СОРОКАЛЕТИЕ РАДИО
Проф. С. Э. Хайкин
Знаменательную дату — сорок лет со времени изобретения радио — мы отмечаем с большой точностью. Можно указать не только год и месяц, но даже дни, которые следует считать днями появления на свет этого замечательного изобретения. Такие случаи очень редки — обычно бывает возможно точно указать время появления крупного изобретения. Но история изобретения радио сложилась так, что можно довольно точно указать период, когда А. С. ПОПОВ создал свой первый радиоприемник и тем самым «сразу» изобрел радио.
Однако этому «сразу» сделанному изобретению предшествовала длительная работа многих ученых, начатая гораздо больше сорока лет назад. И, отмечая сорокалетие замечательного изобретения А. С. ПОПОВА, мы должны вместе с тем отметь те научные идеи и открытия, которые сделали возможным изобретение радио и которыми як прекрасно воспользовался А. С. ПОПОВ для своих блестящих опытов.
Конечно, как и всякое изобретение, изобретение радио стало возможным благодаря всему предшествующему развитию физики и в частности развитию учения об электричестве, и поэтому обзор открытий, предшествовавших опытам А. С. ПОПОВА, следовало бы начать с работ всей плеяды основателей учения об электричестве, именно с работ Ампера, Ома, Фарадея и т. д. Однако если ограничиться только теми исследованиями, на которых НЕПОСРЕДСТВЕННО покоится изобретение радио, то перечень этих исследований нужно начать с работ двух крупнейших ученых прошлого века — Максвелла и Герца.
Идеи Максвелла и опыты Герца — вот в сущности вся основа радиотехники. Заслуга Максвелла состояла в том, что он указал на ту ВЗАИМНУЮ связь, которая существует между переменными электрическими и магнитными полями. Еще до Максвелла, благодаря открытиям Фарадея, можно было сделать заключение, что изменения магнитного поля вызывают появление электрического поля, но только Максвелл указал на то, что изменения электрического поля в свою очередь должны вызывать появление магнитного поля. Это предположение о ВЗАИМНОЙ связи между электрическим и магнитным полем привело Максвелла к замечательным выводам. Оказалось, что должны существовать переменные электромагнитные поля, распространяющиеся в пространстве без помощи проводников со скоростью, примерно равной скорости света. Другими словами, Максвелл теоретически предсказал существование радиоволн. Однако, несмотря на всю важность этого теоретического предсказания, Максвелла нельзя считать изобретателем радио уже хотя бы по одному тому, что Максвелл никогда не получал этих и знал, что они ДОЛЖНЫ существовать. Эта вторая заслуга — «создание» радиоволн — принадлежит Герцу. Он первый получил электромагнитные волны и тем самым подтвердил идеи Максвелла и открыл новую область явлений, к которой принадлежит и радио. Однако и Герца нельзя назвать изобретателем радио. Хотя он и получил впервые радиоволны, но он не только не делал никаких попыток применить их для целей передачи сигналов без проводов, но даже отверг эту возможность, когда она была высказана. На прямой вопрос одного из современников о возможности применения электромагнитных волн для передачи сигналов Герц ответил, что его (Герца) опыты никакого практического значения иметь не могут и представляют лишь научный интерес. И поэтому, несмотря на огромные заслуги Герца, его никак нельзя считать изобретателем радио. Нельзя назвать изобретателями радио также и ряд других ученых, которые продолжали исследования Герца, усовершенствовали его опыты и разрабатывали чувствительные методы обнаружения электромагнитных колебаний. Работы этих ученых (Бранли, Лодж, Риги и др.) подготовили почву для дальнейших успехов и послужили непосредственным толчком к работам А. С. ПОПОВА. Честь же осуществления первой практической установки для приема электромагнитных волн, т. е. ЧЕСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ РАДИО, целиком принадлежит А. С. ПОПОВУ.
Огромная заслуга А. С. ПОПОВА состоит в том, что он объединил ряд приборов общей идеей, подчинил их единой цели и сделал тот последний и наиболее важный шаг, который как раз знаменует собой новое изобретение. Но этим не ограничиваются заслуги А. С. ПОПОВА. Наряду с разработкой и усовершенствованием самих радиоприборов А. С. ПОПОВ очень много сделал и для того, чтобы обеспечить практическое применение радиосвязи, чтобы пробить для радио дорогу в глухой стене невежества, тупого консерватизма и технической близорукости, на которые наткнулся талантливый изобретатель в департаментах и министерствах царской России. Тупоголовые царские чиновники не поняли всей исключительной важности изобретения Попова.
