Från Maxwell till Marconi

Hur radion växte fram: Maxwells teori, Hertz bevis, Marconis första trådlösa förbindelser, elektronröret och rundradions genombrott omkring 1920.

Grund11 min läsningGranskad 25 oktober 2026

Innehåll

Teorin: Maxwell förutsäger vågorna
Hertz: vågorna finns på riktigt
Kohärern och de första signalerna
Marconi bygger ett system
Gnistsändare och störningar
Tal och elektronrör
Superheterodyn, FM och rundradio
Kontrollfrågor

Radion har ingen ensam uppfinnare. Den växte fram under drygt ett halvsekel, från Maxwells teori om elektromagnetiska vågor på 1860-talet via Hertz experiment och Marconis första trådlösa förbindelser till elektronröret och rundradion omkring 1920. Vägen dit förklarar också varför tekniken ser ut som den gör i dag.

Teorin: Maxwell förutsäger vågorna#

Under 1800-talet gick det upp för fysikerna att elektricitet och magnetism hänger ihop. Hans Christian Ørsted märkte att en elektrisk ström får en kompassnål att svänga, och Michael Faraday visade att ett magnetfält som ändras kan driva en ström i en ledare. Faraday tänkte sig att krafterna verkar genom fält som fyller rummet.

Den skotske fysikern James Clerk Maxwell samlade kunskapen i ett litet antal ekvationer. Han presenterade teorin 1864 och publicerade den 1865. Ekvationerna säger att ett elektriskt fält som ändras skapar ett magnetfält, och att ett magnetfält som ändras skapar ett elektriskt fält. Fälten kan därför hålla varandra vid liv och röra sig fritt genom rymden som en elektromagnetisk våg (eng. electromagnetic wave). Hastigheten i ekvationerna låg mycket nära ljusets. Maxwell drog slutsatsen att ljus är en sådan våg och att det borde finnas liknande vågor med andra våglängder som ögat inte kan se. Läs mer om vågorna i elektromagnetiska vågor och det elektromagnetiska spektrumet.

Hertz: vågorna finns på riktigt#

Teorin var ännu bara matematik. Mellan 1886 och 1888 byggde den tyske fysikern Heinrich Hertz en apparat som både skapade och påvisade vågorna (figur 1). Sändaren bestod av två metallstavar med en liten lucka mellan sig, kopplade till en induktionsspole som gav mycket hög spänning. När spänningen blev tillräckligt hög slog en gnista över luckan, och strömmen började svänga mycket snabbt fram och tillbaka i stavarna. Ett så snabbt skiftande elektriskt fält sänder ut en elektromagnetisk våg.

Några meter bort stod mottagaren: en trådring med en liten lucka. Varje gång en gnista hoppade i sändaren hoppade en svag gnista också över luckan i ringen. Energi hade färdats genom luften utan någon tråd emellan.

Figur 1. Hertz försök, schematiskt. 1: induktionsspolen laddar stavarna tills en gnista slår över luckan. 2: strömmen svänger snabbt i stavarna och en elektromagnetisk våg sänds ut. 3: vågen framkallar en ström i ringen, och en liten gnista syns i dess lucka. Gnistan i ringen är beviset att energin kommit fram genom luften.

Hertz fortsatte och visade att vågorna kan reflekteras, brytas och polariseras precis som ljus, och han kunde bestämma deras våglängd. Därmed var Maxwells teori bekräftad. Hertz dog 1894. Enheten för frekvens, hertz (Hz), är uppkallad efter honom, se frekvens och våglängd.

Kohärern och de första signalerna#

För att kunna använda vågorna behövdes en känsligare detektor än en liten gnista. Ett svar var kohärern (eng. coherer): ett glasrör med lösa metallspån mellan två elektroder. Spånen leder strömmen dåligt, men när en radiovåg träffar dem klibbar de ihop och motståndet sjunker kraftigt. Då kan ett batteri driva ström genom ett relä, en klocka eller en morseskrivare. Ett lätt knack på röret får spånen att lossna, och mottagaren är redo för nästa signal. Principen byggde på iakttagelser av fransmannen Édouard Branly omkring 1890, och brittiske fysikern Oliver Lodge arbetade vidare med den.

