Jak jsem před časem slíbil, pokračuji v knize Franka W. Harrise od první kapitoly. Právě první kapitola, však obsahuje velmi mnoho textu a málo ilustrací. (vůbec žádná schémata). A jak známo čtenáři na internetu neradi čtou dlouhé texty. Proto jsem první kapitolu rozdělil do dvou částí, z nichž první je zde. Pokud se mi nějaké téma zdálo zajímavé, vložil jsem do textu odkaz někam na internet (nejčastěji na wikipedii). Jarda ok1hdu

Od krystalky k SSB

Průvodce stavbou vlastní radioamatérské stanice

Napsal Frank W. Harris, K0IYE

3850 Pinon Drive

Boulder, Colorado 80303-3539

(c) Frank W, Harris 2004, Rev 09

Kapitola 1

Okouzlení rádiem

Rádio umožňuje kontakt na nesmírné vzdálenosti bez přímého fyzického spojení, které by mohlo být vnímáno našimi smysly. Moderní způsob, jak vysvětlit tajemství rádiových vln je, že jde prostě o druh světla, které nevidíme našima očima. Pro ty z nás, kteří propadli krátkým vlnám je to říše plná dobrodružství, kterou je třeba prozkoumat. Když posloucháme signály z našich přijímačů, je to srovnatelné s použitím Hubbleova teleskopu při zkoumání vesmíru. Krátké vlny jsou vzrušující hlavně tím, že nikdy nemůžeme přesně předpovědět, co vlastně uslyšíme. Může to být rozhlasová stanice ze vzdálené exotické země. Můžeme zachytit signál SOS z potápějící se lodi v bouři, nebo informaci o počasí z radioamatérské stanice na ostrově Pictairn Island. Hned příští večer může být ten samý kmitočet naprosto prázdný, kromě dvou amatérů z opačné strany města, kteří diskutují o včerejším sportovním utkání. Také můžeš zachytit šifrovanou zprávu určenou pro tajného špiona čekajícího ve tvé zemi.

Nedělám si legraci. Běžně poslouchám takové kódované zprávy sestavené ze skupin písmen na amatérských pásmech 10,1 a 28,1 Mhz. Šifry jsou obvykle vysílány v morseově abecedě, ale někdy je možné slyšet hlas předčítající skupiny písmen. Občas to ženský hlas zakončí slovy: „Děkuji za dekódování této zprávy“. Jelikož amatéři mají zakázáno používat šifrování, nebo způsoby modulace které nemohou být snadno dekódovány, je tato komunikace minimálně nelegální.

Ano, je pravda, že krátké vlny již nejsou tak životně důležité pro světové dění, jako byly kdysi. Ale pro toho, kdo má alespoň trochu rád romantiku a dobrodružství mají, a stále budou mít své kouzlo. Tato kniha je o tom, jak využít amatérské rádio k tomu, abychom mohli znova v dnešní době prožít dobrodružství dávných časů rádia. Je také zároveň učebnicí elektroniky a vysokofrekvenční techniky. Pokud budeš schopen prokousat se touto knihou, zůstane pro tebe krátkovlnné rádio stále okouzlující, ale již ne záhadné.

Admirál Byrd na Jižním pólu.

Krátké vlny mě poprvé zaujaly, když jsem četl knihu Admirála Byrda o jeho poslední expedici do Antarktidy. Práce Admirála Byrda byla vypravovat expedice na průzkum zemských pólů. Jediným zdrojem financí pro tyto expedice byl prodej knížek a dotace od sponzorů, kteří doufali, že tím zviditelní své zboží. Aby Byrd dostal tyto granty, musely jeho expedice vzbudit veliký zájem veřejnosti a tím vytvořit dostatečnou reklamní hodnotu. Najít nové vzrušující cíle, které by zaujaly veřejnost, bylo s každou další výpravou stále těžší. Výzkum hornin, ledovců a tučňáků byl sice důležitý z vědeckého hlediska, pro veřejnost však příliš zajímavý nebyl. Byla čtyřicátá léta minulého století, a všechny zajímavé kousky, jako třeba dojití na severní, nebo jižní pól byly vykonány desítky let předtím.

Na jeho poslední expedici do Antarktidy Byrd založil základnu na pobřeží, stejně jako všechny předchozí velké expedice. Avšak úspěch u veřejnosti měl s tím, že si vybudoval druhé, mnohem menší stanoviště v „ledové čepici“ stovky mil směrem na jih od pobřeží. Pokusil se strávit Antarktickou zimu sám, v jeho malé kabině pod sněhem úplně izolovaný od okolního světa v chladu a tmě. Jeho jediný způsob spojení se základnou na „Malé Americe“ a s okolním světem byl pomocí rádia a Morseovy abecedy. Tato miniaturní základna neměla v podstatě žádný velký význam. Snad jen to, že poskytovala zajímavé zprávy o počasí. Na druhou stranu opravdu vzbudila zájem veřejnosti. Kdo by nebyl uchvácen příběhem člověka který prochází tvrdou zkouškou sám, úplně izolován, stovky mil od ostatních lidí. Bylo to jako kdyby byl totálně sám vysazen na Měsíci.

Byrdovy zprávy byly přes jeho velkou základnu přeposílány dále do celého světa. Jako kluk jsem byl jeho „osamělou hlídkou“ fascinován. Představoval jsem si že to je jako být na měsíce zavřený mimo náš svět. Ve své fantazii jsem viděl Byrda zabaleného ve své kožešinové bundě, jak se krčí nad malým stolkem a poslouchá nebo vysílá morseovku. Tóny morseovy abecedy přicházely do jeho sluchátek a on zapisoval jejich význam. Jeden znak za druhým. Dekódované zprávy se objevovaly v jeho zápisníku. Slovo za slovem. Nervózně si pohrával s tužkou. „ Bylo to C nebo K ?“, ptal se sám sebe. Rychle zahnal úvahy pryč a pokračoval v zapisování dalších znaků. Dumání nad jedním písmenem může znemožnit příjem celé věty. Telegrafní operátor se musí naučit soustředit na celý řetězec znaků a ne se zdržovat jedním písmenem.

