Между тем летом 1896 г. в печати появились (без сообщения каких-либо технических подробностей) сведения о том, что итальянец Маркони открыл способ «беспроволочного телеграфирования». Г. Маркони (1874—1937) не имел специального образования, но обладал энергичной коммерческой и технической предприимчивостью '. Тщательно изучив все, что было опубликовано по вопросу о передаче излучений без проводов, он сам сконструировал соответствующие приборы и отправился в Англию. Там он сумел заинтересовать руководство почтового ведомства и других предпринимателей. 2 июня 1896 г. он получил английский патент на устройства для «беспроволочного телеграфирования» и лишь после этого ознакомил публику с конструкцией своего изобретения. Оказалось, что оно в основном воспроизводит аппаратуру Попова.
Русский изобретатель продолжал совершенствовать свои радиоприборы и находить им новые применения. Весной 1897 г. Попов стал проводить опыты установления радиосвязи между кораблями в Кронштадтской гавани. Ему удалось установить связь вначале на расстоянии 640 м, а позднее — на 5 км. В ходе этих опытов он обнаружил явление отражения радиоволн от корпуса судна, пересекающего направление связи. Эти наблюдения впоследствии (1902—1904) были развиты немецким инженером X. Хюльсмайером, назвавшим свой прибор «телемобилоскопом». Все это легло в основу будущей техники радиолокации (способ обнаружения объектов по отражению ими радиоволн).
В 1898—1899 гг. продолжались дальнейшие эксперименты на Балтийском и Черном морях. П. Н. Рыбкин обнаружил возможность принимать радиосигналы не только на телеграфный аппарат, но и на слух.
«Беспроволочный телеграф» был использован А. С. Поповым для установления связи между островами Гогланд и Кутсало (г. Кот-кой) в Финском заливе на расстоянии 45 км. В 1899 г. радиотелеграф был применен при оказании помощи потерпевшему аварию броненосцу «Генерал-адмирал Апраксин». Как уже отмечалось в главе 8, на борту ледокола «Ермак» был установлен аппарат А. С. Попова, который помог спасти унесенных на льдине в открытое море рыбаков.
Несмотря на очевидные успехи Попов и его соратники не встречали необходимой поддержки в Морском министерстве. Лишь такие поборники новой техники, как вице-адмирал С. О. Макаров, оказывали ему содействие. Не принималось никаких мер и по налаживанию производства отечественной радиоаппаратуры. (Приборостроение в России вообще было слабо развито.)
Совершенно в иных условиях оказался Маркони. В Англии при поддержке почтового ведомства Маркони организовал частную фирму «Wireless Telegraph and Signal» («Компания беспроволочного телеграфа и сигналов»). Первая радиограмма была передана в июне 1898 г.
Общество Маркони, располагая большими денежными средствами, привлекло к делу многочисленный отряд высококвалифицированных сотрудников. Они занялись усовершенствованием, производством и применением радиоаппаратуры. В 1899 г. Маркони осуществил радиопередачу через Ла-Манш, а в 1901 г. — через Атлантику. Попутно, отнюдь не отличаясь скромностью, Маркони всемерно старался доказать свой приоритет (хотя он начал успешные опыты в мае 1896 г., т. е. позже Попова).
Как видно из рассказа Г. Уэллса «Филмер» (1903), английская публика даже самые радиоволны называла не «лучами Герца», а «лучами Маркони» '.
Попытки Маркони запатентовать свое изобретение в других странах, кроме Англии и Италии, не увенчались успехом, так как в большинстве из них уже было известно открытие А. С. Попова.
Определяя роль А. С. Попова и Г. Маркони в изобретении радио, академик А. Н. Крылов отмечал, что «...вопрос о приоритете в изобретении радио совершенно бесспорен: радио, как техническое устройство, изобретено Поповым, который и сделал об этом изобретении первую научную публикацию...» .
