Конструкції та їх творці. Ключ Морзе я натискаю, Жест від радості мимовільний, – І в простір випромінюю Електричні хвилі … "(З поезії 20-х років XX століття)

Для створення радіохвиль з кінця 19 століття використовують радіопередавачі – генератори електромагнітних хвиль, пов'язані з антеною. У передавальної антени енергія високочастотних струмів перетворюється в енергію електромагнітних хвиль. Відомо кілька основних типів передавачів радіохвиль: іскрові, дугові, машинні, лампові, напівпровідникові та ін

Історично першими були іскрові передавачі. У них коливання порушувалися в контурі під час появи іскри, тому вони і отримали назву – "іскровий передавач". Приймач міг ловити фактично одну радіостанцію, сигнал якої займав майже всю шкалу настройки. На початку першої світової війни Росія мала 72 польові, 4 автомобільні радіостанції, і 6 стаціонарних іскрових. Зі стаціонарних станцій 3 були системи "Marconi", що знаходилися в Бобруйську, Ташкенті і Александрові-Уральському, а 3-системи «Telefunken», що розташовувалися у Владивостоці, Хабаровську і Харбіні. Під час війни 1914 р. німці перерізали підводні телеграфні кабелі в Балтійському морі, які з'єднували Росію з країнами Заходу, і тоді всього за 100 днів були побудовані потужні передавальні станції для міжнародного зв'язку, що працювали в діапазоні хвиль 5000 м, 7000 м і 9000 м. Радіостанції по конструкції були однотипними і були найпотужнішими у Європі, Потужність в антені становила 100 кВт, Харчувалися радіостанції від величезної акумуляторної батареї напругою 12000 В. Під час передачі акумулятори розряджалися через коливальну ланцюг і антени, створюючи в навколишньому просторі радіохвилі.

Акумулятори заряджалися від машин постійного струму, які оберталися двома дизелями потужністю по 294 кВт. Наведений факт ще раз підтверджує сумнівність міфу про промислову відсталість Росії. Одна з побудованих радіостанцій розташовувалася в Москві на Ходинському полі, інша – у Царському селі, під Санкт-Петербургом. Однак робота потужних іскрових передавачів цих станцій викликала такі сильні перешкоди, що ускладнювала прийом радіограм. Метод збудження електромагнітних хвиль за допомогою електричної іскри, як відомо, використовував ще Г. Герц, і ще протягом майже 20 років цей метод практично був основним для передачі повідомлень без проводів. Іскрові генератори мали такі недоліки, як перешкоди радіоприйому, низький коефіцієнт корисної дії і нездатність передавати людську мову.

Дослідження з радіотелефонії в багатьох країнах показали, що для успішної передачі текстів необхідні незгасаючі коливання, тоді як іскрові передавачі давали тільки затухаючі. Для отримання незатухаючих коливань спочатку використовували електричну дугу Петрова (до слова, на заході її іменують дугою Деві). У 1900 р. англійський інженер електрик Вальдемар Дудцель (W. Duddel) вказав метод одержання стійких і потужних високочастотних коливань за допомогою дуги. З цією метою в схему дугового генератора він включив коливальний контур, настроєний на високу частоту. По закінченні двох років інший Вальдемар, але вже датський інженер Вальдемар Паульсен (V, Poulsen), відомий тим, що першим винайшов магнітофон, побудував практичну конструкцію радіотелеграфного дугового генератора незатухаючих коливань. Новий шлях отримання незатухаючих коливань заявив про себе тільки під час першої світової війни, коли радіостанції країн Антанти миттєво перестали ловити сигнали передавачів німецького флоту. Виявилося, що задовго до початку війни німецькі фахівці врахували недоліки іскрових передавачів і перейшли на передавачі з використанням електричної дуги. Таємниче зникнення німецьких сигналів пояснювалося тим, що при передачі незатухаючих коливань телеграфні знаки не прослуховуються телефоном. Через це в телефонах йшов нерозбірливий тріск.

Дугові передавачі добре себе зарекомендували на потужних телеграфних станціях того часу. Вони забезпечували телеграфний зв'язок на відстані в кілька тисяч кілометрів. У 1920 р. була встановлена ??рекордна зв'язок між Гельтовим (Англія) і Малабар (острів Ява, Індонезія) на відстані 12000 км. Регулярні радіотелеграфні передачі велися на значно менші відстані. Кращі дугові генератори стабільно працювали на хвилях не коротше 1000 метрів (приблизно середина нинішнього широкомовного діапазону довгих хвиль).