Po několika týdnech ve zmrzlém vězení začal Byrd trpět bolestmi hlavy, nucením ke zvracení, slabostí, a zmateností. Bylo stále těžší a těžší rozumět jeho zprávám a jeho tým na Malé Americe byl čím dál více znepokojen. Byrd to nevěděl, ale byl pomalu zabíjen kysličníkem uhelnatým, který se uvolňoval z topení v jeho kabině. Nakonec, když byl jeho stav již zoufalý, jeho posádka se vydala stovky mil sněhem, zimní tmou, skučícím větrem a při teplotě hluboko pod nulou aby ho zachránila.

Vyrůstal jsem v době konce věku Morseovy abecedy

Ještě po roce 1960 byla Morseova abeceda stále běžně používána jak komerčně tak vojensky. Jelikož morseovka měla jakýsi exotický zvuk, rozhlasové zprávy byly běžně uváděny kouskem morse kódu. Pokud rychle opakujeme slovo „NEWS“ v morseově abecedě, vytvoří to příjemnou, rytmickou frázi která se dobře hodí k hudební znělce Hollywoodského stylu. Posluchači často předpokládali, že zprávy z druhého konce světa musely přijít v morseově abecedě, ačkoliv ve skutečnosti její význam slábne již od třicátých let minulého století.

Morseova abeceda pro radiokomunikaci v anglickém jazyce.

„Čárky“ jsou třikrát delší než „tečky“

A ._ G _ _ . M _ _ S . . . Y _ . _ _

B _ . . . H . . . . N _ . T _ Z _ _ . .

C _ . _ . I . . O _ _ _ U . . _

D _ . . J . _ _ _ P . _ _ . V . . . _

E . K _ . _ Q _ _ . _ W . _ _

F . . _ . L . _ . . R . _ . X _ .. _

Číslice a běžně používané speciální znaky

1 . _ _ _ _ 3 . . . _ _ 5 . . . . . 7 _ _ . . . 9 _ _ _ _ .

2 . . _ _ _ 4 . . . . _ 6 _ . . . . 8 _ _ _ . . Ø(nula) _ _ _ _ _

(, čárka) _ _ . . _ _ (. tečka) . _ . _ . _ (/ lomítko) _ . . _ .

Když jsem byl dítě, můj nejbližší kamarád byl Garth McKenzie. S amatérským rádiem mě poprvé seznámil jeho otec  Alexander („Mac“) McKenzie. Macova volací značka byla W2SOU a jeho stanice byla umístěna ve výklenku v jídelně. Byla čtyřicátá léta a tak mělo jeho prvotřídní zařízení matně černý hliníkový panel 22 palců široký, 8 palců vysoký a bylo umístěno ve vysoké skříni, jak bylo tehdy zvykem. Ovládalo se tajemnými černými knoflíky s podivnými nápisy jako „grid drive“, nebo „loading“. Stupnice měřicích přístrojů měly popisky do oblouku jako třeba „S-meter“ nebo „plate current“.

McKenzi-ovi měli chatu nahoře v New Hampshire. Paní McKenziová a děti trávily většinu léta v této chatě. Pokud Mac mohl, jezdil za nimi do New Hampshire o víkendech, ale většinou byl se svou rodinou v kontaktu jenom pomocí rádia. Jeho přítel pan Henny bydlel nedaleko chaty McKenziových. Pan Henny byl také radioamatér a měli s Macem pravidelně každou sobotu ráno rozhovor pomocí Morseovy abecedy, neboli „CW“ (continuous wave), jak tomu dneska říkáme. Jakmile jsem se doslechl o těchto Macových pravidelných spojeních, hned jsem toužil uvidět ho při této činnosti. Dorazil jsem do McKenziova domu v dohodnuté době. A skutečně, přesně ve stanovený čas se v praskání objevila morseovka. Mac zapisoval písmena do poznámkového bloku. Koukal jsem se mu přes rameno a zíral jsem na hrot jeho tužky. Byl jsem hypnotizován posloucháním kódu a sledováním jak se slova a věty objevovaly na papíře. Bohužel, nerozuměl jsem ani jedinému písmenku, které Mac vysílal, takže mne jednostranná konverzace začala brzy nudit. Přes to všechno měla pro mne morseovka tajemný nádech a já jsem byl chycen.

Mezi ostatním zařízením v Macově radio shacku byl také „Loran set “. Loran bylo zařízení pro dálkovou navigaci, něco jako tehdejší (1950) verze dnešní GPS (Global Positioning System ). Mac mi ukázal jak se tím dají zjistit zeměpisné souřadnice na malé zelené osciloskopické obrazovce. Ta miniaturní kulatá obrazovka měla pouze 2-3 palce v průměru a vykukovala z jednoho z těch černých 22 palců širokých panelů. Mac si to postavil prostě jen tak pro zábavu. Loran byl určen pro použití na lodích a dům McKenziových se těžko mohl někam pohnout.

Radost z toho, že si to vyrobím  sám.

Pro mne, coby osmiletého kluka bylo tehdy těžko představitelné, že bych mohl dostat radioamatérskou licenci (povolení k vysílání) a že bych si mohl dovolit všechna ta velká a těžká zařízení. Loran bylo vůbec cosi neobvyklého. To, co mne však nastartovalo byla Macova televize. Byl konec čtyřicátých let. Televizní stanice vysílaly, ale nikdo, koho jsem znal neměl televizní přijímač. Kromě Maca. Není se čemu divit. Televize tehdy stála stejně jako nový automobil. Slušný luxus. Mac si postavil svoji televizi ze součástek ze starých rádií, vojenských přebytků a zelené osciloskopické obrazovky s úhlopříčkou 5 palců.