Проблемой беспроволочной передачи сигналов много занимался американский ученый югославского происхождения Н. Тесла (1856 —: 1943) 3. В 1890—1891 гг. он создал специальный высоковольтный высокочастотный резонансный трансформатор, сыгравший исключительную роль в дальнейшем развитии радиотехники.
В 1896 г. Тесла передал радиосигналы на расстояние 32 км на суда, двигавшиеся по Гудзону.
Электромагнитные волны Тесла с успехом применил не только для передачи телеграмм, но и для передачи сигналов управления различным механизмам. Радиосигналы с пульта принимались антенной, установленной на лодке, а затем передавались на механизмы управления, которые послушно выполняли все распоряжения Теслы. Специальные устройства, так называемые сервомоторы, превращали электрические сигналы в механическое движение. С 1900 г. Тесла стал работать над проектом радиоуправляемого летательного аппарата, снабженного реактивным двигателем. Таким образом, Тесла по справедливости может быть назван родоначальником радиотелемеханики. Следует отметить позицию милитаристских кругов США, которые вопреки желанию ученого попытались использовать его изобретения для создания радиоуправляемого оружия.
Первый период развития радиотехники (вплоть до конца первой мировой войны) характеризуется применением в основном искровой аппаратуры 4.
С 1901 г. радиопередатчиками стали оборудоваться морские суда. Увеличилось расстояние радиосвязи. В 1905 г. американский изобретатель Форест установил радиосвязь между железнодорожным составом в пути со станциями на дальность 50 км. В 1910 г. пароход «Теннесси» получил сообщение о прогнозе погоды из Калифорнии на расстоянии 7, 5 тыс.км, а в 1911 г. была достигнута радиосвязь на 10 тыс.км.
В 1907 г. была установлена надежная радиосвязь между Европой и Америкой.
В конце 1910 г. английская подводная лодка установила радиосвязь с крейсером через воздушную антенну.
В 1911 г. Бэкер в Англии изобрел портативный радиопередатчик весом около 7 кг и разместил его на самолете. Дальность радиосвязи составляла 1, 5 км.
Зарождение электроники '. Огромное значение для развития радиотехники имело появление на рубеже XIX и XX вв. электронных ламп. В перспективе это изобретение знаменовало также возникновение новой отрасли науки и техники — электроники. В 1883 г. Эдисон обнаружил, что стеклянная колба вакуумной лампочки накаливания темнеет из-за распыления материала нити. Впоследствии было установлено, что причиной этого «эффекта Эдисона» является испускание электронов раскаленной нитью лампочки (явление термоэлектронной эмиссии). Вначале Эдисон не предвидел возможности практического использования этого явления и не подвергал его детальному исследованию. Изобретатель ограничился публикацией в конце 1884 г. небольшой заметки «Явление в лампочке Эдисона».
Подлинное значение этого явления обнаружилось позже.
В 1904 г. английский ученый Дж. Э. Флеминг (1849—1945) изобрел вакуумный диод (двухэлектродную лампу) и применил его в качестве детектора (преобразователя частот электромагнитных колебаний) в радиотелеграфных приемниках.
В 1906 г. американский конструктор Ли де Форест (1873—1961) создал- трехэлектродную вакуумную лампу — триод (аудион Фо-реста), которую можно было использовать не только в качестве детектора, но и усилителя слабых электрических колебаний.
Спустя 4 года инженеры Либен, Рейке и Штраус в Германии сконструировали триод с сеткой в виде перфорированного листа алюминия, помещенной в центре баллона.
В 1911 г. американский физик Ч. Д. Кулидж изобрел оксидный катод, предложив применять в ламповой промышленности вольфрамовую проволоку, покрытую окисью тория.
Однако первые приборы Фореста и других изобретателей имели слабый коэффициент усиления. Необходимы были дополнительные изыскания, чтобы превратить триод в настоящий усилитель.
