Посвящение в радиоэлектронику - Владимир Поляков

Более совершенны недавно разработанные планарные кинескопы. В них три электронных прожектора расположены в один ряд. Маска заменена системой тонких проволок, расположенных перед экраном и своим электрическим полем, «распределяющим» лучи по цветным вертикальным полоскам люминофора. Яркость экрана такого кинескопа получается выше, а энергопотребление меньше. Но тонкие проволоки цветоделительной сетки можно закрепить лишь в натянутом состоянии: следовательно, экран должен быть плоским. В небольших по размерам кинескопах это еще возможно, но в больших кинескопах экран должен быть выпуклым, чтобы противостоять давлению окружающего воздуха, ведь внутри кинескопа — вакуум. Сила атмосферного давления на экран домашнего телевизора достигает двух-трех тонн! Около выпуклого экрана размешают теневую маску с удлиненными отверстиями, площадь которых составляет значительную часть общей площади маски. За каждым щелевидным отверстием в маске расположены три полоски люминофоров красного, зеленого и синего свечения на экране. Вся триада образует один элемент изображения. Благодаря штриховой структуре экрана неточность установки лучей по вертикали мало влияет на качество изображения.

Планарный кинескоп.

Большой проблемой в цветных кинескопах является сведение лучей. Если первоначальной регулировкой удалось добиться точного попадания трех лучей в одно отверстие маски в центре экрана, то вряд ли это получится на его краях. Для сведения лучей на всей площади экрана устанавливают дополнительные электромагниты динамического сведения, питаемые током специально подобранной формы. В современных планарных кинескопах используют самосведение лучей, осуществляемое специально сконструированной отклоняющей системой с неравномерным (астигматическим) магнитным полем. В новейших конструкциях и постоянный магнит статического сведения расположен в колбе трубки. Он намагничивается лишь однажды, при заводской регулировке кинескопа. Все эти меры заметно упрощают телевизионный приемник и повышают качество цветного изображения. Телевизоры нового поколения с планарным кинескопом совсем не имеют электронных ламп. Они собраны только на полупроводниковых приборах.

А нельзя ли вообще избавиться и от последнего электровакуумного прибора кинескопа?

Здесь мы подошли к последнему разделу этой главы. Назовем его…

Это будущее очень близко. Одна из японских фирм уже рекламировала телевизор, смонтированный в корпусе наручных часов. В нем нет, разумеется, никакого кинескопа, а экран выполнен на жидких кристаллах, примерно так же, как и циферблат обычных электронных часов. Четкость изображения, безусловно, невысока, да и контрастность черно-белого изображения оставляет желать лучшего. Заманчиво другое: не сделать ли экран в виде матрицы светодиодов? Сейчас уже разработаны и выпускаются светодиоды зеленого, красного и синего свечения.

Как устроен светодиод? Довольно просто: миниатюрный кристаллик полупроводника закреплен на металлической подложке. Сверху напылен практически совсем прозрачный, настолько он тонок, металлический контакт. И все. Когда через светодиод проходит электрический ток, атомы полупроводника возбуждаются ударами носителей заряда, а возвращаясь в равновесное состояние, отдают накопленную энергию в виде квантов света.

Казалось бы, столь простое устройство можно было бы создать давным-давно, но этого не случилось. Нужна была очень совершенная технология производства полупроводников, надо было подобрать соответствующие материалы — арсенид галлия, фосфид галлия и некоторые другие. Хотя… первые светодиоды были изготовлены в кустарных условиях более полувека назад! Был в Нижегородской радиолаборатории, о которой я вам рассказывал в предыдущей главе, скромный молодой сотрудник О. В. Лосев. Фанатик радио, дни и ночи проводил он в лаборатории, экспериментируя с различными кристаллами для детекторных приемников. Я сказал «ночи» вовсе не для красного словца, ибо только глухой темной ночью удалось ему обнаружить слабое свечение той точки, где металлическое острие упиралось в кристалл. Свечение возникало в том случае, если к детектору (диоду) подводилось определенное напряжение от внешней батареи. О практическом применении светодиода в то время не могло быть и речи (да и названия такого — «светодиод» — еще не придумали), но явление-то было обнаружено. И еще одно замечательное открытие сделал О. В. Лосев, экспериментируя с диодами, на которые подавалось внешнее напряжение смещения. Оказалось, что диод может генерировать! И детекторный приемник превратился в автодинный. Вот что писал редактор американского журнала Radio News, прочитав сообщение о работах О. В. Лосева:

«Мы счастливы предложить вниманию наших читателей изобретение, которое открывает новую эпоху в радиоделе и которое получит большое значение в ближайшие годы. Молодой русский инженер О. В. Лосев подарил миру это изобретение, не взяв даже на него патента…».

