Преобразователь дуги - Arc converter

Дуговый передатчик Поульсена мощностью 1 мегаватт, используемый ВМС США около 1918 года на береговых радиостанциях для связи со своим флотом по всему миру, является одним из крупнейших передатчиков дуги, когда-либо созданных.

В преобразователь дуги, иногда называемый передатчик дуги, или же Арка Поульсена в честь датского инженера Вальдемар Поульсен кто изобрел это в 1903 году,[1][2] было множество искровой передатчик использовался в начале беспроводной телеграф. Преобразователь дуги использовал электрическая дуга преобразовать постоянный ток электричество в радиочастота переменный ток. Он использовался как радиопередатчик с 1903 по 1920-е годы, когда он был заменен вакуумная труба передатчики. Один из первых передатчиков, который мог генерировать непрерывные синусоидальные волны, это была одна из первых технологий передачи звука (амплитудная модуляция ) по радио. Это на список этапов развития IEEE как историческое достижение в электротехника.[3]

История

Первый дуговой преобразователь Поульсена, с 1903 г.

Элиу Томсон обнаружил, что угольная дуга, шунтированная последовательно настроенной схемой, «поет». Эта «поющая дуга», вероятно, ограничивалась звуковыми частотами.[4] Бюро стандартов приписывает Уильяму Дадделлу шунтирующий резонансный контур около 1900 года.[5]

Английский инженер Уильям Дадделл открыл, как сделать резонансный контур используя угольная дуговая лампа. «Музыкальная дуга» Дадделла действовала на звуковые частоты, а сам Дадделл пришел к выводу, что невозможно заставить дугу колебаться при радиочастоты.

Вальдемар Поульсен удалось повысить эффективность и частота до желаемого уровня. Дуга Поульсена могла генерировать частоты до 200килогерц и был запатентован в 1903 году.

После нескольких лет разработки дуга технологии был переведен в Германия и Великобритания в 1906 году Поульсен, его сотрудник Педер Олуф Педерсен и их спонсоры. В 1909 г. американские патенты, а также несколько дуговых преобразователей были куплены компанией Сирил Фрэнк Элвелл. Последующее развитие в Европе и Соединенные Штаты было несколько иначе, так как в Европа в течение многих лет возникали серьезные трудности с внедрением технологии Поульсена, тогда как в США расширенная коммерческая радиотелеграф система была вскоре создана с Федеральная телеграфная компания. Позже ВМС США также приняла систему Поульсена. Только дуговой преобразователь с пассивным преобразованием частоты подходил для портативного и морского использования. Это сделало это самым важным мобильное радио системе около десяти лет, пока ее не заменили вакуумная труба системы.

В 1922 г. Бюро стандартов заявил, что "дуга является наиболее широко используемым передающим устройством для работы на больших расстояниях с большой мощностью. По оценкам, дуга в настоящее время отвечает за 80 процентов всей энергии, фактически излучаемой в космос для радиопередач в течение определенного времени. , оставляя любительские станции без внимания ".[6]

Описание

Этот новый, более совершенный метод генерации непрерывных радиосигналов был первоначально разработан датским изобретателем. Вальдемар Поульсен. В датчики искрового разрядника в употреблении в то время производился затухающая волна которые тратили впустую большую часть излучаемой мощности, передавая сильные гармоники на нескольких частотах, которые заполняли радиочастотный спектр помехами. Поульсена преобразователь дуги изготавливается незатухающим или непрерывные волны (CW) на одной частоте.

Есть три типа генератора дуги:[7]

Арка Дадделла (и другие ранние типы)
В дуговых генераторах первого типа переменный ток в конденсаторе я0 намного меньше постоянного тока питания я1, и дуга никогда не гаснет во время выходного цикла. Дуга Дадделла является примером первого типа, но первый тип не подходит для РЧ передатчиков.
Арка Поульсена
Во втором типе генератора дуги ток разряда переменного тока конденсатора достаточно велик, чтобы погасить дугу, но недостаточно велик, чтобы возобновить дугу в противоположном направлении. Второй тип - дуга Поульсена.
Закаленный искровой разрядник
В генераторе дуги третьего типа дуга гаснет, но может снова зажечься при изменении направления тока конденсатора. Третий случай - это гаснущий разрядник, создающий затухающие колебания.