Skutečná obrazovka s bílým fosforem (černobílá obrazovka) stála tehdy výhru v loterii, takže ani samotnou obrazovku si Mac nemohl dovolit koupit. A protože televizní obrazovky byly konstruovány pro magnetické vychylování, zatímco osciloskopické obrazovky používaly elektrostatické vychylování, Mac nemohl prostě okopírovat zapojení z televize RCA. Místo toho musel navrhnout svoje vlastní zapojení obvodů. Aby dotáhl zapojení k dokonalosti, musel stavět a testovat po malých částech. Jelikož měl Mac jen nejasnou představu jak rozsáhlé zapojení nakonec vznikne, nemohl začít stavět televizi hned do skříně. Místo toho stavěl svoji televizi jako gigantický elektronický obvod na jídelním stole, kde byly všechny elektronky, dráty, odpory, transformátory, kondenzátory a ostatní součástky rozmístěny jakoby v obrovské pavoučí síti.

Byl potřeba veliký stůl, protože televize je velmi složité zařízení. Naštěstí Barbara McKenzie byla tolerantní žena. Skoro celý rok byl jídelní stůl včetně přídavných desek kompletně pokryt přibližně 4 krát 8 stop velkým televizním obvodem. Když se blížil konec roku, televize začala fungovat. My jako děti, když jsme přišly ze školy, sedly jsme si na zem a sledovaly jsme program na té malinké pětipalcové obrazovce visící na jedné straně ze stolu. Obrázky byly v živých „černo-zelených“ barvách. Sledovali jsme „Zoo parade“ s Marlin Perkins a náš oblíbený program „Flash Gordon.“ Tehdy byla televize jiná. Flash Gordon byly patnáctiminutové televizní klipy, ale většina ostatních programů byla živých. Dokonce reklamy byly živé. Pamatuji si, že jsme se jako blázni smáli při reklamě na vysavač, při které chlapík zastrčil hadici na špatnou stranu vysavače. Stroj rozfoukal prach po celé místnosti, zatímco herec se pokoušel předstírat, jak to perfektně funguje.

Nakonec Mac vestavěl jeho televizi do skříně od starého gramofonu. Před obrazovku umístil obrovské zvětšovací sklo, aby byl obraz větší. Když chtěl sledovat televizi, podepřel sklápěcí víko skříně v poloze 45 stupňů a díval se na zvětšený obraz v zrcadle připevněném na spodní straně víka. Mac mi ukázal, že pokud máš dostatek trpělivosti, můžeš být schopen postavit téměř cokoli. A nakonec, že postavit si zařízení ti přinese mnohem více uspokojení, než když si ho koupíš. Také mě naučil, že celý projekt musí být sestavován a testován po malých částech. Pokud bys to postavil celé najednou, možná to bude pasovat do skříně, ale téměř stoprocentně to nebude fungovat. V životě je jen velmi málo zkratek.

Úplný radioamatér

Tato kniha je o tom, jak si postavit radioamatérské zařízení. Aby bylo jasno: Je mnohem, mnohem snazší si zařízení koupit. Nakonec, komerčně vyráběná radioamatérská zařízení jsou dnes tak dostupná, že jejich nákup přijde levněji, než jenom nákup jednotlivých součástek. Ale dobrá zpráva je, že zařízení, které si postavíš sám, bude mít pro tebe cenu a význam, které se nedají koupit. A jakoby mimochodem se naučíš spoustu věcí o elektronice, mnohem víc, než by ses naučil čtením uživatelského manuálu komerčního zařízení. Z většiny z nás nikdy nebude Edison, Marconi nebo Armstrong, ale můžeme si zkusit co oni cítili a zažít stejné nadšení, jako když jim jejich vynálezy začaly fungovat. Pokud se nakonec  se svým homemade zařízením objevíš v éteru, budeš mít stejnou radost jako mají ostatní amatéři. Ale narozdíl od ostatních ty budeš „Úplný radioamatér“.

Stručná historie rádiové komunikace.

Rádio je založeno na jevech, které jsou známy od starověku, konkrétně statická elektřina a magnetizmus. Tyto jevy také vyvolávají účinky na nějakou vzdálenost bez viditelného spojení, ale pouze na vzdálenosti velice krátké. Filozof  Thales z Melitu popsal v roce 600 př.n.l. jak jantar může přitahovat kousky slámy, poté co ho třeme kouskem tkaniny. Nějaký čas předtím, již ve starověku bylo pozorováno že přírodní ruda magnetit (kysličník železa Fe₃O₄) může přitahovat jiné kousky magnetitu. Znalost přírodních magnetů nakonec vedla k vynalezení magnetického kompasu. Kompasy byly darem z nebes pro námořníky ztracené v mlze, a musely být považovány za zázrak pro ty, kdo je poprvé použili. Kompas byl v Evropě rozšířen od r.1000 n.l. 

Až do roku 1820 se zdálo, že magnetismus a elektřina jsou dva nezávislé jevy. Tehdy si  Hans Christian Oersted všiml, že elektrický proud ve vodiči vytváří magnetické pole, které může hýbat střelkou kompasu. Faraday a Henry dále zkoumali a kvantifikovali tvorbu magnetického pole cívky s drátem, kterou my dnes nazýváme indukčnost. Jako jeden z největších triumfů teoretické fyziky všech dob publikoval v roce 1884 James Maxwel čtyři rovnice, které shrnují vazby mezi magnetismem a elektřinou. Maxwelovy rovnice nejenom vyčíslily a ujasnily co již bylo známo o těchto energiích, ale navíc předpověděly, že magnetizmus a elektřina mohou být spojeny aby vytvořily „volně letící“ záření. Z rovnic vyplynulo, že tyto rádiové vlny by měly být schopny šířit se prostorem na veliké vzdálenosti stejně  jako světlo, nebo teplo.

Co je vlastně rádiová vlna ?

Jak elektrické, tak magnetické pole mohou dočasně uchovávat energii ve volném prostoru. Například magnet z ledničky vytváří magnetické pole v prostoru, který ho obklopuje. Tato magnetická energie se vznáší v „oblaku“ neboli  „poli“ které obklopuje kovový magnet. Podobně  energie elektrického pole je v prostoru mezi dvěma kontakty obyčejné baterie. Dejme tomu, že můžeme magnet i nabitou baterii poslat do prostoru a nechat je volně se vznášet ve vakuu. Obě součástky budou vyvolávat jejich magnetická a elektrická pole v prostoru, který je obklopuje. Jenomže pokud by mohly tyto součástky náhle zmizet, přestaly by mít na magnetické a elektrické pole dále vliv. Pole by se rychle zhroutila a energie by se vyzářila do všech směrů rychlostí světla.

