Развитие технических средств радиосвязи

Развитие технических средств радиосвязи в начале текущего века было связано с деятельностью ряда ученых и реализацией их предложений ведущими фирмами. Вскоре после появления беспроводной связи производством необходимой для этого аппаратуры занялись многие мелкие предприятия, но довольно скоро, не выдержав конкуренции, они уступили место мировым поставщикам - фирмам "Маркони" (Англия, 1897) и "Телефункен" (Германия, 1903). Во Франции некоторое время (с 1897 по 1904 г.) по заказам России радиоимущество изготовляла мастерская Э. Дюкрете. В самой же России только военно-морское ведомство в 1900 г. организовало собственное производство радиоаппаратуры на предприятии, которое в разное время именовалось то мастерской, то депо и, наконец, стало заводом. Сначала оно находилось в Кронштадте, а в 1910 г. было переведено в Петербург.

Первые передатчики А. С. Попова основывались на способе генерирования затухающих электромагнитных колебаний, возбуждаемых искровым разрядом в симметричной относительно искрового промежутка колебательной системе. Искровой разряд осуществлялся с помощью катушки Румкорфа, выводы вторичной обмотки которой присоединялись к искровому промежутку, а в первичной обмотке помещался ключ для создания коротких и длительных сигналов. Наружный вид такого передатчика изображен на рис. 57.

57. Передатчик А. С. Попова на транспорте 'Европа'

Дальнейшее развитие этой схемы привело А. С. Попова в 1898 г. к использованию в качестве колебательной системы внешней сети проводов (передающей антенны), присоединяемой к одному электроду разрядника при заземлении второго. В подобной схеме емкость колебательной системы повышалась, что приводило к удлинению волны генерируемых колебаний и увеличению их мощности. Первые приемники А. С. Попова осуществлялись по схеме "прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний". Впоследствии в нее были внесены некоторые улучшения.

На дальнейшее развитие радиосвязи коренным образом повлияло установление помощниками А. С. Попова - П. Н. Рыбкиным и Д. С. Троицким во время испытаний радиоаппаратуры между фортами "Константин" и "Милютин" на Балтийском море возможности приема сигналов на телефон при невстряхиваемом когерере (1899). Это открытие А. С. Попов вскоре использовал в новом образце приемника [62], получившего название телефонного. Появление его открывало дорогу развитию приемников детекторного типа, широко применявшихся в мировой практике вплоть до 20-х годов XX в.

Особенностью аппаратуры первых лет существования радиосвязи являлось то, что передатчики типа вибратора Герца и передатчики, работавшие непосредственно на сеть (антенну) с включенным в ее разрыв искровым промежутком, не имели перестройки по частоте. Они излучали широкий спектр частот, и поэтому их работа могла легко прослушиваться приемниками, также не имевшими настройки. Стремление использовать явление резонанса (что способствовало увеличению колебательной мощности передатчика и повышению избирательности приемника) привело к созданию передатчиков по "сложной" схеме, в которых искровой разрядник был вынесен в отдельный контур. В приемниках подобная же схема осуществлялась в виде двух связанных настраивавшихся контуров, из которых один входил в цепь антенны. Этот принцип, предложенный немецким физиком Брауном (1900), впервые был использован в отечественной радиоаппаратуре, изготовляемой Кронштадтской мастерской в 1901 г. По этой же схеме выполнялись и станции, производимые для России в 1901 - 1904 гг. во Франции и в Германии.

Существенным недостатком передатчиков "сложной" схемы была их двуволнистость, возникавшая вследствие наличия сильной связи между разрядным и антенным контурами. Распределение мощности между колебаниями, совершавшимися на двух частотах, энергетически было невыгодно, так как для связи с определенным корреспондентом использовалась только одна из волн. Но затухание колебаний, возбужденных таким передатчиком, было меньше, чем в передатчиках с искровым промежутком в антенне, что обеспечивало лучшее использование явлений резонанса.

Для устранения двуволновости немецкий физик М. Вин предложил в 1906 г. пользоваться искровым разрядником, выполненным в виде последовательного ряда малых (d = 0,2 мм) зазоров, образованных медными дисками, между которыми при достижении определенного значения питающего напряжения возникала быстро гаснувшая искра. Контур возбуждения в этом случае действовал кратковременно ("ударно"), в то время как колебания, возникавшие в связанном с ним антенном контуре, продолжались значительно дольше и затухали значительно медленнее. Станции такого типа, как правило, питались через высоковольтный трансформатор от машин повышенной частоты (f=1000 Гц) и поэтому получили наименование "звучащих". При приеме их работы на слух в телефоне слышался тон, обычно соответствовавший удвоенной частоте питающего передатчик агрегата.

58. Двухкиловаттный передатчик во время опытов по радиосвязи на Балтийском море радиостанции образца учебно-минного отряда (1912)

Подобные станции появились в России после 1909 г., сначала они выполнялись по заказам фирмой "Телефункен", а затем производились отечественной промышленностью (Радиотелеграфное депо морского ведомства). Образец станции последнего типа (рис. 58) был удачно разработан в 1911 г. лейтенантом И. И. Ренгартеном, и в серийном изготовлении подобные станции под названием "звучащие радиостанции типа учебно-минного отряда" стали поступать на флот с 1912 г. [60].