Этим новым устройством была регенеративная схема (1912) американского радиотехника Э. X. Армстронга (1890—1954). Это был чувствительный приемник и первый немеханический генератор чистых непрерывных синусоидальных сигналов. Регенеративная схема Армстронга была быстро принята промышленностью. В 1915 г. между Нью-Йорком и Сан-Франциско была установлена трансконтинентальная телефонная связь с применением регенеративных ретрансляторов. В том же году с их помощью был успешно осуществлен эксперимент по передаче сигналов из США во Францию.
Способность триода усиливать и генерировать электромагнитные колебания, открытая немецким радиотехником А. Мейснером (1883—1958) в 1913 г., позволила применить ламповые генераторы для получения мощных незатухающих электромагнитных колебаний и построить первый ламповый радиопередатчик. Передатчик Мейс-нера передавал как телефонные, так и телеграфные сигналы.
В разработке приемно-усилительных и генераторных ламп значительная роль принадлежит русскому физику Н. Д. Папалекси (1880—1947). В 1911 г. он заложил основы теории преобразовательных схем в электронике.
В 1915 г. американский физик И. Лангмюр сконструировал
двухэлектродную лампу — кенотрон, применяемую в качестве выпрямителя в источниках питания. В том же году И. Лангмюр и Г. Арнольд, повысив вакуум в триоде, значительно увеличили его коэффициент усиления.
С этого времени радиоэлектроника стала стремительно развиваться.
В 1914—1916 гг. Папалекси руководил разработкой первых образцов отечественных радиоламп. В 1916 г. при активном участии ученого-радиотехника М. А. Бонч-Бруевича (1888—1940) в России было налажено собственное производство электронных ламп.
Радиовещание
В 10 часов утра 7 ноября 1917 года радиостанция на борту крейсера «Аврора» передала радиограмму о крушении буржуазного строя и об установлении в России Советской власти
Ночью 12 ноября мощная радиостанция Петроградского военного порта передала обращение Ленина по радио: «Всем. Всем». С первых дней Октябрьской революции радио было использовано правительством как средство политической информации.
2 декабря 1918 года Ленин утвердил декрет, касающийся радиолабораторин в Нижнем Новгороде. Основные установки декрета сводились к следующему: «Радиолаборатория с мастерскими рассматривалась как первый этап к организации в России государственного радиотехнического института, целью которого является объединить в себе и вокруг себя все научно-технические силы России, работающие в области радио, радиотехнические учебные заведения и радиопромышленность».
По всей стране началось строительство радиосети. Радиостанции возникали там, где этого требовали условия новой экономики — в Поволжье, Сибири, на Кавказе. Телеграфное радиовещание, которое вел московский мощный искровой передатчик на Ходынке, передавало ежедневно по 2—3 тыс. слов радиограмм. Эти передачи организовывали жизнь государства в то время, когда была нарушена нормальная работа транспорта и проводной связи.
В Нижнем Новгороде небольшой коллектив (17 человек), переехавший сюда из Тверской радиоприемной станции, организовал первоклассный научно-исследовательский радиоинститут, объединивший крупнейших радиоспециалистов того времени во главе с М. А. Бонч-Бруевичем, А. Ф. Шориным, В. П. Вологдиным, В. В. Татариновым, Д. А. Рожанским, П. А. Остряковым и другими.
В радиолаборатории Нижнего Новгорода уже в 1918 году были разработаны генераторные лампы, а к декабрю 1919 года построена радиотелефонная передающая станция мощностью в 5 кет. Опытные передачи этой станции имели историческое значение для развития радиовещания. М. А. Бонч-Бруевич писал в декабре 1919 года: «В последнее время я перешел к испытаниям металлических реле, делая анод в виде металлической закрытой трубы, которая вместе с тем служит и баллоном реле... Предварительные опыты показали, что принципиально такая конструкция вполне возможна...».
