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Historique de l'émetteur Spark Gap

Historique de l'émetteur Spark Gap

Les émetteurs à éclateur ont été le premier type d'émetteur radio à être largement utilisé.

Comme son nom l'indique, les émetteurs ont utilisé une étincelle générée à travers un éclateur dans l'émetteur.

Les émetteurs d'étincelles étaient particulièrement utilisés à bord des navires où ils constituaient le premier moyen de communication avec les stations à terre.

Histoire des premiers émetteurs d'éclateur

L'émetteur à éclateur a été l'une des toutes premières formes d'émetteur radio. C'était la forme d'émetteur qu'utilisait Hertz lorsqu'il confirmait la présence des ondes électromagnétiques postulées par James Maxwell lorsqu'il développa sa théorie et les fameuses «équations de Maxwell».

Bien que de nombreuses personnes expérimentaient diverses formes de rayonnement électromagnétique à l'époque, c'est Heinrich Hertz qui est généralement reconnu pour avoir montré ces ondes électromagnétiques sous une forme physique.

On pense que Galvani a pu être témoin des effets d'une transmission par étincelle entre 1780 et 1791 alors qu'il avait du mal à comprendre le concept de conduction électrique.

Puis plus d'un siècle plus tard, Joseph Henry a montré qu'il était possible de magnétiser des aiguilles en acier à une distance de 10 mètres en utilisant une étincelle d'environ 2,5 centimètres de long.

Edison était une autre personne qui a observé l'effet, et étonnamment pour lui, il n'a pas enquêté davantage. En 1875, il nota l'effet et pensa avoir découvert une nouvelle force dans la nature qu'il appela une force éthérique. Dans un laps de temps inhabituel, Edison n'a pas donné suite à ces enquêtes et les a développées en une technologie pratique et utile.

Le travail de Hertz est réputé car c'est lui qui a saisi le mécanisme derrière la transmission à l'aide d'étincelles. Après que Hertz eut reçu son poste de professeur à Karlsruhe, il expérimenta une paire de spirales Riess à l'automne 1886. Lorsqu'il effectuait ces expériences, il remarqua que la décharge d'un pot Leyden dans l'une de ces bobines produisait une étincelle dans l'autre bobine. C'était effectivement la première forme d'émetteur d'éclateur.

Entre 1886 et 1889, Hertz a mené un certain nombre d'expériences qui ont prouvé que les effets qu'il voyait avec son émetteur à étincelles étaient le résultat d'ondes électromagnétiques. Transmettant depuis son émetteur à étincelles en utilisant un signal d'une longueur d'onde d'environ 4 mètres, il était capable de mettre en place des modèles d'ondes stationnaires et de mesurer également la vitesse de ces signaux, prouvant qu'ils étaient essentiellement les mêmes que la lumière mais avec une fréquence différente.

Émetteur d'éclateur développé

La phase clé suivante dans l'histoire des émetteurs d'éclateur a été le développement pratique de la technique pour permettre des communications réelles.

Bien que Marconi n'ait pas inventé la radio, comme beaucoup le croient, et que beaucoup d'autres étaient actifs dans le développement de la technologie radio, il a fait énormément de développement de la technologie et lui a permis d'être utilisée de manière pratique.

Ayant beaucoup entendu parler des expériences de Hertz, Marconi a reproduit ces expériences et a ensuite cherché à améliorer la distance sur laquelle le signal pouvait être transmis.

Au début, il a utilisé le même équipement de transmission d'éclateur que Hertz, mais a rapidement cherché à l'améliorer, en apportant des modifications à l'émetteur et au récepteur.

Voyant les possibilités de commercialisation, mais ne bénéficiant d'aucun soutien en Italie, Marconi est venu en Angleterre où il a été présenté à un certain nombre de scientifiques éminents de l'époque dans le domaine, dont William Preece.

Marconi a régulièrement amélioré son système sans fil, y compris les émetteurs d'étincelles, en installant diverses stations. Il en a même placé un sur un bateau-phare sur le célèbre Goodwin Sands au large de Kent, dans le sud-est de l'Angleterre. Cela a pu communiquer avec le phare de South Foreland. Dans un cas, il a pu appeler rapidement à l'aide lorsqu'un navire est entré en collision avec lui dans un épais brouillard, prouvant ainsi l'utilité du système sans fil.