Magnet, nebo baterii můžeme přirovnat ke sklenici vody na stole. Sklenice drží vodu na místě a voda v ní zůstane nekonečně dlouho. Ale pokud bychom sklenici náhle rozbili, nebo nechali zmizet, voda by se rozlila do všech stran.

Pokud bychom mohli nechat magnet, nebo baterii vznášející se ve volném prostoru náhle zmizet, vygenerovalo by to radiovou vlnu, která by se šířila vně v kulových plochách všemi směry. Výsledek je, že energie zanikajícího magnetického pole ve volném prostoru se mění na energii elektrického pole. V dalším okamžiku se opět energie elektrického pole mění na pole magnetické. Jeden ze způsobů jak se na to můžeme dívat je, že zanikající magnetické pole vyvolá ve svém těsném sousedství energii elektrického pole stejné velikosti. Jinými slovy: zanikající pole se stává zdrojem který "založí" opačný druh pole těsně vedle.
Výsledkem je energetická vlna, která se šíří prostorem. Jak postupuje, tak energie osciluje sem a tam mezi elektrickou a magnetickou formou. Ve vakuu nejsou žádné ztráty, takže energie slábne pouze tím jak se šíří do všech směrů, podobně jako vlnění na vodě.

Analogie s vlněním na vodě má s rádiovými vlnami více podobností. Výška vlny na vodě představuje v mechanické analogii nahromaděnou potenciální (polohovou) energii. Čím vyšší vlna, tím více energie je v ní uloženo. Jak vlna padá dolů, energie se mění z potenciální (polohové) na kinetickou (pohybovou), tedy zvyšuje se rychlost. V dalším okamžiku se kinetická energie mění zpět na potenciální a vytvoří se další vrcholek vlny.
Heinrich Hertz, profesor na Univeritě v Bonnu dokázal v roce 1887 předvést ve své laboratoři, že Maxwelovy  radiové vlny skutečně existují. Od té doby se další experimentátoři, kteří si postavili "Hertzův přístroj", pokoušeli použít ho pro komunikaci, nebo dálkové ovládání. Podobné pokusy, jaké předvedl Hertz jsou popsány ve 4. kapitole. S použitím kamene, měděného drátu, a dalších materiálů dostupných  v roce 1880 si budeš moci postavit zařízení pro komunikaci na krátkou vzdálenost, které umí vysílat a přijímat radiové vlny z jedné strany domu na druhou. Dokonce s tím lze předvést "stojaté vlny" na anténě.

Jak se udělá vynález.

Velké vynálezy jsou obvykle založeny na neotřelých pozorováních. Faraday první vynalezl střídavý transformátor s oddělenými cívkami. Střídavý proud (AC) přivedený do jedné cívky transformátoru vyvolá proud v druhé podobné cívce, která je zlomek milimetru od ní. Dodnes stále běžně transformátory používáme na změny napětí a proudů. Například uvnitř nabíječky tvé baterky je transformátor který konvertuje nepatrný střídavý proud při napětí 120 voltů na větší proud při napětí 1,5 voltu. Pokud bychom použili 120 voltů přímo na baterii byla by to katastrofa. Bez transformátorů by nabíječky byly velmi nepraktické (každopádně velice neefektivní - ztrátové). Tyto principy budou podrobněji popsány později.

Ale zpátky k Faradayovi. Ten musel být skutečně užaslý, když si uvědomil důsledky toho, že elektrická energie přiváděná do jedné cívky se objeví v cívce druhé. Čili energie byla přenesena prostorem. Ano, ten prostor byl pouze zlomek palce, ale určitě ho musela napadnout otázka, "na jakou vzdálenost to může být vysláno?" V roce 1832 napsal dopis příteli, ve kterém vyjádřil doměnku, že elektrická energie může cestovat prostorem jako vlny. Bohužel neměl důkazy, ani výpočty na podporu této myšlenky.

Mnoho prvních pokusů  s rádiovou komunikací začalo v době, když byly vyrobeny první vysokofrekvenční transformátory. Narozdíl od nízkých kmitočtů, dejme tomu 60 Hz v rozvodné síti, mohou transformátory pro kmitočty od 500kHz výše snadno přenášet energii na vzdálenost několika palců. Vysokofrekvenční proudy, které se přenášejí z jedné cívky do druhé již začínají připomínat rádio.
Postavit si vysokofrekvenční transformátor a předvést primitivní "rádiovou komunikaci" na krátkou vzdálenost je překvapivě jednoduché. Vše, co k tomu potřebujeme, je výkonná baterie, velká cívka drátu a druhá cívka navinutá okolo první. Druhou cívku upravíme tak, aby konce drátu byly 1/16 palce (1,5mm) od sebe. Konci drátu první cívky krátce škrtáme o přívody k baterii. První cívkou prochází obrovský proud a vyvolává magnetické pole okolo této cívky. Jelikož ve stejném prostoru se nachází i druhá cívka, tak magnetické pole indukuje napětí v této druhé cívce a v mezeře mezi konci drátu se objeví jiskry. Jinými slovy: Elektrický proud byl konvertován na magnetickou energii, ta se přenesla, a byla znovu konvertována na elektrický proud. Pokud bychom obě cívky více vzdálili, bude mezi nimi stále docházet k přenosu energie. Abychom to však dokázali, potřebovali bychom mnohem citlivější detektor, s tímto primitivním jiskřištěm se nám to nepodaří.

Objev vznikne, pokud jsou k tomu podmínky.

