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アークコンバーターは、アーク送信機、または1903年に発明したデンマークのエンジニア、ヴァルデマール・ポールセンにちなんでポールセンアークとも呼ばれる[ 1 ] [ 2 ] 、初期の無線電信で使用された火花送信機の一種である。アークコンバーターは、直流電流を無線周波数交流電流に変換するために電気アークを使用する。 1903年から1920年代まで無線送信機として使用され、その後真空管送信機に置き換えられた。連続正弦波を生成できる最初の送信機の1つであり、無線で音声（振幅変調）を送信するために使用された最初の技術の1つである。電気工学の歴史的業績としてIEEEマイルストーンのリストに載っている[ 3 ]。
1892年、エリフ・トムソンは、直流から電気アークを用いて最大50kHzの高周波電流を生成する特許を出願した。1900年、ウィリアム・ダデルは、アークに同調共振回路を並列接続することで「歌うアーク」を実証した。ヴァルデマール・ポールセンは、アークを空気ではなく水素蒸気中で燃焼させることで効率を高め、150kHzの周波数を達成した。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
1903年までに、ポールセンとペダー・オルフ・ペダーセンは、電話と電信用の実用的な連続波無線システムを開発しました。コペンハーゲンでシンジケートが結成され、1906年にリンビーに局が設立されました。1906年、特許権はアマルガメイテッド・ラジオ・テレグラフ・カンパニーによって取得され、カラーコーツに局が設立されました。1907年、権利はC.ローレンツAGによって取得され、ヴァイセンゼー（ベルリン）に局が設立されました。1908年までに、この局はリンビーと音声と音楽を送信していました。1909年、シリル・フランク・エルウェルはポールセン無線電話電信会社を設立し、1910年までにカリフォルニア州サクラメントとストックトンの局が通信を開始しました。その後、パロアルトに製造施設が設立され、1913年に米国海軍は100キロワットのアークを発注しました。 1911年、ビーチ・トンプソンが同社を買収し、フェデラル・テレグラフ・カンパニーと改名した。送信機はフェデラル・アークと呼ばれるようになった。1912年までに、同社は西海岸に13局、シカゴ、カンザスシティ、フォートワースに局を設立し、フェニックスに中継局を設置した。[ 7 ]： 120-132
1922年、標準局は「アークは高出力長距離通信に最も広く使用されている送信装置である。現在、アークは一定期間に無線目的で実際に宇宙に放射される全エネルギーの80パーセントを占めていると推定されており、アマチュア無線局は考慮されていない」と述べた。[ 8 ]
この新しい、より洗練された連続波無線信号生成方法は、デンマークの発明家ヴァルデマール・ポールセンによって最初に開発されました。当時使用されていた火花放電式送信機は減衰波を生成し、放射電力の大部分を複数の周波数で強い高調波の送信に費やし、無線周波数スペクトルを干渉で満たしていました。ポールセンのアークコンバータは、単一周波数で減衰のない連続波（CW）を生成しました。
アーク発振器には3つのタイプがあります。[ 9 ]
連続波、すなわち「減衰のない」波（CW）は重要な特徴であった。なぜなら、火花放電式送信機からの減衰波を使用すると、送信機の効率と通信効果が低下するだけでなく、RFスペクトルを干渉によって汚染してしまうからである。
ポールセンアークコンバータは、アークの両端に同調回路が接続されていた。アークコンバータは、炭素陰極と水冷式銅陽極の間で水素ガス中でアークが発生するチャンバーで構成されていた。このチャンバーの上下には、磁気回路の2つの極を囲んで励磁する2つの直列フィールドコイルが配置されていた。これらの極は、アークの両側に1つずつチャンバー内に突き出ており、磁場を発生させていた。
数キロヘルツから数十キロヘルツの周波数範囲で動作させた場合に最も良好な結果が得られた。アンテナの同調は、アークコンバータの高調波を抑制するのに十分な選択性を持つ必要があった。
アークが安定して動作するまでに時間がかかるため、通常のオンオフキーイングは使用できませんでした。代わりに、周波数シフトキーイングの一種が使用されました。[ 10 ]この補償波方式では、アークは連続的に動作し、キーによってアークの周波数が1～5パーセント変化しました。不要な周波数の信号は補償波と呼ばれました。70 kWまでのアーク送信機では 、キーは通常、アンテナコイルの数ターンを短絡しました。[ 11 ]より大きなアークの場合、アーク出力はトランス結合アンテナインダクタに接続され、キーは接地された二次コイルの下部の数ターンを短絡しました。[ 12 ]したがって、「マーク」（キーが閉じている）は1つの周波数で送信され、「スペース」（キーが開いている）は別の周波数で送信されました。これらの周波数が十分に離れており、受信局の受信機の選択度が十分であれば、受信局は「マーク」周波数に同調すると標準のCWを聞くことができました。
補償波方式は広いスペクトル帯域幅を消費します。これは、目的の 2 つの周波数だけでなく、それらの周波数の高調波も送信します。アークコンバータは高調波が豊富です。1921 年頃、予備国際通信会議[ 13 ]は、補償波方式が干渉を過剰に引き起こすため、これを禁止しました。[ 4 ]
単一波方式の開発により、2つの異なる周波数で信号を発信する必要がなくなった。[ 14 ]点火方式と呼ばれる単一波方式では、キーイングによってアークが開始および停止する。アーク室には、抵抗器を介して2つの電極を短絡させてアークを消火するストライカーロッドがある。キーは電磁石を励磁し、ストライカーを動かしてアークを再点火する。この方式が機能するには、アーク室が高温である必要があった。この方式は、約5kWまでのアーク変換器に適用可能であった 。
2番目のユニウェーブ方式は吸収方式で、2つの同調回路と単極双投のメイク・ビフォア・ブレーク・キーを使用します。キーが下がっているときは、アークは同調アンテナコイルとアンテナに接続されます。キーが上がっているときは、アークはバックシャントと呼ばれる同調ダミーアンテナに接続されます。バックシャントは、インダクタ、コンデンサ、負荷抵抗が直列に接続された2番目の同調回路です。[ 15 ] [ 16 ]この2番目の回路は、送信周波数とほぼ同じ周波数に同調されており、アークを稼働させ続け、送信電力を吸収します。吸収方式は明らかにWAイートンによるものです。[ 4 ]
吸収方式のスイッチング回路の設計は重要である。高電圧アークを切り替えるため、スイッチの接点には何らかのアーク抑制機能が必要である。イートン社は、リレーを動作させる電信キー駆動用電磁石を持っていた。そのリレーは、2つの経路（1つはアンテナへ、もう1つはバックシャントへ）それぞれに直列に接続された4組のスイッチ接点を使用していた。各リレー接点は抵抗器でブリッジされていた。その結果、スイッチは完全に開くことはなく、大きな減衰が得られた。[ 17 ]
{{citation}}ISBN/日付の不一致（ヘルプ）。 1921年4月24日に改訂。http ://www.forgottenbooks.orgポールセンアークの動作に関する真に満足のいく理論は、現在存在しない。満足のいく理論とは、必要なデータが与えられた場合に結果を計算できる理論のことである。