ラジオの発明

1861年から1865年にかけて、ファラデーや他の科学者による以前の実験的研究と、アンペールの法則に対する彼自身の修正に基づいて、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは電磁気学の理論を発展させ、電磁波の存在を予言しました。1864年、マクスウェルは王立協会への論文「電磁場の動力学的理論」の中で、電磁波の伝播の理論的基礎を説明しました。この理論は、それまで無関係だった電気、磁気、光学の観測、実験、方程式をすべて一貫した理論に統合しました。^{[ 32 ]}彼の方程式の集合、すなわちマクスウェル方程式は、電気、磁気、光がすべて同じ現象、電磁場の現れであることを示しました。その後、これらの分野の他のすべての古典的な法則や方程式は、マクスウェル方程式の特殊な場合でした。マクスウェルの電磁気学の研究は、 17世紀のニュートンの重力の統一に次ぐ「物理学における第二の偉大な統一」と呼ばれています。 ^{[ 33 ]}

オリバー・ヘヴィサイドは後にマクスウェルの元の方程式を、今日一般にマクスウェル方程式として知られる4つのベクトル方程式のセットに再定式化した。^{[ 34 ]} マクスウェルもヘヴィサイドも電波を送受信することはなかったが、彼らの電磁場の方程式は無線設計の原理を確立し、古典電磁気学の標準的な表現として残っている。

マクスウェルの研究について、アルバート・アインシュタインは次のように書いています。^{[ 35 ]}

「マクスウェルが自ら定式化した微分方程式によって、電磁場が偏光波の形で光速で伝播することが証明された時の彼の気持ちを想像してみてください！世界中で、このような経験をした人はごくわずかです…物理学者たちがマクスウェルの発見の真の意味を理解するまでには数十年を要しました。彼の天才が同僚たちの概念に強いたる飛躍があまりにも大きかったのです。」

他の物理学者たちもマックスウェルの研究に同様に感銘を受けており、リチャード・ファインマンは次のようにコメントしている。^{[ 36 ]}

「世界の歴史を長い視点、例えば今から1万年後の視点から見れば、19世紀で最も重要な出来事は、マクスウェルによる電磁気学の法則の発見であると判断されることに疑いの余地はないだろう。南北戦争は、同じ10年間に起こったこの重要な科学的出来事に比べれば、取るに足らない些細な出来事に過ぎなくなるだろう。」

ドイツの物理学者ベレント・ヴィルヘルム・フェダーセン^{[ 37 ]}は、 1859年にライプツィヒで私的な研究者として、ライデン瓶を使った実験で電気火花が減衰振動で構成されていることを証明することに成功した。

1870年、ドイツの物理学者ヴィルヘルム・フォン・ベツォルトは、コンデンサ放電によって導体に発生する前進振動と反射振動が干渉現象を引き起こすことを発見し、実証した。^{[ 38 ] [ 39 ]} 1876年、エリフ・トムソン教授とEJ・ヒューストン教授は^、高周波振動放電に関する多くの実験と観測を行った。^{[ 40 ]} 1883年、ジョージ・フィッツジェラルド^は英国科学振興協会の会合で^、コンデンサの放電によって電磁波が発生する可能性があることを示唆したが、電磁波を検出する手段が知られていなかったためか、この提案は追及されなかった。^{[ 31 ]}

ドイツの物理学者ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツが1879年に博士論文のテーマを探していたとき、指導教官のヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、マクスウェルの電磁気理論を証明してみるよう提案した。ヘルツは当初、その理論を検証する方法が思いつかなかったが、1886年の秋にライデン瓶を大きなコイルに放電させ、隣接するコイルで火花を発生させるという観察から、実験装置を作る方法を思いついた。^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}ルムコルフコイルを使用してギャップ間に火花を発生させ（火花ギャップ送信機）、近くの金属ループアンテナのギャップ間に発生した火花を観察することで、ヘルツは1886年から1888年の間に、マクスウェルの理論を検証する一連の科学実験を行った。^{[ 45 ]}ヘルツは1887年から1890年にかけて一連の論文でその成果を発表し、^{[ 46 ]} 1893年には完全な書籍の形で再び発表した。 ^{[ 47 ]}

最初に発表された論文「非常に速い電気振動について」は、1886年末から1887年初めにかけて行われた彼の研究の時系列的な経過を記述している。^{[ 48 ]}

初めて、電磁波（「ヘルツ波」）^{[ 49 ]}が火花ギャップ装置によって自由空間を透過し、短距離で検出されたことが意図的にかつ明確に証明された。^{[ 50 ]}

