Приключения радиолуча

Пожалуй, начало электроники можно отнести к 1883 году, когда знаменитый Томас Альва Эдисон, пытаясь продлить срок службы осветительной лампы с угольной нитью накаливания, ввел в баллон лампы, из которой откачан воздух, металлический электрод.

Скольким открытиям суждено было состояться благодаря такому, казалось, обыденному свойству человеческого ума, как наблюдательность. Конечно, в науке удачу приносит не просто наблюдательность, а наблюдтельность, вооруженная знанием. Именно она привела Эдисона к его единственному фундаментальному научному открытию, которое легло в основу всех электронных ламп и всей электроники дотранзисторного периода. Открытое им явление впоследствии получило название термоэлектронной эмиссии.

Внешне опыт Эдисона выглядел довольно просто. К выводу электрода и одному из выводов раскаленной электрическим током нити он подсоединил батарею и гальванометр.

Стрелка гальванометра отклонялась всякий раз, когда к электроду подсоединялся плюс батареи, а к нити — минус. Если полярность менялась, то ток в цепи прекращался.

Эдисон обнародовал этот эффект и получил патент на открытие. Правда, работу свою он, как говорится, до ума не довел и физическую картину явления не объяснил. В то время электрон еще не был открыт, а понятие «термоэлектронная эмиссия», естественно, могло появиться лишь после открытия электрона.

Теперь-то каждый школьник знает, в чем ее суть. В раскаленной металлической нити скорость движения и энергия электронов повышаются настолько, что они отрываются от поверхности нити и свободным потоком устремляются в окружающее ее пространство. Вырывающиеся из нити электроны можно уподобить ракетам, преодолевшим силу земного притяжения. Если к электроду будет подсоединен плюс батареи, то электрическое поле внутри баллона между нитью накаливания и электродом устремит к нему электроны. То есть внутри лампы потечет электрический ток.

То ли Эдисон не догадался, как использовать явление, то ли занят был более волновавшими его в то время финансовыми и другими проблемами — историки так и не пришли к единому мнению, — но в течение более чем 20 последующих лет ни автору открытия, ни кому другому и в голову не пришло использовать электронный поток для нужд практики. Первый шаг был сделан Джоном Флемингом в 1904 году. Он изобрел вакуумный диод — первую двухэлектродную электронную лампу, получившую практическое применение. Лампа представляла собой стеклянный баллон с впаянной внутри его, как и в осветительных лампах, нитью накаливания. Только в отличие от них она была окружена Металлическим цилиндром, провод от которого выводился через стекло наружу. Металлический цилиндр, к которому подсоединялся положительный полюс батареи, назвали анодом, а нить накала — катодом. Как мы видим, катод был заимствован у обычной осветительной лампы, так что в какой-то мере ее можно считать далекой прабабушкой современных радиоламп.

Но диод не мог усиливать возбуждаемых радиоволнами в антенне приемника высокочастотных электрических токов. Он мог их лишь выпрямлять: пропускать ток только в одном направлении, когда на аноде напряжение станет «положительнее», чем на катоде. Если мы представим себе высокочастотные колебания электрического тока в виде синусоиды, то диод пропустит только верхнюю ее часть и отсечет нижнюю.

Такое преобразование сигнала называется нелинейным. Вообще любая нелинейность так или иначе изменяет форму сигнала. А это не проходит бесследно для его частотного спектра: он «обогащается», в нем появляются новые частотные составляющие. Не всегда такое обогащение благо. Иногда новые частоты рассматривают как помехи, которые вызывают так называемые нелинейные искажения. Кстати, их наличие, а это сличается в некачественных усилителях низкой, звуковой частоты, чутко улавливает наше ухо. А в других случаях новые частотные составляющие и есть полезный эффект. В частности, благодаря нелинейным свойствам диода в спектре принятого сигнала появляются звуковые частоты, которые в телефонных наушниках превращаются в телеграфные точки и тире, речь, музыку… Диод в данном случае выполняет роль знакомого нам со школьных лет детектора.

За несколько лет, прошедших со дня открытия радио, оно многого достигло. Но его возможности, особенно в части приемных устройств, были практически исчерпаны. Специалистам стало ясно: без электронных усилителей электрических сигналов не обойтись. Почему именно электронных? Да потому, что ток в проводнике есть движение электронов, а в большинстве случаев лучше иметь дело с самим первоисточником.

