原始作者為 Fred Archibald (VE1FA)，本文為翻譯與修改。
泰坦尼克號的無線電
一、無線電發展的簡要歷史
| 是否有功率放大器？ | 發射機類型 | 應用年份 |
|---|
| 沒有 | Spark 火花間隙發射機 | 從1886年到20世紀20年代初期 |
| 沒有 | 無線頻率交流發電機 | 從1902年到20世紀20年代，有少量使用於50年代。 |
| 有 | 電弧發射機 | 從 1905 年到 20 世紀 40 年代 |
| 有 | 電子管發射機 | 從1906年到20世紀70年代，至今仍然有應用。 |
| 有 | 半導體發射器 | 1947 年至現在 |
簡易的火花發射器，其原理是透過高壓放電產生 LC 共振，釋放出減幅波。
200 公瓦亞歷山德森無線頻交流發電機，利用馬達驅動發電機高速運轉，產生無線頻交流電。
1MW 美國海軍用電弧發射機。電弧發射機是最早能夠產生連續正弦波的發射器之一，也是最早用於透過無線電傳輸聲音（幅度調製）的技術之一，很快取代了占用頻譜極廣的火花發射機。在1922年，約80%的無線電設備採用電弧發射機。
關於電弧發射機的介紹，可參考以下資源： 電弧無線發射機 - 電子工程專輯
二、泰坦尼克的天線
圖中為泰坦尼克號的照片：載重53310噸；長度883英尺（約269.1公尺），寬度92英尺（約28公尺），馬力46000，船上載有2224名乘客和兩台無線電設備。
圖中顯示的是「泰坦尼克號」的馬可尼雙T型天線結構圖。它由兩組水平電纜和連接無線電設備的兩組饋線組成。
水平導線組由船首與船尾的桅杆拉起，長度為450英尺（137.2公尺），高度分別為190英尺（57.9公尺）至船甲板／海平面，以及250英尺（76.2公尺）。兩端使用浸瀝青的麻繩和20英尺（6.1公尺）長的白蠟木桿連接固定。中間導線由2對並聯導線組成，彼此間距為6英尺（1.8公尺），引下線同樣是4根。天線饋電點位於「T」的中心，自然諧振頻率約為930kHz（325米波）。
它確實是在長軸方向上具有正增益的天線。
三、泰坦尼克號的無線電設備
1. 主要參數
泰坦尼克號上設有兩組主要與次要的無線電信號發送接收設備。
主要發射機這台為 5kW 同步旋轉火花發射機，是當時最先進的火花發射機。由無線電操作員 Jack Philips（25歲）和 Harold Bride（21歲）在北愛爾蘭的 Harland + Wolff 造船廠安裝、測試、調試和操作，最終於 1912 年 4 月 2 日完全投入使用。呼號為了MGY。輸入直流電源為 100-110 VDC @ 60A。發射波長分別使用600米的「長波」（500 kHz）和325米的「短波」（930 kHz）。 调制信號的音頻為840Hz。 在白天，可以保證在250英里（402公里）內通訊，而在晚上則可達2000英里（3218公里）以上。
主要接收機適用於馬可尼多調諧器 (Marconi MultiTuner)+ 馬可尼磁性探測器 (Marconi Magnetic Detector) / 弗萊明電子管探測器 (Fleming valve detector) + 標準電話設備。
輔助發射機適用於使用 10 英吋線圈的 1.5W 普通火花發射機。 使用充電器 + 電池時，白天可覆蓋 40 英哩 (64 公里)。
輔助接收機適用於無法調整頻率的粉末檢測器/偏置器 + 墨粉印表機。
2. 減幅波（DW）
早期火花式發射機發出的波為減幅波，也稱為阻尼波（而非連續波 CW）。在 AM 模式下，聽起來像是「滋滋聲」或「嗡嗡聲」。在發射時會產生火花，火花的聲音即是發射的調製聲音。
減幅波 (Damped wave)、「DW」或稱簡單放電波 (plain spark)，應用於 1920 年代。