Создатель первого радиоприёмника А. С. ПОПОВ в дальнейшем много сделал для усовершенствования приемных, а отчасти также и передающих установок. Но в этой последней области особенно значительных успехов достиг молодой ученик профессора Риги, итальянец МАРКОНИ. МАРКОНИ настолько усовершенствовал свои передатчики и настолько повысил их мощность, что ему удалось осуществить радиосвязь на значительные расстояния и в этом отношении значительно обогнать ПОПОВА. Однако в своей работе по усовершенствованию передатчиков ни ПОПОВ ни Маркони не внесли ничего принципиально нового в устройство самого передатчика. (Это были искровые передатчики, создающие затухающие колебания).
Как ПОПОВ, так и МАРКОНИ возбуждали колебания непосредственно в антенне, в которую был включен искровой промежуток. Присутствие искры в антенне приводило к тому, что затухание колебаний в антенне было очень велико, и передатчики посылали короткие, быстрозатухающие группы колебаний (так называемые передатчики с «трещащем искрой»). Принципиальное и существенное усовершенствование внес в устройство искровых передатчиков немецкий физик Ф. Браун. Он ввел в передатчик замкнутый контур и перенес в него искровой промежуток из антенны, вследствие чего затухание колебаний в антенне значительно уменьшилось (так называемые передатчики «с звучащей искрой»).
Уменьшение затухания колебаний, создаваемых передатчиком, открыло путь, с одной стороны, к повышению мощности передатчиков, а с другой — к повышению остроты настройки приемников на эти передатчики. В сущности идеи Брауна не только начали, но и завершили прогресс в отношении искровых передатчиков.
Дальнейшие работы (Вина, Маркони, Рейна) были лишь развитием и использованием идей, высказанных Брауном. Эти последующие работы позволили внести много важных технических улучшений, но не содержали уже ничего принципиально нового в отношении конструкции искровых передатчиков. Историю развития искровых радиостанций следует начать с Герца и Маркони и можно закончить Брауном, Вином и Рейном.
В дальнейшем за последние 20—25 лет в конструкцию искровых радиостанций не внесено уже никаких существенных изменений, хотя искровые передатчики еще в течение многих лет были наиболее распространенным типом передатчика и еще до сих пор сохранили известное значение и находят себе применение в некоторых случаях (судовые радиостанции на небольших судах и аварийные передатчики).
Работа затухающими колебаниями не только исключает возможность радиотелефонии, но и невыгодна для телеграфной передачи. Поэтому очень скоро после изобретения радио начались попытки создать, незатухающие электрические колебания высокой частоты. Первый успех 8 этом направлении был достигнут Паульсеном, который в качестве источника электрических колебаний применил вольтову дугу. Одновременно делались довольно успешные попытки (Гольдшмидт, Александерсен) сконструировать электрическую машину высокой частоты, которая работала бы примерно так же, как и обычные машины переменного тока. Но подлинно новую эру в истории развития передатчиков начал А. МЕЙССНЕР, предложивший новый способ возбуждения незатухающих электрических колебаний при помощи электронной лампы и принципа обратной связи. К этому времени электронная лампа была уже изобретена Флеммингом, Люббеном и Ли де Форестом и делались первые попытки применения ее для целей приема и усиления.
Историю прогресса ламповых передатчиков следует не только начать, но и закончить Мейсснером. Конечно, в последующие двадцать с лишним лет в конструкции и схемы ламповых передатчиков вносилось много изменений и усовершенствований. Вводились различные методы модуляции, совершенствовались методы питания, связи между каскадами и т. д. Но по существу и до сего времени во всех ламповых передатчиках используется метод Мейсснера, правда, обычно несколько видоизмененный и усовершенствованный. Прогресс в развитии передатчиков сводился главным образом к повышению их мощности, улучшению эксплуатационных качеств, упрощению и автоматизации управления и т. д. В этом отношении весьма значительных успехов достигла советская радиотехника и в частности группа строителей радиостанций, руководимая проф. А. А. МИНЦЕМ.