Если первый шаг на пути к электронному усилителю, можно сказать, сделал Эдисон, второй — Флеминг, то решающий, третий шаг был за американским инженером Ли де Форестом. 25 октября 1906 года он подал заявку на выдачу патента. Предметом изобретения была трехэлектродная лампа, названная Форестом аудионом от латинского слова «аудире» (что значит в переводе на русский «слушать»). Такое звучное имя она получила потому, что стала главной деталью усилителя электрических сигналов звуковой частоты. Единой терминологии в то время не было. Наряду с аудионом, электронные лампы называли «вакуумными трубками», а в России — «катодными реле». Но потом для трехэлектродной лампы прижилось короткое слово «триод», которым мы и поныне пользуемся. Правда, вакуумные триоды теперь уже в подавляющем большинстве уступили свои места полупроводниковым.

Новую лампу называли в печати «чудесным маленьким гигантом» и даже «величайшим изобретением со времен огня, рычага и колеса».

Что же такое особенное сделал Ли де Форест, что привело к революции в области радио? Изобретатель всего лишь поместил в ламповый диод еще один электрод, названный им сеткой. (Недаром говорят: до гениального просто.) Изменяя напряжение на вновь введенном электроде, можно было изменять текущий через лампу ток, замыкать или прерывать его. Инженер заметил, что очень малые изменения напряжения на сетке приводят к заметным изменениям тока лампы, а это и есть эффект столь долгожданного электронного усилителя…

Правда, революция в радио совершилась не сразу. Первые аудионы Фореста имели настолько низкое усиление, что были не намного лучше диодов. Потребовались еще годы усилий многих ученых, чтобы из аудиона выпестовалась усилительная лампа, которую уже имело смысл широко применять на практике. С 1913—1916 годов и началась по-настоящему эпоха радио. Открытия следовали одно за другим. Ламповая радиотехника набирала силу.

Наиболее заметные перемены произошли в технике радиоприема. Что содержал приемник доламповой поры? Резонансный контур, кристаллический детектор да наушники. Даже вакуумный диод Флеминга мало что изменил. Лампа-детектор нуждалась в источнике питания для разогревания нити накала, а срок ее службы был существенно меньше долговечности кристаллических детекторов.

И триоды тоже прибавили забот: для их работы нужна была не только батарея для подогрева нити накала, но еще и анодная батарея. Помню, в 50-х годах на витринах магазинов лежали анодные батареи для батарейных радиоприемников напряжением вольт под сто. Обычная батарейка для карманного фонаря казалась на их фоне миниатюрной. Но все эти неудобства с лихвой компенсировались возможностью многократного усиления сигналов.

«ЭТО ОСКОРБЛЕНИЕ СМОЕТ ТОЛЬКО КРОВЬ!»

В опытах с ламповыми усилителями «выплыла» одна из важнейших для радиотехники проблем — проблема обратной связи. Она касается не только радиотехники, а имеет довольно общий характер. Суть ее в том, что результат какого-либо процесса из-за определенных связей влияет на его ход или, как говорят специалисты, выход влияет на вход. Если процесс усиливается, то обратная связь называется положительной, если ослабевает, стабилизируется, то отрицательной.

Врезалось мне в память забавное пояснение принципа обратной связи в одном из популярных журналов, которое довелось видеть лет двадцать назад. На рисунке был изображен мушкетер, которому наступают на ногу. Какова будет реакция мушкетера на такое внешнее воздействие? Положительную обратную связь художник изобразил следующим образом. Несмотря на извинение, мушкетер хватается за шпагу и кричит: «Это оскорбление смоет только кровь!» Реакция довольно бурная. Мушкетер «загенерировал». При отрицательной обратной связи мушкетер подавил в себе раздражение, он сама любезность: «Ну что вы, это такой пустяк».

Многие скачкообразные и лавинные процессы, такие, как, например, взрыв — следствие положительной обратной связи. В разного рода автоколебаниях — незатухающих колебаниях, — возникших от внешнего толчка, тоже работает положительная обратная связь. Известные шимми и флатеры в авиации — пример автоколебаний.

На принципе положительной обратной связи зиждется и явление вынужденного излучения, на котором основана работа лазеров и мазеров. Химические и ядерные цепные реакции, смычковые инструменты и орган, депрессии и кризисы в экономике — вот только некоторые примеры, где работает принцип положительной обратной связи. Перечисленные проявления — следствие так называемой внутренней обратной связи, свойственной самому процессу, взаимосвязям между его элементарными актами. Внешняя же обратная связь, как положительная, так и отрицательная, вводится специальной электрической цепью или каким-либо регулятором.