Это написано в 1924 году, а «ближайшие годы» растянулись на полвека, ведь только в 60-70-х годах были выпущены промышленностью и стали использоваться в технике сверхвысоких частот туннельные диоды, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды. Все эти полупроводниковые приборы имеют вольт-амперную характеристику с «падающим» участком, т. е. участком отрицательного сопротивления. Если рабочую точку диода вывести внешним напряжением смещения на этот участок, диод будет генерировать, причем на очень высоких частотах. Во всяком случае, вполне вероятно, что будущие телевизионные приемники, работающие в диапазонах ДМВ и сантиметровых волн (СМВ) будут иметь гетеродин, собранный на «генерирующем диоде». Очень жаль, что О. В. Лосев не увидел воплощения своих идей и изобретений: он погиб от голода в блокадном Ленинграде.

Но вернемся к матричному телевизионному экрану. Полтора миллиона цветных фотодиодов разместить на экране задача вполне посильная современной микроэлектронике. Труднее другое — диоды надо «зажигать» по очереди, в соответствии с разверткой телевизионного растра. В принципе это тоже можно сделать с помощью сверхбольшой интегральной микросхемы (СБИС). И еще — яркостью свечения диодов надо управлять принятым телевизионным сигналом. Сделать все это пока достаточно трудно, но если сделать… телевизор можно будет повесить на стену, как картину! Четкость изображения получится необычно высокой, отпадут проблемы «сведения лучей», регулировки «чистоты цвета», характерные для современных телевизоров с кинескопами. А уж об энергопотреблении и говорить нечего — можно будет питать весь телевизор от батарейки карманного фонаря, ведь светодиоды потребляют ток всего несколько миллиампер при напряжении 2…3 В!

Ну а если читатель позволит мне помечтать, нарисуем такую картину: вы приехали на опушку леса, на пикник, развернули рулон вроде киноэкрана и повесили на соседнюю берегу (а почему бы матричный экран и не сделать гибким, ведь есть уже батареи гибких солнечных элементов!). Направили небольшую чашу-антенну куда-то на юго-запад и немного вверх, и смотрите себе цветную передачу, транслируемую со спутника Земли!

Будущее телевидения.

Ну раз уж мы заговорили о непосредственном телевизионном вещании со спутников, то надо отметить, что сейчас оно очень быстро развивается. Собственно, передача телепрограмм через спутники-ретрансляторы началась уже с 60-х годов. Только приемные устройства или, скорее, приемные центры нужны достаточно большие, оснащенные крупногабаритными антеннами и высокочувствительными приемниками. У нас действует несколько таких систем: «Орбита», «Москва», «Экран», обслуживающие телевизионным вещанием самые отдаленные уголки страны.

Ближе всех к непосредственному телевизионному вещанию система «Экран». Приемная станция этой системы может быть установлена и на полевом стане, и на базе геологической экспедиции. Видимо, недалеко то время, когда любой телезритель в любой точке страны, направив в небо индивидуальную антенну, сможет смотреть несколько всесоюзных программ.

Телевизионная приемная антенна типа «волновой канал».

Новый качественный скачок в развитии телевидения может быть сделан с развитием сети кабельной связи и больших ЭВМ. Я собираюсь рассказать о «диалоговом» телевидении. Сейчас телезритель смотрит только то, что ему показывают, и никак не может повлиять на программу передач, разве что напишет письмо в телевизионную редакцию. А теперь представьте ситуацию: читая сложный научный труд или детектив (неважно, что именно), вы встретили незнакомое слово. Прекрасно. Включили телевизор. Набрали на клавиатуре заказ в библиотеку. Не прошло и двух минут, как на экране вашего телевизора-дисплея появилось изображение страницы из Большой Советской Энциклопедии с объяснением данного слова.