ヘルツは、送信アンテナと受信アンテナのインダクタンスと容量を変化させることで、放射波の周波数をある程度制御することができた。彼はコーナーリフレクターと放物面リフレクターを使用して電磁波を集束させ、20年以上前にマクスウェルの電磁気理論が予測していたように、電波が光と同じように振る舞うことを実証した。^{[ 31 ]}

ヘルツは電磁波の実用的な利用方法を考案したわけでも、この技術の潜在的な応用について説明したわけでもありません。ボン大学の学生から、これらの波にどのような用途があるのか​​と尋ねられたヘルツは、「全く役に立ちません。これは、マエストロ・マクスウェルが正しかったことを証明する実験にすぎません。肉眼では見えない、謎の電磁波が存在するだけです。しかし、それらは確かに存在します。」と答えました。 ^{[ 51 ]}

多くの物理学者は、光電信に似たシステムでヘルツ波を（光の代わりに）使用できることにすぐに気づきました。たとえば、リチャード・スレルフォールとジョン・ペリーは1890年に、アレクサンダー・ペルハム・トロッターは1891年に、フレデリック・トーマス・トルートンは1892年にそれを提案しましたが、彼らは皆、電信の点と線ではなく短い閃光という観点から考えていました。^{[ 52 ]} 1892年2月のフォートナイトリー・レビューに掲載された「電気のいくつかの可能性」というタイトルのあまり注目されなかった記事で、ウィリアム・クルックス卿は、無線電信が1年前に達成されたと述べていますが、その方法と種類については説明されていません。^{[ 53 ] [ 54 ]}アメリカの物理学者エイモス・エマーソン・ドルベアは、 1年後に同様のアイデアに注目を集めました。^{[ 55 ]}ヘルツは1892年に重度の感染症にかかり健康状態が悪化し、1894年に亡くなったため、電波通信の技術は他の人々に実用化されることになった。

1890年、エドゥアール・ブランリー^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]}は新しいタイプの検出器を実証した^{[ 69 ]} 。 ブランリーは、通常の状態では高い電気抵抗を持つ金属粉が、火花によって発生する電気振動の存在下で抵抗を失い、実質的に電気の導体になることを発見した。ブランリーは、金属粉をガラスの箱または管に入れ、それを通常の電気回路の一部にすることでこれを示した。ブランリーはさらに、金属粉が一度くっつくと、例えば管を叩いて振り分けるまで低い抵抗を維持することを発見した^{[ 70 ]} 。ブランリーの金属粉管は、エジンバラで開催された英国科学振興協会の会合でドーソン・ターナー博士によって説明されたときに注目を集めた^{[ 71 ] [ 72 ]} 。スコットランドの電気技師で天文学者のジョージ・フォーブスは、金属粉管がヘルツ波の存在下で反応している可能性があると示唆した。この装置はオリバー・ロッジが 実験で取り上げたものである。 ^{[ 73 ]}

イギリスの物理学者で作家のサー・オリバー・ロッジは、マクスウェルの電磁波の存在を最初に証明した人物に近づきました。1888年の春に、間隔を空けた火花ギャップのあるワイヤーに接続されたライデン瓶を使った一連の実験で、彼は異なる大きさの火花と、波長の関数と思われるワイヤーに沿った発光パターンが得られることに気づきました。^{[ 74 ] [ 75 ]}彼自身の発見を発表する前に、彼は同じ主題に関するヘルツの一連の証明を知りました。

1894 年 6 月 1 日、オックスフォード大学で開催された英国科学振興協会の会合で、ロッジは、最近亡くなったヘルツの研究と、6 年前にドイツの物理学者が証明した電磁波の存在に関する記念講演を行った。ロッジは、「ヘルツ波」（電波）の準光学的性質に関するデモンストレーションを行い、反射や透過を含め、光や視覚との類似性を示した。^{[ 76 ]} 6 月後半と 1894 年 8 月 14 日には、同様の実験を行い、伝送距離を 55 メートルまで伸ばした。^{[ 74 ]}これらの講演で、ロッジは、無線作業の標準となる検出器、ロッジがコヒーラーと名付けたブランリーの検出器の改良版を実演した。それは、2 つの電極の間に金属粉が入ったガラス管で構成されていた。アンテナからの波による微弱な電荷が電極に印加されると、金属粒子がくっつき、「コヒーレンス」を起こし、デバイスが導電性になり、電池からの電流が流れるようになりました。ロッジの装置では、コヒーラーからの微弱なパルスがミラー検流計によって拾われ、ミラー検流計に照射された光線が偏向し、パルスが受信されたことを視覚的に示しました。信号を受信すると、コヒーラー内の金属粉は、手動で操作する振動装置、または送信を受信するたびに鳴る近くのテーブルに置かれたベルの振動によって、バラバラにされ、「デコヒーレンス」されました。^{[ 76 ]}ロッジはまた、共鳴させることができる一対のライデン瓶を使用して同調を実演しました。^{[ 77 ]}ロッジの講義は広く宣伝され、彼の技術は、アウグスト・リギとその弟子であるグリエルモ・マルコーニ、アレクサンダー・ポポフ、リー・デ・フォレスト、ジャガディッシュ・チャンドラ・ボースなどの他のラジオの先駆者たちに影響を与え、発展しました。^{[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]}

