原題は『Lessons in Wireless Telegraphy』、著者は Alfred Powell Morgan です。
「電鍵」という語彙がグーグル無料翻訳ソフトには無いようで、「キー」と訳されています。
例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼をもうしあげます。
図版は省略しました。
以下、本篇です。（ノー・チェックです）
*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍「無線電信のレッスン」の開始 ***
本の表紙画像
転写者のメモ
本書は、インターネットアーカイブで見つかった原本のスキャン画像から転写したものです。スキャン画像の裏表紙に掲載されていた他の書籍の広告も掲載しています。
教訓
で
無線通信
体系的な初級コース
無線通信の原理
そして電気の法則
それが依存するもの
による
APモルガン
第3版、改訂増補版
発行者
コール＆モーガン
芸術科学シリーズの出版社
郵便番号1473 ニューヨーク市
アメリカで印刷
著作権 1912. 1917
による
コール＆モーガン
無線通信のレッスン
導入
この小冊子は、無線通信装置の原理とそれが基づく電気法則に関する体系的な初歩講座の需要に応えるために出版されました。
アマチュア、プロを問わず、多くのオペレーターは、メッセージの送受信は完璧にできるものの、機器の基本的な理論を完全には理解していません。
このサイズの本ですべての工学の詳細を論じるのはまったく不可能であることは容易に理解できますが、同時に、この主題に関する非常に包括的な論文を提示し、この主題を徹底的に理解するのに十分な資料を組み込むことは可能でした。
繰り返しや混乱を避け、説明されている各手段や原則をそれぞれ明確に区別するために、テキストは可能な限り論理的な順序に従って、個別のレッスンに分割されています。
同じ理由とスペースの不足のため、機器の実際のメンテナンスと調整に関するすべての詳細は、「無線電信装置の操作」という別の本にまとめられています。
レッスン1。磁力。
天然磁石。人工磁石。磁場。
古代人は、鉄と酸素からなる鉄鉱石と呼ばれる硬くて黒い石が、鉄や鋼の小片を引き寄せる力を持っていることを知っていました。この石の持つ魔法とも言える性質は、古くから航海に役立てられ、糸で吊るすと南北を指し示すという驚くべき性質から、ロードストーン（導石）という名が付けられました。また、これらの石は磁石（マグネス・ラピス）という名前も付けられました。
磁性とは、特定の物体（特に鉄や鋼）が時折持つ、互いに引き付け合ったり反発したりする特異な性質のことです。
硬い鉄や鋼の塊を磁石で擦ると、磁石の性質も身に付くことが分かる。糸で吊るすと南北を指し、軽い鉄片を引き寄せ、鉄粉に浸すと、鉄粉は両端に小さな二つの房となって付着し、中央付近にはほとんど、あるいは全く付着しない。
図1. 磁極を示すために研磨剤に浸した天然磁石
図1. 磁極を示すために研磨剤に浸した天然磁石
これは、磁石の引力が2つの反対の部分に集中していることを示しています。これらの部分は「極」と呼ばれます。両極を結ぶ線が「 磁軸」です。
人工磁石は、天然磁石やその他の磁力を利用して鋼鉄から作られる磁石です。主な形状は棒状と馬蹄 形であり、その形状からこのように呼ばれています。
図2. 棒磁石と馬蹄形磁石。
図2. 棒磁石と馬蹄形磁石。
磁石（人工または天然）を糸で吊るして自由に振動できるようにし、手に持った 2 番目の磁石を 1 番目の磁石の 2 つの極に順に近づけると、1 つの極は 引き寄せられて手に持った磁石の方向に振動しますが、もう 1 つの極は反発して離れる方向に振動することが観察されます。
図3. 糸で吊るした磁石で南北を指し示す。
図3. 糸で吊るした磁石で南北を指し示す。
さらに、吊り下げられた磁石の極を容易に識別できるようにマークしておくと、北に向かうのは常に同じ極であることがわかります。したがって、2種類の磁気、あるいは少なくとも2種類の磁極が存在するように見えます。北に向かう端は「北極」、反対側の端は「南極」と呼ばれます。一般的には、これらは単に北極と南極と呼ばれます。通常、北極には「N」の文字でマークします。
磁気を絶縁するものは知られていません。磁気はあらゆるものを通り抜けます。磁性体とは、力場に対してほとんど抵抗を示さない物質のことです。
磁力は磁力線と呼ばれる特定の線に沿って流れます。これらの線は常に閉じた経路、つまり回路を形成します。磁石の近傍においてこれらの線が通る領域は力場と呼ばれ 、磁力線が流れる経路は磁気回路と呼ばれます。
図4. 棒磁石の周りの力の線。
図4. 棒磁石の周りの力の線。
磁力線の経路は、棒磁石の上に紙を置き、その上に鉄粉をまぶすことで確認できます。紙を軽く揺らすと、鉄粉が磁力線に引き寄せられます。鉄粉は磁石の一方の極から曲線を描き、反対側の端で再び合流します。磁力線は磁石のN極から外側に伸び、空気中を曲がってS極へ向かい、再び磁石の中を通り抜けて回路を完結すると考えられています。
磁気現象とその法則は、ほぼすべての電気機器の構造と動作に関係しているため、電気の研究において非常に重要な分野を形成しています。
レッスン2. 磁気誘導
1831年、偉大な物理学者マイケル・ファラデーは、閉回路に磁石を近づけると電流が誘導される、あるいは逆に回路を力の場を横切って動かすと電流が誘導されるという貴重な発見をしました。絶縁電線のコイルを十分精密な検流計（検流計は微弱な電流を検知する機器）に接続し、図に示すように棒磁石をコイルの空洞に急激に差し込むと、コイル内で磁石が動いている間に検流計に瞬間的な電流が流れていることが示されます。その後、磁石をコイルから急速に引き抜くと、前者とは反対方向に別の瞬間的な電流が流れるのが観測されます。
図5.磁気誘導。
図5.磁気誘導。
磁石がコイル内で静止している限り、電流は誘導されません。磁石の近傍における磁界は、磁石からの距離が増すにつれて弱くなります。磁石をコイルに押し込むと、コイル近傍の磁界は磁石が近づくことで強くなり、磁石を遠ざけると磁界は弱くなります。
電流は磁石が動いているとき、つまり磁場の強さが増加または減少する変化をしているときにのみコイルに誘導されます。
コイルに発生する電流は誘導電流と呼ばれます。誘導電流を発生させる磁場の作用は誘導と呼ばれます。
レッスン3。一次細胞。二次細胞。
亜鉛片を希硫酸に浸すと、亜鉛は酸に侵されて水素と置き換わり、水素は亜鉛上に泡として現れ、ガスとして排出されます。
図6. 単純なボルタ電池
図6. 単純なボルタ電池
亜鉛を電線Wで銅板Cに接続し、同じ溶液に浸すと、亜鉛は溶解を続けますが、亜鉛だけでなく銅板の表面にも水素の泡が発生します。電線Wが加熱されることがわかります。銅と亜鉛を検流計に接続すると、回路に電流が流れていることが確認できます。このセルは、燃料を燃焼させて電流を発生させる一種の化学炉と考えることができます。亜鉛が燃料です。銅は単に電流を「拾う」ために存在するだけで、化学反応には関与しません。
このような単純なセルを複数適切に結合し、あるセルの亜鉛を次のセルの銅と結合させると、電池が形成されます。電流は、正極と呼ばれる銅から、（結合されている場合は）電線を通り、亜鉛または負極へと流れ、溶液を通って再び銅に戻ります。
セルによって発電された電気は、電線を通過させようとする一定の圧力、つまり傾向を及ぼします。この傾向は電位と呼ばれます。電位はボルトで測定されます。先ほど説明したボルタ電池の場合、電位（起電力とも呼ばれます）は1.07ボルトです。銅箔をグラファイトまたはカーボンに置き換えると、電圧は1.73ボルトに上昇します。
電池が短時間作動すると、正極板（銅または炭素）は水素の膜で覆われます。この状態を電池は分極状態と呼びます。ガス泡の膜は、正極板を液体との接触から部分的に保護します。正極板がこの状態になると、電流は透明なときよりもはるかに弱くなります。
水素を除去する最も効果的な方法は、硫酸溶液に何らかの化学物質を添加することです。この化学物質は、水素が発生するとすぐに化学反応を起こします。一般的に使用される物質は重クロム酸カリウムです。重クロム酸カリウムを加えると、電池の電圧は2.2ボルトまで上昇し、分極は停止します。重クロム酸カリウムは硫酸と化学反応を起こし、クロム酸を生成します。このような電池は、通常、クロム酸電池と呼ばれます。
今説明したようなセルの主な欠点の 1 つは、セルが動作しているかどうかに関係なく、亜鉛が継続的に消費され、その急速な廃棄を防ぐために、使用後は毎回亜鉛を溶液から取り出して洗浄する必要があることです。
この反対意見を克服するためにさまざまな方法が考案されてきましたが、その結果生まれた最も有名なセルは、フラー、ゴードン、エジソン・ラランドのセルとして知られています。
図7. エジソン電池
図7. エジソン電池
ゴードン電池とエジソン・ラランド電池の励起液体は、水酸化ナトリウムの濃溶液です。これらの電池の正極は圧縮された酸化銅の塊、負極は一対の亜鉛板です。ゴードン電池では、正極は多孔質の容器に封入されています。
図8. 乾電池
図8. 乾電池
最もよく知られている電池の一つに乾電池があります。乾電池は、負極となる亜鉛の外殻と、正極となる中心の炭素棒で構成されています。電池の活性剤は、主に塩化アンモニウムからなるペーストで、亜鉛の外殻の内側を覆っています。脱分極剤は二酸化マンガンを粉砕した炭素と混合し、炭素棒の周りにしっかりと詰め込んだものです。電池は、その名の通り内部が完全に乾燥しているわけではなく、化学物質はペースト状になっています。電池の上部はビチューメン化合物で密封されており、気密性が高く持ち運び可能です。乾電池は、断続的な使用、つまり大電流を継続的に供給する必要のない場合にのみ有効です。長期間放置すると水分が蒸発するため劣化します。しかし、需要がそれほど大きくなく、持ち運びが求められる場合には、乾電池は非常に便利な電源となります。
これまで説明してきた細胞はすべて一次細胞として知られる種類の細胞です。
二次細胞。
蓄電池または二次電池は、鉛または鉛合金の板で構成され、格子状または棒状の枠状に鋳造されています。板の小さな棒によって形成された空間には、酸化鉛のペーストが充填されています。正極板のペーストは丹鉛から作られ、負極板にはリサージが用いられます。
図9. 蓄電池グリッド。
図9. 蓄電池グリッド。
正極板と負極板は、木製またはゴム製のセパレーターを介して交互に束ねられ、常に負極板が正極板より1枚多く配置されます。負極板はすべて、鉛製の接続ストリップによってセルの一端で並列に接続されます。正極板は、他端で接続されます。プレートは、通常はガラス製または硬質ゴム製の容器に入れられ、希硫酸溶液で覆われます。
次に、蓄電池をダイナモに接続します。蓄電池の正極をダイナモの正極に接続し、極板が形成されるまで、つまり正極のペーストが鉛の過酸化物に、負極のペーストがスポンジ状の鉛に変化するまで、電流を流します。蓄電池を取り外すと、蓄電池は放電するまで電流を出力します。蓄電池が真に効率よく機能するには、充電と放電を数回繰り返す必要があります。
図10. ストレージセル。
図10. ストレージセル。
蓄電池で実際に行われているのは、電気の蓄電ではなく化学エネルギーの蓄電です。正確に言えば、エネルギーは化学親和力の形で蓄電され、実際には充電終了時のセル内の電気は放電時のセル内の電気より多くはありません。
蓄電池は、ある時間や場所で電気エネルギーを吸収し、別の時間や場所で使用するための最も便利な手段です。
無線局では、発電機の電流供給が停止しても局が停止しないように、緊急時の用途で蓄電池が頻繁に使用されます。
蓄電池の電圧は約 2 ボルトです。
レッスン4：電流
測定単位。直流と交流。オームの法則。