Такие лампы с медными анодами и водяным охлаждением впервые в мире были изготовлены М. А. Бонч-Бруевичем в Нижегородской радиолаборатории весной 1920 года. Нигде в мире не было в то время ламп такой мощности; их конструкция явилась классическим прототипом для всего последующего развития техники генераторных ламп и до настоящего времени составляет основу этой техники. К 1923 году Бонч-Бруевич довел мощность генераторных ламп с водяным охлаждением до 80 кВт.
Для обеспечения радиосвязей с другими государствами профессор В. П. Вологдин в той же Нижегородской радиолаборатории построил машину высокой частоты мощностью 50 кВт, которая была установлена на Октябрьской радиостанции (б. Ходынской) в 1924 году и заменила искровой передатчик. В 1929 году на этой же станции начала работать машина высокой частоты В. П. Вологдина мощностью 150 кет.
Ведя огромную работу, направленную на выполнение правительственных заданий, советские радиотехники сумели осуществить оригинальные теоретические исследования. Примером могут служить работы профессора В. М. Шулейкина по расчету емкости антенн, расчету излучения антенн и рамок и распространению радиоволн, работы Н. Н. Луценко о емкости изоляторов, И. Г. Кляцкина о методах повышения полезного действия антенн, экспериментальные работы Б. А. Введенского с очень короткими волнами.
Значительные успехи были достигнуты в СССР в области радиовещания. В 1933 году начала работу радиостанция имени Коминтерна мощностью 500 кВт, опередившая по мощности на 1—2 года американское и европейское радиостроительство. Это замечательное сооружение было выполнено по системе высокочастотных блоков, предложенной профессором А. Л. Минцем и осуществленной под его руководством. На очереди стояла задача создания прямой радиосвязи с Сибирью, Дальним Востоком и Западом.
Кругосветная радиосвязь.
Как уже указывалось, задачи обеспечения дальней радиосвязи после первой мировой войны на Западе, пытались решить применением мощных длинноволновых радиостанций. Работы В. П. Вологдина с машинами высокой частоты в Нижегородской лаборатории и изготовление мощных генераторов на советских заводах давали возможность осуществить силами отечественной промышленности строительство сверхмощных длинноволновых радиостанций. Однако в этот период в радиотехнике вновь назревал очередной технический переворот, имевший первостепенное значение для мирового радио-строительства и требовавший Пересмотра вопроса о выборе длин волн.
Дело в том, что атмосферные помехи на длинных волнах в летние месяцы возрастали настолько, что любое увеличение мощности передающей радиостанции все же не могло обеспечить достаточную скорость передачи и надежность связи на больших расстояниях.
С ростом радиотелеграфного обмена оказалось необходимым увеличивать число радиостанций, обслуживающих данное направление связи, хотя диапазон длинных волн чрезвычайно тесен: без взаимных помех в нем могут одновременно работать не более 20 мощных радиостанций во всем мире. Эти радиостанции давно уже работали, и положение казалось безвыходным.
В 20-х годах опыты радиолюбителей по связи через Атлантику на волнах забытого после Попова диапазона (около 1100 м) дали успешные результаты. Атмосферные помехи на таких коротких волнах почти не замечались, и связь осуществлялась при очень небольшой мощности передатчиков (десятки ватт). Правда, на этих волнах наблюдались быстрые колебания силы приема (замирания) и не обеспечивалась круглосуточная связь. Тем не менее, эти совершенно неожиданные результаты были примечательны.
Опыты, проведенные в Нижегородской лаборатории в 922—1924 годах, показали, что передатчик небольшой мощности 50—100 Ватт, работающий на волне порядка 100 м на антенну в виде вертикального провода Попова, может обеспечивать уверенную связь в течение почти всей ночи на расстоянии 2—3 тыс. км. Оказалось также, что по мере увеличения расстояния надо уменьшать длину волны.