当時、ロッジは電波を信号や無線電信に使うことに価値を見出していなかったようで、講義中に通信を実演しようとしたかどうかさえ議論がある。^{[ 77 ]}物理学者のジョン・アンブローズ・フレミングは、ロッジの講義は電信信号の実演ではなく、物理実験だったと指摘した。^{[ 80 ]}無線通信が開発されると、ロッジの講義は無線電信（ラジオ）の発明者をめぐる優先権争いの焦点となった。彼の初期の実演と後のラジオ同調の開発（1898年のシントニック同調特許）は、マルコーニ社との特許紛争につながった。ロッジのシントニック特許が1911年にさらに7年間延長されたとき、マルコーニは特許紛争を解決し、特許を購入することに同意した。^{[ 81 ]}

ロッジのデモンストレーションに触発されたインドの物理学者ジャガディッシュ・チャンドラ・ボースは、1894年から1900年にかけて、波長約5mmのマイクロ波領域におけるミリ波の特性に関する最初の研究を行った。^{[ 82 ]} 1894年11月にカルカッタ大学プレジデンシー・カレッジに設立した小さな実験室で、マイクロ波周波数における物質の特性を研究し、火花送信機、コヒーラー受信機、最初の導波管、ホーンアンテナ、半導体結晶検出器からなるマイクロ波分光計を発明した。 ^{[ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]} 

1895 年 11 月、コルカタのタウン ホールで行われた公開デモンストレーションで、ボースは、これらの新しい波が人間の体 (ウィリアム マッケンジー副総督) を通り抜け、2 つの壁を挟んで 23 メートル (75 フィート) の距離を伝わり、閉鎖された部屋でベルを鳴らし火薬に点火するために設置したトリガー装置に到達する様子を示した。^{[ 83 ] [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]} しかし、彼は通信に電波を使用することの研究には興味がなかった。

In 1894–95 the Russian physicist Alexander Stepanovich Popov conducted experiments developing a radio receiver, an improved version of coherer-based design by Oliver Lodge. His design with coherer auto-tapping mechanism was designed as a lightning detector to help the forest service track lightning strikes that could start fires. His receiver proved to be able to sense lightning strikes at distances of up to 30 km. Popov built a version of the receiver that was capable of automatically recording lightning strikes on paper rolls. Popov presented his radio receiver to the Russian Physical and Chemical Society on 7 May 1895 — the day has been celebrated in the Russian Federation as "Radio Day" promoted in eastern European countries as the inventor of radio.^[91][92][93] The paper on his findings was published the same year (15 December 1895). Popov had recorded, at the end of 1895, that he was hoping for distant signaling with radio waves.^[94] He did not apply for a patent for this invention.

In 1898 Nikola Tesla developed a radio/coherer based remote-controlled boat, with a form of secure communication^[95][96] between transmitter and receiver,^[97] which he demonstrated in 1898. Tesla called his invention a "teleautomaton" and he hoped to sell it as a guided naval torpedo.^[98]

グリエルモ・マルコーニはリヴォルノ工科学校で学び、ボローニャ大学のアウグスト・リギ教授の出版された著作に親しんだ。^{[ 99 ]} 1894年、ウィリアム・プリース卿はロンドンの王立研究所で、無線なしの電気信号に関する論文を発表した。^{[ 100 ] [ 101 ]} 1894年、王立研究所の講演で、ロッジは「ヘルツとその後継者たちの業績」を発表した。^{[ 102 ]}マルコーニは1894年の休暇中に、ヘルツが1880年代に行った実験について読んだと言われている。マルコーニはテスラの業績についても読んだ。^{[ 103 ]}この頃、マルコーニは電波が無線通信に使えることを理解し始めた。マルコーニの初期の装置は、ヘルツの実験室装置を通信用に設計されたシステムに発展させたものだった。マルコーニは当初、屋根裏の実験室で送信機を使って受信機のベルを鳴らしていました。その後、さらに通信するために、イタリアのボローニャ近郊にある家族の敷地内の屋外に実験場所を移しました。彼はヘルツの垂直ダイポールアンテナを、金属板を先端に取り付けた垂直ワイヤーに置き換え、反対側の端子を地面に接続しました。受信側では、マルコーニは火花ギャップを、エドゥアール・ブランリーや他の実験家によって開発された金属粉末コヒーラー検出器に置き換えました。マルコーニは1895年末に約1.5マイル（2.4km ）の距離まで無線信号を送信しました。^{[ 104 ]} 