電流は直流と交流の2種類に分けられます。どちらも、アンペアとボルトという2つの電気単位で測定または定義できます。ボルトは電流の「圧力の単位」に例えることができ、アンペアは電流の単位速度を表します。例えば、水の場合、電圧はポンド単位の圧力に相当し、アンペアは水の流量を表します。
図 11. 電圧と電流の水力学的類似性。
図 11. 電圧と電流の水力学的類似性。
添付のスケッチは、電流の電圧と電流量と、水流の圧力と流量の関係を図式的に示しています。最初の図では、高所に設置されたタンクから細いパイプが伸びています。このパイプの電圧または圧力は、低いタンクから伸びるパイプの電圧または圧力と比較して高くなります。
2番目の図では、タンクから伸びるパイプが1番目の図よりもはるかに太く、その結果、流れる電流量または流量も大きくなります。このことから、電流が流れる回路はすべて、両方の値を示す必要があることが容易にわかります。
電気仕事、つまりエネルギーの単位はワットです。746ワットが1馬力に相当します。ワット数は電圧とアンペア数の積で表されます。したがって、100ボルトの電圧で50アンペアの電流が流れる回路のエネルギー量は、50×100、つまり5,000ワットとなります。
クーロンは、流量が 1 アンペア/秒である回路を流れる電気の量を表します。
エネルギー量の比較を正しく示すためには、時間という要素も考慮する必要があります。1ワットを1時間流すと1 ワット時となります。746ワットを1時間流す、または1ワットを746時間流すと1馬力時となります。
回路の電流と電圧を測定するために使用される計測器は、それぞれ電流計 と電圧計と呼ばれます。ワット時間を記録するために使用される計測器は、積算電力計と呼ばれます。
図12. 交流と直流を示す図。
図12. 交流と直流を示す図。
直流とは、一方向にのみ流れる電流です。すべての一次電池、二次電池、そして特定の種類の発電機の電流は直流です。
交流電流は、流れの方向が繰り返し反転する電流です。直流電流は直線で表すことができます。交流電流は、直線を交差する波線で表されます。電流は徐々にゼロから最大値まで上昇し、その後減少します。ただし、この時点で停止するのではなく、再び上昇し始め、今度は逆方向に流れます。最大値に達した後、再び減少し、このサイクルが繰り返されます。a からcは1サイクル、a から b は 1 つの交替を表します。交流電流の周波数は通常、1 秒あたり 30、60、または 120 サイクルです。60 が最も一般的な周波数です。多くの無線電信局では、現在、500 サイクルの周波数の電流が使用されています。
オームの法則。
上で、電圧（起電力）と電流（電流の強さ）といった電気的な値について述べました。これらは、電気回路の抵抗と呼ばれる特性を決定する上で重要な関係を持っています。
導体は完全な導電性を持つわけではなく、電気の通過に対してある程度の妨害または抵抗を呈します。抵抗の実用的な単位はオームです。これは、氷が融ける温度、質量14.4521グラム、断面積一定、長さ106.3センチメートルの水銀柱が、一定電流に対して示す抵抗値で表されます。
導体の抵抗はその長さに比例します。つまり、同じ材料で同じ直径の導体が2本あり、一方の長さが他方の2倍の場合、長い方の導体の抵抗は短い方の導体の2倍になります。抵抗は断面積に反比例します。つまり、断面積の小さい導体は、断面積の大きい導体よりも抵抗が大きくなります。
抵抗の法則は、オームの法則と呼ばれる次の式で簡単に表現されます。
C = E/R
ここで、E は起電力（ボルト）です。
C = 電流（アンペア）。
R = 抵抗（オーム）。
2 つの因数がわかっている場合は、代入によって 3 番目の因数を見つけることができます。
レッスン5.電磁気学
電磁石。ソレノイド。
銅線に電流を流すと、電流が流れ続ける限り、銅線は鉄粉などを引き寄せます。すると、銅線の周囲に磁場が発生します。電流を止めると、磁場も瞬時に消滅するため、鉄粉はすぐに落ちてしまいます。
図13. 電流が流れる電線の周りの磁気ファントム。
図13. 電流が流れる電線の周りの磁気ファントム。
磁力線は電線の周りを円を描いて流れます。まっすぐな電線を囲む円状の磁力線は、水平に置いたカードの中央の穴に電線を垂直に通すことで確認できます。カードの上に鉄粉を振りかけ、電線に強い電流を流します。カードを軽く叩くと、電線近くの鉄粉が電線の周りに同心円を描きます。
電流を流すときに導体がその近傍に磁場を生成することは、電気科学の最も重要な現象の 1 つです。
磁場を発生させるには電気エネルギーを消費する必要があります。電線に電流を流すと、電線の周囲に磁場が発達し、電流エネルギーの一部が構築プロセスに使用されます。
周囲の磁場のこの反応効果は、電流が瞬時に最大値まで上昇しない理由の 1 つです。
図14. ワイヤーのループの周りに力の線がどのように形成されるかを示す図。
図14. ワイヤーのループの周りに力の線がどのように形成されるかを示す図。
電線を電池またはその他の電流源に接続し、回路の一部をループを形成するようにねじると、ループで囲まれた空間全体が磁場となり、磁気特性を持ちます。
電線を螺旋状に巻くことで、個々の巻き線の複合効果が小さな空間に集中し、強力な力場が生成されます。コイルに鉄心を設けると、磁力線が集中し、隣接する鉄または鋼の塊に非常に強力な吸引力を発揮します。このようなコイルは電磁石と呼ばれます。鉄心のない中空のコイルはソレノイドと呼ばれます。
図 15. コイル状の電線を囲む磁気ファントム。
図 15. コイル状の電線を囲む磁気ファントム。
ソレノイドと電磁石は、ほとんどの電気機器の構造において非常に重要な役割を果たします。
電磁コイルの強度はアンペアターン数に比例します。コイルのアンペアターン数は、コイルを流れるアンペア数と、コイルを構成する電線の巻数を掛け合わせることで求められます。
レッスン6。発電機電気機械。
ダイナモ。オルタネーター。モーター。
磁場を横切って電線を動かすと電流が誘導されるという発見により、電池の代わりに電流を生成するダイナモと呼ばれる電気機械が作られるようになりました。
ダイナモは、現在使用されている電力の99%の供給源であり、おそらく最も重要な電気機器と言えるでしょう。相当量の電力を使用する場合には、現場にダイナモを設置するか、ダイナモが稼働している供給所から電線で電流を引かなければなりません。
ダイナモの動作は電流誘導に依存しています。ダイナモは磁場中を回転する閉じた導体のシステムを備えており、導体間を流れる磁力線の数が連続的に変化します。
図16. ダイナモの原理を示す図。
図16. ダイナモの原理を示す図。
この図は理想的な単純なダイナモを示しています。これは、永久磁石の両極の間を矢印の方向に、水平線を軸として回転するように配置されたワイヤのループで構成されています。磁力線（細い直線で表されています）は、図に示すように北から南へと横切ります。図に示されている位置では、ワイヤのコイルは可能な限り多くの磁力線を囲みます。点線で示されているように、90度または1/4回転すると、磁力線はコイルの平面と平行になり、磁力線はコイルを通過しなくなります。この1/4回転の間、磁力線の数は減少します。次の1/4回転の間、磁力線の数は再び増加しますが、今回はループの反対側から通過します。ループを通過する磁力線の数のこの増減により、ループ内に電流が発生します。次の半回転の間、同じプロセスが繰り返されます。しかし、磁力線はコイルの半回転ごとに反対側から流れるため、同じ期間に電流は 2 回反転します。
図では、ループ自体が完全な閉回路を形成しているように表現されています。外部に電流を引き出すには、コイルの端子に接続する何らかの手段が必要です。これはコレクタリングと呼ばれる2つの円形リングによって実現されます。リングとの接触に使用される金属または炭素の小さなストリップはブラシと呼ばれます。
図17. シンプルなオルタネーター
図17. シンプルなオルタネーター
このように装備された機械は交流電流を供給し、交流発電機またはオルタネーターの原理を示します。
図に示すように、セクションに分割されたリングで構成される整流子と呼ばれるデバイスの助けを借りて、連続するすべての電流インパルスを同じ方向に回し、電流を直流にすることができます。
実際には、アーマチュアと呼ばれる鉄心に巻かれた多数の電線コイルは、磁力線を集中させる目的で、隣接する電磁石の極間の強力な磁場の中で回転します。電磁石が使用されるのは、磁化された鋼棒よりも強力な磁場を発生できるためです。この目的で使用される電磁石は、界磁磁石と呼ばれます。回転コイルが巻かれる中心の鉄部分は アーマチュアと呼ばれ、通常はアーマチュアディスクまたはラミネーションと呼ばれる多数の薄い軟鋼板で構成されています。
図18. 整流子を示す単純なダイナモ。
図18. 整流子を示す単純なダイナモ。
現代の電機子は非常に複雑です。図17と18に示すような単純なコイルでは、1回転につき2回起電力がゼロになるため、安定した電流を流すことができません。大型ダイナモのコイルはグループ化されており、そのうちのいくつかは常に通電状態になっています。
ダイナモの保持磁石に電流を供給する一般的な方法は、直列巻き、 並列巻き、複巻きと呼ばれる 3 つあります。
直列発電機は、保持された磁石のコイルがアーマチュアのコイルと直列になるように配置されます。
シャントダイナモでは、保持された磁石のコイルが主回路へのシャントを形成し、多数の細いワイヤを巻いて作られているため、全体の電流のごく一部だけを引き出します。
図19. ダイナモ界磁巻線の図。
図19. ダイナモ界磁巻線の図。
複合ダイナモは、部分的にはシャントコイルによって励起され、部分的には直列コイルによって励起されます。
図20. モータージェネレーター。
図20. モータージェネレーター。
ダイナモ巻線の種類ごとに、使用条件に応じて特定の利点があります。
交流発電機の場合、界磁磁石は「励磁機」と呼ばれる別の発電機から供給されることがあります。また、発電機に2組の巻線が備えられている場合もあります。1組は整流子に接続され、界磁コイルを励磁する直流電流を生成し、もう1組はリングに接続され、交流電流を供給します。
直流または交流のいずれかの供給が可能で、直流から交流へ、あるいはその逆へ供給を切り替えたい場合、モータージェネレータを使用することでこれを実現できます。モータージェネレータは、手持ちの電流供給源から駆動する電動モーターと、必要な電流を供給するダイナモを駆動する発電機で構成されています。
モーターはダイナモの正反対の働きをします。ダイナモに電流を流すと、銅導体を流れる電流と導体を囲む磁場との相互作用によって、アーマチュアが回転します。このような装置がモーターを構成し、有用な作業を行うために用いられます。
モーターは、どちらの種類の電流でも動作するように作られているため、交流機械と直流機械に分類されます。
レッスン 7: 誘導コイル
誘導コイルは、非常に高い起電力の電流を発生させる装置です。鉄心を囲む太い絶縁電線の螺旋で構成され、さらにその周囲を、非常に細い電線を何千回も巻いて丁寧に絶縁した二次コイルが取り囲んでいます。内側の一次コイルはバッテリーと直列に接続され、回路には遮断器と呼ばれる装置も含まれています。遮断器の目的は、一次回路を高速で開閉することです。一次回路に電流が流されるたびに、一次コイルは磁場を発生させ、誘導の法則に従って二次コイルに電流を誘導します。
図21.誘導コイルの図。
図21.誘導コイルの図。
同様に、遮断器によって回路が「遮断」されるたびに磁力線は消失し、二次コイルに2番目の電流インパルスが誘導されます。投入時と遮断時に生成・消滅する磁力線の数は同じであるため、二次コイルに発生する2つの起電力インパルスは等しくなります。 しかし、コンデンサを追加すると、「投入」時の電流は増加するまでにかなりの時間を要するのに対し、「遮断」時には瞬時に停止します。したがって、磁力線の「切断」速度は「遮断」時の方が「投入」時よりもはるかに速くなります。「遮断」時の電流は、二次コイルの両端を十分に近づけると、両端間に激しい火花の奔流として現れます。