Непрерывный или "незатухающие" волны (CW) были важной особенностью, поскольку использование затухающие волны из датчики искрового разрядника привело к снижению эффективности передатчика и эффективности связи, в то же время загрязняя радиочастотный спектр помехами.

Схема основного дугового преобразователя из бумаги Поульсена 1904 г. (этикетки добавлены).

Дуговый преобразователь Поульсена имел настроенная схема соединены по дуге. Преобразователь дуги состоял из камеры, в которой дуга горела в водород газ между углерод катод и с водяным охлаждением медь анод. Выше и ниже этой камеры были две серии катушки возбуждения окружая и возбуждая два полюса магнитной цепи. Эти полюса выступали в камеру, по одному с каждой стороны дуги, чтобы обеспечить магнитное поле.

Наиболее успешно он работал в частотном диапазоне нескольких килогерц до нескольких десятков килогерц. В настройка антенны должен был быть достаточно избирательным, чтобы подавить гармоники.

Ключ

Поскольку дуге потребовалось некоторое время для зажигания и стабильной работы, нормальный включение-выключение не мог быть использован. Вместо этого форма частотная манипуляция работал.[8] В этом компенсационно-волновой метод, дуга работала непрерывно, и клавиша изменяла частоту дуги от одного до пяти процентов. Сигнал на нежелательной частоте был назван компенсационная волна. В дуговых передатчиках мощностью до 70 кВт ключ обычно закорачивает несколько витков антенной катушки.[9] Для больших дуг выход дуги будет соединен трансформатором с антенной индуктивностью, и ключ закоротит несколько нижних витков заземленной вторичной обмотки.[10] Следовательно, «метка» (ключ закрыт) отправлялся с одной частотой, а «пробел» (ключ открыт) - с другой. Если бы эти частоты были достаточно далеко друг от друга, и принимающая станция приемник имел адекватный избирательность, принимающая станция будет слышать стандартный CW при настройке на частоту "mark".

В методе компенсационных волн используется большая ширина полосы спектра. Он передается не только на двух предполагаемых частотах, но и на гармониках этих частот. Дуговые преобразователи богаты гармониками. Примерно в 1921 году Предварительная международная конференция по связи[11] запрещен метод компенсационной волны, поскольку он вызывает слишком много помех.[4]

Необходимость излучения сигналов на двух разных частотах была устранена благодаря развитию одноволновые методы.[12] В одном методе uniwave, называемом метод зажигания, нажатие кнопки запустит и остановит дугу. Дуговая камера будет иметь нападающий стержень, который закоротил два электрода через резистор и погасил дугу. Ключ будет приводить в действие электромагнит, который перемещает ударник и повторно зажигает дугу. Чтобы этот метод работал, дугогасительная камера должна быть горячей. Метод применим для дуговых преобразователей мощностью до 5 кВт.

Второй одноволновой метод - это метод абсорбции, и включает в себя две настроенные схемы и однополюсный, двухходовой, ключ перед разрывом. Когда ключ нажат, дуга соединяется с настроенной антенной катушкой и антенной. Когда ключ поднят, дуга подключается к настроенному фиктивная антенна называется задний шунт. Задний шунт представлял собой вторую настроенную цепь, состоящую из последовательно соединенных катушкой индуктивности, конденсатора и нагрузочного резистора.[13][14] Эта вторая схема настроена примерно на ту же частоту, что и частота передачи; он поддерживает дугу и поглощает мощность передатчика. Абсорбционный метод, по-видимому, принадлежит У. А. Итону.[4]