Marconi was awarded a patent for radio with British patentNo. 12,039, Improvements in Transmitting Electrical Impulses and Signals and in Apparatus There-for. The complete specification was filed 2 March 1897. This was Marconi's initial patent for the radio, though it used various earlier techniques of various other experimenters and resembled the instrument demonstrated by others (including Popov). During this time spark-gap wireless telegraphy was widely researched. In July, 1896, Marconi got his invention and new method of telegraphy to the attention of Preece, then engineer-in-chief to the British GovernmentTelegraph Service, who had for the previous twelve years interested himself in the development of wireless telegraphy by the inductive-conductive method. On 4 June 1897, he delivered "Signalling through Space without Wires".^[105] Preece devoted considerable time to exhibiting and explaining the Marconi apparatus at the Royal Institution in London, stating that Marconi invented a new relay which had high sensitiveness and delicacy.^[106]

The Marconi Company Ltd. was founded by Marconi in 1897, known as the Wireless Telegraph Trading Signal Company. Also in 1897, Marconi established the radio station at Niton, Isle of Wight, England. Marconi's wireless telegraphy was inspected by the Post Office Telegraph authorities; they made a series of experiments with Marconi's system of telegraphy without connecting wires, in the Bristol Channel. The October wireless signals of 1897 were sent from Salisbury Plain to Bath, a distance of 34 miles (55 km).^[109] Around 1900 Marconi developed an empirical law that, for simple vertical sending and receiving antennas of equal height, the maximum working telegraphic distance varied as the square of the height of the antenna.^[110] This became known as Marconi's law.

他の実験局は、ペナース近郊のラバーノック岬、海峡の中央にある島フラットホームズ、サマセット側の岬ブリーンダウンに設置された。信号は、最初の地点と最後の地点の間、約8 マイル (13 km)の距離で受信された。使用された受信機器は、郵便局型のモールス符号インクライター^{[ 111 ]であった。 [ 112 ] [ 113 ]} 1898 年、マルコーニはイングランドのチェルムズフォードのホール ストリートにラジオ工場を開設し、約 50 人を雇用した。1899 年、マルコーニはロンドンの王立協会で発表した論文で、「電話検出器付き鉄水銀鉄コヒーラー」の発明を発表した。 

1898年5月、ロイズ社のために、バリーキャッスルと北アイルランドのラスリン島にある灯台との間で通信が確立された。同年7月、マルコーニ電信機がダブリン・エクスプレス紙のためにキングスタウン・レガッタのヨットレースの結果を報告するために使用された。キングスタウンの部屋に一組の機器が設置され、もう一組は蒸気船フライング・ハントレス号に搭載された。陸上の空中導体は高さ40フィート（12メートル）のマストに取り付けられたワイヤーネットの帯で、レースの進行中に数百のメッセージが送信され、正しく受信された。 

At this time the Prince of Wales, later King Edward VII, had the misfortune to injure his knee, and was confined on board the royal yacht Osborne, based in Cowes Bay. Marconi fitted up his apparatus on board the royal yacht by request, and also at Ladywood Cottage, in the grounds of Osborne House, Isle of Wight, where his Mother Queen Victoria was staying. More than 150 messages were sent during the 16 days of the Prince's convalescence.^[114] The distances covered were small; but as the yacht moved about, on some occasions high hills were interposed so that the aerial wires were overtopped by hundreds of feet, yet this was no obstacle to communication. These demonstrations led the Corporation of Trinity House to afford an opportunity for testing the system in practice between the South Foreland Lighthouse, near Dover, and the East Goodwin Lightship, on the Goodwin Sands. This installation was set in operation on 24 December 1898, and proved to be of value. It was shown that when once the apparatus was set up it could be worked by ordinary seamen with very little training.