Les émetteurs d'éclateur initiaux n'étaient pas réglés et cela réduisait leur efficacité. Vers 1899 à 1900, appliquant une idée développée par Oliver Lodge, Marconi ajouta le réglage de ses émetteurs (et récepteurs), ce qui améliora considérablement leur efficacité. À cette époque, le réglage était appelé «Syntony». Lors de l’utilisation de circuits accordés, Marconi a qualifié l’assemblage de couplage / réglage d’antenne de «jigger». En 1911, la société Marconi a acheté les droits du brevet Lodge Syntony.

Marconi n'était pas la seule personne à développer des émetteurs à éclateur. Plusieurs autres personnes les regardaient dans le monde entier, dont Ferdinand Braun en Allemagne, Tesla aux États-Unis et Popov en Russie.

Des étincelles à travers l'Atlantique

Alors que les communications par étincelles commençaient à être considérées comme un moyen de communiquer dans certaines circonstances et que de plus longues distances étaient atteintes, Marconi a relevé le défi d'envoyer des messages outre-Atlantique. Beaucoup pensaient que c'était impossible, mais sans se décourager, il entreprit la tâche.

L'un des éléments clés du système était l'émetteur d'éclateur requis pour cela. La tâche de concevoir l'émetteur d'éclateur a été confiée à Ambrose Fleming, professeur de génie électrique à l'University College London.

Fleming a développé un émetteur d'éclateur ingénieux qui utilisait deux éclateurs fonctionnant en cascade mais à des fréquences différentes. Le circuit était alimenté par un alternateur de vingt cinq kilowatts.

Malgré de très nombreux problèmes, Marconi a réussi à envoyer un message outre-Atlantique dans un sens à l'aide de cet émetteur à éclateur, même s'il n'a pas été jugé particulièrement fiable.

Plus d'innovation en émetteur d'éclateur

Même si Marconi avait réussi à envoyer des messages outre-Atlantique, ce n'était en aucun cas le sommet de la technologie des émetteurs à éclateur. D'autres développements ont permis à l'émetteur d'éclateur de fonctionner avec encore plus de succès.

L'un des principaux problèmes avec les émetteurs à étincelles était que le circuit d'antenne pouvait renvoyer de l'énergie qui provoquerait la réapparition de l'étincelle après la première rafale d'oscillations. Cette étincelle a fait apparaître un signal sur une fréquence différente. En conséquence, il était nécessaire de disposer d’un moyen d’éteindre ou «d’éteindre» l’étincelle.

Plusieurs idées ont été développées pour surmonter ce problème:

  • Éruption magnétique de Thomson: Ce schéma a été développé par Elihu Thomson dans les années 1890 et impliquait l'application d'un champ magnétique correctement synchronisé à angle droit par rapport à l'étincelle.
  • Souffle d'air: Cette méthode, également développée vers les années 1890, impliquait l'application d'un souffle d'air chronométré sur l'étincelle pour la souffler.
  • Éclateur rotatif: Cette méthode a été initialement proposée par Nicola Tesla en 1896 et impliquait l'utilisation d'un éclateur rotatif lié à un alternateur fournissant la puissance d'excitation. Cela a permis à l'étincelle d'être synchronisée aux moments où la tension alternative était à son maximum. Il a également été amélioré par R A Fessenden en 1907 sous le brevet américain 706787. Marconi a également produit sa propre version de cette idée en 1907.

Comprendre l'émetteur d'éclateur

L'un des principaux problèmes avec l'émetteur à éclateur était que peu de gens comprenaient vraiment son fonctionnement. En 1906, le professeur Max Wein de Dantzig en Allemagne a publié un article dans lequel il détaillait son analyse approfondie des mécanismes derrière la génération de signaux radio à l'aide d'émetteurs à éclateur.