現代發射機的連續波單色調 (CW)。
泰坦尼克號 840Hz 同步「調變」旋轉火花發射的波形。或許可以稱為「調變的阻尼連續波」。
圖中顯示了三種 E 型火花的模式，從左至右分別為 60Hz、120Hz 和 750Hz。
可以明顯看出，增加火花頻率會對音調和效率產生顯著改善。
圖中顯示的是非同步旋轉火花間隙發射原理示意圖。更高的火花頻率可以帶來更好的效能。
如果交流發電機的電壓尖峰與轉子間隙同步，這將帶來更好的效能。
譯者註解：普通的火花放電間隙只有一组放電電極，放電頻率由電極距離決定。當按下開關後，電容充電，電壓逐漸升高，當電壓超過空氣的擊穿電壓時，形成放電通道並產生電流柱。火花放電通道、電容和電感會產生LC阻尼振盪，直到電壓不再維持放電迴路的形成，這次放電結束。之後，電容重新充電至放電電壓，進行下一次放電。對於700Hz的火花發射機，每秒會進行700次這樣的放電。
對於非同步旋轉火花發射機，電極間距離遠小於上述的普通火花間隙，在此情況下，放電頻率由旋轉火花間隙的旋轉速度決定。在單次放電尚未結束時，電極旋轉會自行結束放電，同時另一個電極會快速旋轉以進行下一次放電。藉此提高火花頻率，以改善發射效率。
對於同步旋轉火花發射機、電動發電機組和放電盤的同步旋轉。這樣每次放電可以在交流發電機的電壓絕對值的峰值時進行，以最大化發射效率。這要求放電盤上的電極數量等於發電機極數的兩倍，例如，對於700Hz的側音，需要350Hz的交流電（每個週期有波峰和波谷兩個幅值絕對值最大點），假設發電機的極對数为4，極數為8，那麼放電盤上應該有16個電極，並且電機轉速需要700÷8×60＝5250 rpm。
3. 馬可尼 5 公瓦 同步旋轉火花發射機
如圖所示，系統使用 100V-110V 直流電供電，在發射時的最大電流需求為 60A。電力首先驅動電動發電機組（馬來發電機組或 M-G 組）輸出 300V、420Hz 的交流電，最大功率為 5kW。直流馬達的最小功率為 10 馬力。發電機參數如下：6300rpm、級數為 8、工作時電流為 17A。轉動式放電盤上有 16 個放電端子。發電機的轉子與旋轉式電離盤（rotary spark gap）同步旋轉。最終產生840 Hz的發射頻率。
當按下開關後，電能經過變壓器，轉換為 10-14 kV 的電壓，並傳送至旋轉式發電機和 LC 主振盪器。
圖中左側的電機變阻器 (Motor Field Rheo) 用於設定電机的功率、轉速，以及訊號的音調。
圖中右側的發電機變阻器 (Alternator Field Rheo) 用於調節高電壓，以及調整火花質量。
電鍵電流約為 17A @ 300VAC。由於電流和電壓過大，實際應用中會使用繼電器來控制。
圖中顯示奧林匹亞號和泰坦尼克號所使用的 5 公瓦旋轉火花發射機的原理圖（基本正確）。
這是一個非常成熟且精密的工程，對於1912年那個時期的小型無線電愛好者來說，簡直就像一個超級廣播電台！
圖中顯示的是「泰坦尼克號」上的無線電設備完整原理圖，由 EA8EX 繪製。
4. 一些無線電發射設備的組件
調諧燈 (tuning lamp)它既可以作為頻率電流表，也可以作為調諧表。透過觀察燈泡的亮度來確認發射電流或調諧狀態。
附接地保護的在火花間隙中，可以切換開關。（帶有 0.01 英吋雲石絕緣間隙），可實現快速的發送與接收切換。（QSK）
馬可尼電磁開關繼電器（1910）譯者註解：低功率火花機允許直接使用電鍵來控制電路的開關。對於高功率設備，電流和電壓都非常大，因此需要使用電鍵來間接控制繼電器。
奧林匹亞號船上的實物
圖片如下：斷頭台開關（吉列式鑰匙），用於泰坦尼克號上的 5 公瓦旋轉火花主發射機，使用的馬可尼電鍵。
側邊的槓桿用於短路接收器，以便在發射時保護它。