At the end of 1898 electric wave telegraphy established by Marconi had demonstrated its utility, especially for communication between ship and ship and ship and shore.^[115]

1898 年以降、マルコーニの無線電信に関する研究の多くは、ヘイブン ホテルの駅と無線電信マストで行われた。[ 116 ^{] 1899年}、彼はイギリス海峡を越えてメッセージを送信した。また 1899 年、マルコーニは電気技術者協会に「無線電信」を講演した。^{[ 115 ]}さらに 1899 年、WH プリースは「エーテル電信」を講演し、無線電信の実験段階は 1894 年に終了し、発明家たちは商業段階に入ったと述べた。^{[ 117 ]}プリースは講演を続け、マルコーニや他のイギリスの発明家の業績を詳しく説明した。1899 年 4 月、マルコーニの実験は、ノートルダム大学のジェローム グリーンによって米国で初めて再現された。^{[ 118 ] [ 119 ]} 1899 年 10 月、コロンビア号とシャムロック号の国際レースにおけるヨットの進捗状況が空中電信によって報告され、伝えられるところによると 2 隻の船のステーションから陸上のステーションへ 4,000 語もの情報が送信された。直後、この装置は要請により米国海軍委員会に提供され、マルコーニの個人的な監督の下で非常に興味深い実験が行われた。^{[ 120 ]}マルコーニ社は 1900 年にマルコーニ無線電信会社に改名された。

1901年、マルコーニは波長366 メートル（820kHz  ）の昼間の大西洋横断無線周波数信号を受信したと主張した。^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}マルコーニは1901年にウェックスフォード州ロスレア・ストランドのマルコーニ・ハウスに無線送信局を設立し、コーンウォールのポルドゥとゴールウェイ州のクリフデンを結ぶ役割を果たした。1901年12月12日の発表では、受信に152.4メートル（500フィート）の凧で支えられたアンテナを使用し、コーンウォールのポルドゥにある同社の新しい高出力局から送信された信号を介して、ニューファンドランド（現在はカナダの一部）のセントジョンズのシグナルヒルでメッセージが受信されたと述べた。受信したメッセージは事前に手配されており、マルコーニも知っていたもので、モールス信号の「S」（3つの点）で構成されていた。しかし、ブラッドフォードは最近、理論的な研究と実験の再現に基づいて、報告された成功に異議を唱えている。現在では、電離層によって電離層波が強く吸収されるため、366メートルの波長での長距離伝送は日中には不可能であることがよく知られている。聞こえたのは単なるランダムな大気ノイズで、それが信号と間違えられたか、マルコーニが信号の短波高調波を聞いた可能性がある。 ^{[ 123 ] [ 124 ]} 2点間の距離は約3,500キロメートル（2,200マイル）であった。  

ポルドゥからニューファンドランドへの送信の主張は批判されている。^{[ 125 ]}ベルローズやブラッドフォードなど、1901年に大西洋が橋渡しされたことに疑問を呈する科学史家もいるが、他の科学史家はこれが最初の大西洋横断無線送信だったという立場をとっている。批判者たちは、マルコーニはこの実験で大気電気による迷走大気ノイズを受信した可能性が高いと主張している。 ^{[ 126 ]}コーンウォールのポルドゥにある送信所は、中周波数帯域で高出力レベルの信号を生成できる火花ギャップ送信機を使用していた。

マルコーニはイギリスからカナダとアメリカ合衆国へ送信した。^{[ 127 ]}この時期に、マルコーニはマルコーニ磁気検出器^{[ 128 ]}またはヒステリシス磁気検出器[ ^{129 ]と}呼ばれる特定の電磁受信機をさらに開発し、初期の大西洋横断作業（1902年）や、その後数年間の多くの小規模局で成功裏に使用された。^{[ 130 ] [ 131 ]} 1902年、アメリカ大陸から到着する船舶に海上無線通信を提供するために、アイルランドのコーク州クルックヘイブン村にマルコーニ局が設立された。船長は、最初の上陸港に上陸する必要なく、陸上の海運会社の代理店に連絡して、どの港で貨物を受け取るかを問い合わせることができた。[132] アイルランドは、その西側に位置するため、大西洋横断メッセージ送信の^{初期の取り組み}において重要な役割を果たすことになった。マルコーニはカナダのノバスコシア州グレースベイにある自身の無線局から大西洋を越えて送信を行い、1903年1月18日にはマルコーニの無線局からアメリカ合衆国大統領セオドア・ルーズベルトからイギリス国王への祝辞が送信され、アメリカ合衆国発による初の大西洋横断無線通信となった。

1904年、マルコーニはRMSカンパニア号で海洋日刊新聞「キュナード・デイリー・ブレティン」を創刊した。当初は、キュナード・ブレティンと呼ばれる4ページの小冊子に、その場の出来事が印刷されていた。タイトルは「キュナード・デイリー・ブレティン」で、副題は「船へのマルコーニ電報」であった。^{[ 133 ]}キュナード社のすべての客船には、マルコーニの無線電信システムが搭載されており、他の船や東半球または西半球の陸上局と常時通信が維持されていた。1903年10月、マルコーニが乗船していたRMSルカニア号は、大西洋の両岸と通信を行った最初の船となった。これらの船で発行された32ページの挿絵入り新聞「キュナード・デイリー・ブレティン」は、無線電信で受信したニュースを記録しており、最初の海洋新聞であった。 1903年8月、キュナード社は英国政府との間で、他のすべてのキュナード船と同様に、必要に応じていつでも英国海軍本部の所有物として貸し出しまたは購入できる2隻の蒸気船を建造するという協定を結び、政府は同社に船の建造のために260万ポンドを貸し付け、年間15万ポンドの補助金を支給した。1隻はRMSルシタニア号、もう1隻はRMSモーリタニア号であった。^{[ 134 ]}    