コイルが巻かれる中心の鉄心は、コイルを通過する磁力線の数を増加または集中させることを目的としています。磁力線は空気中よりも鉄中を流れやすいため、鉄の経路を好みます。鉄心は細い鉄線の束でできており、鉄が固体であれば誘導電流が発生し、磁化または消磁の速度が遅くなり、コイルの効率が低下します。
レッスン8 変圧器の原理
変圧器は、交流電流の起電力を増減させる装置です。原理的には、図に示すように、一次巻線と二次巻線と呼ばれる2つの絶縁された電線コイルが鉄製のリングに巻かれています。
図22. トランスの原理を示す図。
図22. トランスの原理を示す図。
一次コイルを交流電源に接続すると、鉄のリングは急速に磁化・消磁されます。こうして生成された磁力線は二次コイルを通過し、誘導電流を発生させます。
誘導電流の起電力と一次電流の起電力の比は、2つのコイルの巻数比に正比例します。例えば、二次コイルの巻数が一次コイルの2倍であれば、二次コイルの起電力も2倍になります。
図23. オープンコアトランスとクローズドコアトランス。
図23. オープンコアトランスとクローズドコアトランス。
変圧器には、一般的に「オープンコア」と「クローズドコア」の2種類があります。クローズドコア変圧器は最も効率が高いです。オープンコア変圧器の構造は誘導コイルに似ており、コアは直線状の棒状です。一方、クローズドコア変圧器のコアは通常、中空の正方形または長方形です。
実際には、変圧器のコアは 、リングを作る際に生じる構造上の困難を避けるために、通常は薄くて柔らかい鉄板のストリップを積み重ねて長方形の閉磁気回路を構成するように成形された積層体で作られています。
レッスン 9。ライデン瓶とコンデンサー。
ライデン瓶は、発明されたオランダのライデン市にちなんで名付けられ、内側と外側を一定の高さまでアルミホイルで覆ったガラス瓶で構成される凝縮器の一種です。
図24. ライデン瓶。
図24. ライデン瓶。
ライデン瓶は、電気機械の主導体に棒を近づけ、外側の被覆を手に持つことで充電できます。外側の被覆に接続された電線を棒に近づけると、パチパチと音を立てる明るい火花が空間を横切ります。
誘電体と呼ばれる絶縁媒体によって分離された 2 つの導体はコンデンサーを構成し、電荷を受け取って保持する特性を持ちます。
充電されたコンデンサーまたはライデン瓶に高抵抗の導体を通して電気をゆっくり放電すると、電流の流れは最初は強くなり、その後徐々に弱まります。
しかし、コンデンサーが1巻き以上のコイルを通して放電される場合、放電は多数の非常に急速な振動、すなわちサージから構成されます。最初の突入電流はコンデンサーを空にするだけでなく、逆方向に充電します。次に逆方向の放電が起こり、これもまた過電流となり、最初の放電と同じようにコンデンサーを充電します。このように、図36に示すように、放電が消滅するまで、振動はそれぞれ前のものよりも弱くなります。このような条件下でのコンデンサーの放電は、逆方向への火花が連続して発生します。
コンデンサが電荷を受け取り保持する能力は容量と呼ばれ、ファラッドという単位で測定されます。しかし、ファラッドは非常に大きな値であるため、実際にはこの値に達することはなく、便宜上、1ファラッドの100万分の1であるマイクロファラッドが採用されています。
1 ファラッドの容量を持つコンデンサーは、1 クーロンの電気を充電すると 1 ボルトの電位まで上昇します。
コンデンサーの容量は、絶縁媒体または 誘電体の厚さと性質に依存します。コンデンサーの容量を決定する誘電体の品質は、比誘電率と呼ばれます。次の表は、空気を基準として、いくつかの材料の相対的な比誘電率を示しています。
比誘電容量表。
物質。
絶え間ない。
空気
1.00
パラフィン
1.68—2.47
石油
2.02—2.19
ガッタパーチャ
3.00
硬質ゴム
2.28
雲母
6.64
ガラス
6.72—7.38
レッスン10。エーテルと光の電磁理論。
宇宙全体は、エーテルと呼ばれる無重力で目に見えない物質で満たされています。エーテルは宇宙を満たす物質であり、星々や地球そのものにまで届いています。
光がエーテルの振動、あるいは運動から成り立つことは、古くから知られていました。1867年、クラーク・マクスウェルは、これらの光波はエーテルの単なる機械的運動ではなく、電気的な波動であるという理論を提唱しました。この理論によれば、電磁気現象と光現象はすべて、エーテル中の特定の運動様式に起因するとされています。
20 年後、ハインリヒ・ヘルツはマクスウェルの理論の説得力のある証拠を発見し、同じ特性を持ち、同じ速度で移動し、反射、屈折、偏光などが可能な電磁波を生成することに成功しました。
図 25. ヘルツ発振器と共振器。
図 25. ヘルツ発振器と共振器。
ヘルツは、2つの金属球を金属棒で2枚の金属板に接続した装置を用いた。この2つの金属球は誘導コイルの二次端子にも接続されていた。この装置は発振器を構成し、電磁波を発生させる役割を果たした。
波を検出するために、彼は微調整が可能な小さな火花ギャップを持つ円形のワイヤで構成された共振器を使用しました。
コイルが作動するとすぐに、ギャップ間に火花が飛び散り、その後に続くサージ電流のための一時的な伝導経路が形成されます。コイルからギャップ間に送られる各火花は、100万分の1秒未満しか持続しない12回程度の振動で構成されています。
次に、共振器を発振器から数フィート離し、発振器に横向きに向けると、小さな火花が隙間を飛び越えるのが分かります。ヘルツは、波を反射および偏光させるための様々な手法を用いて、その性質が光と同じであることを明らかに証明しました。
レッスン11。電波。
前のレッスンのいずれかで説明した条件下でライデン瓶が放電すると、電流または放電のエネルギーの一部が導体から放出され、導体に戻らずに空間を移動し続けます。
回路に電流を流すと、電流が増加するにつれて磁場も増加し、磁力線は池の波紋のように導体から外側へ広がります。電流が減少すると、磁力線はすべて導体に戻り、閉じます。エネルギーはすべて回路に再吸収されます。
コンデンサー放電によって生成されるような極めて高速な電気振動を、ゆっくりと上昇および下降する電流に置き換えると、エネルギーの一部は電磁波としてエーテルに放射され、一部だけが戻ってきます。
ライデン瓶またはコンデンサーの放電は、回路の抵抗に比例した一定量の 容量とインダクタンスが回路に含まれている場合にのみ振動します。
インダクタンスとは、回路の周囲に磁力線が形成される特性です。一定のインダクタンス、容量、抵抗を含む回路は、特定の周波数で電気的に振動する傾向があります。
図26. 電波
図26. 電波
アンテナシステムから放射される電磁波は地球の輪郭に沿って進むため、山を越えたり、あらゆる場所へ到達したりします。通常の無線局は、アンテナと地面を利用して放射する電波を半波として大地に終結させます（図参照）。電波は大地を通過する際に地中電流を伴い、抵抗を克服するためにエネルギーの一部を浪費するため、電波の強度が低下します。そのため、水面や湿った地面の上など、抵抗が低い場所では、電波の伝播は最も良好です。
太陽光下では空気中の吸収によって電波がさらに弱まり、昼間の信号と夜間の信号強度の差は非常に顕著で、夜間の方がはるかに強くなります。
レッスン 12。波動電信の原理。
今日実践されている無線通信は、単にエーテル中に電磁波を発生させ、遠方地点でその存在を検出する方法に過ぎません。これは、以下の4つの明確に区別された動作に分けられます。
電気振動の発生。
電気振動を電波に変換すること。
電気波を電気振動に変換すること。
電気振動の検出。
ライデン瓶やコンデンサーの放電によって電気振動がどのように発生するかは既に学びました。したがって、上記の最初の2つの操作を実行するには、コンデンサーを最も効率的に配置するだけで十分です。
コンデンサーを充電するために誘導コイルまたは変圧器が用いられるのは、これらの機器の電流が静電気機械の電流よりもはるかに強力であるためです。誘導コイルは電池とキーに接続されており、指の圧力によって電流のオン/オフ期間を自由に制御できます。
図27. 無線送信機の図。
図27. 無線送信機の図。
コイルの二次側は、ライデン瓶電池またはコンデンサに接続されます。電気振動を発生させるには、回路に一定量のインダクタンスが必要であることは既に述べました。このインダクタンス、少なくとも大部分は、適切なフレームに太いワイヤーを巻いたヘリックスと呼ばれる装置によって供給されます。
火花放電は、火花ギャップと呼ばれる装置を介して発生します。
キーが押されると、誘導コイルの高電位電流がライデン瓶またはコンデンサを充電し、らせん構造とスパークギャップを横切って放電を引き起こします。回路のこの部分では、高周波振動が即座に発生します。スパークギャップ、コンデンサ、そしてらせん構造のこの部分を含めて閉回路を構成します。このような振動システムから放出される電磁波は、その影響が装置のすぐ近くに限られるため、その影響範囲はそれほど広くありません。そこで、アンテナとアースに頼ることになります。アンテナは、空中高くに張られた電線網で構成されています。アース接続は、湿った土の中に埋められたり、海に投げ込まれたりした大きな金属板で済みます。図27に示すように、アンテナとアースをらせん構造に接続することで、高周波電流がアンテナシステムを上下に駆け巡り、地面にまで達します。この強力な電磁波は、たとえ何マイルも離れた別のアンテナであっても、電気振動を励起する力を持っています。
これらの振動の存在は、検出器と呼ばれる装置によって受信オペレータに通知されます。検出器については、次のレッスンのいずれかで詳しく説明します。
レッスン13。空中。
空中システムまたはアンテナは、無線局の口と耳と呼ぶことができます。なぜなら、空中に高く伸びるこの巨大な電線網が、そのような通信システムが依存する電磁波を発したり傍受したりするからです。
図28. アンテナの一般的な種類
図28. アンテナの一般的な種類
アンテナの価値は、地表からの高さに依存します。高さが高いほど、その周囲に形成される力場や張力場が広くなり、結果としてより強力な電波が発生します。煙突や電話線などの大きな導体は、アンテナから送信されるエネルギーを相当量吸収し、また、受信電波をある程度遮断するため、常に近接を避けます。アンテナは通常、複数の電線を撚り合わせた導体で構成されています。高周波電流は導体の表面付近のみを流れ、撚り線は同一断面積の単線よりも表面積が広いため、抵抗が少なくなります。
アンテナは、常に特殊な高電圧絶縁体によって注意深く絶縁されています。この絶縁体は波形の棒状に成形された絶縁材で、両端に電線を固定できる鉄製のリングが埋め込まれています。
アンテナにはさまざまな形がありますが、垂直アンテナとフラットトップアンテナと呼ばれる 2 つの一般的なグループに分類できます。
垂直のアンテナは、グリッド、ファン、ケージ、傘の形状を構成します。
フラットトップアンテナは、その形状に応じて、 T 型、逆 U 型、L型、 V型として知られています。
ピラミッドアンテナは超強力なステーションにのみ採用されており、時代遅れの形式になりつつあります。
ファン アンテナは、混雑した場所では特に価値のある優れたタイプです。
グリッドアンテナはおそらく垂直アンテナの最良の形式ですが、徐々にフラットトップクラスのアンテナに取って代わられつつあります。
ケージ アンテナは現在ではほとんど使用されておらず、時代遅れとみなされる可能性があります。