馬可尼 5 公瓦 電動發電機組（M-G 組），附帶機械式同步旋轉間隙（「盤式放電器」），並置於保護箱中。如圖所示，馬達、發電機和放電盤均位於同一個傳動軸上，以相同的轉速旋轉。
「靜音室」中的發射設備。
2003 年美國紀錄片《深淵幽靈》重現的「泰坦尼克號」靜音室中的旋轉火花發電機
2002 年，利用潛水攝影拍攝的實際照片。
5. 泰坦尼克號的接收設備
馬可尼發明了無線電調諧器，於1900年獲得專利（編號7777）。圖中為…馬可尼路調諧器（馬可尼多頻調諧器）：調諧範圍為2600-100米 (120 kHz - 3 MHz)。於1907年由馬可尼申請專利，並在1907年至1918年間廣泛使用。通常與「Maggie」磁檢波器一起使用。
此設備可與各種類型的天線配合使用，並將來自不同天線的訊號匹配至檢波器。然而，此設備只能在選擇性與靈敏度之間做出選擇。
當操作員選擇與遠方微弱信號的無線電通訊時，會犧牲選擇性，容易受到附近高功率、鄰近頻率的無線電干擾。
馬可尼多路調諧器（Marconi Multiple Tuner）由C.S. Franklin於1907年設計。它提供了比以往設備更好的靈敏度和更低的損耗，可以在100-2600m的頻段（3MHz-120kHz）工作。
圖中為馬可尼的「Maggie」磁檢波器。當時的操作員非常喜歡它的靈敏度，相較於備用的弗萊明電子管檢波器，效果更好。
圖為「Maggie」的原理圖，由艾爾伯特·勞斯敦於1895年發明，馬可尼在1902年加以改良。它比粉末檢波器更靈敏。它是馬可尼公司在1902-1918年間使用的標準檢波器。
該裝置透過非線性磁滯效應運作（僅使用交流輸入波的一半來磁化鐵線），因此產生輸出訊號，具有類似二極體的效用。
泰坦尼克號上的另一個主探測器是弗萊明真空管檢測儀。右側的圖片表示一種常見的真空管檢波器的原理。然而，實際上「泰坦尼克號」上的檢波器並沒有耦合器（coupler），檢波器直接插入馬可尼三路調諧器和大「T」天線中。理論上，它的靈敏度比磁檢波器「Maggie」更高。實際上，它的可靠性很差。馬可尼版本的電路使用了兩個真空管。
6. 電台室的照片全景
目前已知唯一一張泰坦尼克號無線電室的照片。這張照片是布萊德（H. Bride）拍攝的，當時乘客在愛爾蘭皇后鎮下船時所拍。
奧林匹克號的無線電室。
《泰坦尼克號》電影劇照。
7. 泰坦尼克號無線電設備的實際表現
馬可尼公司保證，泰坦尼克號的無線電系統在白天能夠可靠地進行250英里的（402公里）通訊距離。
在愛爾蘭海試（4月2-3日）：
夜間通訊暢通，已與特內里費（1900英里、3057公里）和波爾圖賽德（2600英里、4184公里）建立穩定的聯繫。
白天通訊穩定，能夠與距離超過 400 英哩（644 公里）的船隻及沿海廣播站保持持續聯繫。
航行期間：
在4月7日至14日的期間，MGY成功將數百條訊息傳送給前往英國的海上廣播電台以及紐芬蘭的 Cape Race 廣播電台站。
4月13日，無線電系統發生故障，導致5kW的發射機無法運作，操作員整晚都在維修問題。故障原因是由一根14kV的橡膠包裹電纜接地短路所致。兩名操作員在維修過程中極度疲勞，直至4月14日晚上。
撞擊冰山後（4月14日）：
在撞擊冰山後，泰坦尼克號的無線電系統仍然有效運作，能夠與至少12艘船保持良好通訊，並且至少24艘船接收到訊息，還成功與 Cape Race 電台站建立聯繫。無線電設備持續運作至沉沒前幾分鐘（4月15日）。
在泰坦尼克號沉沒之前，收到求救信號的船隻共有 24 艘。陸上無線電站共有 4 個，分別是：
凱普雷斯，紐芬蘭島 (呼號 MCE)
薩伯島，新斯科舍省 (呼號：MSD)
西亞康瑟，馬薩諸塞州 (呼號 MSC)
海港，紐約州（呼號：MSE）