マルコーニは、無線電信の開発への貢献により、カール・フェルディナント・ブラウンとともに1909年のノーベル物理学賞を受賞しました。マルコーニによる無線通信への無線利用の実証、船舶への救命無線通信の装備^{[ 135 ]} 、最初の大西洋横断無線サービスの確立^{[ 127 ]}、英国短波放送サービスの最初の局の建設は、歴史に名を残しています。

1923 年 6 月と 7 月、マルコーニは夜間にコーンウォールのポルドゥ無線局からカーボベルデ諸島のヨット「エレットラ」まで 97 メートル帯で短波送信を行った。1924 年 9 月、マルコーニは昼夜を問わずポルドゥからベイルートのヨットまで 32 メートル帯で送信を行った。1924 年 7 月、マルコーニは英国郵政公社 (GPO) と契約を結び、ロンドンからオーストラリア、インド、南アフリカ、カナダへの電信回線を帝国無線チェーンの主要要素として設置した。英国からカナダへの短波「ビーム無線サービス」は 1926 年 10 月 25 日に商用運用を開始した。英国からオーストラリア、南アフリカ、インドへのビーム無線サービスは 1927 年に運用を開始した。システムの電子部品はチェルムズフォードのマルコーニのニュー ストリート無線工場で製造された。^{[ 136 ]}

フェルディナント・ブラウンの主な貢献は、送信機の生成部に閉じた同調回路^を導入し、誘導結合によって放射部（アンテナ）から分離したこと^{[ 137 ]： p.90、358-359}、そして後に受信目的での水晶の使用に関するものでした^{[ 137 ]} 。ブラウンは当初ストラスブール大学で実験を行いました。ブラウンは無線に関するテーマについて幅広く執筆しており、電気技師誌やその他の科学雑誌への多くの寄稿を通じてよく知られていました^{[ 138 ]} 。1899年、彼は「コンデンサと誘導コイルによる電気電信」と「表面を介した信号の無線電気伝送」の特許を申請しました^{[ 139 ]}。

無線機器の開発に取り組んでいた先駆者たちは、最終的に通信距離の限界に突き当たりました。アンテナをスパークギャップに直接接続すると、減衰の激しいパルス列しか得られませんでした。振動が停止するまでに数サイクルしか持ちませんでした。ブラウンの回路では、コイルとライデン瓶の間を揺れる際のエネルギー損失が少なかったため、はるかに長く持続する振動が得られました。^{[ 137 ]： p.358また、誘導アンテナ結合[ 140 ]}によって、放射器は発生器に整合されました。

1899年の春、ブラウンは同僚のカントールとツェネックとともにクックスハーフェンへ行き、北海での実験を続けた。1899年2月6日、彼は「表面を介した無線電気信号伝送」という米国特許を申請した。間もなく、彼は ムッツィング市までの42kmの距離を繋いだ。1900年9月24日には、62km離れたヘリゴラント島との間で無線電信信号が定期的に交換された 。エルベ川の灯台船とクックスハーフェンの沿岸局が、定期的な無線電信サービスを開始した。

1904年までに、ブラウンの名で知られる無線電信の閉回路システムは広く知られ、原理的には一般的に採用されていた。ブラウンの実験結果は『エレクトリシャン』誌に掲載され、その手法とは別に興味深いものとなっている。ブラウンは、この問題をいかにして満足のいく経済的な方法で解決できるかを示した。閉回路発振器は、周知のように、発振回路内の運動エネルギーを利用できるという利点があり、そのため、放射アンテナのみの場合よりもはるかに大きな容量を持つことができるため、より多くのエネルギーを蓄積して放射することができる。また、放射も長くなり、これらの結果はいずれも、切望されていた減衰のない波列の実現につながる。利用可能なエネルギーは、開放系よりも大きいものの、非常に高い電位とそれに伴う欠点を用いない限り、依然として取るに足らないものであった。^{[ 141 ]}ブラウンはギャップを充電するために極めて高い電位を使用することを避け、ギャップを分割することで無駄の少ないギャップも利用しました。^{[ 142 ]}しかし、彼の新しい配置の重要な点は、単にギャップを分割することではなく、それらを並列に低電圧で充電し、直列に放電する配置です。 1909 年にブラウンに授与されたノーベル賞はこの設計を示しています。^{[ 143 ]}ブラウンはまた、1905 年にフェーズドアレイアンテナの 背後にある原理を発見し、^{[ 144 ]}スマートアンテナとMIMOの開発につながりました。