アンブレラアンテナは、現在多くの高出力発電所で採用されている非常に優れたアンテナです。電線を支えるために、ベース部分が絶縁された金属製のポールまたはマストが使用され、アンテナ自体の一部となっています。
「T」アンテナは最も完璧に近いもので、総合的に見て最も優れた結果が得られます。
「L」型または水平型のアンテナは、何らかの理由で、最も強力な波を一方向に送信する必要があるあらゆる場所で使用されます。
最高点が駅の近くになければならない場合には「V」型が使用されます。
アンテナから局内へ引き込まれる電線は「ラットテール」または「リードイン」と呼ばれます。この電線は常に非常に丁寧に絶縁されており、通常は「窓ガラスブッシング」または「リードイン絶縁体」を介して窓や壁の穴から局内へ引き込まれます。
アンテナの中には指向性を持つものがあります。つまり、特定の方向への電波の放射と受信が他の方向よりも優れているということです。フラットトップアンテナは、垂直型アンテナよりもこの特性が顕著です。フラットトップアンテナは、自由端の向きとは反対方向から到来する電波と、その方向に向かう電波を放射・受信します。
図29. スパイラルアンテナ
図29. スパイラルアンテナ
自由端は、「ラットテール」が接続されている端の反対側の端です。
「T」アンテナには 2 つの自由端があり、この形状では 2 つの方向に均等に電波を放射および受信します。
逆「L」型と逆「V」型は、非常に明確な指示動作を持ちます。
アンテナの形状によっては、接続方法や局への引き込み方法に応じてループ型とストレート型に分類されるものがあります。ストレート型アンテナでは、すべての電線がまとめて接続され、1本のラットテールが局に引き込まれます。ループ型アンテナでは、すべての電線がまとめて接続され、2つのセクションに分割されます。2本の電線が局に引き込まれます。
ループフォームはショートエアリアルでは若干良い結果をもたらしますが、ほとんどの場合、ストレートアウェイが最も効率的であることは明らかです。
レッスン14。ワイヤレスコイル。
無線電信の目的で使用される誘導コイルは、通常、より頑丈に作られ、二次側からより重く強力な放電を発生させるという点で、実験室で一般的に使用される通常のコイルとは異なります。
このタイプの誘導コイルは通常、絶縁材を充填した頑丈な木製ケースに収められており、ボックスコイルと呼ばれることもあります。非常に長い「投入」時間と短い「遮断」時間を発生させる遮断器が取り付けられています。
長さが 6 インチを超える火花を発生するコイルには通常、独立した遮断装置が備えられており、これにはいくつかのタイプがあります。
図30.ワイヤレススパークコイル。
図30.ワイヤレススパークコイル。
通常の独立遮断器は、通常の遮断器の形状をしていますが、コイル一次側自体の磁力ではなく、別の電磁石の磁力によって作動します。このタイプの独立遮断器には、通常、速度と開閉時間を調整するためのネジが付いています。
図31. 独立遮断器。
図31. 独立遮断器。
水銀タービン型の遮断器は、非常に効果の低い方式で、水銀流を多数の鋸歯状の金属歯に衝突させます。先端にノズルを備えた螺旋状のウォームが電動モーターによって高速回転します。管状のウォームの下端は水銀貯留槽に浸かっており、螺旋が回転すると、水銀は遠心力によって管内を上昇し、上端からジェット状に噴出します。
回転するジェットが金属歯の一つに当たると回路が形成され、その間を通過すると回路が切断されます。鋸歯を上下に動かし、水銀が下部または上部に当たるようにすることで、回路の形成と切断の時間比が変化します。
図32.電解遮断器。
図32.電解遮断器。
電解遮断器は、希硫酸に浸漬された鉛板の陰極（陰極）と、磁器管に入れられ底部の小さな穴から突き出た白金線からなる陽極で構成されています。そのため、白金線のごく一部のみが液体に接触します。酸性電解液に強い電流が流れると、小さな白金電極上にガスが発生し、電流は非常に急速に遮断されます。電解遮断器は1秒間に非常に高い遮断回数を実現できます。ただし、この遮断器を動作させるには、少なくとも40ボルトの電圧が必要です。
レッスン15。高電位変圧器。
変圧器は誘導コイルと同様に、電流の電圧をコンデンサーを充電するのに十分な値まで昇圧します。
無線作業用の変圧器は、15,000ボルトから40,000ボルトの電位が必要です。低電圧の利点を主張し、8,000ボルト程度の電位を持つ機器を製造しているメーカーもありますが、実験では、ほとんどの一般的な条件下では、より高い電圧の方が伝送範囲が広くなることが示されています。
オープンコアマシンとクローズドコアマシンはどちらも良好な結果をもたらす可能性があります。しかし、おそらくどちらも最適ではありません。
ワイヤレストランスのコアは、コア損失と渦電流を低減するために、鉄板の「積層」で構成されています。
図33.高電位閉コア変圧器。
図33.高電位閉コア変圧器。
図34. 「キックバック」に対する保護方法
図34. 「キックバック」に対する保護方法
二次巻線はエンパイアクロスまたは紙で非常に注意深く絶縁されており、設計に応じてオイルに浸される場合とされない場合があります。
変圧器は、特に誘導コイルよりも、送電線に「キックバック」を発生させます。「キックバック」とは、コンデンサーとアンテナシステム内の電流の反作用によって発生する高電位電流のことです。これは、電流がゼロになった後、あるいは自発的にスパークギャップを飛び越える二次電流を生成できないほど低い電流になった後も、コンデンサーとアンテナシステム内の電流が急上昇し続けることによって発生します。
「キックバック」は絶縁を破壊し、同じシステムから供給される他の電気機器の焼損を引き起こす可能性があります。これを防ぐには、1～2マイクロファラッドの容量を持つコンデンサを変圧器の端子間に直接接続し、5アンペアのヒューズ2個と直列に接続する保護装置をラインに設置します。コンデンサの端子間には、約1/64インチ幅の小さな火花ギャップが接続されます。
メーターなど、回路内の一部の機器に特別な保護が必要な場合は、保護装置をその端子間に直接接続する必要があります。
レッスン16。発振コンデンサー。
発振コンデンサーは、無線局の最も重要な部分と言えるかもしれません。
送信コンデンサーは通常、適切なケースまたは容器にライデン瓶を並べた電池のような形をしています。ブラシ放電やアルミ箔の端からの漏れを防ぐため、オイルタンク内に設置されることがよくあります。
図35. プレートコンデンサー
図35. プレートコンデンサー
ライデン瓶は通常、膨れを防ぐために非常に厚いアルミ箔または薄い銅板で覆われています。しかし、最良の方法は、電気分解によって金属被覆を施すことです。
ライデン瓶に対する主な反対意見はその大きさです。
ガラス板コンデンサーはそれほど大きくなく、高価でもなく、ふくれもありません。
プレートコンデンサは、ラック内に単に置かれる場合もありますが、ブラシ放電をすべて排除するためにオイルタンク内に配置される場合がほとんどです。
コンデンサーは、回路の容量を慎重に調整できるように常に調整可能に作られています。
あらゆる損失と故障の可能性を回避するために、コンデンサーの製造には、最高の誘電強度を持つ厳選された最高級のガラスのみが使用されます。
コンデンサが非常に高い電圧に耐える必要がある場合、コンデンサを直列に接続することで電圧を分割し、負荷をそれほど大きくせずに済みます。ただし、この方法では容量は半分にしか減少せず、場合によっては、複数のコンデンサを1組で接続する場合に比べて4倍の数のプレートまたはジャーが必要になります。
レッスン17。らせん。
ヘリックスは、送信機の閉回路に大部分のインダクタンスを供給します。また、変圧器としても機能し、閉回路を流れる電流の電圧を昇圧してアンテナシステムに印加します。閉回路に含まれるヘリックスの巻線は変圧器の一次側を構成し、開回路に含まれる巻線は二次側を構成します。
ヘリックスとは、真鍮または銅などの太い導体を、適切な木材または硬質ゴム製のフレームに巻き付けたものです。中には、2つの十字形のフレームの間に挟まれた銅リボンの螺旋状のものもあります。
図36.らせん。
図36.らせん。
らせん構造には、「近接」または直接結合型と「疎」または誘導結合型の2種類があります。誘導結合型トランスミッタでは、一次側と二次側は別々のフレームに巻かれており、互いに接続されていません。
米国政府の無線規制では、送信機で許容される減衰量に制限を設けています。
前回のレッスンで、火花放電の振動やサージングが急速に消滅する仕組みについて既に説明しました。このように急速に消滅する火花は、急速に減衰すると言われています。疎結合の送信機の減衰は、密結合の送信機の減衰ほど大きくはありません。
図37. 減衰振動。
図37. 減衰振動。
密結合トランスミッターと疎結合トランスミッター
密結合トランスミッターと疎結合トランスミッター
このため、旧式のヘリックスコイルは現在では事実上廃止されており、ルーズ結合型または誘導結合型のヘリックスコイルが最も一般的に使用されています。ルーズ結合型ヘリックスコイルは、しばしば振動トランスとも呼ばれます。
図38.誘導結合したヘリックス。
図38.誘導結合したヘリックス。
通常の送信機は、長さの異なる2組の波を放射する傾向があります。結合を慎重に調整することで、2組の波の頂点を1つに集め、純粋な波列を形成します。
レッスン18。スパークギャップ。
スパークギャップは、振動放電が発生する媒体です。通常、亜鉛合金、ニッケル鋼、または真鍮製の2つの電極が、絶縁ベースと基準片上に適切に取り付けられて構成されます。
図39. スパークギャップ。
図39. スパークギャップ。
電極には通常、熱を放散させて冷却するフランジまたはラジエーターが設けられています。電極が非常に高温になると、火花はアーク放電を起こし、電気振動を発生することなくギャップを通過します。スパークギャップ電極は通常、平らであるか、スパーク面が空洞になっています。
ギャップ、つまり電極間の距離を適切に調整することは、エネルギーが最大量放射されるポイントがあるため、極めて重要な事項です。
図40. 急冷されたスパークギャップ。
図40. 急冷されたスパークギャップ。
クエンチギャップは、真鍮または銅製の円板を複数重ねて配置したもので、各円板は薄い雲母リングで互いに隔てられています。隣接する円板間の距離は通常わずか0.01インチ（約0.25cm）です。このクエンチギャップの効果により、システムの減衰が大幅に低減され、比較的少ないエネルギー消費で非常に長距離の信号伝送が可能になります。
図41. ロータリースパークギャップ。
図41. ロータリースパークギャップ。
ロータリーギャップは、モーターシャフトに取り付けられ、高速回転するように配置された多数の電極で構成されています。火花放電は、回転する電極と1つまたは2つの固定接点の間で発生します。ロータリーギャップの効果は、コンデンサが放電前に十分に充電されることでトランスミッターの効率を大幅に向上させることです。また、電極を冷却して可動状態に保つことでアーク放電の可能性を低減します。
回転ギャップには、同期型と 非同期型の2種類があります。同期型回転ギャップは、送信機に電流を供給する発電機のシャフトに直接取り付けられ、電流が交互に流れるたびに電極が互いに対向するように配置されています。
回転ギャップは、アマチュア実験者がよく使用するもので、小型モーターのシャフトに取り付けられた歯付きディスクで構成され、非同期タイプです。
回転ギャップは気密ケースに封入され、電極は急冷ギャップと回転ギャップの両方の特性が得られるように配置されることがあります。このタイプのギャップは回転急冷ギャップと呼ばれます。
レッスン19。鍵。
モールス信号の短点と長点に対応する周期に分割するために、送信機を流れる電流を制御する何らかの手段が必要です。