Заміна електричної іскри дугою також не ліквідувала всі згадані недоліки використовувалися в той час генераторів. Радіотехніка все більше схилялася до використання машинних генераторів високої частоти для безпосереднього харчування антенних ланцюгів радіостанцій. Хоча ці генератори і мали недоліки іншого роду (низька частота генерування струму і отримання відповідно до цього довгих радіохвиль), але вони дозволяли в якійсь мірі вирішити на час проблему радіозв'язку, хоча і не повністю. Першим наблизився до вирішення цієї проблеми професор Піттсбурзького університету і консультант Метеорологічного бюро Реджинальд Обрі Фессенден (Fessenden Reginald Aubrey). І не дивно, він ще в 1895 р. прийшов до думки про заміну затухаючих електричних коливань незатухающими, здатними передати мова, якщо їх промодульованих звуковими частотами. У 1900 р. він намагався передати промову за допомогою іскрового передавача, але безуспішно. У 1906 р. для цієї мети він вирішив використовувати генератори високої частоти.

Протягом кількох років був сконструйований ряд генераторів з частотою струму від 60 кГц до 200 кГц. Р. Фессендена називають одним із батьків радіомовлення, до нього всі радіопередачі йшли в режимі телеграфу з використанням азбуки Морзе. 4 січня 1906 Р. Фессенден провів першу радіопередачу в ефір з американського містечка Брант Рок штату Массачусетс. У передачі пролунали музичний твір Генделя «Ларго» та численні рекламні оголошення. Слухачі брали передачу на детекторні приймачі. За цю радіопередачу тільки один «батько» Р. Фессенден потрапив у відому книгу рекордів Гінесса, про інших же чомусь забули. Справа в тому, що коли Р. Фессенден задумав передати мова по радіохвилях, йому знадобився машинний високочастотний генератор з небувалою для того часу швидкістю обертання 100000 об / с і він звернувся до найвідомішому електротехніку того часу Чарльзу Протеус Штейнмецу, який працював у фірмі General Electric Company. 4. Штейнмец доручив сконструювати такий генератор своєму співробітникові, 26-річному молодому вихідцю зі Швеції Ернсту Александерсону (Ernst Frederic Werner Alexanderson (25.01 .1 878-14.05.1975)). Е. Александерсон не тільки розробляв машинний передавач, але справляв його монтаж і знаходився на передавальній станції під час історичного радіомовлення. Згодом Е. Александерсон став видатним ученим радіотехніком. Він пропрацював 46 років в General Electric Company, згодом став її головою, у цій компанії отримав 322 патенту та ще взяв участь у створенні Radio Corporation of America. За консультаціями з машинним передавачам до нього приїжджав з Європи не менш знаменитий Гульєльмо Марконі.

Прогрес у використанні електронних ламп у радіопередавачах дав можливість в 1920 році відкрити першу радіомовну станцію в м. Піттсбург (США). Через 2 роки на хвилі 3000 м почала працювати московська радіостанція імені Комінтерну з передавачем потужністю 12 кВт. У цей період зарубіжні радіостанції мали потужність тільки 1,5 кВт (м. Нью-Йорк) і 5 кВт (м.Париж). Передавач московської радіостанції мав 24 радіолампи з водяним охолодженням. Це було необхідно для отримання необхідної вихідної потужності. Ідея ламп з водяним охолодженням належить російському вченому М. А. Бонч-Бруєвича. Існує легенда, що ця ідея прийшла до нього під час розпиття чаю, як і належить кожному російському, у самовара. Конструкція самовара була такою, яка необхідна для потужних ламп. У середині розпечене вугілля, чи це не є подобу лампового катода? Вугілля нагріває трубу самовара – це може бути анод? Зовні – вода, вона і забирає тепло гарячої труби і таким чином нагрівається. Якщо у самовара мета нагріти воду, то у лампи навпаки необхідно охолоджувати трубку анода, щоб вона не розплавилася. У цьому випадку не потрібні дефіцитні тугоплавкі метали. Така конструкція ламп з водяним охолодженням дала можливість використовувати їх в радіостанціях великої потужності. Про успіхи російської радіоелектроніки заговорили за кордоном. У цей період часу в Західній Європі також велися роботи в галузі радіомовлення, але таких потужних генераторних ламп там не було.