最後的求救信號（「CQD」）於泰坦尼克號當地時間02:17（UTC 0527Z）停止，引擎艙進水，發電機報廢。菲利普停止工作，前往靜音室關閉主刀開關後逃離。然而，甲板已被淹沒，菲利普無法逃脫，泰坦尼克號在3到4分鐘後沉沒。
MKC回覆給 MGY 的電報
四、泰坦尼克號的沉沒
災難發生的時間表
（以泰坦尼克號當地時間為準，與紐約時間相差五區，早1小時50分鐘，於沉沒地點測得）
4 月 10 日 - 14 日
總共發送了 250 條馬可尼電報。
4月14日
21:50 —— 加利福尼亞號 (Californian) 的 OP C. Evans：我們被冰雪包圍，無法前進。「我們已經將船停靠，周圍都是冰。」
23:50 ——泰坦尼克號的瞭望員發現冰山。
23:50:37 ——「泰坦尼克號」與冰山相撞（距離 500 海里，航速 22.5 節）。
4 月 14 日 - 15 日
晚上 11:58 12：14:00 ——史密斯艦長拜訪無線電室。
4月15日
凌晨 12:15 分鐘 ——「泰坦尼克號」連續發送 6 次緊急電報：CQD CQD CQD，位置為：41.46 度北緯、50.14 度西經。
00:15 – 00:45 —— 許多船隻和陸上廣播電台的回應，導致通訊量大幅增加。
00:12:25 ——「卡帕西亚號」（呼號 MPA）向「泰坦尼克號」發出呼叫。考德擁有許多訊息，等待您。
00:27 – 「泰坦尼克號」（呼號：MGY）的回覆：請立即到來。我們已擊沉一艘船，該船是CQD號。
凌晨 12:45 ——MKC MKC SOS SOS SOS de MGY MGY MGY（「奧林匹克號」是「MKC」的艦名）
凌晨 2:17 —— 收到「泰坦尼克號」最後的訊號：CQD 的 MGY 訊號發送已中斷一半。
凌晨 2:20 ——「泰坦尼克號」船頭斷裂，沉沒。
如果可以
泰坦尼克號的事故，有很多原本可以避免發生的巧合。
4 月 10 日至 14 日——泰坦尼克號的兩名電報員布雷德和菲利普發送了 250 條瑣碎的乘客電報，影響了冰山警報和其他船隻的通訊，兩個操作員都感到非常疲憊。
4 月 13 日——發射機出現故障，因此菲利普花費 6 小時來排除故障。因此，他在 14、15 號晚上好疲。
4 月 14 日下午 7 時 50 分 — SS 梅薩巴與泰坦尼克號（MGY）發送訊息
停止。 海面佈滿冰塊。
「停下來。海面上全是冰。」
電報的開頭是「Ice report」，而不是「MSG」。，因此，電報堆積在菲利普的桌子上，在事故發生之前。沒有傳給史密斯艦長。
4 月 14 日晚上 9 時 05 分 —— 加州號 (Californian) 的電報員艾文斯 (C. Evans) 發送SOM，我們被冰凍住，並且被包圍了。
然而，菲利普發送了：DDDD 我正在進行 Cape Race。
當時速度較快的船隻擁有優先通訊權，這就是著名的「請保持安靜！」
4 月 14 日晚上 11:55 分——艾文斯從早上 7 點開始值班，因此在晚上 11:35 分就下班回家睡覺了。11:50 分，泰坦尼克號的瞭望台發現冰山。當時，「加州」號與「泰坦尼克號」之間僅相隔 11 英里！
4 月 15 日凌晨 12 時 05 分 – 菲利普開始發送 CQD 訊號，許多遠方的船隻都能聽到。
4月15日凌晨12點20分——查爾斯·格羅夫斯（Charles Groves），隸屬於「加州人號」的第三副，試圖接收訊號，但不知道如何啟動磁檢波器的發條。當時，「泰坦尼克號」正在持續呼叫CQD。
4月15日凌晨12點30分至02點10分。「加州人號」船長羅德（Lord）與瞭望員在11英里外發現「泰坦尼克號」的燈光和火箭，由於寒冷海水造成的幻象，使得「泰坦尼克號」的外觀非常扭曲。「不需要叫醒艾文斯去確認無線電，或是親自前往確認。我認為這艘船不太可能是泰坦尼克號。」