これはキーと呼ばれる手動スイッチによって供給されます。無線用に使用されるキーは、より強力な電流を流すため、通常の有線用キーよりもはるかに大きく重くなければなりません。
ワイヤレス キーはサイズと重量が大きいにもかかわらず、適切なバランスが保たれていれば、完璧な制御と容易さで取り扱うことができます。
ワイヤレスキーの接点は必然的に大きく重くなります。そのため、通常はこの目的に最も適した特殊合金が用いられます。スパークリングを抑えるため、接点間にはマイカ誘電体を用いた大型コンデンサが接続されることがよくあります。
図42.ワイヤレスキー。
図42.ワイヤレスキー。
非常に大きな電流を扱う必要がある非常に大規模な放送局では、キーは油中で作動する大きなスイッチを制御します。キーが押されるたびにスイッチは閉じ、キーを離すと開きます。送信機の電流はキーを経由することなく、スイッチによって「生成」および「遮断」されます。
レッスン20。空中スイッチ。
送信と受信に同じアンテナを使用するため、送信機または受信機に素早く接続するための何らかの手段が必要です。これはアンテナスイッチによって実現されます。
商業放送局で一般的に採用されている最も優れた効率の高いスイッチは「T」型で、非常に長いブレードを持つ双極双投スイッチで構成されています。1組の接点はスイッチベースに取り付けられ、もう1組の接点は「T」字型の支持部（スイッチの名前の由来）に取り付けられています。アンテナとアースはスイッチのブレードに接続されます。
下側の接点は送信装置に、上側の接点は受信装置に接続されます。スイッチを上下に動かすだけで、アンテナとアースを任意に送信装置または受信装置に接続できます。
図43. 空中スイッチ。
図43. 空中スイッチ。
通常、他の2枚よりもはるかに短い3枚目のブレードが設けられ、絶縁バーを介して他のブレードに接続されているため、他のブレードが動くと、このブレードも連動します。このブレードは接点に接続されており、スイッチが送信位置に切り替わると、2つのブレードが接触します。このブレードと接点は、コイルまたは変圧器の一次側に電流を供給する回路の一部となっています。これにより、送信機からの強力な放電を受けながら誤ってキーに触れた場合でも、検出器の調整が損なわれることはありません。
レッスン21。アンカーギャップ。
特定のタイプの空中スイッチでは、アンカー ギャップと呼ばれるものを使用する必要があります。
アンカーギャップは、通常は硬質ゴム製の小さな絶縁リングで構成され、周囲に 2 つ、場合によっては 3 つの電極が設置され、火花発生ポイントで互いにほぼ接触します。
ほとんどのブレークイン システムの空中回路では、受信電流が検出器を通過せずに送信機を通じて直接地面に流れるのを防ぐために、2 つの電極を持つアンカー ギャップが使用されています。
図44. アンカーギャップ。
図44. アンカーギャップ。
ブレークイン システムにより、オペレーターは自分のキーを操作しているときに、同時に送信する可能性のある他の局の信号を聞くことができます。
ループアンテナシステムでは、3電極アンカーギャップが一般的に使用されています。2つの電極はアンテナに接続され、1つはアンテナの半分に、もう1つはヘリックスからのリード線に接続されます。ヘリックスからの高電位電流は、この小さなギャップを容易に飛び越え、アンテナの2つの半分に分配されます。
レッスン22 検出器
電話受話器の小さなボビンは、高周波電流に対して非常に強力な絞め込み作用を発揮し、高周波電流の通過を効果的に阻止して、受話器に影響を及ぼすのを防ぎます。
検出器の目的は、これらの電流を、電話受話器の磁石を容易に通過し、その持続時間と周期性から電信コードの信号として認識できる音として現れる電流に変換することです。
図45.電解検出器。
図45.電解検出器。
おそらく最もよく知られているのは電解検出器でしょう。これは、極めて細い白金線を希硝酸の入ったカップに浸し、液体の表面に触れる程度まで浸すものです。電話の受話器は、電池と直列に検出器に接続されます。検出器からの電流によって、白金線の先端に泡が絶えず発生し、白金線と液体が絶縁されるため、電流は流れません。アンテナに波が当たると、微弱な交流電流が泡を破壊し、電流が流れて受話器から音が鳴ります。
今日最も一般的に使用されている検出器は、水晶型または整流型のものです。このタイプの検出器には非常に多くの種類があり、それぞれが特定の状況に特に適した特性を持っています。
図46.シリコン検出器。
図46.シリコン検出器。
シリコン検出器は、高度に研磨されたシリコンの平らな表面と、その上に真鍮の先端が載った構造になっています。
パイロン検出器は、溶融金属のカップに埋め込まれた黄鉄鉱の結晶で構成されています。小さなワイヤースプリングが結晶の表面に接触しています。パイロン検出器は他の種類の結晶検出器よりも調整がやや難しいですが、感度の高い状態を長く保つことができます。
図47. ペリコン検出器。
図47. ペリコン検出器。
ペリコン検出器は、溶融合金のカップで構成されており、その中に亜鉛鉱と呼ばれる鉱物の破片がいくつか埋め込まれています。黄銅鉱または斑銅鉱の破片が入った別のカップは、回転棒の先端に取り付けられたカップの中に保持されています。黄銅鉱は亜鉛鉱の結晶の一つに接触し、バネによって圧力が調整されます。ペリコン検出器は電池なしで動作しますが、微弱な信号や遠方の信号を受信する際に最良の結果を得るためには電池が必要です。
図48. 方鉛鉱検出器。
図48. 方鉛鉱検出器。
Perikon Electra 検出器は、マイクロメータ調整機能を備えた通常の Perikon 検出器の非常に感度の高い形式です。
ガレナ検出器は、非常に軽い圧力をかける細いワイヤスプリングによって接触する物質の結晶で構成されています。
図49. オーディオン検出器。
図49. オーディオン検出器。
水晶検波器は整流器として機能し、交流電流を直流電流に変換して電話受話器に送ります。この目的で使用される鉱物は、片方向導電性を持つと言われています。つまり、一方の方向への電流伝導性が他方の方向よりも優れているため、水を一方方向には流すが、反対方向には流さないバルブとほぼ同じ働きをします。
もう一つのよく知られた「バルブ」型検出器は、オーディオンと呼ばれるもので、小さなグリッドとニッケル板を備えた小型白熱電球で構成されています。フィラメントに電池を接続して電球を点灯すると、高温のフィラメントからグリッドを通りプレートへとイオンの流れが生じます。グリッドとプレートは、電話機を含む受信回路の一部を形成します。イオンの流れは振動電流をグリッドからプレートへと運びますが、再びグリッドに戻ることはありません。このようにして、交流振動電流は直流に変換され、電話機の受話器を通過します。
図50. カーボランダム検出器。
図50. カーボランダム検出器。
カーボランダム検出器は、その名の通り、カーボランダムの単方向導電性を利用した装置です。この検出器は非常に感度が高く、長年にわたりユナイテッド・ワイヤレス・テレグラフ社のすべての設備で使用されてきました。
2つの炭素電極の間にしっかりと挟まれたカーボランダムの小さな結晶で構成されています。電池の有無にかかわらず使用できますが、電池の使用をお勧めします。
磁気検出器は、急速に振動する電流によって引き起こされる鉄の磁気状態の変化を利用する非常に高感度の装置です。鉄線の芯を変化する磁場の中に置くと、ヒステリシス、つまり「磁気摩擦」により、鉄の磁化は磁化力よりも遅れます。
図51. マルコーニ磁気検出器
図51. マルコーニ磁気検出器
しかし、鉄を囲むコイルに急速に振動する電流を流すと、突然の磁化変化が発生し、コアを囲む 2 番目のコイルに EMF を誘導するのに十分となり、このコイルと直列に接続された電話受話器が作動します。
磁気検出器の一般的な構造は、細い鉄線のベルトで構成され、ベルトは2つの滑車に巻き付けられ、2つの滑車は時計仕掛けで駆動されます。2つの永久磁石が磁場を供給し、可動コアに連続的に変化する磁化を誘導します。コアは二重コイルの中心を貫通しており、コイルの片方は電話受話器に接続され、もう片方はアンテナと地面に接続されます。
レッスン23。コイルのチューニング。
同調コイルは、円筒形に巻かれた多数の巻線で構成され、任意の巻線に任意に接触させることができる 1 つ以上のスライド接点を備え、入力波に合わせて回路の電気長または周期を増減する装置です。
図52.ダブルスライドチューニングコイル。
図52.ダブルスライドチューニングコイル。
ある程度のインダクタンス、容量、抵抗を含む回路は、特定の周波数で振動する傾向があります。したがって、すべての送信機の振動は、これらの要因に応じて特定の周波数を持ちます。受信装置は、送信機と同じ周波数になるように調整する必要があります。送信局からの電磁波は、特定の周波数で受信局のアンテナに当たり、電流を誘導します。受信局が送信機と同じ周期に同調されている場合、各電磁波は容易に励起された振動にわずかなインパルスを与え、振り子に適切なタイミングで小さなインパルスを与えると激しく振れるのと同じように、振動は強度を増していきます。
同調コイルの目的は、受信回路を送信機と同じ周期に調整することです。
チューニングコイルは、特殊処理されたボール紙製の筒状のコアに裸銅線を巻いて作られています。銅線は互いに接触しないよう間隔をあけて配置されています。可変接点またはスライダーは1つ、2つ、または3つあります。そのため、これらのコイルは「シングル」、「ダブル」、「スリー」スライドチューナーと呼ばれます。
ローディングコイルは、通常の同調コイルと直列に配置される補助コイルで、回路に大きなインダクタンスを与え、より長い波を受信するためにはるかに低い周波数を与えることができます。
レッスン24。ルーズカプラ。
ルーズカプラまたは受信トランスは、結合度とインダクタンスが可変の同調コイルです。一般的な送信機は、長さがわずかに異なる2組の波列を放射しますが、片方はもう片方よりもやや弱いことを既に説明しました。
図53. ルーズカプラ。
図53. ルーズカプラ。
ルーズ カップラーの目的は、受信セットをチューニング コイルのように送信機の周期に合わせるだけでなく、結合を変化させて弱い波列の頂点を強い波と同じ頂点に引き寄せ、他の 2 つの波から純粋な波を実際に作成することです。
これは、二重の波列と純粋な波列を図式的に表した添付の図から、より簡単に理解できるかもしれません。
構造上、ルーズ カプラは、単一のスライダーを備えた通常のチューニング コイルとほぼ同じ一次巻線で構成されています。
二次巻線と呼ばれる 2 番目の巻線は、いくつかのセクションに分割されており、一方の端に取り付けられた多点スイッチによって調整可能で、一次巻線に対してスライドして出入りします。
レッスン25。固定コンデンサー。
固定コンデンサーとは、通常、受信回路で必要な 容量の一部を供給し、電話受信機を分流するために使用されるコンデンサー、または、電流が同調コイルの比較的抵抗の低い巻線を通る経路を選択するように強制するために検出器と接続してバッテリーが使用される場合などを指します。
図54.固定コンデンサー。
図54.固定コンデンサー。
固定コンデンサは、その名の通り、固定値または容量を持ちます。通常は、薄いパラフィン紙または雲母板の間にアルミ箔を挟んだ構造です。固定コンデンサの容量は通常、0.002マイクロファラッドから0.005マイクロファラッドの範囲です。
交流電流はコンデンサーを容易に通過しますが、直流電流は効果的に遮断されます。
図に示すように、コンデンサに直流電流を流すと、コンデンサのAで示される半分が正に帯電します。Aが正電荷を受け取ると、Bの正電荷を反発し、負電荷を引き寄せるため、Bは負になります。最初の接続以降、電流の方向は変化せず、電荷は固定されたままで、電流は流れません。
図55.