Nové technologie se objevují, pokud jsou potřebné vědomosti a dostupné materiály (suroviny). Například mobilní telefony mohly být klidně postaveny před padesáti lety. Měly by však velikost cestovního kufru, byly by obsluhovány několika lidmi a byly  by pouze pro ty nejbohatší. I dneska se může stát, že je užitečná technologie spuštěna příliš brzy na to, aby byla výdělečná. Systém Iridium je celosvětový satelitní telefonní systém. Bohužel telefonní přístroj pro Iridium je velký a neforemný, a telefonování je příliš drahé. Jistě, není problém pomocí něho hovořit s chlápkem se psím spřežením na severním pólu. Jenomže není příliš mnoho lidí, kteří by právě tohle potřebovali. Výsledek tohoto špatného obchodního tahu je, že pravděpodobně letos (2003) bude síť satelitů, která stála miliardy dolarů shozena do Pacifiku.

Rádio bylo vynalezeno v letech 1884 až 1910, tedy v  době, kdy byly na místě všechny předpoklady aby bylo užitečné. Mnoho vynálezců mělo šanci věnovat se rádiové komunikaci, ale mnoho jich to odmítlo. Aby bylo něčím víc, než jen salónním trikem, musel existovat komerční důvod aby bylo vyvíjeno. Dneska nám přijde rozhlasové vysílání hlasu, hudby a dokonce filmů pro veřejnost jako úplně samozřejmé. Jenomže v roce 1900 to vypadalo,  že rádio nikdy nemůže být nic víc, než  jenom nespolehlivý způsob doručování telegramů. Tehdy si těžko někdo dovedl představit, že  by se dala přenášet řeč a hudba.

Nicola Tesla - prototyp " šíleného vědce "

Nicola Tesla se narodil v Srbsku v roce 1856. Na škole, kde studoval, byl tehdy exotický obor - elektrotechnika. Jednou navrhl svému profesorovi, že postavit střídavý (AC) generátor by mohlo být jednodušší než  stejnosměrný (DC) generátor, a že by mohl mít i několik dalších výhod. Profesor se mu sprostě vysmál. Dneska tomu říkáme alternátor. V elektrárnách používáme obrovské alternátory na výrobu elektřiny. A malé alternátory máme v našich autech na nabíjení baterie.
Když zemřel Teslův otec, Nicola byl donucen opustit školu a jít pracovat. Stejně jako většina elektroinženýrů té doby, pracoval na stejnosměrných motorech a generátorech. V té době se motory začínaly používat na pohony průmyslových zařízení jako třeba tkalcovských stavů nebo důlních výtahů.

Tesla odjel do Ameriky, kam dorazil téměř bez peněz. Krátce pracoval i jako kopáč, aby si vydělal na jídlo. Požádal o práci u Edisona, který si vyzkoušel jeho schopnosti tím, že ho nechal opravit  stejnosměrný generátor na lodi. Tesla přestavěl generátor přímo na lodi a dokázal to že vyráběl dokonce více elektřiny, než původní konstrukce. Tesla pracoval pro Edisona jenom krátce a pak se osamostatnil. Vybudoval si malou laboratoř, kde vyráběl přístroje všeho druhu. Brzy získal pověst "vědeckého mága". Velice se bavil předváděním "magických show" s gigantickými jiskrami létajícími z jeho prstů a s rotujícími fluorescenčními trubicemi. Jeho pověst jako "kouzelníka vědy" ho podnítila aby využíval "show bussines" ve všem co dělal. Poté co jsem si přečetl jeho životopis, mám dojem, že jeho schopnost zvyšovat zájem a respekt díky jeho "šoumanství", nakonec zničila jeho kariéru.

Když peněz ubývalo, Tesla vzal práci u Westinghouse a vyvinul prakticky použitelný alternátor. Teslův největší přínos světu byl způsob výroby a distribuce elektřiny, který předvedl v úplně nové elektrárně u Niagarských vodopádů. Vyvinul třífázový střídavý alternátor, transformátory a vysokonapě'tová vedení, což je celosvětově stále běžně používáno. Když Tesla opustil Westinghouse, založil si vlastní laboratoř v New York City aby mohl experimentovat s užitím vysokofrekvenčního proudu.