Lodge höll den 1 juni 1894 en föreläsning där han visade Hertz vågor för en publik, och den ryske fysikern Aleksandr Popov presenterade den 7 maj 1895 en mottagare för radiovågor. Flera forskare var alltså nära ett fungerande system samtidigt. Nikola Tesla experimenterade under samma tid med högfrekventa strömmar och avstämda kretsar.

Marconi bygger ett system#

Italienaren Guglielmo Marconi började experimentera med radiovågor i hemlandet och flyttade sedan till Storbritannien. Där kombinerade han gnistsändare, antenn och jord med en kohärermottagare och byggde ett system som kunde skicka morsetelegram utan tråd (figur 2). Hans främsta insats var inte ett enskilt genombrott. Han satte ihop och förbättrade idéer från Hertz, Branly, Lodge och andra, ökade räckvidden steg för steg och byggde ett företag kring tekniken. Hans första brittiska patent söktes 1896 och beviljades den 2 juli 1897.¹

Den 12 december 1901 sände Marconi från Poldhu i Cornwall, och han uppgav att signalerna hördes vid Signal Hill på Newfoundland, över Atlanten. Många hade trott att radiovågor går rakt fram som ljus och därför inte kan följa jordens krökning. Förklaringen, jonosfären, kom senare, se jonosfären.

Figur 2. Överst: en tidig radiotelegrafi. Sändaren (batteri, nyckel, induktionsspole och gnistgap) matar en antenn och jord, och mottagarens kohärer styr ett relä som driver en morseskrivare. Nederst: gnistsändaren ger dämpade vågtåg med bred frekvensfördelning, medan en generator eller ett elektronrör ger en kontinuerlig våg på en enda frekvens.

Gnistsändare och störningar#

En gnistsändare skapar vågor genom att en gnista slår över ett gap. Varje gnista startar en kort svängning i sändarens krets, och svängningen klingar av efter några ögonblick. Det kallas en dämpad våg (eng. damped wave). Mellan gnistorna är det tyst, så sändningen består av korta vågtåg (figur 2, nederst). Sådana vågtåg sprider sig över ett brett frekvensområde. Två sändare i närheten av varandra störde därför ofta varandra, även när de var inställda på lite olika vågor.

Morsetecken sändes genom att en nyckel slog sändaren av och på, se morsetelegrafi. Eftersom sändningen bestod av korta gnistsalvor gick det inte att överföra begripligt tal eller musik. Avstämda kretsar, som görs resonanta på samma frekvens i sändare och mottagare, minskade problemet (se resonanskretsar och filter), men gnistsändarnas breda spektrum gick aldrig att få bort helt. Lösningen var en kontinuerlig våg, en jämn svängning på en enda frekvens.

Tal och elektronrör#

Reginald Fessenden, en kanadensisk radiopionjär, överförde hösten 1900 tal ungefär 1,6 km. För tal behövs en kontinuerlig bärvåg vars styrka varierar i takt med ljudet, en teknik som i dag kallas amplitudmodulation. Enligt vissa källor sändes tal och musik från Brant Rock i USA julafton 1906, men den uppgiften är omstridd. Ett sätt att få en kontinuerlig våg var att bygga stora roterande generatorer, som Alexandersongeneratorn i Grimeton.

Det andra sättet var elektronröret. Den brittiske ingenjören John Ambrose Fleming uppfann 1904 dioden, ett rör där en glödande tråd, katoden, skickar ut elektroner i ett lufttomt glaskärl.³ Elektronerna dras till en metallplatta, anoden, bara när plattan är positiv. Strömmen kan därför bara gå åt ett håll, och röret fungerar som likriktare och detektor för radiosignaler.

Amerikanen Lee de Forest lade några år senare till ett tredje element, ett galler mellan katod och anod (figur 3). En liten spänning på gallret styr den stora strömmen genom röret, och därmed kan röret förstärka en svag signal. Kopplat till en avstämd krets kan en triod också skapa en kontinuerlig svängning på egen hand. Elektronröret blev grunden för sändare, mottagare och förstärkare i flera decennier, tills transistorn tog över.

Figur 3. Elektronröret. Dioden (Fleming, 1904) släpper bara igenom ström åt ett håll och likriktar därför signalen. Trioden (de Forest) har ett galler mellan glödtråd och anod, så att en liten spänning på gallret styr en stor ström och signalen förstärks.