図55.
コンデンサーに交流電流を流すと、Aが正電荷を受け取るとBは負電荷になります。Aが反転して負電荷を受け取ると、Bは正電荷になります。このプロセスが繰り返され、コンデンサーの両端の電荷は常に変化し、結果として電流が流れ続けます。
受信回路において、固定コンデンサは、同調コイルと検波器と直列に配置するか、受話器に直接接続するかの2つの位置のいずれかに配置されます。図Aは、コイルと直列に固定コンデンサを接続した電池を必要とする検波器を示しています。受信波によって回路に発生する振動は交流であるため、コンデンサを容易に通過して検波器に影響を与えます。コンデンサがなければ、同調コイルの抵抗が比較的低いため、電池の直流電流は検波器ではなく同調コイルに流れます。
水晶検波器は電池を必要とせず、同調コイルと直列にコンデンサーを接続し、電話受話器を検波器の端子間またはコンデンサーの端子間に接続します。後者の場合、固定コンデンサーの適切な容量は電話受話器の抵抗値に依存し、抵抗値が高いほど必要な容量は小さく、抵抗値が小さいほど必要な容量は小さくなります。
レッスン26 可変コンデンサー
最も鋭い共振点は、必ずしもチューナーを回した際にスライダーで調整できるとは限りません。バリコンを使用することで、回路を共振点に正確に調整することが可能になります。
図56. 回転可変コンデンサー。
図56. 回転可変コンデンサー。
可変コンデンサには、スライドプレート式と回転式という2つの一般的なタイプがあります。回転式コンデンサは最も簡便で操作が簡単です。半円状の固定金属板が複数枚あり、その間を小さな可動半円板が揺動します。固定板がコンデンサの半分を構成し、可動板が残りの半分を構成します。このようにして、コンデンサの容量を非常に細かく調整できます。可動板には目盛り上を移動する指針が付いており、回路内の容量の比較値が表示されます。
スライディング プレート タイプのコンデンサーは、複数の長方形の固定プレートで構成され、その間を一連の可動プレートがスライドします。
可変コンデンサーのプレート間の誘電体は空気です。空気誘電体を持つコンデンサーでは、ヒステリシスによるエネルギー損失はありません。絹などの材料を用いたロータリーコンデンサーは推奨されません。
レッスン27 電話の受話器
無線通信に使用される電話受話器は、原理的には普通の電話受話器と同じですが、構造と細部が若干異なります。
これらは常に時計ケース型で、小型軽量です。リング状または馬蹄形の永久磁石の両極に、細い絶縁電線を多数巻いた2つの小さなボビンが取り付けられています。磁石の上には、非常に近い位置に、しかし完全には接触しない程度に、薄い鉄板でできた円形のダイヤフラムが配置されています。永久磁石によって生み出された磁力線は、小さなボビンの芯線を通り、ダイヤフラムに一定の引力をかけます。
小さなワイヤーボビン、つまり電磁石が直列に接続されています。電流を流すと、小さな力場が生じ、電流の方向に応じて永久磁石の磁力は強まったり弱まったりします。振動板にかかる引力が変化するたびに振動板が動き、小さな音波を発します。この音波は、受話器を近づけると聞こえます。
磁石の強さはアンペアターン数に依存することは既に学びました。1アンペアの電流が、100 ターン×1アンペア＝100アンペアターンのコイルを流れると仮定します。もし1/10アンペアしか利用できず、コイルの磁力強度を同じに維持したい場合、アンペアターン数を等しくするためには、巻き数を1000に増やす必要があります。つまり、1/10アンペア×1000ターン＝100アンペアターンとなります。
図 57. 電話ヘッドセットの種類。
図 57. 電話ヘッドセットの種類。
検出器から受信機に流れる電流は非常に微弱であるため、振動板への効果を最大限に高めるには、電磁石に極細の電線を何度も巻く必要があります。極細電線の抵抗は非常に大きいため、無線電話受信機は通常、高抵抗受信機と呼ばれます。
受信機に細いワイヤーを何度も巻くことは、言葉の本当の意味で、または効率の観点から感度が高くなるわけではありませんが、微弱な電流の微細な変動に適合しやすくなります。
受信機の抵抗値による分類は、電磁石を巻く際に使用される巻線の数と細さを比較する方法です。受信機は銅線のみで巻く必要があります。
ワイヤレス受信機は、耳にしっかりと固定できるようにヘッドバンドが付属したペアで提供されます。
レシーバーケースは、設計と製造方法に応じて、ゴム、合成樹脂、真鍮、アルミニウムのいずれかで作られています。どれがどれであるかは重要ではありません。
レッスン28。熱線電流計。
熱線電流計は、送信回路が適切に調整され、最大量のエネルギーを放射するように配置されているかを示す装置です。この装置は、空中回路に直列に配置され、空中回路で発生する高周波電流が電流計を通過し、目盛り上で指針が一定距離移動することで電流の強度を示します。
電流が電線を流れると、電線内に一定量の熱が発生します。電線の抵抗が大きい場合、熱は電線を膨張させるほど大きくなります。熱線電流計の構造では、この事実が利用されています。この装置は、2 本の支柱の間にぴんと張られたプラチナ線またはプラチナ合金で構成されています。この電線はアンテナ回路に含まれています。プラチナ線は、指針が付いたスピンドルに接続されており、熱によって電線が膨張すると、その膨張がスピンドルに伝わり、指針が目盛り上を移動して動きを拡大します。電線を流れる電流が大きいほど、指針の振れが大きくなります。目盛りは、標準メーターと比較してアンペア単位で読み取ることで較正されます。
図58. 熱線電流計の構造原理を示す図。
図58. 熱線電流計の構造原理を示す図。
熱線電流計を回路に挿入する際は、らせん状のクリップの位置を調整し、スパークギャップの長さとコンデンサーの容量を変化させることで、最大偏向角を示すまで調整します。その後、熱線電流計を回路から取り外します。
レッスン29 ポテンショメータ
ポテンショメータは、電解型またはカーボランダム型の検出器に電流を供給する電池の電圧を慎重に調整するための機器です。
電池の電位を、検出器を「破壊」するには不十分な、つまり振動電流に対する抵抗を克服するには不十分な、ある臨界点まで下げる必要があります。ポテンショメータの構造は通常、ドイツ銀線を巻いた小さな棒と、調整可能な接点で構成されています。グラファイト抵抗棒は、ポテンショメータを安価に製造する方法に過ぎず、この目的には全く不十分であるため、使用は避けるべきです。
図59. ポテンショメータ。
図59. ポテンショメータ。
レッスン 30。行き止まりの損失と「行き止まりのない」スイッチ。
事実上すべての無線回路には、何らかの調整可能なインダクタンスが含まれています。これは通常、管に巻かれた電線層で構成され、スイッチ、プラグ、またはスライダーによって回路内の電線の量を調整できます。これらの調整方法は、一般的な同調コイル、ルーズカプラ、ローディングコイルなどでよく知られています。
図60 分散容量の効果を表す図。
図60 分散容量の効果を表す図。
プラグ、スイッチ、またはスライド接点が、図60に示すように、コイルのAEB部分のみが回路内にあるようにEの位置にある場合、EF部分はAEと共に発振器を形成する可能性があります。読者の理解を深めるために、この発振器は、AEを一次巻線と見なした二次巻線のようなものと考えることができます。システムのこの部分の振動は、非常に望ましくない擾乱を引き起こす可能性があります。特に、回路内の電流周波数AEが発振器の固有周波数またはEFと一定の関係にある場合、その傾向が顕著になります。これらの望ましくない振動による擾乱、およびAEの磁束によって自由部分または発振器EFに誘起される渦電流によって生じる損失は、「デッドエンド効果」として知られています。
これらの損失は、受信回路では電流が非常に弱いことと、エネルギーがすでに非常に小さいときにそれをすべて保存することが重要であることから、送信回路よりも受信回路ではるかに顕著になります。
デッドエンド損失は主に受信変圧器、負荷コイル、同調コイルで発生します。この損失は長波よりも短波で顕著です。
これらの非常に不快な損失は、信号強度を著しく低下させるだけでなく、選択的なチューニングを不可能にするほど大きいため、回路に完全に組み込むことができる適切なサイズのコイルのみを使用することによってのみ回避できます。
受信する波長が1つだけ、あるいはせいぜい2～3つであれば、これは非常に簡単な作業です。適切なサイズのコイルを回路に素早く接続できるからです。しかし、ほとんどの局、特にアマチュア局では、装置がユニバーサルで、その範囲内のあらゆる波長に素早く簡単に同調できることが望ましいです。
多くのアマチュア無線家は、理想的な機器を手に入れたという思い込みから、非常に広い波長範囲を持つ大型のルーズカプラを製作します。しかし、実際には、このような配置は、特に短波長域では巻線の一部しか回路に繋がっておらず、大きな行き止まり部分が存在するため、明らかに非効率です。
より優れたタイプの受信トランスには、現在では「デッドエンド損失スイッチなし」が装備されており、これにより巻線が複数のグループに自動的に分割され、回路を特定の波長に調整するために実際に必要な部分のみが回路に存在し、コイルの残りの部分は完全に切断されます。
これらのスイッチは、事前に波長計を使用してコイルを測定することによって決定された特定のポイントに配置されます。
図61. 「末端損失」の排除方法を説明する図
図61. 「末端損失」の排除方法を説明する図
図 61 は、このような配置の原理を示しています。1、2、3 でマークされたポイントは、巻線を別々の部分に分割するためにスイッチが配置されているコイル内の場所です。スライダーまたはスイッチを、図の E でマークされた位置で表されたコイル上のポイントに移動する必要がある場合を考えてみましょう。スライダーまたはスイッチが 2 を通過すると、1 にあるスイッチは自動的に閉じますが、3 は、それらが接続する巻線のその部分は必要ないため、開いたままになります。回路にさらに多くの巻線を含める必要がある場合は、スライダーまたはスイッチがコイルに沿って移動すると、2 と 3 は自動的に閉じ、元に戻すと再び開きます。
スイッチの自動配置は、レバー、カム、トリップ、またはその他の機械的手段によって、さまざまな方法で簡単に実現できます。
レッスン31 分散容量と容量損失