В системах автоматического регулирования обратная связь, как правило, отрицательная, ибо ее задача уменьшить отклонения от заданного режима работы. Автопилоты, системы наведения ракет на цель, радиолокаторы слежения за целью — лишь крошечная толика устройств, где используется отрицательная обратная связь.

Интересно, что и сам-то термин «обратная связь» возник при исследовании ламповых усилителей. Сейчас трудно точно сказать, кому первому пришла счастливая мысль электрически связать выход усилителя с его входом, или, иначе, как говорят радиоинженеры, охватить усилитель обратной связью. Да такой, чтобы сигнал на его выходе резко возрос, то есть положительной связью, что возможно в том случае, если сигнал, поступающий на вход усилителя с его выхода, по фазе совпадает с входным. Если сигнал будет в противофазе, то обратная связь будет отрицательной и усиление уменьшится.

Исследования велись одновременно и независимо в разных странах. В результате в 1912—1913 годах появились достаточно чувствительные радиоприемники регенеративного типа, которые широко применялись в первую мировую войну.

Положительная обратная связь достигалась в приемниках довольно просто. Надо было только подать часть сигнала с анода триода, который служил одновременно и детектором и усилителем, на его вход, то есть на сетку лампы. Усиление триода сразу же возрастало. Чем больше сигнал с выхода триода на его вход, тем чувствительнее становился приемник. Но было замечено: если переборщить с величиной сигнала обратной связи, Подать его чуть больше некоторого, вполне определенного для данной схемы значения, то регенератор перестает усиливать принимаемые сигналы и сам начинает генерировать свои собственные колебания. Так был открыт ламповый генератор незатухающих колебаний. В 1913 году А. Мейсснер в Германии подал на него заявку на изобретение. Правда, опубликован патент был лишь после окончания войны — в 1919 году. В Германии многие материалы по радиотехнике засекречивались. Тем не менее открытие уже вызрело само по себе, и никакими ограничениями на публикации его нельзя было отменить. Позже, в 1914 году, и в других странах появились сообщения о триодном генераторе, в частности, публикация все того же Фореста.

Интересно, что даже тогда выяснить, кто первым сказал А, оказалось непросто. Например, между двумя американскими компаниями судебная тяжба о приоритете на регенеративный приемник длилась весьма долго. С одной из компаний сотрудничал Ли де Форест, с другой — молодой способный инженер, оставивший след в радиотехнике, Эдвин Армстронг.

В 1913 году Армстронг опубликовал несколько схем регенеративных приемников, которые позднее широко использовали радиолюбители США. Одну из подобных схем запатентовал и де Форест. В результате 20-летнего судебного разбирательства право первенства было признано за де Форестом. Но решение суда убедило далеко не всех. И по сей день изобретение регенератора многие связывают с именем Армстронга.

В то время прямо-таки гнались за повышением чувствительности, усиления. Это давала положительная обратная связь. Отрицательную же обратную связь начали применять во второй половине 20-х годов, когда стали обращать внимание на качество воспроизведения речи, в особенности, когда получила распространение многоканальная связь. Радиолампа, усиливавшая одновременно несколько сигналов от разных каналов, при пиковых нагрузках (например, в те моменты, когда сразу говорят все абоненты) «залезала» в нелинейный режим. И тут же рождались новые частотные компоненты. Такое явление назвали кросс- (или иначе — перекрестно) модуляцией. Из-за нее разговор между абонентами в одном канале прослушивается в других.

Отрицательная обратная связь позволила бороться с такой перегрузкой. Хоть усиление и уменьшилось, зато режим усилителя становился линейным, то есть сигналы усиливались без искажений. А уменьшение усиления компенсировалось увеличением числа усилительных каскадов.

МАВР СДЕЛАЛ СВОЕ ДЕЛО…

Электронная лампа в передатчиках прижилась не сразу. У нее, пока еще маломощной, была сильная конкуренция. Во-первых, со стороны дуговых генераторов, в которых высокочастотные колебания возбуждались электрической дугой. Они пришли на смену искровым передатчикам Попова и Маркони. Электрическая дуга в отличие от искры давала незатухающие высокочастотные колебания, поэтому и дальность связи сразу же возросла.

Хотя использовать электрическую дугу для получения высокочастотных колебаний предложил еще в 1900 году англичанин Дуддель, она, как и электронная лампа, не сразу была признана. Искровые передатчики были довольно просты, дешевы и надежны. От добра, как говорится, добра не ищут.

Оперативнее всех оказались немцы. В 1902 году датский инженер В. Паульсен предложил удачную конструкцию дугового генератора. Немецкое командование воспользовалось изобретением: установило новые генераторы на флоте. Но до особого распоряжения опечатало их. Пока же немецкие моряки пользовались искровыми передатчиками. Приказ пришел через… десять лет, когда началась первая мировая война.