Изучая особенности коротких волн, М. А. Бонч-Бруевнч с 1923 года последовательно переходил ко все более коротким волнам. По мере укорочения волн он обнаружил «мертвую зону», то есть область отсутствия приема на некотором расстоянии от передающей станции. За этой зоной начиналась область уверенного приема, простирающаяся на огромные расстояния. Далее оказалось, что очень короткие волны (порядка 20 м и еще короче) совсем не были слышны в Ташкенте и Томске ночью, но обеспечивали совершенно надежную связь с этими городами днем. Это открытие позволяло утверждать, что короткие волны от 100 до 15 м практически обеспечивают дальнюю радиосвязь в любое время суток и любое время года. Более длинные волны коротковолнового диапазона хорошо распространяются зимой и ночью, волны короче — летом, ночью; примерно от 25 м начинаются так называемые дневные волны. Следовательно, 2—3 коротких волны могут обеспечивать практически круглосуточную связь на любое расстояние. Рис. 4. Два пути выбора длин воли для дальней радиосвязи.
Так советские радиотехники решили проблему организации дальней радиосвязи практически на любое расстояние совершенно оригинальным способом.
В середине 1926 года и фирма Маркони объявила о своих работах в области коротких волн.
Успехи направленных коротковолновых связей в СССР и Англии побудили и другие страны перейти к коротким волнам. Во многих странах началось строительство мощных коротковолновых станций для круглосуточной дальней радиосвязи. Благодаря экономичности и уверенности этих связей возросло государственное значение радиосвязи вообще.
Основные недостатки радиосвязи, обнаруженные еще А. С. Поповым, — атмосферные помехи и замирания сигнала, хотя и получили теоретическое объяснение, но не уменьшились. Наоборот, с ростом числа радиостанций появились еще и взаимные помехи станций друг другу. Объединение с проводной связью потребовало от радиосвязи такой же высокой надежности при составлении комбинированных каналов связи, какой обладала связь по проволоке.
Для повышения надежности радиосвязи, особенно после второй мировой войны, применялись многие меры повышения помехозащиты: выбор длин волн с учетом времени дня и года, составление так называемых «радиопрогнозов», прием на несколько разнесенных антенн, специальные методы передачи сигналов и др.
Работы академиков А. Н. Колмогорова и В. А. Котельникова заложили теоретические основания помехоустойчивости радиосвязи. В шестидесятых годах был разработан еще один метод: преобразование сигналов в такую форму, в которой они сохраняют свой вид, несмотря на отдельные искажения помехами (так называемое помехозащитное кодирование). Созданные трудами многих ученых теоретические работы в этой области выливаются сейчас в новую науку — теорию информации, которая рассматривает общие законы приема и передачи сигналов.
Современные радиостанции работают в общей системе электросвязи, пользуясь аппаратами Бодо, СТ-65 и др., и ведут многократную передачу. По каналам радиомагистрали Москва — Хабаровск обмен производится со скоростью свыше двух тысяч слов в минуту, причем и такая скорость не является предельной.
Комбинированная электросвязь потребовала использования коротковолновой техники и для радиотелефонной магистральной связи. С 1929 года началось внедрение в радио методов проводной дальней телефонной связи, прошедшее тот же сложный процесс борьбы с помехами и неустойчивостью. Появились многочисленные приборы для автоматической регулировки уровня модуляции, для заглушения приема во время пауз речи, уравнения звуков гласных и согласных, способы зашифровки речи как средства защиты от подслушивания и т. д. Все эти способы решают задачу лишь вчерне, но все же они позволили связать радиотелефонной связью Москву со всеми центрами в России и за границей, а также все континенты и государства.
При широчайшем развитии устройств для объединения радио с проводной связью сами передающие и приемные приборы подверглись очень существенным, но не принципиальным изменениям. В середине века в радиопередаче применялись только многокаскадные, стабилизированные по частоте передатчики с лампами, охлаждаемыми водой или воздухом под большим давлением. Такие лампы со времен Нижегородской лаборатории
29-04-2015, 02:25