В 1907 г. фирма "Маркони" приступила к разработке искровых радиостанций с вращающимся разрядником. С 1909 г. такие станции стали использоваться и у нас, сначала - импортные, а позже - отечественные, изготовляемые на заводе Русского общества беспроволочных телеграфов и телефонов, который фактически являлся филиалом фирмы "Маркони" в нашей стране. Станции такого типа обычно питались переменным током промышленной частоты (50 Гц), но за время существования питающего напряжения вблизи максимума происходило несколько разрядов. Так как интенсивность и продолжительность этих разрядов в различные моменты полупериода питающего переменного тока бывали разными, то тон станции оказывался нечистым. Для устранения этого недостатка фирма "Маркони" и завод Русского общества беспроволочных телеграфов и телефонов позже стали строить станции с синхронными разрядниками, в которых искра возникала один раз за полупериод подводимого напряжения [62а].

Радиотехника в России до Великой Октябрьской социалистической революции развивалась на основе искровых радиотелеграфных передатчиков затухающих колебаний и детекторных приемников. Делались отдельные попытки перехода к использованию незатухающих колебаний в радиотелефонии.

В доламповый период радиотехники были известны два метода создания передатчиков незатухающих колебаний: дуговой (Паульсен, 1902 г.) и машинный (Фессенден, 1906 г.).

Попытки практического использования незатухающих колебаний, создаваемых дуговым методом, в России впервые были сделаны в 1906 г. киевским инженером С. М. Айзенштейном, которому, в частности, был выдан патент на "способ увеличения интенсивности электрических колебаний, производимых методом Дудделя" [63]. Он же в эти годы проводил испытания "полевых радиостанций большой мощности, созданных по системе Паульсена", и работал над осуществлением радиосвязи между Киевом и Жмеринкой. Участники IV Всероссийского электротехнического съезда, проходившего в Киеве в 1906 г. [64, с. 129- 130], имели возможность ознакомиться с некоторыми из этих работ.

Несколько позже применением незатухающих колебаний для связи заинтересовалось наше военно-морское ведомство, заказавшее в 1908 г. фирме "Телефункен" две дуговые радиостанции, из которых одна была установлена в Петергофе, а вторая - на яхте "Нева". Аппаратура предназначалась для проведения опытов по радиотелефонии над водной поверхностью на расстояниях до 50 миль. Испытания не дали положительных результатов. Вторая попытка осуществить радиотелефонию на базе дуговых радиостанций была предпринята в 1913 г. Станции были заказаны парижской фирме и установлены на крейсерах "Рюрик" и "Громобой". Но и эти попытки оказались неудачными [65]. Причины этих неудач в наше время могут быть объяснены, с одной стороны, новизной дела, а с другой - тем, что вообще дуговые генераторы небольших мощностей (а испытуемые станции были именно такими) во все времена, пока использовался этот метод возбуждения колебаний, работали недостаточно устойчиво.

Более удачными оказались опыты по использованию незатухающих колебаний, создаваемых машинами высокой частоты. Разработка первой такой машины у нас (мощностью 2 кВт на 60 тыс. Гц) была поручена инженеру В. П. Вологдину. В январе 1913 г. машина была готова, и для ее испытания был приглашен лаборант Петербургского политехнического института инженер-электрик М. В. Шулейкин (впоследствии академик). К концу 1913 г. была осуществлена радиотелефонная связь между Гребным портом и Главным адмиралтейством в Петербурге (на расстоянии около 5 км). В итоге исследований возможности радиотелефонирования с помощью незатухающих колебаний Шулейкин пришел к выводу, что модуляция этих колебаний приводит к появлению "боковых" частот [66]. (В зарубежной печати на этот факт было обращено внимание много лет спустя.) Кроме того, Волог-диным была создана, а Шулейкиным испытана машина высокой частоты, предназначенная для радиотелеграфного обмена. Она была установлена на линейном корабле "Андрей Первозванный" и обеспечивала связь Петрограда с Гельсингфорсом (конец сентября 1916 г.). Позже эта станция поддерживала радиосвязь с Тверью, Ревелем и тем же Гельсингфорсом.

Первая мировая война со всей остротой поставила проблему радиосвязи и послужила толчком для форсированного развития в России ряда новых областей радиотехники и новых устройств. Среди них большое место заняли "катодные реле" (электронные лампы - по нынешней терминологии). В первую очередь они требовались для осуществления усиления (которое тогда выполнялось лишь на низкой частоте) для гетеродинов и, наконец, для первых попыток постройки ламповых передатчиков.

Изготовление во время войны отечественных "катодных реле" и ламповой радиоаппаратуры велось на заводе Русского общества беспроволочных телеграфов и телефонов (Н. Д. Папалекси, конец 1914 г.) и на Тверской приемной радиостанции международных сношений (М. А. Бонч-Бруевич, конец 1915 г.). Эти первые отечественные электровакуумные приборы принадлежали к группе "мягких" ламп. В их баллонах содержались значительные следы газа, и в работе таких "катодных реле" существенную роль играли ионизационные явления. "Жесткие" (т. е. высоковакуумные) лампы стали изготовляться у нас лишь с конца 1916г.

Тогда же с помощью передатчика, собранного на мощной "лампе Папалекси", впервые в России была осуществлена основанная на ламповом принципе радиотелефонная связь между Царским Селом и Петроградом (1915) [67].

Судить о состоянии и об уровне развития радиотехники и радиосвязи в России без учета ее экономических, политических и географических особенностей нельзя. С момента возникновения беспроводной связи первыми и наиболее емкими потребителями ее у нас стали военно-морской флот и армия, а затем уже почтово-телеграфное ведомство. Здесь сказались направленность политики правительства конца прошлого - начала нынешнего столетия и географическое положение нашей страны. В других государствах, особенно владевших в то время большим числом заморских колоний и крупными торговыми флотами, дело обстояло иначе. Имелись также существенные отличия в организации производства радиоаппаратуры в России и на Западе. Здесь сыграли свою роль главным образом экономические условия. Всего этого нельзя забывать при рассмотрении истории отечественной радиотехники и радиосвязи досоветского периода.