В первые же дни войны русские, английские и французские радисты были озадачены. Они не могли перехватить ни одно из сообщений противника. Немецкие станции будто исчезли из эфира. Между тем они работали на полную мощность.

Разобрался в причине таинственного исчезновения инженер-электрик (впоследствии академик) Михаил Васильевич Шулейкин. Он предположил (и его догадка оказалась правильной), что немцы стали использовать для связи незатухающие колебания. А приемники, рассчитанные на затухающие колебания искровых радиопередатчиков, на них не реагировали. В наушниках — либо тишина, либо какие-то трески, похожие на атмосферные разряды. Михаил Васильевич сделал специальную приставку, и приемник вновь обрел слух. Такие устройства называли тиккерами. Они прерывали ток в телефонной цепи со звуковой частотой, и во время детектирования незатухающих колебаний вместо постоянного тока (не воспринимаемого телефоном) появлялась звуковая частота.

Дуговые передатчики использовались довольно широко. Среди них были и небольшие — мощностью в несколько киловатт, и гиганты на тысячу и более киловатт. Последние были весьма громоздкими сооружениями. Так, на радиостанции в Бордо мощностью 1000 киловатт генератор Паульсена весил 80 тонн, а на радиостанции в Пирл-Харборе мощностью 500 киловатт — 54 тонны.

Всем нам знакома ажурная конструкция Шуховской башни, на многие годы ставшая эмблемой советского радио. Сооружена она была в первые годы Советской власти. 30 июля 1919 года Совет Труда и Обороны принял специальное постановление, подписанное В. И. Лениным: «Для обеспечения надежной и постоянной связи центра Республики с западными государствами и окраинами Республики поручается Народному Комиссариату почт и телеграфов установить в чрезвычайно срочном порядке в г. Москве радиостанцию, оборудованную приборами и машинами, наиболее совершенными и обладающими мощностью, достаточной для выполнения указанной задачи».

Именно во исполнение постановления и была построена на Шаболовке, в то время окраинной улицы Москвы, 150-метровая металлическая башня конструкции инженера Владимира Григорьевича Шухова.

Ушло на нее всего 240 тонн металла, да и его удалось собрать в запасах военного ведомства лишь с огромным трудом. Для своего детища Шухов разработал не только проект, но и удивительно простую технологию сборки. Металлические секции, а всего их было шесть, собирались на земле, а потом готовую секцию поднимали с помощью пяти ручных лебедок сквозь верхнее кольцо предыдущей секции и скрепляли их болтами. Есть свидетельства, что за строительством башни наблюдал из окна своего кабинета в Кремле В. И. Ленин.

Башня послужила одной из опор антенны Московской дуговой радиостанции мощностью 100 киловатт. Функционировать станция начала 19 марта 1922 года. Генераторных ламп большой мощности в то время не было, и потому был взят дуговой передатчик. Основное назначение новой станции — радиотелеграфная связь, поскольку, кроме ламповых, все остальные передатчики мало подходят для передачи речи.

Вторым, и более серьезным для лампы конкурентом были машины высокой частоты. По существу, это обычные электромоторы переменного тока, но специально предназначенные для высоких частот. Чтобы получить ток высокой частоты, многополюсный стальной ротор генератора приводился во вращение с очень большой скоростью. Если частота оказывалась недостаточной, то ее умножали, как в самой машине, так и с помощью специальных трансформаторов.

Много оригинальных конструкций электрических высокочастотных машин создал русский инженер В. П. Вологдин. В советское время в Нижегородской радиолаборатории он построил к 1922 году машинный радиогенератор мощностью 50 киловатт, а в 1925 году — уже на 150 киловатт. Обе машины работали на Октябрьской радиостанции в Москве в 1924—1926 годах.

Именно 150-киловаттная машина обеспечивала радиотелеграфную связь Москвы с Нью-Йорком на длинных волнах.

Век машинных передатчиков оказался более долгим, чем дуговых. Еще до недавнего времени машины высокой частоты с успехом использовались для радиочастотной плавки и закалки стальных изделий. В 1952 году Вологдин был удостоен Государственной премии за участие в разработке… кузнечного цеха. Новинкой в кузнечном деле были его высокочастотные машины, которые с помощью индукционных токов разогревали кузнечные заготовки. Не надо было огнедышащих отравляющих атмосферу горнов. Грохочущие молоты заменили прессами.