ジョン・ストーンは初期の電話技師として働き、無線通信技術の開発に影響力があり、「宇宙電信」の分野で数十件の重要な特許を取得しました。ストーンの無線に関する特許は、他国の同等の特許と合わせて、この分野の特許文献に非常に大きな貢献をしています。この特許権者だけで70件以上の米国特許が付与されています。多くの場合、これらの明細書は、他の情報源への貴重な参照が満載された、この分野の文献への学術的な貢献となっています。^{[ 145 ]}

ストーンは、発振器の電気的寸法に関係なく、放射器システムに振動を与え、所定の長さの波の形でエネルギーを放出する方法を包含する多数の特許を取得している。^{[ 146 ]} 1900年2月8日、彼は米国特許第714,756号で選択システムを申請した。このシステムでは、それぞれ独立した自由度を持つ2つの単純な回路が誘導的に関連付けられており、電気振動をゼロ電位に戻すと電流が重ね合わされ、共振器システムを発振器に正確に同期させることができる複合高調波電流が発生する。^{[ 146 ]}米国特許第714,831号に記載されているストーンのシステムは、他の周波数の信号波のエネルギーを排除して、特定の周波数の自由または非誘導の単純な高調波電磁信号波を生成し、対応する周波数の強制的な単純な電気振動をその内部で生成するための高架導体と手段を備えている。^{[ 147 ]}これらの特許において、ストーンは、アンテナ回路に特定の周波数の単一の振動を強制することを目的として、多重誘導発振回路を考案した。特定の周波数の自由または非誘導の単純調和電磁信号波のエネルギーを、他の周波数の信号波のエネルギーを排除して受信するシステムにおいて、彼は、高架導体と、その導体に関連付けられ、受信するエネルギーの周波数に同調された共振回路を主張した。^{[ 147 ]}ストーンシステムと呼ばれるものに基づいて作られたコヒーラー^{[ 148 ]}は、米国陸軍の携帯無線装置の一部で使用された。ストーンコヒーラーは、2つの小さな鋼鉄プラグの間に緩く詰められた炭素顆粒が配置されている。これは自己デコヒーリング装置であり、他の形式の検出器ほど感度は高くないが、携帯装置の粗雑な使用に適している。^{[ 148 ]}

1886年後半、レジナルド・フェッセンデンはニュージャージー州ウェストオレンジにある発明家トーマス・エジソンの新しい研究所で直接働き始めた。フェッセンデンは、特に受信機の設計において、信号の音声受信の開発に取り組む中で、急速に大きな進歩を遂げた。米国気象局は1900年初頭に無線電信の体系的な実験を開始し、彼を専門家として雇用した。^{[ 156 ]}フェッセンデンはここで、2つの信号を組み合わせて3番目の信号を生成するヘテロダイン原理を発展させた。

1900年、大型無線送信オルタネータの建設が始まった。フェッセンデンは高周波火花送信機の実験を行い、1900年12月23日に約1.6キロメートル（0.99マイル）の距離で音声送信に成功し、これが最初の音声無線送信となった。1901年初頭、気象局はフェッセンデンをノースカロライナ州ロアノーク島のウィアーズポイントに正式に配置し、彼はハッテラス岬の西約5マイル（8.0km ）に位置するステーションに水上を横断する実験送信を行った。2つのステーション間の距離は約50マイル（80km ）であった。^{[ 156 ]} 10キロヘルツで1kWの出力を持つ交流発電機が1902年に製造された。この機械の開発の功績は、チャールズ・プロテウス・スタインメッツ、キャリル・D・ハスキンズ、エルンスト・アレクサンダーソン、ジョン・T・H・デンプスター、ヘンリー・ガイゼンホーナー、アダム・スタイン・ジュニア、およびF・P・マンスベンデルによるものである。^{[ 31 ]}    