Nevyužitá příležitost

Vlastníci lodí si od pradávna přáli, aby mohli komunikovat s jejich loděmi na moři. Až do konce 19.století nebyl osud lodí na moři znám po celé měsíce, nebo i celý rok. Když loď konečně doplula do domovského přístavu, mohlo se stát, že vlastník náhle zjistil, že je neuvěřitelně bohatý. Ale také se loď nemusela nikdy vrátit, a vlastník přišel o velikou investici. Být schopen komunikovat na několik stovek, nebo i jen pár desítek mil by mohlo, v případě nebezpečí, třeba i zachránit životy.
Od roku 1900 bylo známo, že "bezdrátový telegraf" je schopen komunikovat s pomocí obrovských vysílačů a antén  přes English channel (Lamanšský průliv). Nikdo však nebyl schopen přijmout zprávu na větší vzdálenost. V té době byl jedním z nejbohatších lidí na světě pan J.P.Morgan - finančník a bankéř, který vlastnil také flotilu námořních lodí. Pokud by někdo vyvinul telegraf s dlouhým dosahem, pan Morgan ho chtěl mít na svých lodích. Marconi již pracoval na rádiu pro spojení mezi pevninou a lodí, a také již předvedl, jak v Anglii, tak v Americe, spojení na kratší vzdálenost. Navzdory tomu Morgan navázal kontakt s Teslou, který zcela jistě měl znalosti i zkušenosti na to, aby vyvinul použitelné zařízení. J.P.Morgan dal za tím účelem Teslovi veliký finanční grant. Tesla si zařídil laboratoř v Colorado Springs aby zde vyvinul rádio s dlouhým dosahem, jak Morgan věřil. Bohužel, pro Teslu byla obyčejná komunikace s lodí příliš nudný úkol. Tesla měl v plánu postavit cosi, co nazval "Světové Telegrafní Centrum". Tesla chtěl založit komunikační centrum, které by kromě lodí mohlo hovořit také s kýmkoli na zeměkouli. Jeho představa toho o co se pokoušel bylo cosi jako jednosměrný internet, nebo snad CNN. Evidentně neměl představu o potížích se zpracováním všech těch zpráv z celého světa přes jeden gigantický vysílač na nízkém kmitočtu. Tehdy nebyly Internetové servery, které by zpracovávaly všechny ty zprávy do datového toku informací. Vezmeme-li v úvahu pracovní kmitočet jeho vysílačů, jeho datová rychlost by byla limitována na pár kilobitů za sekundu na rozdíl od terabytů které dnes zvládne jeden internetový uzel.
Teslovy vysílače byly zcela jistě dostatečné pro zaoceánskou komunikaci. Jenomže on, místo toho aby vyvíjel citlivý přijímač spotřeboval všechny své síly na vývoj obrovských vysílačů na nízkém kmitočtu. Jeho vysílače musely být tak výkonné, protože kromě přenosu informace se pokoušel přenášet elektrický výkon. Tesla se pokoušel pomocí laděných cívek napájet zářivky míle vzdálené od jeho vysílače. Ano, jeho nápad fungoval, ale jen s extrémě nízkou účinností. Jistě, světla žhnula jak  předpověděl, ale vlhká hlína, krávy, lidé, ploty z ostnatého drátu, a všechny ostatní elektrické vodiče v dosahu byly ohřívány vyplýtvanou energií, podobně jako v mikrovlnné troubě.
Tesla postavil gigantickou "Teslovu cívku" která produkovala vysokofrekvenční jiskry dlouhé 60 stop. Při každé příležitosti showman. Tesla se rád nechával fotografovat jak klidně čte knihu, sedíce uprostřed jisker a ohně. Ve skutečnosti, aby vytvořil tuto iluzi, použil dvojexpozici. Tento jeho stroj byl tak obrovský a měl tak unikátní vlastnosti, že U.S.Air Force postavili o 80 let později jeho kopii za účelem výzkumu.
Díky všem těmto jeho šíleným aktivitám se Tesla nikdy nedostal k tomu, za co ho Morgan platil - postavit malé rádio pro lodní spojení. Když předkládal Morganovi hlášení jak vývoj pokračuje, snažil se mu podstrčit jeho futuristické vize. Morgan zuřil, že se nevěnuje zadanému úkolu a neměl pochopení pro Teslovy nápady. Na druhou stranu však Morgan donutil Teslu aby mu připsal vlastnictví jakýchkoli užitečných patentů, které by se mohly jeho činností objevit. Morgan rozhodně nebyl známý svou velkorysostí.
Poté co Morgan Teslu řádně vypeskoval, dal mu ještě jednu šanci. Jenomže ten, místo aby se vážně zabýval prací na rádiu pro lodní komunikaci, rozfofroval peníze na jeho "Světové Telegrafní Centrum" ve Wardenclyf, Long Island, New York. Byla to impozantní budova s obrovskou věží skrývající Teslův cívkový vysílač. Komunikační centrum k ničemu nevedlo a tak Morgan přestal Teslu financovat. Tesla bydlel v hotelu Waldorf Astoria v New Yorku a stal se z něho egocentrický lev salonů. Oblékal se do smokingu a cylindru a pomalu přicházel o své přátele. 
V následujícím období se Tesla opět pokoušel o vývoj a přišel s několika zajímavými zařízeními. Vymyslel například tepelný motor s bezlopatkovou turbínou, něco jako parní stroj, nebo motor s vnitřním spalováním. Existuje několik jiných úspěšných konstrukcí tepelných motorů, které jsou však v základě odlišné, takže vynalézt principiálně nový bylo opravdu vítězství rozumu. Bohužel Teslův tepelný motor nebyl tak účinný jako jiné a navíc, nebylo pro něj vhodné využití. Také vynalezl měřič rychlosti, který byl vynikající a byl použit v některých luxusních automobilech. Přeměna rychlosti rotace hřídele na plynulý, lineární pohyb ručky je úkol mnohem obtížnější, než se může zdát. Avšak Teslova metoda byla dražší, než konstrukce měřiče, který se nakonec stal standartem pro toto použití.
Tesla skončil jako opuštěný starý muž, krmící holuby v hotelu třetí třídy v New Yorku. Když v roce 1943 zemřel, ukázalo se, že nájemné za několik měsíců platil tím, že dal hotelovému manažerovi do zástavy "paprsek smrti". Tesla mu namluvil, že paprsek smrti má cenu 10 tisíc dolarů. Přístroj byl ve skutečnosti Wheatstonův můstek - citlivý přístroj na měření odporů, který se běžně používal v elektrotechnických laboratořích.

Marconi to dokázal

Guglielmo Marconi se narodil 25.dubna 1874 v zámožné rodině v Italské Boloni. Vzdělával se v Boloni a později ve Florencii. Studoval fyziku na Leghorn College. Byl fascinován Hertzovým objevem rádiových vln a v roce 1890 se začal zajímat o bezdrátovou telegrafii. V roce 1894 začal v suterénu pracovat na prototypech.
V dnešní době většina z nás chápe přijímač jako jakýsi "stetoskop opatřený zesilovačem", který nám umožňuje poslouchat neviditelný svět rádiového spektra. V době, kdy žil Marconi byl pro představu rádia hlavním vzorem telegraf. Tato koncepce, kdy jeden telegrafní operátor pomocí morseovky buší jeden telegram za za druhým druhému operátorovi ovlivnila Marconiho pohled na to co se pokoušel postavit. V klasickém telegrafu signál po vedení spouští klapák, což je v podstatě druh elektromagnetického relé. Klapák produkuje "klikity-klak" zvuky, které operátor na příjmu interpretuje jako tečky a čárky.

Podobně při prvním Marconiho rádiovém vysílání do sousední místnosti v domě spouštěl detekovaný signál zvonek. Nebyla tam sluchátka, pomocí kterých by mohl člověk poslouchat. Tyto první experimenty více připomínaly dálkové ovládání, spíše než zařízení na poslech. Jak se zařízení postupně zdokonalovala, stával se radiový operátor stále důležitější součástí systému. Dobře trénovaný operátor dokáže přijímat telegrafní signál, který není silnější, než atmosferické rušení. Na rozdíl od jednoduchého Bellova systému může operátor přijímat  jeden morse signál a přitom jiný ignorovat. Trvalo to sto let, než počítačové digitální zpracování signálu překonalo schopnosti dobrého rádiového operátora a mohli  jsme se vrátit k Marconiho myšlence automatického přijímače.