すべての電線コイルは、電流を流すだけでなく、電荷を保持する性質も持っています。この性質は容量と呼ばれます。コンデンサーの容量は、電荷を保持する性質です。コイルの容量は、コンデンサーの容量と区別するために「分布容量」と呼ばれます。コイルの分布容量は、隣接する電線巻線間に存在するコンデンサー効果によるものです。この分布コンデンサーの効果は、添付の図に示すように、コイルの両端に小さなコンデンサーを接続した場合と全く同じです。
分散容量は、ほとんどの受信回路では非常に問題となります。なぜなら、無線検出器は動作に電圧に依存しており、回路にかなりの量の分散容量が含まれている場合、電圧はそうでない場合よりも大幅に低くなるからです。
コイルの分布容量を低減する一般的な方法は、比較的厚い絶縁体を持つ電線を使用し、電線間の間隔を広げることです。含浸巻線に使用される特定のシェラックやワニスは、巻線間の空間の比誘電率を高め、巻線の分布容量を増加させます。
分布容量に対する同じ反論は、接続や接点の配置の不適切さなどに起因する、いわゆる容量損失の場合にも当てはまります。コイルから出ているすべてのリード線またはタップは容量を有しています。それらは実際には小型コンデンサーを形成しており、リード線はコンデンサーのアルミ箔または金属板に相当し、その間の空気は誘電体となります。
そのため、導線は常に可能な限り離し、接触点は可能な限り小さくする必要があります。2本の平行導体を束ねた「二重導体」を外部接続や無線機器の接続に使用することは賢明ではありません。
回路内の容量損失と分散容量が最小限に抑えられると、回路を特定の周波数に調整するために通常よりも大きなインダクタンスを使用することが可能になり、それによって電圧が維持され、検出器内で生成される変化から最大限の利点が得られます。
レッスン32。ポールセンアークまたは発電機。
無線通信および電話用の非減衰振動を生成する方法。
減衰されない振動によって波が生成される無線送信機は、振動が必然的に減衰される通常のスパーク送信機に比べて多くの利点があります。
非減衰波送信機の効率は、ほぼあらゆる点ではるかに優れています。受信局における非減衰波信号の選択性は、スパーク信号を受信する場合と比較して非常に顕著です。
アークを用いて減衰のない振動を発生させるという問題は、ポールセンによって初めて解決され、ポールセン・アークまたはポールセン発電機として知られています。このタイプの発電機は、米国では無線通信に使用され、フェデラル・テレグラフ社、セイビルとタッカートンの放送局、多くの米国海軍基地、そして米国のすべての第一線戦艦に搭載されています。
図62. 減衰のない振動を発生させるポールセンアーク。
図62. 減衰のない振動を発生させるポールセンアーク。
このような振動電流を発生させる最も単純な構成を図62に示します。これはアークで構成され、その周囲にはインダクタンスと直列に接続されたコンデンサが接続されています。アークは直流電源に接続され、好ましくは500ボルト以上の起電力を有します。
アークの正極は銅製で、中空内部またはウォータージャケットを通して水を循環させることで冷却されます。ギャップ自体は、水素ガスまたは水素を含むガスで満たされたチャンバー内に封入されています。減衰のない振動を発生させるために実用化されているアークは、強力な磁場中で動作するように配置されています。炭素電極は、小型の電動モーターによってゆっくりと回転するように構成されています。
アークが囲まれる水素ガス雰囲気は、ケースの上部にある、通常の潤滑油カップに似た小さな供給カップによって生成されます。この供給カップにはアルコールが充填されており、継続的に炎室内に滴り落ち、熱によって蒸発します。
大容量アークトランスミッターは、同等の出力を持つスパークトランスミッターほど高価でも大型でもありません。また、この種のトランスミッターでは、大電力の取り扱いや制御の難しさもスパークトランスミッターほどではありません。アークトランスミッターで使用するコンデンサーは、同等の容量を持つスパークトランスミッターに必要なコンデンサーほど大きくなく、電流電圧もはるかに低いため、コンデンサーの故障、漏電、絶縁の問題もそれほど大きくありません。
減衰送信機を用いた電信では、一次回路を交互にオン・オフするキーで十分です。しかし、アークではこれは不可能です。アーク電極間の距離は通常、キーが閉じられる際にダイナモ電圧がジャンプしてアークを形成するギャップ長よりも長くなります。そのため、キーまたはリレーは、閉じられた際にアンテナインダクタンスまたはヘリックスの一部を短絡するように配置するのが一般的です。この短絡は回路のチューニングを狂わせるのに十分なほどで、受信局では機器の再調整なしには聞こえなくなります。
ポールセンアークは無線電話にも使用できます。電話受話器は、電流を変化させ、アークによって発生する振動に音声の振動を付加するように配置されます。
レッスン33。減衰されていない波の受信。ティッカー。
信号を受信する際、減衰振動と非減衰振動の間には明確な違いが見られます。通常の検出器は、適切な改造を施さない限り、非減衰振動の受信には使用できません。
減衰のない振動によってコードの短点と長点を送信する場合、検波回路で生じる変化は、各短点または長点の開始時に受話器の振動板を通常の位置から移動させるだけで、クリック音のみが聞こえるだけで、それ以上の音は発生しません。受話器の振動板は、送信機からの電波が各信号中に受信され続ける限り、固定された位置を維持します。短点と長点はどちらもクリック音として聞こえ、互いに区別することはできません。
最も一般的で、おそらく最良の方法は、減衰されていない振動を受信するために、検出器の代わりに「ティッカー」と呼ばれるデバイスを使用することです。
この配置は図63に示されています。図の左側は回路図です。右側には「ティッカー」ホイールの詳細が示されています。
コンデンサFCは比較的大きな容量を持ち、固定されています。コンデンサCも固定されていますが、容量ははるかに小さいです。FCは通常、数十マイクロファラッドの容量を持つコンデンサですが、Cは数千マイクロファラッドの容量しかありません。
図 63. 減衰されていない波を受信するための Poulsen ティッカー。
図 63. 減衰されていない波を受信するための Poulsen ティッカー。
Tはティッカーホイールと呼ばれ、滑車のような溝が外周に刻まれた小さな真鍮製のホイールで構成されています。このホイールは小型モーターの軸に取り付けられており、高速回転します。
細いワイヤーがホイールの溝に擦れてホイールと接触するように配置されています。
ホイールが高速で回転している場合、ワイヤーはすべての点で完全に接触するわけではなく、振動する傾向があり、回路を急速に開閉することで非常に高速な遮断器と同等の役割を果たします。
減衰されていない波を受信するためにこの種の装置と回路を使用する基本的な考え方は次のとおりです。
ティッカーホイールの接触が切断され、コンデンサ FC がコンデンサ C と受信トランスの二次側によって形成される発振回路から切り離されると、コンデンサ C には比較的大きな量のエネルギーが蓄積されます。
次に、ティッカーがコンデンサー FC を C と並列に接続すると、FC は蓄積されたエネルギーの大部分を取り出し、電話 P を通じて放電します。これにより、電話機でクリック音が聞こえます。
「ティッカー」の中断は非常に速く、点や線が続く間に何度も発生するため、結果として生じるクリック音は非常に接近して発生し、点と線は減衰波を送信する送信機のスパーク信号に非常に似た音になります。
ティッカー配置の感度は非常に高く、実際、どの検出器よりも優れています。
レッスン34。オーディオアンプ。
オーディオン増幅器とは、検出器のレッスンで既に説明したAオーディオン電球をリレーとして機能させ、微小な脈動電気インパルスを増幅する構成です。通常のオーディオン検波器の電球も増幅器として機能しますが、通常は多少の改造を施し、フィラメントの両側にグリッドとウィングを取り付けることで最良の結果が得られます。
オーディオンアンプは、検出器からの微弱な無線信号を増幅するのに特に優れています。この信号は、通常では読み取り不可能です。オーディオンアンプは、検出器として機能する別のオーディオンと接続して使用する必要はありません。電解型、水晶型、磁気型など、他の検出器からの信号も増幅できます。
図64. オーディオンアンプ回路。
図64. オーディオンアンプ回路。
図 64 は、オーディオン増幅器がオーディオン検出器に接続され、オーディオン検出器からの信号の強度が大幅に増加する様子を示しています。
LCは、通常の方法でアンテナとアースに接続されたルーズカプラです。PとSは、ルーズカプラの一次側と二次側です。Bは検波回路の「ウィング」バッテリー、B¹は増幅回路の「ウィング」バッテリーです。Tは、増幅された信号が聞こえる電話受話器のヘッドセットです。
P¹とS¹は、「増幅コイル」と呼ばれる小型のオープンコアトランスの一次側と二次側です。巻線には非常に細い電線が多数回巻かれています。トランスの一次側は、検出器のウィング回路に含まれるように接続されています。二次側の端子のうち、増幅回路に接続されているのは1つだけで、この端子は増幅バルブのグリッドに接続されていることに注意してください。
1つの増幅電球を使用するこの種の構成は、「ワンステップアンプ」と呼ばれます。2つまたは3つの電球を備えたアンプはそれぞれ「2ステップ」または「3ステップ」アンプと呼ばれ、ワンステップアンプよりもはるかに大きな増幅効果が得られるため、よく使用されます。
レッスン35。「フックアップ」
または、機器を接続する方法。
機器から最大限の選択性と距離を確保したいのであれば、さまざまな機器を接続する方法を示した「接続図」または回路図をじっくりと研究する価値があります。
機器を接続する方法や組み合わせはほぼ無限にあり、不思議なことに、人によって最適な結果を得る方法は大きく異なるようです。この種の回路は非常に数多く存在しますが、すべてはいくつかの基本的な形式に集約することができ、これらの形式を理解すれば、自分独自の「接続」を自由に考案できるようになります。
送信回路は基本的にほぼ同じです。配置上の唯一の違いは、コンデンサーとスパークギャップを入れ替えることです。どちらを誘導コイルまたはトランスの端子間に配置しても、結果に違いはありません。
図65.
図65.