六天後。
B 型摺疊救生艇救了布雷德的性命，但菲利普犧牲了，他的遺體留在救生艇上。艇上還有來自哈利法克斯 Mackay-Bennett 公司的其他船員。
1912年4月15日，泰坦尼克號的摺疊式救生艇正朝卡帕西亞號（Carpathia）靠近。
泰坦尼克號倖存者在卡帕西亞號甲板上：「優先救助婦女和兒童」（Women and children first）
哈羅德·布雷德正在登上「卡帕西亞號」。由於腳嚴重受傷，布雷德在「卡帕西亞號」上的無線電台工作了好幾個小時，讓「卡帕西亞號」的報務員科塔姆（Cottam）得以休息。
左為傑克·菲利普（Jack Phillips），25歲，泰坦尼克號高級電報操作員。 (SK)
右邊是哈羅德·布萊德 (Harold Bride)，年齡 22 歲，當時擔任「泰坦尼克號」的初級電報員。
從左到右依次為：加州號的三副格羅夫斯（C. Groves）、加州號的電報員艾文斯（C. Evans）、卡帕西亞號的電報員科塔姆（Cottam）。
泰坦尼克號沉沒對無線電的影響
一方面，這次事故中，有710人透過無線電獲救，證明了它在緊急時刻的重要性。泰坦尼克的無線電系統一直有效運作，直到船隻沉沒前幾分鐘，發電機進水。所有無線電操作員都表現出色或英勇：西里爾·艾文斯（Cyril Evans）、哈羅德·柯塔姆（Harold Cottam）、傑克·菲利普斯（Jack Philips）和哈羅德·布萊德（Harold Bride）。
然而，當時無線電相關的法規和運作不完善，在緊急時刻存在嚴重的漏洞，最終導致事故發生，船上的另有1514人喪生。
1865 年成立的國際電信聯盟（ITU）負責制定、管理和建立所有國際通訊標準。1912年6月4日至7月5日，在泰坦尼克號沉沒六週後，在倫敦舉行的…國際無線電報大會1912 年國際無線電報協定重點討論了「泰坦尼克號」的事故。
與以往不同，不再有人反對強制彼此通訊的想法，馬可尼公司宣布已經停止，除了緊急情況外，僅允許其電台站與其他馬可尼電台站進行通訊。
最終，受到「泰坦尼克號」沉沒事件的影響，會議增加了以下新規定：
依照國家分配的呼號首字母。譯者註：當時的呼號只有三位，分別以首字母區分，馬可尼公司所使用的無線電台則以「M」開頭。
依照指示，優先將天氣及時間資訊以電報方式傳送給船隻，並要求該區域內的船隻避免在傳輸這些電報時發射信號。
要求所有在危險情況下，靠近該船隻的無線電傳輸都必須由該船隻控制。 在緊急情況下，需要暫停發送長訊息。
要求無線電操作員及無線電設備必須直接聽從船長的指令。譯者註：當時，該船上的無線電操作員隸屬於馬可尼公司。
要求船舶的無線電系統必須能在沒有發電機電源的情況下運作至少 6 小時。若船舶的主無線電無法滿足此要求，則應安裝一個能夠滿足該要求的輔助無線電。
持續監聽所有大型船隻的24小時無線電通訊。
廣播室的時鐘：具有 3 分鐘靜音標記和自動報警計時功能。
另一方面，美國頒布了第一個無線電法。美國《廣播法》（1912年），於當年八月通過，符合國際電聯的規定。
所有無線電台及營運商必須取得許可。
所有海船必須維持24小時無線電值班。
600 مي赫茲頻段（500 kHz）為應緊急情況的頻率，優先處理緊急電報。
每小時有兩段各3分鐘的靜默時間，用來應對緊急通話。
「SOS」是標準的求救信號。
業餘無線電只能在200米的頻率範圍內使用，也就是1.5兆赫茲以上的頻率！
五、總結
最終，由於「泰坦尼克號」沉沒所導致的無線電法規，或許能挽救遠超過「泰坦尼克號」上的喪生人數。
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