Rádiové detektory - dřívější způsob

Nejoblíbenější tehdejší detektor - coherer -  vynalezl anglický fyzik Lodge. Zpočátku byl koherer používán pro dálková telegrafní vedení. Obrovsky rozšířil praktický dosah drátového telegrafu a proto bylo přirozené, že byl použit pro první pokusy s rádiem.
Coherer je malá skleněná ampulka obsahující náplň z práškového uhlíku, nebo železné piliny. Tato náplň spojuje dvě elektrody v ampulce. Jakmile se na náplni objeví malé napětí, sníží se odpor mezi jednotlivými zrnky a to způsobí rychlý pokles odporu mezi elektrodami. Toto snížení odporu způsobí proud přes relé - klapák. Koherery byly často vestavěny na rámu klapáku, takže jeho vibrace udržovaly náplň volnou, čímž byl koherer trvale udržován v počátečním stavu.
Tento způsob funkce cohereru - set - reset - připomíná moderní křemíkový řízený usměrňovač - tyristor. Malý vstupní proud spustí proud mnohem větší. Bohužel se proud přes coherer, stejně jako u tyristoru sám nezruší pokud je odpojen vstup. Jelikož rychlost přepínání cohereru byla maximálně do 20-ti cyklů za sekundu, nemohl být výstupem audio signál pro běžný poslech.
První Marconiho přijímač ležel na stole vedle vysílače. Poté byl schopen přenosu napříč místností, a později do jiné místnosti v domě. Jak se jeho dosah zvětšoval, přesunul se Marconi se svými pokusy do opuštěné sýpky za domem svých rodičů, kde mohl vztyčit antény. Jeho dalším úspěchem byl přenos ze sýpky až na konec zahrady, vzdálený 100 metrů. V té době již byla vědcům existence rádiových vln známa ale věřilo se, že se mohou principiálně šířit pouze přímočaře  "na dohled", podobně jako světlo baterky. Marconi však již měl vypozorováno, že byl schopen přenosu přes zdi a stromy. Jakmile mu bylo jasné, že experti se mýlili, začal pracovat na velkém úkolu, a to  zda se rádiové vlny mohou šířit přes hory a případně až za horizont. Někdy v této době musel Marconi přejít od cohereru na nějaký usměrňovací detektor. Tento detektor produkoval audio výstup, který mohl operátor přímo slyšet ve sluchátkách. První detektory byly "krystaly", které byly sestaveny z kousku drátku opřeného do krystalu sulfidu. Krystalové detektory jsou detailně popsány ve 4. kapitole.
Marconi měl sluhu jménem Mignami. Při testech dálkového příjmu Mignami obsluhoval přijímač, zatímco Marconi vysílal testovací signály. Jedním z Marconiho průlomových vylepšení byla směrová anténa která soustředila jeho slabý signál z vysílače směrem k přijímači, a tím pádem došlo ke zvětšení dosahu. V okamžiku, kdy Marconi přenesl testovací signál  přes kopec na vzdálenost dvou mil, přestalo být rádio pouhou hračkou. Mignami potvrdil Marconimu výstřelem z pušky z vrcholku kopce, že přijal písmeno "S" v morseově abecedě.

Rádio překonává Atlantic.

Po úspěchu s jeho domácími pokusy byl Marconi posedlý myšlenkou přenášení signálu napříč přes Atlantic. Pokud by se mu to podařilo, rádio by pokrylo celý svět. V Itálii v podstatě nebyl o rádio zájem. Marconi dokonce nemohl dosáhnou udělení patentu na jeho zařízení. Italský ministr vlády mu sdělil, že radiotelegrafie "není vhodná pro komunikaci". Marconi se přestěhoval do Anglie, kde si v roce 1895 nechal patentovat jeho metodu přenosu signálu. V roce 1897 dostal peníze od British Post Office aby mohl pokračovat v pokusech. Postupně zvyšoval dosah svých přenosů na 8, 15, 30 a 100 kilometrů. V roce 1897 založil v Londýně Marconi Wireless Telegraph Company, Ltd. V roce 1899 zahájil komunikační službu přes English Channel (Lamanšský průliv).

Marconi postavil veliký vysílač, stokrát výkonnější než jakýkoli předchozí, a instaloval ho v Plodu, Cornwall v jihozápadní Anglii. Jedním ze způsobů jak postavit velice výkonné vysílače  bylo zkonstruovat obrovské vysokorychlostní střídavé alternátory. Ty byly podobné Teslovým alternátorům, avšak běžely tak vysokou rychlostí, že produkovaly sinusový signál na nízkých rádiových kmitočtech  - 20 000 cyklů za sekundu, místo 60 ti cyklů za sekundu jako alternátory v dnešních elektrárnách. Marconi postavil také protistanici na St.Johns, Newfoundland a dne 12.prosince 1901 přijal první signál z druhé strany oceánu.
Jak Britské tak Italské námořní síly brzy přijaly jeho systém a rádiová komunikace mezi pevninou a lodí se stala realitou. Od roku 1907 byl jeho systém dostupný veřejnosti jako transantlantická rádiová telegrafní služba. V roce 1909 dostal Nobelovu cenu za fyziku. Později pokračoval v pokusech na krátkých vlnách a mikrovlnách. Marconi také krátce sloužil jako státník. Po 1.světové válce byl vyslál jako delegát na mírovou konferenci do Paříže, kde podepsal mírové dohody s Rakouskem a Bulharskem. Zemřel v roce 1937.

Rádio mění dějiny.