Важна конструкция схемы переключения для абсорбционного метода. Он переключает дугу высокого напряжения, поэтому контакты переключателя должны иметь некоторую форму гашения дуги. У Eaton были электромагниты привода телеграфных ключей, управляющие реле. Это реле использовало четыре набора переключающих контактов последовательно для каждого из двух путей (один к антенне и один к обратному шунту). Каждый контакт реле замыкается резистором. Следовательно, переключатель никогда не был полностью открыт, но затухание было сильным.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ США 789449, Поульсен, Вальдемар, "Способ создания переменного тока с большим числом колебаний", опубликовано 10 июня 1903 г., выпущено 9 мая 1905 г. 
  2. ^ Поульсен, Вальдемар (12 сентября 1904 г.). «Система для создания непрерывных электрических колебаний». Труды Международного электротехнического конгресса, Сент-Луис, 1904 г., Vol. 2. J. R. Lyon Co., стр. 963–971. Получено 22 сентября 2013.
  3. ^ "Вехи: радиопередатчик Поульсена-Арка, 1902 год". Сеть глобальной истории IEEE. IEEE. Получено 29 июля 2011.
  4. ^ а б c Маленький 1921, п. 125
  5. ^ Бюро стандартов 1922 г., п. 404
  6. ^ Бюро стандартов 1922 г., п. 400
  7. ^ Бюро стандартов 1922 г., стр. 404–405
  8. ^ Бюро стандартов 1922 г., стр. 415–416
  9. ^ Бюро стандартов 1922 г., рисунок 228. Последовательный резонансный настроенный контур представляет собой антенную катушку, соединенную последовательно с антенной.
  10. ^ Бюро стандартов 1922 г., рисунок 229
  11. ^ Возможно, Предварительная международная конференция по электросвязи, 1920 г .; видеть https://www.archives.gov/research/guide-fed-records/groups/043.html в 43.2.11
  12. ^ Бюро стандартов 1922 г., стр. 416–419
  13. ^ Бюро стандартов 1922 г., рисунок 229-A
  14. ^ Итон 1921
  15. ^ Итон 1921, п. 115

дальнейшее чтение

  • Элвелл, К. Ф. (1923), Генератор дуги Поульсена, Лондон: Ernest Benn Limited
  • Ховет, Линвуд С. (1963), История связи и электроники в ВМС США, Правительство США. Типография
  • Morecroft, J. H .; Пинто, А .; Карри, В. А. (1921), Принципы радиосвязи, Нью-Йорк: John Wiley & Sons Inc.
  • Морс, А. Х. (1925), Радио: Луч и трансляция, Лондон: Ernest Benn Limited. История радио в 1925 году. Страница 25: «Профессор Элиху Томсон из Америки подал заявку на патент на дуговый метод создания высокочастотных токов. Его изобретение включает в себя магнитный разряд и другие важные особенности современной дуги. но электроды были из металла и не были заключены в газовую камеру ». Ссылается на патент США 500630. Страницы 30–31 (1900): «Уильям Дю Буа Дадделл из Лондона подал заявку на патент на статический метод генерации переменного тока из источника постоянного тока, который очень внимательно следил за линиями Элиху Томсона 1892 года. Дадделл предложил электроды из углерода, но он не предложил магнитного продувки. Он заявил, что его изобретение можно использовать для создания колебаний высокой частоты и постоянной амплитуды, которые можно «с успехом использовать в беспроводной телеграфии. , «особенно там, где» требовалось настроить передатчик на синтонизм. «Изобретение Дадделла (Br. Pat. 21,629 / 00) стало основой для дуги Поульсена, а также интересного передатчика, разработанного фон Лепелем». Стр. 31 (1903 г.): «Вальдемар Поулсен из Копенгагена успешно подал заявку на патент на генератор, раскрытый Дадделлом в 1900 году, плюс магнитный выброс, предложенный Томсоном в 1892 году, и водородный пар, в который погружается дуга. (Br. Pate 15 599/03; патент США 789 449) "Также Ch. IV, стр 75–77, «Арка Поульсена». Уточнения К. Ф. Элвелла.
  • Педерсен, П. О. (август 1917 г.), «О дуге Поульсена и ее теории», Труды Института Радиоинженеров., 5 (4): 255–319, Действительно удовлетворительной теории работы дуги Поульсена в настоящее время не существует; удовлетворительная теория - это та, которая позволила бы вычислить результаты и предоставить необходимые данные.
  • Сирил Фрэнк Элвелл - пионер беспроводной связи в Америке и Европе, Talking Pictures и основатель C.F. Elwell Limited, 1922-1925, Ян Л. Сандерс. Опубликовано Castle Ridge Press, 2013. (Подробно о разработке дугового генератора в США и Европе Элвеллом.)

внешняя ссылка