1902 年にフェッセンデンが書いた論文では、重要な進歩があったと主張されており、その 1 つは他のシステムで経験されるエネルギー損失を大幅に克服したことである。ニューヨーク ジャーナルの特派員とのインタビューで、フェッセンデンは、初期の装置では送信端に空気変圧器を使用せず、エミッタとアンテナに同心円筒も使用せず、^{[ 156 ] [ 157 ]}容量を使用したが、他のシステムとは全く異なる方法で配置し、コヒーラや不完全な接触の形式は使用しなかったと述べた。フェッセンデンは、選択的および多重化システムに特に注意を払い、その方向での結果に非常に満足していると主張した。^{[ 156 ]} 1902 年 8 月 12 日に、フェッセンデンに、ワイヤなしの信号伝送のためのさまざまな方法、デバイス、およびシステムを対象とした 13 件の特許が発行された。^{[ 156 ]}これらの特許には多くの新しい原理が含まれており、その中でも傑作は、従来のシステムのように発振器のこれらの係数を局所化するのではなく、容量とインダクタンスを分配する方法であった。^{[ 146 ]}

1906年の夏までに、ブラントロック局に50キロヘルツを生成する機械が設置され、1906年の秋には、電気交流ダイナモと呼ばれるものが75キロヘルツで0.5kWの出力で定期的に稼働していた。^{[ 31 ]}フェッセンデン^{[ 158 ]}はこれを使って、マサチューセッツ州プリマスまで約11マイル（18km ）の距離で無線電話を行った。^{[ 31 ]}翌年には、周波数96キロヘルツ^{[ 159 ]}、出力1kWと2kWの機械が作られた。フェッセンデンは、減衰波コヒーラーシステムは本質的に実用的なシステムに発展する能力がないと信じていた。^{[ 31 ]}彼は、送信回路の定数を変化させながら、 2相高周波交流方式^{[ 160 ]}と連続波生成^{[ 161 ]}を採用した。^{[ 31 ] [ 162 ]}フェッセンデンはデュプレックスおよびマルチプレックスの交換方式も使用した。^{[ 163 ]} 1906 年 12 月 11 日、有線と連携した無線伝送の運用が行われた。^{[ 164 ] [ 31 ]} 1907 年 7 月には通信範囲が大幅に拡大され、ブラント ロックとロング アイランドのジャマイカの間で、約200 マイル (320 km)の距離で、昼間に、ほとんどが陸上で音声が正常に送信された。^{[ 165 ]}ジャマイカのマストの高さは約180 フィート (55 m)であった。^{[ 31 ]}      

1904 年 11 月、イギリスの物理学者ジョン・アンブローズ・フレミングは、2 電極真空管整流器を発明し、それをフレミング発振管と名付けました。^{[ 166 ]}彼はこれに対して、英国特許 24850 号と米国特許 803,684 号を取得しました。^{[ 167 ]}この「フレミング管」は感度が高く信頼性も高かったため、長距離無線通信用の受信機で使用されていた結晶ダイオードに取って代わりました。大気中の電気などによる非常に強い迷走信号によって永久的に損傷したり、調整が狂ったりしないという利点がありました。^{[ 168 ]}フレミングは、電子工学の業績により 1910 年にヒューズ メダルを受賞しました。マルコーニはこの装置を無線検波器として使用しました。

アメリカ合衆国最高裁判所は、不適切な権利放棄を理由に最終的に米国特許を無効とし、さらに、特許の技術は出願時に既知の技術であったと主張した。^{[ 169 ]}この発明は最初の真空管であった。フレミングのダイオードはその後何十年にもわたってラジオ受信機に使用され、 50年以上後に改良された固体電子技術に取って代わられた。

リー・デ・フォレスト^{[ 170 ] [ 171 ] [ 172 ]}は無線電信に興味を持ち、 1906年に当初はダイオード管であったオーディオンを発明し、その後1908年に三極管バージョンを発明した。彼はデ・フォレスト無線電話電信会社の社長兼秘書を務めた（1913年）。^{[ 173 ] [ 174 ]}デ・フォレスト・システムは米国政府に採用され、イギリス、デンマーク、ドイツ、ロシア、イギリス領東インドなどの政府にも実演され、これらの国々はすべて第一次世界大戦前にデ・フォレストの機器を購入した。オーディオンは電子機器の普及を促したため、デ・フォレストは「電子時代の父」の一人である。^{[ 175 ]}

デ・フォレストは真空管からオーディオン管を作った。また、減衰のない波送信機である「オシリオン」も作った。彼は無線電信のデ・フォレスト方式を開発し、アメリカン・デ・フォレスト無線電信会社を設立した。デ・フォレストは著名な電気技師であり、無線電信と電話の開発に最も貢献したアメリカ人である。彼の装置の要素は、比較的弱い電気信号を取り込み、それを増幅する。オーディオン検出器、オーディオン増幅器、そして「オシリオン」送信機は、無線技術と、書かれた音声または音声の伝送をさらに発展させた。第一次世界大戦中、デ・フォレストシステムは米国信号隊の効率性を高める要因となり、アラスカでも米国政府によって設置された。^{[ 175 ]}