Кроме этих двух конкурентов — дуги и электромашины, — был еще и третий — искровые передатчики. Они пока не ушли из радиотехники, их мощность была достаточной по тем временам.

В истории науки и техники есть, видимо, своя неумолимая логика развития, и каковы бы ни были на первый взгляд причудливые ее зигзаги, все потом возвращается на круги своя. Не открыл бы триод Ли де Форест, это обязательно сделал бы в скором времени кто-нибудь другой. Или, например, кристаллический, или, иначе, полупроводниковый диод и его вакуумный собрат появились почти одновременно, но закономерно, что сначала прошла эра электронных вакуумных ламп, а потом пришла эра транзисторов. Причем подошла именно к тому времени, когда промышленность была подготовлена к получению полупроводниковых материалов высокой частоты.

В конечном счете дуга и электромашина вынуждены были уступить свое место электронной лампе. Возможности их были ограниченны, с ними радиотехника не вышла бы на новые рубежи. Как говорится, мавр сделал свое дело, мавр может уйти. Дуговые и машинные передатчики — своего рода динозавры в радиотехнике. Им неизбежно предстояло исчезнуть. Но дело свое эти передатчики действительно сделали. Радиоинженеры научились принимать незатухающие колебания, проникли в некоторые тайны распространения радиоволн… В этом и состоит историческая заслуга дуговых и машинных радиогенераторов.

СЕНСАЦИЯ НА ВЫСТАВКЕ В СТОКГОЛЬМЕ

А генераторные лампы, предназначенные специально для передатчиков, становились все мощнее. Внесли свою лепту в их развитие и отечественные ученые. Первую русскую генераторную лампу построил в 1914 году Николай Дмитриевич Папалекси. В 1915 году при помощи передатчика, собранного на «лампе Папалекси», была установлена радиотелефонная связь между Царским Селом и Петроградом.

В том же году Армстронг передал человеческую речь через океан из Арлингтона в Париж. Он использовал ламповый генератор и регенеративный приемник.

Многое сделал в области мощных генераторных ламп Михаил Александрович Бонч-Бруевич. В 1918 году он, бывший царский офицер-радист, стал одним из ведущих специалистов, а позднее и руководителем организованной при содействии В. И. Ленина Нижегородской радиолаборатории. Она, по существу, стала первым советским научно-исследовательским институтом в области радио.

2 декабря 1918 года вождь революции подписал «Положение о радиолаборатории с мастерской НКПиТ». В нем, в частности, говорилось: «Радиолаборатория с мастерской Народного комиссариата почт и телеграфов является первым этапом к организации в России Государственного социалистического радиотехнического института, конечной целью которого является объединение в себе и вокруг себя в качестве организующего центра:

— всех научно-технических сил России, работающих в области радиотелеграфа;

— всех радиотехнических учебных заведений России;

— всей радиотехнической промышленности России».

Советская Россия находилась в кольце блокады, и работники лаборатории не имели никакой информации о новинках зарубежной радиотехники. Работать приходилось в условиях гражданской войны и разрухи. Дело тем не менее двигалось. В 1919 году сотрудники Нижегородской радиолаборатории собрали макет радиотелефонного передатчика. Хотя его мощность, отдаваемая в антенну, была всего 20 ватт, однако ее хватало, чтобы установить связь с Москвой. Необходимо было форсировать работы. Бонч-Бруевич обратился к Ленину с просьбой о помощи. Ленин сделал необходимые распоряжения и в неимоверной круговерти горящей повседневности нашел время ответить. В письме, в частности, было сказано:

«Пользуюсь случаем, чтобы выразить Вам глубокую благодарность и сочувствие по поводу большой работы радиоизобретений, которую Вы делаете. Газета без бумаги и «без расстояний», которую Вы создаете, будет великим делом. Всяческое и всемерное содействие обещаю Вам оказывать этой и подобным работам.

С наилучшими пожеланиями, В. Ульянов (Ленин)».

Осенью 1920 года должен был состояться радиотелефонный диалог между Москвой и Берлином. В то время между столицами была только радиотелеграфная связь. И вот на Ходынском поле в эфир вышел изготовленный в Нижнем Новгороде тот самый макет радиопередатчика. Диалога не вышло, получился монолог. В Берлине голос Москвы слышали, но ответить не смогли. Директор фирмы «Телефункен», сославшись на неисправность, обещал ее устранить и ответить через две недели. Однако в 1920 году обещанная передача из Берлина так и не состоялась. Не хватило мощности у передатчика. Ответ пришел лишь в октябре 1923 года, а генератором волн служила не электронная лампа, а машина высокой частоты.

