Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

Дальнейшая жизнь Маркони отмечена благополучием, коммерческим процветанием и поразительной работоспособностью до самой кончины. В 1907 г. он открывает первую трансатлантическую радиотелеграфную службу, в 1909 г. удостаивается Нобелевской премии. В 1921 г., переоборудовав в лабораторию личную яхту «Электра», Маркони приступил к исследованиям в области коротковолновой телеграфии, и к 1927 г. его компания развернула международную сеть коммерческих коротковолновых телеграфных станций. «Результаты опытов на яхте, — констатировал Маркони, — убедили меня, что с передатчиком мощностью в 1 кВт надежная коммерческая радиосвязь возможна на расстоянии по меньшей мере 2300 морских миль». В 30-х гг. XX в. Маркони занимается микроволнами, использует их в навигации. Он умер 20 июля 1937 г. В этот день по всему миру на две минуты замолчали все радиостанции.

Наш соотечественник, Александр Степанович Попов ушел из жизни совсем по-другому. Мы уже говорили, что незадолго до смерти Попов исполнял обязанности ректора Электротехнического института. Времена были сложные — 1905 г., революция, всеобщая неразбериха. Студенческая масса бурлит революционными идеями, администрация требует усиления репрессивных мер. Попов, совестливый, скромный и честный человек, настоящий патриот Отечества, переживает за своих талантливых юных воспитанников, которым грозит исключение, и за преподавателей, которым предназначены незаслуженные взыскания. Следуют постоянные вызовы ректора к министру народного просвещения, к градоначальнику, и выговоры, унижающие достоинство ученого. После одного из таких вызовов, состоявшегося 31 декабря 1905 г., Попов скоропостижно скончался…

* * *

Настало время рассказать о том, какие типы передатчиков радиоволн сменяли друг друга и какие сегодня используются в технике радиовещания и радиосвязи. Их имеется несколько видов: искровые, дуговые, электромашинные, ламповые, транзисторные. Они появлялись именно в такой последовательности.

Искровой передатчик нам уже знаком — это вибратор Герца. Мощный искровой разряд порождает электромагнитные колебания. Снабдив передатчик элементарным дополнительным устройством автоматической генерации разрядов при замыкании какого-либо контакта, возможно передавать информацию посредством кода Морзе, с помощью точек и тире. Такими были первый передатчик Попова и первый передатчик Маркони.

Этому методу свойственно множество существенных недостатков, один из которых — широкая полоса частот, занимаемых в эфире. Например, лучший образец радиопередатчика, относящийся к 1906 г., спроектированный для работы на частоте 750 кГц, занимал полосу частот от 540 кГц до 1200 кГц! Сравнить такой передатчик можно разве что с электродрелью или пылесосом. Ситуация знакомая: достаточно вблизи современного радиовещательного приемника «запустить» двигатель бытовой техники, как из динамика раздастся сильный треск, вызываемый искровыми разрядами у контактно-щеточного устройства.

Тем не менее в начале XX в. искровые системы связи использовались широко. Появлением искровых радиостанций в сухопутных войсках Россия обязана все тому же Александру Степановичу Попову. В 1900 г. он сам разыскал ненужные армейские конные повозки и разместил на них им же разработанные радиостанции. Связь устойчиво работала на расстоянии до 10 км, но в силу разный причин внедрение отечественной техники связи не пошло дальше испытаний на маневрах. Только после поражения в войне с Японией в 1904 г. началось распространение связных станций. Однако оснащение велось главным образом станциями фирм «Marconi» и «Telefunken» (Сименс и Гальске), которые даже открыли свои представительства-на территории России.

К 1914 г. все корабли ведущих западных держав имели на своем борту радиоустановки. Россия к этому времени обладала 72 полевыми и 6 стационарными искровыми радиостанциями. Для связи с командованием Франции и Англии в Петрограде и Москве построили станции мощностью 100 кВт. В дальнейшем мощные станции были построены военным ведомством также в Николаеве, Ташкенте, Чите, Кушке, Владивостоке, Хабаровске и Харбине. Эти радиостанции, построенные по одной схеме, питались от аккумуляторных батарей напряжением до 12 кВ. Передача сообщений сопровождалась оглушительным «стрельбовым» грохотом разрядников, слышимым на расстоянии до 2 км!