У 1923 р. до Росії приїхали німецькі фахівці – винахідник лампового передавача А. Мейсснер і Георг фон Арко (Georg von Arko) з фірми «Telefunken». Г. фон Арко був співвласником цієї фірми, яку він створив разом з відомим професором А. Сла-бі (A. Slaby). Приїхавши фахівці вивчили російські радіостанції і дали їм високу оцінку. Після їх повернення до Німеччини, до Росії від «Telefunken» прийшло замовлення на виготовлення кількох генераторних ламп потужністю 25 кВт (у той час потужність німецьких ламп була в 5 разів менше).

Поява таких генераторних ламп дозволило відкрити потужну широкомовну радіостанцію і в Італії. У 1924 р. на батьківщині Г. Марконі заробила радіостанція «Union Radiofonica Italians». Co часом радіомовні станції були побудовані на всіх континентах. Їх поява викликала в деяких дикторів радіомовлення таку радість, що про це вони могли говорити перед мікрофоном протягом декількох днів без перерви. Чилійський диктор Мігель Анхель Наваррете почавши 30 липня 1990 святкову передачу, присвячену черговій річниці з дня відкриття радіостанції в г.То-ме, залишив студію тільки 8 серпня. При цьому він промовив без зупинки 113 годин 7 хвилин, майже 5 днів!
В даний час радіомовна мережа покриває всю планету, охоплюючи найвіддаленіші куточки Землі і приносячи людям душевний спокій. Так в 1991 р. офіцер французького флоту, що ніс службу на одному з островів архіпелагу Кергелен в Індійському океані, відправив зі своєї радіостанції незвичайну радіограму. У ній він скаржився всьому світу на свою самотність. Послання почула вся планета. У відповідь він отримав 200 тисяч листівок із серцевими словами підтримки з різних країн.
Застосування передавачів не обмежувалося тільки радіомовленням. Як завжди, новим винаходом зацікавилися військові. В арміях різних країн стали використовуватися лампові радіостанції. Лампові передавачі сподобалися і метеорологам для передачі інформації про погоду з повітряних куль. У 1927 р. завідувач аерологічної обсерваторією г.Павловска під Петербургом П.А. Молчанов запатентував радіозонди. Через 3 роки три великі кулі, наповнені воднем, підняли радіоапаратуру вагою 3 кг на висоту 9 км. Протягом 35 хв звучали радіосигнали, які брав на землі П. А. Молчанов. Повідомлення з зондів відразу передавалися в Інститут погоди в Петербурзі і Москву. Зразок одного з цих зондів був представлений на Міжнародній виставці повітряного транспорту. Цей експонат особливо відзначив відомий мандрівник Ф. Нансен, який був директором виставки.

Поява напівпровідникових приладів призвело до створення компактних, мініатюрних і економічних радіопередавачів. В основу розробки їх схем покладені ідеї винахідника лампового передавача А. Мейсснера. Незважаючи на успіхи напівпровідників, вони до цих пір не змогли потіснити радіолампи у генераторах потужних широкомовних радіо-і телестанцій. Використання напівпровідникових генераторів в радіопередавачах дозволило значно розширити їх область застосування. Для виявлення міграції дельфінів у світовому океані вчені Токійського університету використовують мініатюрні передавачі, які прикріплюють на тілі тварин. Інформація про дельфінів відразу надсилається на орбітальні супутники, які її реєструють і далі посилають знову на Землю, але тепер вже вченим. Британською фірмою «Remote Control Systems Incorporated» розроблені так звані "радіопілюлі". Це надмініатюрні передавачі розміром менше 2 см, що працюють в діапазоні 390 … 470 кГц. Вони призначені для вимірювання температури від -200 ° до 400 ° С, контролю тиску і кислотності водних середовищ. "Радіопілюлі" були використані в ряді клінік для Біотерм (вимірювання температури) різних проявів діяльності шлунково-кишкового тракту. Фахівці японської фірми Honda створили спеціальний передавач для буксирування автомобілів. На буксирує машині встановлюється потужний електромагнітний генератор, а в передньому бампері буксируемой – приймач електромагнітних хвиль. У результаті роботи генератора і приймача створюється потужний, хоч і невидимий "трос". Такий електромагнітноволновой "трос" дозволяє буксирувати легкові автомобілі зі швидкістю до 50 км / ч.

Винахід А. Мейсснера по суті стало серцем нашої цивілізації, биття якого коли-небудь почують брати по розуму в інших світах і відгукнуться. А може і ні?
 

 

Віктор Пестриков, Санкт-Петербург

Ключові теги: радіолампи