Владимир Ильич внимательно следил и за работами лаборатории, и за зарубежными новинками в области радио. Об этом свидетельствуют многие документы.

Вот, в частности, один из них, в котором ярко проявилась его заинтересованность и забота о новой области техники.

«Товарищу Сталину с просьбой вкруговую всем членам Политбюро.

Товарищ Сталин, прилагаю два доклада: первый — профессора Осадчего, специалиста по электричеству, радиотелеграфной и телефонной связи, второй — Бонч-Бруевича (не родственника известных братьев Бонч-Бруевич, из которых один был управдел СНК, а другой выдающимся царским генералом). Этот Бонч-Бруевич, доклад которого я прилагаю, — крупнейший работник и изобретатель в радиотехнике, один из главных деятелей Нижегородской радиолаборатории.

Из этих докладов видно, что в нашей технике вполне осуществима возможность передачи на возможно далекое расстояние по беспроволочному радиосообщению живой человеческой речи; вполне осуществим также пуск в ход многих сотен приемников, которые были бы в состоянии передавать речи, доклады и лекции, делаемые в Москве, во многие сотни мест по республике, отдаленные от Москвы на сотни, а при известных условиях и на тысячи верст.

Я думаю, что осуществление этого плана представляет для нас безусловную необходимость как с точки зрения пропаганды и агитации, особенно для тех масс населения, которые неграмотны, так и для передачи лекций. При полной негодности и даже вредности большинства допускаемых нами буржуазных профессоров по общественным наукам у нас нет иного выхода, как добиться того, чтобы наши немногие коммунистические профессора, способные читать лекции по общественным наукам, читали эти лекции для сотен мест во всех концах федерации.

Поэтому я думаю, что ни в коем случае не следует жалеть средств на доведение до конца дела организации радиотелефонной связи и на производство вполне пригодных к работе громкоговорящих аппаратов.

Предлагаю вынести постановление об ассигновании сверх сметы в порядке экстраординарном до 100 тысяч рублей золотом из золотого фонда на постановку работ Нижегородской радиолаборатории, с тем, чтобы максимально ускорить доведение до конца начатых ею работ по установке вполне пригодных громкоговорящих аппаратов и многих сотен приемников по всей республике, способных повторять для широких масс речи, доклады и лекции, произносимые в Москве или другом центре.

Поручить СТО установить особый надзор за расходованием этого фонда, и, может быть, если окажется целесообразным, ввести премии из указанного фонда за особо быстрый и успешный ход работы.

Добавлю, что сегодняшние «Известия» сообщают об английском изобретении в области радиотелеграфии, передающем радиотелеграммы тайно. Если бы удалось купить это изобретение, то радиотелефонная и радиотелеграфная связь получила бы еще более громадное значение для военного дела.

Ленин».

15 сентября 1922 года в газете «Известия» было опубликовано сообщение:

«Центральная радиотелефонная станция послала следующую телеграмму:

Всем, всем, всем!

Настройтесь на волну 3000 метров и слушайте!

В воскресенье, 17 сентября, в 3 часа по декретному времени на Центральной радиотелефонной станции Наркомпочтеля состоится первый радиоконцерт.

В программе — русская музыка…»

Этим концертом, который прошел с большим успехом, начались передачи Московской радиотелефонной станции, получившей впоследствии наименование Радиостанции имени Коминтерна. И передатчик, и сами радиолампы были разработаны Бонч-Бруевичем и изготовлены в Нижегородской радиолаборатории. Станция была самой мощной в мире. Ее мощность в радиотелефонном режиме достигала 12 киловатт. Радиостанция в Нью-Йорке в это же время имела мощность всего 1,5 киловатта, а станции во Франции и Германии — по 5 киловатт. Московскую радиостанцию слышали на очень больших расстояниях. Она также использовалась Для передачи материалов РОСТА (Российского телеграфного агентства), которые принимались редакциями Местных газет.

8 декабря 1922 года по радио впервые передавались речи Ленина, записанные на граммофонные пластинки. Вскоре после смерти Владимира Ильича Нижегородской радиолаборатории присвоили имя В. И. Ленина.

В 1925 году Нижегородская лаборатория и трест заводов слабого тока приняли участие в выставке в Стокгольме. Все шведские газеты поместили статьи 0 советских экспонатах, отметили «высокое состояние русской радиотехники». В центре внимания оказалась большая 25-киловаттная лампа с водяным охлаждением. Никто из иностранцев и не подозревал, что Россия могла производить такие приборы.

