فرستنده جرقه شکاف
تاریخچه > نوسان سازهای هرتزی

فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز، در سال ۱۸۸۷، اولین فرستنده آزمایشی شکاف جرقه را در طول آزمایش های تاریخی خود که در آن امواج رادیویی را کشف کرد، ساخت تا وجود امواج الکترومغناطیسی که توسط جیمز کلارک ماکسول در سال ۱۸۶۴ کشف شده بود
 و تا حدود سال ۱۹۱۰ «امواج هرتزی» نامیده می شدند، را نشان دهد. هرتز با آزمایش‌هایی توسط "مارپیچ‌های ریس" Riess spiral که عبارت بودند از یک جفت سلف مارپیچی مسطح که دو سر هادی‌های (سیم های) آن‌ها به شکاف جرقه ختم می‌شدند، الهام گرفت تا مدارهای برانگیخته جرقه را آزمایش کند. یک خازن بطری لیدن که از طریق یکی از دو مارپیچ تخلیه می شد، باعث ایجاد جرقه در شکاف متصل به مارپیچ دیگر می گردید.
بسیاری از آزمایش کنندگان از ایجاد فاصله جرقه وقفه برای بررسی بیشتر پدیده موج "Hertzian" (رادیو) جدید، از جمله الیور جوزف لوج و دیگر پژوهشگران "ماکسولین" استفاده کردند. مهندس آمریکایی کروات نیکولا تسلا روش‌هایی را پیشنهاد کرد. وی دستگاهی ساخت که شامل چندین الکترود بود که در فاصله مساوی دور روتور قرار داده شده بود سپس با سرعت زیاد توسط یک موتور چرخانده شده که باعث ایجاد جرقه در هنگام عبور از کنار الکترود ثابت می‌شد.
مخترع ایتالیایی گولیلمو مارکونی در آزمایش‌های خود از فرستنده جرقه وقفه استفاده کرد تا پدیده رادیویی را در یک سیستم بی‌سیم تلگراف در اوایل دهه ۱۸۹۰ توسعه دهد. در سال ۱۸۹۵ او موفق به انتقال بیش از ۱ ۱/۴ مایل. نخستین فرستنده او شامل یک سیم پیچ القایی متصل بین آنتن سیم و زمین، با یک وقفه جرقه وقفه در آن بود. هر بار که سیم‌پیچ القایی پالس شد، آنتن به‌طور موقت به ده‌ها (گاهی صدها) هزار ولت تا زمانی که وقفه جرقه وقفه شروع به قوس کرد، بارگیری شد. این به عنوان یک سوئیچ عمل می‌کند، اساساً آنتن شارژ شده را به زمین متصل می‌کند و موجب تشدید اشعه الکترومغناطیسی می‌شود.
در حالی که سیستم‌های مختلف زودرس فرستنده‌های جرقه وقفه‌ای به اندازه کافی برای اثبات مفهوم تلگراف بی‌سیم کار می‌کردند، مجموعه‌های اولیه وقفه جرقه وقفه‌ای دارای نقص‌های شدید بودند. بزرگترین مشکل این بود که حداکثر توان که می‌تواند منتقل شود به‌طور مستقیم تعیین می‌شود که میزان شارژ الکتریکی آن چگونه می‌تواند باشد. از آنجایی که ظرفیت آنتن‌های عملی بسیار کوچک است، تنها راه برای دریافت یک خروجی معقول، این بود که آن را به ولتاژ بسیار بالا بسپاریم. با این حال، این انتقال در شرایط بارانی یا حتی مرطوب امکان‌پذیر نبود. همچنین، یک وقفه جرقه وقفه کاملاً وسیع و با مقاومت الکتریکی بسیار بالا به وجود آمد و در نتیجه اکثر انرژی الکتریکی به سادگی برای گرم کردن هوا در وقفه جرقه وقفه استفاده شد [۱۰].
مشکل دیگر با فرستنده جرقه وقفه در نتیجه شکل موج تولید شده توسط هر انفجار تابش الکترومغناطیسی بود. این فرستنده‌ها یک سیگنال باند بسیار "کثیف" را منتشر کردند که می‌تواند تا حد زیادی با انتقال در بسامد‌های مجاور تداخل داشته باشد. مجموعه‌های دریافت‌کننده نسبتاً نزدیک به چنین فرستنده دارای بخش‌های کامل یک باند که توسط این نویز باند وسیع پوشانده می‌شود.
با وجود این نقصان، مارکونی توانست منافع کافی از دریاسالار دریای بریتانیا را در این سیستم‌های اولیه خالص تولید کند تا سرانجام خدمات تلگراف تجاری تجاری بین ایالات متحده و اروپا را با استفاده از تجهیزات بسیار پیشرفته‌ای تأمین مالی کند.