Superheterodyn, FM och rundradio#

Efter första världskriget gick utvecklingen snabbt. Edwin Armstrong ansökte 1919 om patent på superheterodynmottagaren, och patentet beviljades 1920. Fransmannen Lucien Lévy hade redan 1917–18 franska patent på en liknande idé, vilket gav en patentstrid. Principen är att blanda den inkommande signalen med en egen svängning i mottagaren så att den hamnar på en fast mellanfrekvens, där förstärkning och filtrering går att göra mycket effektivt. Nästan alla radiomottagare bygger fortfarande på den idén, se mottagare och blandare och frekvenssyntes.

Den amerikanska stationen KDKA sände den 2 november 1920 och räknas ofta som en av de första regelbundna rundradiostationerna. Därefter byggdes sändare ut snabbt, och i Sverige började rundradion några år senare, se radio i Sverige.

Armstrong fick den 26 december 1933 patent på frekvensmodulation (FM). I stället för att variera signalens styrka varierar man dess frekvens i takt med ljudet. De flesta störningar, till exempel blixtar och elektriska apparater, påverkar främst signalens styrka, och en FM-mottagare kan bortse från dem. Resultatet blev klarare ljud, se frekvensmodulation. Bandet 87,5–108 MHz för FM-radio är ännu i dag centralt i svensk rundradio, se analog rundradio.

Figur 4. Radions första sju decennier i korthet. Mellan Maxwells teori och KDKA:s sändningar går ungefär 56 år.

Kontrollfrågor#

Vem förutsade att elektromagnetiska vågor finns, och vem visade att de gör det?

Maxwell förutsade vågorna med sina ekvationer (presenterade 1864, publicerade 1865). Hertz påvisade dem med experiment 1886–88.

Hur fungerade Hertz sändare och mottagare?

Sändaren var två metallstavar med en lucka där en gnista slog över när en induktionsspole gav hög spänning. Gnistan fick strömmen att svänga snabbt i stavarna, och en elektromagnetisk våg sändes ut. Mottagaren var en trådring med en liten lucka, där en svag gnista syntes när vågen nådde den.

Varför störde gnistsändare varandra så lätt?

Varje gnista gav ett kort, dämpat vågtåg som sprider sig över ett brett frekvensområde. Två sändare i närheten täckte därför delvis samma frekvenser, även om de var inställda på lite olika vågor.

Vad gör en diod respektive en triod?

Dioden släpper bara igenom ström åt ett håll och fungerar som likriktare och detektor. Trioden har ett extra galler, och en liten spänning på gallret styr en stor ström, vilket ger förstärkning. Den kan också skapa en kontinuerlig svängning.

En station sänder på våglängden 300 m. Vilken frekvens är det?

$f = c / λ = 3 \cdot 10^{8} / 300 = 10^{6}$ Hz, alltså 1 MHz.

Varför räknas inte Marconi som radions ende uppfinnare?

Han byggde på arbeten av bland andra Maxwell, Hertz, Branly och Lodge, och flera andra utvecklade liknande tekniker samtidigt. Hans främsta insats var att göra tekniken till ett fungerande och kommersiellt system. År 1943 underkände USA:s högsta domstol ett av hans patent, men domstolen avgjorde inte vem som uppfann radion.

Vad är skillnaden mellan AM och FM?

Vid AM varierar bärvågens styrka (amplitud) med ljudet, vid FM varierar dess frekvens. Eftersom många störningar främst ändrar signalens styrka är FM mindre känslig för dem.

Brittiskt patent GB189612039A, Marconis första patent. Ansökt 1896 och beviljat 2 juli 1897. ↩
Artikel om högsta domstolens dom 1943 (patent 763 772), publicerad av Mercurians 1998. Domen hänvisade till Lodge och John Stone Stone och avgjorde inte frågan om vem som uppfann radion. ↩
Engineering and Technology History Wiki, ”Milestones: Fleming Valve, 1904”. ↩
Ericsson History, ”Pioneering SRA”: Svenska Radioaktiebolaget bildades 1919 av L M Ericsson, AGA och ASEA. ↩