В 1926—1927 годах на Шаболовке установили самый мощный в то время радиовещательный передатчик «Новый Коминтерн». Мощность, отдаваемая в антенну, составляла 40 киловатт. За его создание Нижегородскую радиолабораторию наградили в 1928 году вторым орденом Трудового Красного Знамени. Вот некоторые цифры тогдашней статистики, которые показывают динамику обновления радиопередающих центров. В 1927 году из 58 действовавших в стране передатчиков 38 были искровыми, 11 — ламповыми, 8 — дуговыми и 1 — машинным. В 1933 году дуговые практически перестали существовать, искровых осталось только 3 процента, а 97 — были ламповыми. К концу второй пятилетки уже все радиопередатчики стали ламповыми и более мощными. В том же, 1933 году в строй вступила 500-кило-ваттная станция. К 1941 году в стране работало свыше 100 мощных радиовещательных станций. В суровое военное время в 1943 году была построена крупнейшая в мире средневолновая радиовещательная станция мощностью 1200 киловатт.

Не только большими мощностями славилось отечественное радиостроение. Наши инженеры, как правило, находили собственные оригинальные решения. Уже в начале 1920 годов фирма «Телефункен» заказала у Бонч-Бруевича мощные генераторные лампы. Позднее при строительстве американской радиостанции мощностью 500 киловатт близ города Цинциннати использовалась советская система построения сверхмощных передатчиков. В Нью-Йоркском телевизионном центре, когда потребовалось высококачественное широкополосное усиление, была применена разработанная в СССР система модуляции. Многие агрегаты и узлы, которыми оснащались передающие центры в СССР, оказывались новинками для американской  радиопромышленности.

В 30—40-х годах широкое распространение получили разборные генераторные лампы. Дело в том, что катоды ламп были недолговечны, а все остальные довольно металлоемкие и дорогие конструкции — анод, сетка, система водяного охлаждения — служили долго. Поэтому родилась мысль сконструировать лампу так, чтобы иметь возможность менять вышедшие из строя детали. В пятидесятых годах мощность таких ламп достигла 1000 киловатт. И если раньше большие радиостанции строились по блочному принципу (например, 500-кило-ваттное радиопередающее устройство, установленное на станции имени Коминтерна, собиралось из шести однотипных передатчиков по сто киловатт, и их мощности складывались), то теперь для тысячекиловаттной радиостанции достаточно было одного выходного каскада на такой лампе. Именно в мощных радиопередатчиках, будь то радиовещательные или радиолокационные, лампы пока не уступают своих позиций полупроводникам.

РОЖДЕНИЕ «СУПЕРА»

«Супер» — так жаргонно называли радиолюбители 40—50-х годов супергетеродинный приемник. Сейчас, за редким исключением, все радиоприемники, будь то бытовые, телевизионные, связные, радиолокационные и других назначений, строятся по супергетеродинной схеме. А в период зарождения радиовещания господствовали простые в изготовлении детекторные приемники.

Их основным элементом был кристаллический детектор, который выпрямлял электрические колебания радиочастоты, наведенные в антенне радиоволной и выделенные резонансным контуром. В выпрямленном напряжении содержались колебания звуковых частот, которые в телефонных наушниках превращались в звуковые сообщения.

Кристаллический детектор был первым в современном понимании полупроводниковым прибором. Он пришел на смену капризному и ненадежному когереру. Хотя точная дата рождения кристаллического детектора не установлена (примерно 1906 год), можно с полным основанием сказать, что появился он как нельзя вовремя. С его помощью значительно расширилась аудитория радиослушателей.

Помимо простоты детекторный приемник обладал еще одним немаловажным достоинством: для него не требовалось источника питания. Энергию приносила сама радиоволна.

С совершенствованием радиоламп, естественно, проявилось давнее намерение услышать речь и музыку как говорят, «во весь голос». Пристроили после детектора усилитель низкой частоты (или сокращенно УНЧ) и стали слушать уже не в наушниках, а из громкоговорителей (динамиков). Потекла живая человеческая речь по комнатам, залам, площадям…

Чтобы увеличить дальность приема, стали усиливать радиочастотные колебания и до детектора поставили усилители радиочастоты (УРЧ). Вот вам и знаменитый приемник «прямого усиления», где радиочастотный сигнал усиливается, затем детектируется и опять следует усиление, но только уже на низкой, звуковой частоте. Эти приемники были в ходу у радиолюбителей еще в 50-х годах. Названия их звучали несколько таинственно: 1— V — 2, 1— V— 1, 0 — V — 2. Первая цифра означала число ламп для усиления радиочастоты, последняя — число ламп для усиления низкой частоты, а буква V означала детектирование.