L'un des principaux problèmes était que Wein a montré qu'il n'était pas nécessaire d'utiliser une longue étincelle pour générer un signal radio puissant. Il a également montré qu'il était possible de créer un haut niveau d'efficacité et une fréquence unique en ayant un couplage étroit entre le circuit d'étincelle et le circuit d'antenne.

Émetteur d'arc Poulson

L'émetteur à arc Poulsen est différent de l'émetteur à étincelles ordinaire, et bien que plus efficace, il n'est jamais devenu aussi populaire que l'émetteur à éclateur, bien qu'il soit beaucoup plus populaire aux États-Unis où l'US Navy disposait d'un réseau de stations reliant leurs bases par radio. .

C'était plus compliqué et la propriété du brevet limitait son utilisation.

En savoir plus sur le Émetteur d'arc Poulsen

L'émetteur d'éclateur est dépassé

Bien que l'émetteur à éclateur ait été développé et amélioré dans une très large mesure, il ne pourrait jamais rivaliser avec les émetteurs utilisant des vannes capables de créer un signal à fréquence unique approprié. Les émetteurs à éclateur étaient intrinsèquement à large bande et bien que les améliorations apportées à la conception signifiaient qu'ils occupaient beaucoup moins de spectre, ils ne pourraient jamais être aussi flexibles et efficaces que ceux utilisant des équipements à valve.

En conséquence, leur utilisation a diminué à la fin des années 1910 et au début des années 1920. Bien que les émetteurs à étincelles aient été conservés pendant de nombreuses années comme dernière forme de communication d'urgence sur les fréquences de détresse, ils ont finalement été rendus obsolètes et leur utilisation interdite car ils causaient des interférences à autrui.

Chronologie de l'émetteur d'éclateur

Cette chronologie de l'histoire de l'émetteur à éclateur à étincelle résume certaines des dates clés de son fonctionnement.

DateHistorique de l'émetteur Spark Gap
1886Heinrich Hertz a observé les premiers effets de la transmission par étincelles.
1888Hertz confirme les propriétés des ondes électromagnétiques et utilise une forme plus développée d'émetteur d'éclateur.
1895Au printemps 1895, Guglielmo Marconi commence à expérimenter les ondes hertziennes en utilisant un appareil de transmission d'étincelles.
1897La spécification de Marconi pour un système sans fil a été enregistrée auprès du British Patent Office le 2 mars 1897.
1899Marconi utilise un émetteur à éclateur pour effectuer la première transmission à travers la Manche entre Wimereux en France et le phare de South Foreland en Angleterre
1899Le professeur Ferdinand Braun de l'Université de Berlin utilise un émetteur à éclateur pour transmettre à travers la baie de Cuxhaven en Basse-Saxe, en Allemagne.
1901Le 12 décembre 1901, Marconi effectue la première transmission radio transatlantique à l'aide d'un émetteur à éclateur basé à Poldu Cornwall, au Royaume-Uni. L'émetteur à étincelles a été conçu par Ambrose Fleming de l'University College London.
1903Émetteur d'arc Poulsen inventé. Cet émetteur était différent des émetteurs à éclateur standard et plus compliqué. Bien qu'inventé en 1903, il n'était pas aussi largement utilisé. Son utilisation a été remplacée par des vannes thermioniques / tubes à vide dans les années 1920.
1906Max Wien analyse le mécanisme de transmission des étincelles et présente quelques améliorations pour les émetteurs d'éclateur.
1911Roberto Galletti di Cadilhac développe un émetteur d'éclateur qui offre une efficacité de 80% et une forme d'onde améliorée.
1912Le RMS Titanic a coulé lors de son voyage inaugural avec la perte de 1517 vies. Lors du naufrage, le Titanic a contacté plusieurs autres navires via sans fil. Cet événement a provoqué plusieurs changements: les émetteurs à éclateur pour les communications sans fil sont devenus presque universels sur les grands navires. Un an plus tard, la Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer a été convoquée et exigeait que les stations de radio sur les navires soient équipées 24 heures sur 24.
1924Émetteurs à éclateur interdits sur les bandes radioamateurs.


Voir la vidéo: spark gap transmiter (Août 2021).