Až do chvíle, kdy byla rádia umístěna na lodě, neměla rádiová komunikace přílišný vliv na světové dění. Radiotelegramy posílané přes oceán, nebo mezi městy si konkurovaly s kabelovou telegrafií přes podmořský nebo pozemní kabel. Běžně byl drátový telegraf stejně rychlý jako rádio, ale nebyl tak snadno zranitelný atmosférickými podmínkami. Avšak jakmile byly vysílače umístěny na lodě, bylo pouze otázkou času, než bude rádio použito pro záchranu cestujících a posádky z potápějící se lodi. To se poprvé stalo, když se potápěla RMS Republic (Royal Mail Ship  - Královská poštovní loď - Republic)

V sobotu 24.ledna 1909 v 5:40 ráno se 15 000 tunový parník RMS Republic vydal na cestu z New Yorku. U ostrova Nantucket v Massachusetts se prodíral hustou mlhou. Republic měla mnoho společného s pozdějším Titanikem. Byla vlastněna stejnou společností British White Star Line a byla považována za nepotopitelnou. Její  trup byl rozdělen do mnoha  komor s vodotěsnými přepážkami, takže několik těchto komor by muselo být zaplaveno aby se loď mohla potopit. Stejně jako Titanic měla Republic pouze poloviční počet záchranných člunů, než kolik bylo potřeba pro 800 cestujících a posádku.
Jak Republic proplouvala mlhou, pravidelně dávala signál svou mlhovou sirénou a lodní hlídka poslouchala signály od ostatních lodí. Když posádka uslyšela mlhovou sirénu od jiné lodi, odpověděla signálem parní píšťaly.  Byla tehdy taková konvence, že jakmile si lodi vyměnily signál píšťalou, obě odbočily doprava, aby zabránily kolizi. Je dokázáno, že Italská osobní loď "Florida" naopak odbočila doleva. Florida se náhle vynořila z  mlhy a narazila z boku přímo doprostřed lodi Republic. Sedm lidí bylo zabito okamžitě při srážce. Florida zničila těsnící přepážku přímo mezi dvěma strojovnami lodi Republic, čímž se zaplavily dvě největší komory pod vodní hladinou. Motory musely být okamžitě odstaveny, což způsobilo, že loď byla bez elektrického proudu, který byl potřebný pro čerpadla a rádio.

Jack Binns hrdinou dne

Radio shack na lodi Republic byla dřevěná kabina která byla vystrčena na horní palubě. Byla umístěna tak aby bylo snadné připojit antény, které byly nataženy nahoru k ráhnoví. Náhoda tomu chtěla, že příď Floridy projela vysílací kabinou, odsunula zařízení stranou a zneprovoznila rádio. Rádiový operátor John (Jack) R. Binns právě spal na kavalci vedle jeho stanice. Později vypověděl, že pokud by býval pracoval u rádia, mohl být vážně zraněn. Binnsovi se podařilo složit vysílač zase dohromady, ale jeho malá kabina byla nyní otevřena zimě a mlze. Jelikož palubní elektrická síť nefungovala, musel se Binns ve tmě prohrabat na spodnější paluby, aby našel baterie z kterých by mohl napájet jeho rádio. Bez palubní elektrické sítě byl dosah jeho vysílače snížen na zhruba 75 mil. Doufal, že se mu podaří spojit se se stanicí na Cape Code, vzdálenou 65 mil. Byl zničen i jeho telegrafní klíč. Bins musel jednou rukou držet vše pohromadě a přitom druhou rukou vysílat historicky první nouzový signál SOS.

Ve skutečnosti oficiální nouzový signál tehdy nebyl SOS ale "CQD". "CQ" znamenalo volání  kterékoli jiné stanice, stejně jako je tomu dodnes na amatérských pásmech. Předpokládá se, že CQ je zkratka "Seeking You". Samozřejmě, že "D" znamenalo nebezpečí (danger), nebo tíseň (distress). Binnsovi  se podařilo navázat spojení se stanicí na Cape Code. Dále nepřestával s voláním o pomoc a komunikoval se záchrannými loděmi po dobu 12 hodin, zatímco se Republic pomalu propadala do moře.
Jelikož lodi Florida nehrozilo potopení, posádka z lodi Republic na ni přemístila pomocí záchranných člunů všechny cestující. V té době záchranné lodi křižovaly mlhou a snažily se je najít. Kromě mlhové sirény, byly lodi v té době vybaveny také "podmořskými zvony", které měly větší dosah než sirény, jejichž zvuk se šířil vzduchem. Podmořský zvon lodi Republic byl zachycen na linkovém parníku Baltic, který byl k ní tímto zvukem naveden několik posledních mil.
Podle jiné zprávy o záchraně zde neměli podmořský zvon ale kontakt byl navázán když Baltic vystřelil "úplně poslední výstražnou raketu". Posádka Republic slyšela explozi a správný směr jim předali pomocí rádia. Když Baltic dorazil, byl zbytek posádky Republic zachráněn a poté byli všichni cestující jak z lodi Republic, tak Florida přemístění pomocí záchranných člunů na Baltic. 39 hodin po srážce se loď Republic potopila. Mezitím se záchranným lodím podařilo odvléci loď Florida do New York City.

Úspěch záchranné akce lodi Republic byla obrovská událost. Z radiotelegrafních operátorů, kteří byli považováni za kuriozity se přes noc stali hrdinové. Je bizarní a zároveň trestuhodné, že společnost White Star Line se z potopení RMS Republic nijak nepoučila. Na druhou stranu potopení Titaniku v roce 1912 a částečný úspěch jeho SOS nouzového volání dále posílil postavení rádiové komunikace. Parník Carpathian plul 300 mil aby ráno po jeho potopení zachránil trosečníky z Titaniku. Jiná loď - Californian, kotvila ve vzdálenosti pouhých deseti mil. Její kapitán nechtěl riskovat plavbu v noci mezi ledovci - chytrý chlap !  Rádio-operátor z lodi Californian poslal na Titanic varování o ledovcích ale radista z Titaniku mu odpověděl aby opustil kmitočet, protože musel zpracovávat telegramy pro cestující. Radista na Californian tedy vypnul rádio a šel spát. Noční posádka na Californian mohla jednoduše vidět Titanic jenomže je vůbec nenapadlo, že Titanic má problém. Když Titanic vystřelil červenou raketu, posádka na Californian si myslela, že jde o ohňostroj pro pobavení bohatých cestujících.

Úsvit amatérského rádia

Zde bude příště pokračování druhou polovinou první kapitoly.