В таком приемнике избирательность, то есть способность отстраиваться от сигналов соседних радиостанций, достигалась настройкой входного колебательного контура прямо на частоту нужной станции, и основное усиление до детектирования тоже производилось па этой частоте. Оттого и назывался такой приемник приемником прямого усиления. Покуда радиостанций было мало и использовались в основном длинные волны, особых проблем не возникало. Но как только началось освоение коротких волн, сразу же проявился недостаток схемы — стало нелегко отстроиться от других радиостанций, поскольку чем выше частота, тем шире становится полоса пропускания резонансного контура. Таково уж его свойство. (С ним мы немного познакомились, когда речь шла об опытах Герца.)

Если уподобить радиоприемник стадиону, а колебательный контур — его воротам, то чем шире полоса пропускания контура, чем шире ворота стадиона, тем больше шансов у безбилетников, то бишь сигналов других, мешающих станций и прочих разных источников помех проникнуть в приемник.

Крутишь ручку настройки приемника: чем короче длина волны, тем труднее избавиться от мешающих «соседей». Мало того, и слышимость падает. Голос в приемнике слабее от того, что усиление каскадов УР^ уменьшается с повышением частоты Дело в том, что на более высоких частотах выводы электродов, сами электроды ламп начинали вести себя как конденсаторы и тем самым уменьшали усиление.

Пробовали увеличить число каскадов УРЧ, чтобы компенсировать потери. Но на высоких частотах любые два близко расположенных проводника образовывали емкость. Через нее сигнал с выхода каскада попадал на вход. Возникала цепь положительной обратной связи, о которой уже упоминалось. Довольно легко усилитель терял устойчивость и начинал «генерить», то есть сам становился генератором.

Надо было сделать так, чтобы, независимо от частоты принимаемого сигнала, и избирательность приемника, и его усиление оставались практически постоянными. Этого удалось достигнуть в супергетеродине. Его проявление, если следовать хронологии, стало вторым важнейшим событием в радиотехнике после изобретения электронной лампы.

Тем не менее главным образом благодаря своей простоте и детекторные приемники, а схем их было превеликое множество, и приемники прямого усиления, и разные регенераторы еще долгое время применялись даже на коротких волнах. Да и сегодня в некоторых специальных устройствах нет-нет да и можно наткнуться на приемную схему из далеких 20-х годов.

У супергетеродина, этого счастливого ребенка (а родился он в 1917 году), было сразу четыре отца: французский инженер Л. Леви, немцы Г. Арко и В. Шоттки и уже известный нам Э. Армстронг. Но закон остался на стороне Леви, и ему был отдан приоритет.

Армстронг тоже получил патент на супергетеродин, но в США. Он, капитан корпуса связи, находился в ту пору (шла первая мировая война) во Франции; 30 декабря 1918 года послал из Парижа в США заявку на патент и получил его в июне 1920 года. В Америке считают изобретение супергетеродина величайшим достижением Армстронга.

В чем же идея супергетеродина? Она, кстати, блеснула еще в 1902 году. Смысл ее в том, что сигнал радиочастоты переносится с помощью местного генератора — гетеродина — на другую, более низкую частоту, где нет проблем с усилением и где можно сделать фильтры с нужной формой частотной характеристики. И главное, чтобы эта более низкая частота, которую во всех странах Европы назвали «промежуточной», была бы постоянной. Тогда и усилительные элементы, и резонансные контуры будут работать на одной и той же частоте. Так что их контуры не надо будет перестраивать. В таких условиях намного проще получить требуемую форму частотной характеристики приемника, или, как говорят радисты, согласовать ее с частотным спектром принимаемого сигнала.

Слово «гетеродин» произошло от двух греческих слов: «гетерос» — иной, другой и «динамис» — сила. То есть принимаемый сигнал радиочастоты подвергается воздействию другого, местного сигнала иной частоты. Этот процесс переноса сигнала с одной частоты на другую называется гетеродированием. Осуществляется он перемножителем, который в приемнике обычно называют смесителем. Интересно: сигналы перемножаются, а частоты их вычитаются! А чтобы частота на выходе смесителя была бы постоянной, равной промежуточен, надо подстраивать частоту гетеродина. Именно от качества усилителя промежуточной частоты, который сокращенно называют УПЧ, главным образом зависит чувствительность и избирательность приемника. Ведь независимо от длины волны принимаемой станции основная обработка сигнала происходит в УПЧ.