نخستین تلاش برای فرستادن صدای ریگینالد فسندن، فرستنده جرقه وقفه‌ای بود که در حدود ۱۰۰۰۰ جرقه وقفه در ثانیه عمل می‌کرد. برای تغییر این فرستنده، او یک میکروفون کربنی را به صورت سریال با منبع تغذیه قرار داده است. او در دستیابی به صدای قابل فهم، با مشکل مواجه شد. حداقل یک فرستنده صوتی قدرتمند از خنک‌کننده آب برای میکروفون استفاده می‌کند.
در سال ۱۹۰۵ یک فرستنده جرقه وقفه‌ای "حالت هنر" یک سیگنال با طول موج ۲۵۰ متری (۱.۲ مگاهرتز) و ۵۵۰ متری (۵۴۵ کیلوهرتز) ایجاد کرد. ۶۰۰ متر (۵۰۰ کیلوهرتز) به بسامد پراکندگی بین‌المللی تبدیل شده‌است. گیرنده ها، آشکارسازهای مغناطیسی ساده و یا آشکارسازهای الکترولیتی بودند. این بعد به مجموعه‌های کریستال گالنای مشهور و حساس‌تر راه یافت. تونرها ابتدایی یا وجود نداشتند اپراتورهای رادیویی آماتور ابتدا فرستنده‌های گشتاور کم توان را با استفاده از سیم‌پیچ جرقه وقفه از خودروهای مدل فورد فورد ساخته‌اند. اما یک ایستگاه تجاری معمولی در سال ۱۹۱۶ ممکن است شامل یک ترانسفورماتور ۲/۱ کیلوواتی باشد که ۱۴۰۰۰ ولت را خنک کند، یک خازن هشت بخش و یک حفره دوار که بتواند جریان حداکثر چند صد آمپر را تأمین کند.
نصب و راه اندازی کشتی معمولاً از یک موتور DC استفاده می‌کند (معمولاً از منبع تغذیه دیجیتال کشتی استفاده می‌شود) برای هدایت یک ژنراتور که خروجی AC آن توسط ترانسفورماتور افزایش یافته تا ۱۰،۰۰۰ تا ۱۴،۰۰۰ ولت. این یک آرایش بسیار راحت بود، زیرا سیگنال می‌تواند به آسانی توسط اتصال یک رله بین خروجی مبدل ولتاژ نسبتاً کم ولتاژ و سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور و فعال شدن آن با کلید مورس تنظیم شود. (دستگاه‌های پایین‌تر گاهی اوقات از کلید مورس برای مستقیماً سوئیچ AC استفاده می‌کردند، اما این کار نیاز به کلید سنگین‌تر داشت و کار را سخت‌تر می‌کرد).
فرستنده‌های وقفه جرقه وقفه تولید سیگنال‌های باند بسامد نسبتاً بالایی دارند. به عنوان روش انتقال مؤثرتر امواج پیوسته (CW) برای تولید آسان‌تر بود و باند نفوذ و تداخل بدتر شد، فرستنده‌های جرقه وقفه و امواج خنثی توسط معاهده‌های بین‌المللی با طول موج کوتاه‌تر به تصویب رسیدند و جایگزین‌های قوس الکتریکی Poulsen و بسامد بالا مبدل ها، که یک بسامد فرستنده را به خوبی تعریف کرده‌اند. این روش‌ها بعداً به فناوری خلاء لوله‌ها و "سن الکتریکی" رادیویی پایان یافت. مدت‌ها بعد از اینکه اپراتورها دیگر فرستنده‌های وقفه جرقه وقفه‌ای را برای ارتباطات استفاده نمی‌کردند، ارتش آن‌ها را برای ردیابی رادیو استفاده می‌کرد. در اواخر سال ۱۹۵۵ یک اتوبوس اسباب بازی با رادیو ژاپنی از یک گیرنده جرقه وقفه و گیرنده استفاده کرد. جرقه وقفه در پشت یک ورق پلاستیکی شفاف آبی دیده شد.
نوسانگرهای وقفه جرقه وقفه‌ای هنوز برای تولید ولتاژ بالا با بسامد بالا برای شروع کوک‌های جوشکاری در جوشکاری قوس تنگستن استفاده می‌شوند. ژنراتورهای پالس شارژر قدرتمند هنوز برای شبیه‌سازی EMP استفاده می‌شوند. بیشتر چراغ‌های خیابانی با گاز بادی (جیوه و بخار سدیم) همچنان به عنوان سوئیچ‌های سوئیچ از فرستنده‌های جرقه وقفه‌ای استفاده می‌شود.