添付の図に示す回路を考えてみましょう。変圧器の作用は、コンデンサーを十分な電圧まで充電し、スパークギャップを飛び越えて放電を引き起こすことです。振動する突入電流は、コンデンサー、スパークギャップ、そしてらせん状の一次巻線、つまり閉回路を通して発生します。アンテナ回路の一部であるらせん状の二次 巻線は、一次巻線よりも数が多く、この比率により、コンデンサーよりも高い電圧の電流がアンテナシステムに印加されます。アンテナシステムの電流は、らせん状を通ってアンテナを上下に駆け巡り、地面に流れ込みます。
図66. 受信回路
図66. 受信回路
Aは、単一のスライド同調コイルを検出器に接続した単純な受信回路を示しています。空中で発生した高周波電流は、システム内を上下に波立ち、地上に到達する途中で検出器を通過します。スライダーを前後に動かすことで、回路の電気長を受信波の長さに合わせて変化させることができます。このような回路では振動が 強制的に発生する可能性があります。つまり、電波が非常に強力であれば、スライダーを調整したかどうかに関係なく、電波はシステムを通過し、検出器に影響を与えます。これは、複数の放送局が同時に運用している場合、干渉や混乱を引き起こす可能性があります。
Bに示すように、2つ目のスライダーとコンデンサを追加することで、この問題をかなり回避できます。スライダー1を目的の信号に合わせて調整し、スライダー2を、アンテナからコイルを通り、その一部である地面へと流れる回路の分岐に、問題となる電波に適した周期を与えるような位置に配置することで、検出器に影響を与えることなく、問題となる電波を地面へと送り出すことができます。目的の信号は回路のもう一方の分岐を通って地面に流れ込み、その経路上にある検出器を作動させます。可変コンデンサを追加することで、装置の選択性をさらに高めることができます。
可変コンデンサは、様々な位置に配置できます。添付の図にいくつかの例を示します。グランドまたはアンテナに直列に配置されたコンデンサの効果は、負荷コイルと正反対です。つまり、周期が短くなり、適応波長が短くなります。
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最高級紙に印刷。三色刷りの厚手の表紙。
25 セントを受領次第、返信郵便で送料着払いで発送します。
すべての模型飛行士は一冊は持っているべき
実験的な無線構築
86ページ 93点のイラスト
たった25セント、後払い
ブックカバー実験用無線構築
ついに、独自の無線装置を製作することに興味のある若い実験者が探し求めていた本が完成しました。
誰もが所有して誇りに思えるような機器の作り方を解説した書籍です。本書は「初心者のための無線構築と設置」よりも高度な内容で、はるかに精巧で繊細な機器について解説しています。掲載されている機器はすべて、膨大な実験と研究を経て完成しました。すべての機器は、経験豊富な専門家によって実践的なテストと綿密な改良を経ています。本書を購入することで、豊富な知識と経験の恩恵を受けることができ、独自の設計や場当たり的な手法に従うよりもはるかに優れた機器を製作できるようになります。
この価値ある小冊子の絶大な人気は、その偉大な価値を示すものにすぎません。
この本は市場に出てからまだ間もないが、その売り上げは、間違いなく、その大きさに比例して市場で最高の本であると実験家たちが疑いなく考えるほどに、すぐに達することだろう。
ここでは、古い形式や廃止された形式の無線機器については説明せず、最新のタイプのアンテナ、スパーク コイル、キー、ギャップ、コンデンサー、ヘリックス、発振トランス、ルーズ カプラ、チューニング コイル、検出器、ローディング コイル、可変コンデンサー、アンテナ スイッチなどについてのみ説明します。
これはこれまでに出版された本の中で最も詳細かつ徹底的な本の一つです。
情報はすべて非常に実用的です。詳細な手順と寸法が明記されており、推測に頼る必要は一切ありません。この本の真価は、実際に見てみなければわかりません。
部分的な内容
第1章 アンテナ。局の設置場所。操作台の構築。アンテナと地上。支持柱またはマスト。アンテナの種類。アンテナの設置方法。雷などからの保護。
第2章 スパークコイル。スパークコイルの構造。1/4インチスパークコイル。1/2インチスパークコイル。1インチスパークコイル。1 1/2インチコイル。2インチコイル。電流源。乾電池。蓄電池。ワイヤレスキーなど。
第3章 送信装置とその構造。降圧変圧器。スパークギャップ。発振コンデンサー。ライデン瓶。ヘリックス。発振変圧器など。
第4章 受信装置とその構造。シリコン検出器。方鉛鉱検出器。ダブルスライド同調コイル。固定コンデンサーの作り方。ルーズカップラーの製作。ローディングコイル。可変コンデンサーの作り方、その他。
第5章 装置の配置と操作。空中スイッチ。ブザーテスト。複数の検出器の使用。検出器のシャント。完全な装備。ポータブルセット。ステーションの操作など。
新しいアマチュア無線
便利な本
第4版
全面改訂・増補
あなたはそうする余裕はない
この本がなければ
本の表紙
価格25セント、後払い
専門家や権威者になりたいなら、あらゆる支援や助けを身に付けなければなりません。『アマチュア向けワイヤレスハンディブック』には、その最高のものの一つが詰まっています。
この素晴らしい本は、他のどのワイヤレス ブックよりも多く販売されました。
これには、発行日までにライセンスを受けたすべての陸上局、船舶局、米国陸軍および海軍局、およびすべてのアマチュア無線局を含む、約 6,000 件の無線局の呼び出しが含まれています。
米国の登録局はすべて掲載されています。すべて掲載されています。すべてのコールはアルファベット順に分類されています。このリストは、現存する中で最も信頼性が高く、網羅的なものです。廃止された局はすべて廃止されています。公式リストからの修正と変更はすべて行われています。
しかし、それだけではありません。
モールス信号と大陸信号の両方が、遠くからでも読めるように太い黒の文字で印刷された 2 枚の大きな全ページチャートの形で表示されます。
両方のコードの初心者向けスピード チャートが用意されており、コードをすぐに学習したり参照したりできるように構成されています。
無線通信士が時間と労力を節約するために頻繁に使用する略語がすべて収録されています。数ページにわたって収録されています。
そして最後に
約100点の配線図を、簡潔かつ明瞭に図解しました。ループアンテナ、ストレートアンテナ、アース、ヘリックス、スパークギャップ、アンカーギャップ、ライデンジャー、誘導コイル、変圧器、キー、アンテナスイッチ、同調コイル、ローディングコイル、ルーズカップラー、バリオメーター、固定コンデンサー、シリコン、電解コンデンサ、カーボランダム、ペリコン、オーディオン検波器、電話、ポテンショメーターなど、あらゆる機器とその接続方法を網羅しています。あらゆる機器の接続図に詳細な説明が付属。欠品はなく、すべて揃っています。同じものは2つとありません。
これまでに収集された中で最も完全かつ信頼性の高いデータ。国内で最も著名な無線専門家による数千もの実験の結果です。
在庫がなくなるか忘れてしまう前に、今すぐ読んでください。読まないと後悔することになるでしょう。
25セントでどこへでも後払いで発送
注：本書は頻繁に新版を発行し、常に最新の状態に保たれています。最新版をお送りください。
初心者のためのワイヤレス構築と設置
73 ページ、67 点のイラスト。
（第2版）
男の子用無線服の組み立てと操作に関する詳細な手順を説明した実用的なハンドブック。
たった25セント。プリペイド
本の表紙
若い無線実験者にとって必携の書です。様々な機器の組み立て方を示すだけでなく、実際の動作や操作方法も解説しています。
すべての男の子に勧められること
コピーを請求する
非常に明快かつ簡潔な文体で書かれた本書は、初心者にとって非常に貴重な資料です。本書の助けを借りれば、最新かつ承認済みのシンプルな装置を製作できるでしょう。本書で解説されている装置は、多くの実験と専門的研究を経て開発されたものです。シンプルな設計のため、製作が容易かつ安価でありながら、非常に高感度で、より複雑な装置よりも長距離のメッセージの送受信を可能にする機能を備えています。
この本は、その価値を考慮すると、25 セントで贈り物として購入できます。
本書では、古い無線機器や時代遅れの無線機器は一切取り上げず、最新の同調コイル、受信トランス、固定コンデンサー、キー、スパークコイル、検波器などについてのみ解説しています。本書には、すべての寸法を記した詳細な動作図が多数掲載されています。機器の見開き図が複数掲載されているため、初心者でも本書の内容を完全に理解することができます。
最も徹底的かつ完全な基本ワイヤレス
建設本出版
アンテナの製作と設置に関するページは、初心者にとって非常に役立つでしょう。なぜなら、初心者が最も苦労するのはこの部分だからです。このテーマに関する実用的で役立つ情報だけでも、本書の価格の数倍の価値があります。
部分的な内容
第1章無線通信非常に興味深い主題、アマチュア無線通信、アンテナと地上の目的、メッセージの送信に使用する装置、メッセージの受信に使用する装置。
第2章アンテナと接地 アンテナを設置する場所、アンテナの種類、T型アンテナ、マスト、電線、絶縁体、電線の引き込み、接地。
第3章シンプレックス型ダブルスライド受信装置の組み立てと操作方法同調コイル、真空管、スライダー、固定コンデンサー、検出器部品、装置の組み立て、機器の接続、操作。
第4章シンプレックスルーズカプラ、検出器、コンデンサの作り方。ベース、一次側、二次側、支柱、スイッチ、シンプレックス猫ひげ検出器の作り方、シンプレックス固定コンデンサの作り方、装置の接続方法、ルーズカプラの調整方法、検出器の調整方法。
第5章電話受話器とヘッドバンド
第6章シンプレックススパークコイルの作り方。コア、二次側、コンデンサー、コイルヘッド、ベース、遮断器部品、ブリッジ。
第7章シンプレックスキーの作り方
第8章装置の接続と操作方法無線局全体の接続と操作方法、操作方法、コードなど。
無線電信装置の操作
本の表紙
あなたのワイヤレス友人は、機器の構築と操作に関するアドバイスをあなたに求めますか、それともあなたが情報を求めて彼らに行きますか?
あなたが権威者になれるチャンスがここにあります。
この本は、すべてのプログレッシブ実験者にとって必需品です。
あらゆる放送局から最高の効率を引き出す方法と、法令遵守の方法を説明します。検出器、スパークギャップ、電話機などの調整方法も解説します。
価格は25セント、後払い。
本書は、アマチュア無線実験者向けに執筆されましたが、初心者でも無線局から最高の結果を得る方法を解説しています。そのための多くの有用な情報と、多くの「コツ」が網羅されています。
最高の効率で長波長または短波長を受信または送信する方法、メッセージの最長距離受信を調整する方法、ブザー テストを使用する方法、コンデンサー、受信機などをテストして接続する方法、受信トランス、バリオメーターなどを使用する方法など、すべて最高の効率を念頭に置いて説明します。
また、ステーションを任意の波長に調整するためのシンプルで安価な波長計の構築と使用法、および鋭い波と純粋な波を取得する方法についても説明します。
法律の抜粋も、簡単に理解できるような形で提供されます。
あなたのステーションから最高の結果を得たいなら、これがチャンスです。
自家製に関する3冊の新刊
電気機器
むしろ、1冊の本を3部構成で、それぞれ1冊あたり25セントで現在準備中で、1917年6月に完成する予定である。
一次電池や蓄電池、発電機やモーター、誘導コイル、整流器、変圧器、電信機や電話機など、実際に作られたあらゆる種類の電気機器を網羅します。
3 部構成の本は布製のカバーで 1 冊にまとめられ、1 冊あたり 1 ドル（後払い）で販売されます。
ご興味がありましたら、郵便でお送りください。書籍の準備が整い次第、詳しい説明をお送りします。
コール＆モーガン
芸術科学シリーズの出版社
郵便番号1473 ニューヨーク、ニューヨーク州
* このプロジェクト グーテンベルク電子書籍無線電信レッスンの終了*
*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「無線電信のレッスン」終了 ***
《完》