Дуговой передатчик предложил в 1900 г. английский инженер-электрик Вальдемар Дуддель. Горящая дуга как вид электрического разряда также порождала мощные, незатухающие электромагнитные колебания. В 1902 г. датский инженер Вальдемар Поульсен построил первый дуговой телеграфный генератор электромагнитных волн, оказавшийся способным создавать меньшее количество помех. Германия ведет работы над созданием дуговых генераторов, не афишируя результатов. Преимущество дуговых генераторов по сравнению с искровыми в полной мере проявилось во время Первой мировой войны, когда корабли немецкого флота вдруг стали излучать непрерывный треск, за которым невозможно было различить передаваемые сообщения. Дуговые передатчики могли транслировать сигнал на расстояние до 12000 км и работали в диапазоне длинных волн.

Однако дуговые передатчики не избавились от недостатков искровых, таких, как помехи, нестабильность, низкий коэффициент полезного действия.

В поиске источников формирования мощных незатухающих колебаний был изобретен электромашинный передатчик. Идея этого передатчика тоже весьма проста — электромеханический генератор, создающий ток высокой частоты, подключается к антенне и излучает электромагнитную волну. Генератор может обладать высокой стабильностью и эффективностью, создавать мало помех. Впервые электромашинный способ передачи радиосигнала использовал Реджинальд Обри Фессенден (1866–1932), канадец, профессор Питсбургского университета, консультант метеорологического бюро. В 1900 г. Фессенден пытался передать человеческую речь с помощью искрового радиопередатчика, разработав метод «наложения вибрирующих волн звуковой частоты на радиочастоту». Попытки использовать искровой передатчик окончились неудачей, но метод пригодился для реализации фундаментального принципа радиотехники, называемого сегодня амплитудной модуляцией. Начав работу в 1902 г. в компании NESCO, финансировавшей разработку его идей, Фессенден вместе с инженером компании «General Electric» шведом Эрнстом Александерсоном (1878–1975) создал генератор переменного тока частотой 50 кГц. Этот генератор в 1906 г., в рождественский сочельник, Фессенден впервые применил для передачи голоса.

Передатчик и сложная антенная система с несколькими мачтами высотой 131 м располагались в Брант-Роке, небольшой деревушке на берегу Атлантического океана. Сам ученый так описывал это грандиозное историческое событие: «Судам американского флота было передано сообщение, что в канун Рождества, на сочельник, мы будем проводить экспериментальные радиопередачи речи, музыки, песен. Программа передачи была следующая: вначале моя краткая речь о том, что мы собираемся делать, затем немного музыки фонографа. Далее моя сольная игра на скрипке и песня «Почитание и смирение», из которой я спел один куплет под аккомпанемент скрипки. Затем шел текст из Библии: «Слава Богу на небесах и людям доброй воли на земле», и на этом мы закончили радиопередачу, желая всем счастливого Рождества».

В истории радиотехники Фессендена называют «отцом радиовещания». К концу жизни на счету ученого имелось более 500 изобретений, среди которых — генератор тока высокой частоты, фазометр, звуковой глубиномер, радиокомпас, устройства подводной сигнализации, гетеродинный приемник.

Несколько слов о коллеге Фессендена, Э. Александерсоне, разработчике электромашинных генераторов тока высокой частоты. В 1902 г., когда самые лучшие генераторы обеспечивали скорость вращения до 60 оборотов в минуту, создание генератора с частотой до 100 тысяч (!) оборотов казалось невозможным, фантастическим. Но с поставленной задачей Александерсон справился, причем настолько удачно, что знаменитый Маркони, посетивший конструктора в 1915 г. признал преимущество электромашинных генераторов перед искровыми и тут же предложил купить право на производство их у себя. Но ему удалось добиться только покупки готовых генераторов.

В 1925 г. Александерсон построил радиостанцию в Гриметоне, на западном побережье Швеции. В течение Второй мировой войны станция Осуществляла прямую связь с США. В настоящее время эта станция — единственная сохранившаяся в рабочем состоянии с оборудованием на основе электромашинных генераторов переменного тока.

Производство электромашинных передающих станций было налажено и в России. Наиболее значимыми считаются разработки российского инженера В. П. Вологдина (1881–1953), который в 1912 г. создал первый электромашинный преобразователь энергии мощностью 2 кВт, в 1925 г. осуществил связь между Москвой и Нью-Йорком. Позже Вологдин разрабатывал системы связи на сверхдлинных волнах (СДВ). Интересно отметить, что Э. Александерсон был очень высокого мнения о разработках Вологдина и даже признавался, что они превосходят по техническому уровню его собственные!