|
Hlavní menu |
|
Seznam rubrik |
|
VOACAP KV Online |
|
VOACAP pro CB |
|
Počasí v Holicích |
Z důvodu zneužívání ke spamování, byla zpětná vazba zrušena |
|
Vydáno dne 24. 04. 2007 (19253 přečtení)
|
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.
| Celý článek |
|
|
R B N |
|
kalendář |
<<
Listopad
>>
|
Po | Út | St | Čt | Pá | So | Ne |
| | | | 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
|
|
Radary ČHMU |
|
Zaparkováno na: |
|
TSL certifikát: |
|