동 주파수가 있습니다. 모든 진동 회로는 현재 공급되는 진동 주파수에 무관심하지 않습니다. 예를 들어, 이 전류가 회로 자체의 발진 주파수에 비해 너무 크거나 작은 발진 주파수를 갖는다면, 발진 회로의 전류 강도와 전압은 결코 크지 않을 것입니다(이 외부 영향이 그들을 돕는 것 이상의 자체 진동으로). 그러나 외부 전류의 발진 주파수가 회로의 고유 진동 주파수에 가까운 경우 회로 전류의 전류 강도와 전압은 증가하기 시작하여 이러한 주파수가 완전히 일치할 때 최대값에 도달합니다. 이 경우 진동 회로는 공진 상태라고 합니다. 공진은 저항이 낮은 회로에서 특히 두드러집니다. 이 경우 커패시터와 코일 양단의 전압은 외부 공급 전압보다 몇 배 더 클 수 있습니다. 일종의 서지 또는 전압 서지가 있습니다. 선택적 무선 통신을 구현하기 위해 전기 공명 현상이 사용되었습니다. Marconi는 송신국과 수신국의 진동 회로를 동일한 주파수로 튜닝한 최초의 사람 중 하나였습니다. 이를 위해 그는 특히 XNUMX차 권선과 병렬로 커패시터를 포함한 지거를 사용하여 진동 회로를 얻었습니다. 송신기 회로도 안테나 회로에 유도 코일과 커패시터를 포함하도록 변경되어 각 송신 스테이션이 특정 파동 진동 주파수로 신호를 전송할 수 있습니다. 이제 여러 라디오 방송국이 각각 고유한 주파수를 가진 메시지를 전송하고 있었기 때문에 방송국에서 방출한 파동은 수신 안테나에서 다양한 주파수의 교류 전류를 발생시켰습니다. 그러나 수신기는 진동 회로의 고유 진동 주파수와 주파수가 일치하는 신호만 선택했습니다. 이 경우에만 공진 현상이 관찰되었기 때문입니다. 이 회로의 지거는 필터로 작동했으며 안테나 전류(이전과 같이)를 증폭하지 않았지만 그 중에서 주어진 수신기가 동조된 주파수의 전류를 선별했습니다. 그 이후로 공진 회로는 수신 장치와 전송 장치 모두의 필수적인 부분이 되었습니다.
1901세기 초, 많은 국가에서 수십 명의 과학자들이 무선 전신에 열성적으로 참여했습니다. 그러나 가장 큰 성공은 의심할 여지 없이 이 시대의 가장 저명한 무선 엔지니어 중 한 명인 Marconi의 이름과 관련이 있습니다. 장거리 전송에 대한 일련의 실험 후에 Marconi는 놀라운 발견을 했습니다. 지구의 팽창이 전자기파의 움직임을 최소한 방해하지 않는다는 것이 밝혀졌습니다. 이로 인해 그는 바다 건너 전신을 실험하게 되었습니다. 이미 1800년에 최초의 대서양 횡단 무선 전송이 이루어졌는데, 그 동안 Marconi의 조수인 Fleming은 모스 부호로 Poldu의 영어 방송국에서 문자 "S"를 전송했고 Marconi는 대서양 반대편에 있었고, 뉴펀들랜드 섬에서 XNUMX마일 떨어진 곳에서 그것을 받았습니다. 수신기 개선의 다음으로 중요한 점은 새로운 웨이브 트랩(검출기)의 생성이었습니다. Branly의 coherer는 무선 통신의 초기 몇 년 동안 중요한 역할을 했습니다. 그러나 그는 너무 변덕스럽고 다루기 어려웠습니다. 또한 다음 무선 신호에 응답하는 능력을 회복하기 위해 끊임없이 흔들어야 했습니다. 중심 작업 중 하나는 "자가 조정" 응집기의 생성이었습니다. 이 방향의 첫 번째 시도는 1899년 Popov가 전화로 했습니다. 두 번째는 XNUMX세기 초에 자기 탐지기를 설계한 Marconi입니다.
자기 검출기의 작동 원리는 소위 히스테리시스 현상을 기반으로 합니다. 사실 철은 일반적으로 약간의 시간 지연으로 자화됩니다. 그러나 외부 자기장에 노출되는 순간 철 분자의 현저한 흔들림이 발생하면 자화를 향상시킬 수 있습니다. 이것은 기계적 충격이나 다른 자기장의 짧은 펄스에 의해 수행될 수 있습니다. 이 현상은 Marconi에 의해 사용되었습니다. 그의 자기 탐지기에서, 연철 와이어의 끝없는 벨트가 두 개의 롤러 디스크 위에 뻗어 있었고, 초당 XNUMX인치의 속도로 움직이고 작은 유리관 안에 있는 두 개의 영구 자석의 극 아래를 통과했습니다. 이 관에 XNUMX차 권선과 XNUMX차 권선을 감았고, XNUMX차 권선은 안테나 회로에, XNUMX차 권선은 전화에 연결했다. 자석의 극 아래를 지나면서 철 테이프는 먼저 한쪽으로 자화되고 다음에는 반대 방향으로 자화됩니다. 자화 반전 자체는 같은 이름의 중간 이중 극 아래에서 발생했지만 테이프가 그 아래를 통과하는 순간 즉시가 아니라 약간 지연되었습니다(위에서 언급한 철의 특성으로 인해). 극에서 나와 철선에 닫혀 있는 자기선의 그림은 일그러져 있었고, 자기선은 철사를 따라 움직이는 방향으로 움직이는 것처럼 보였다. 수신된 무선 신호가 통과하는 동안 XNUMX차 권선 내부에 형성된 고주파 자기장은 철선의 히스테리시스 현상을 순간적으로 약화시키고 충격 재자화를 생성했습니다. 힘선의 구성이 극적으로 바뀌었고, 전선이 고정되어 있을 때 특징적인 위치에 설치되었습니다. 힘선의 이러한 갑작스러운 변위는 XNUMX차 권선에 순간적인 전류를 생성하여 전화기에서 소리를 발생시켰습니다. 장치는 흔들 필요가 없었고 항상 다음 신호를 수신할 준비가 되어 있었습니다. 같은 해에 다른 무선 엔지니어가 다른 유형의 탐지기를 제안했습니다. 그 이후로 무선 공학의 급속한 발전이 시작되었습니다. 1902년 Marconi는 자기 탐지기를 사용하여 이탈리아 순양함 Carlo Alberto에 대해 일련의 놀라운 실험을 수행했습니다. 이탈리아에서 영국과 러시아로 항해하는 동안 그는 송신소가 위치한 Poldu에서 2000km 떨어진 곳에서 완전히 자유롭게 수신했습니다. 1902년 1907월, 미국과 영국 사이에 공식 무선 통신이 수립되었습니다. 루즈벨트 대통령과 에드워드 14세 왕은 방사선 사진을 교환했습니다. 그리고 XNUMX년 XNUMX월, Marconi 회사는 유럽에서 미국으로 메시지를 전송하는 역사상 최초의 무선 전신국을 일반 대중에게 공개했습니다. 이 참신함에 대한 관심은 엄청났습니다. 첫날에 XNUMX 단어가 전송되었습니다. 저자: Ryzhov K.V.
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