Наши успехи в области радиостроительства признаются сейчас всеми. Именно они позволили нам занять по мощности радиостанций первое место в мире.
История приемной техники начинается с первого грозоотметчика А. С. ПОПОВА. Существенный шаг вперед в усовершенствовании радиоприемника сделал МАРКОНИ, когда он взял свой знаменитый патент на использование явления резонанса для целей радиоприема. Но эту заслугу МАРКОНИ делит с СР. БРАУНОМ, который еще ранее указал на возможность применения явления резонанса для радиоприема.
Следующий значительный шаг в приемной технике — применение кристаллического детектора. Действие кристаллического детектора основано на явлении несимметричной проводимости контакта у кристаллов, открытом еще до изобретения радио опять-таки Ф. БРАУНОМ. (До этого в приемниках применяли когереры и весьма сложные магнитные детекторы). Следующим крупным событием в приемной технике нужно считать появление электронной лампы и применение ее в качестве детектора и усилителя (Аи де Форест, Флемминг). Через несколько лет последовало еще одно крупное событие — появление регенеративной приемной схемы (Армстронг).
Затем и в области приемной техники наступило некоторое затишье, лишь изредка прерываемое появлением принципиально новой приемной схемы (супергетеродин, сверхрегенератор и т. д.). Но это все же были лишь различные способы использования одного и того же принципа — именно использования в том или ином виде явления резонанса. Принципиально новый шаг в этом направлении был сделан советскими физиками академиком А. И. МАНДЕЛЬШТАМОМ и проф. Н.Д. ПАПАЛЕКСИ, которые использовали для целей приема новое, открытое ими явление автопараметрического резонанса. Хотя этот метод вследствие ряда причин еще не получил широкого практического применения, но все же он является первым со времени знаменитого патента МАРКОНИ принципиально новым методом радиоприема.
«Затишье» в развитии приемной техники нарушалось не только появлением новых схем, но и появлением новых ламп. Это второе событие в последние годы случается все чаще и чаще. Ламповая техника движется вперед огромными шагами. За последние несколько лет появилось так много новых типов ламп, что в результате использования этих ламп приемная схема хотя и осталась в принципе прежней, но совершенно изменила свой облик и свои качества: повысились чувствительность и избирательность приемника, улучшились его эксплуатационные данные.
Революционизирующее влияние прогресса ламповой техники сейчас не только не ослабевает, но даже усиливается. Появилась новая холодная лампа Фарнсворта, в которой для получения электронов используется не термоионная эмиссия (испускание электронов накаленными телами), а так называемая вторичная эмиссия (испускание вторичных электронов под действием электронной бомбардировки). Не без успеха работает в этой области также советский инженер Кубецкий. Лампа Фарнсворта, по видимому, очень скоро проложит себе путь к приемнику и заставит многое пересмотреть в приемной технике.
Оценивая успехи радиотехники, следует учесть и те успехи, которые достигнуты в областях, «отпочковавшихся» от радиотехники, именно в телевидении и электроакустике. В первой области благодаря работам Зворыкина в сущности полностью разрешена проблема видения на расстоянии (в системе Зворыкина основным прибором является катодная трубка все того же Ф. Брауна). Сейчас наряду с Зворыкиным очень успешно работает в области телевидения уже упомянутый выше Фарнсворт. Но во всяком случае проблему телевидения можно считать решенной, и дальше речь будет идти только об эксплуатационных качествах той или иной системы.
В области электроакустики достигнутые успехи таковы, что позволяют осуществить уже вполне натуральные звуковые передачи, в которых не только само качество звука и его окраска, но и вся картина расположения источников звука, т. е. вся звуковая пространственная перспектива, полностью сохраняются (опыты американского дирижера Стоковского, с успехом повторенные инж. И. Е. Гороном в Москве).
Наряду с этим развитие электроакустики обеспечило огромные успехи и в целом ряде смежных областей — говорящее кино, граммофонная запись и т. д.
Успехи радиотехники вызвали к жизни огромное массовое техническое движение — радиолюбительство. И наряду с физиками и инженерами радиолюбители немало сделали для дальнейшего развития радиотехники, для ее расцвета. Конечно, не во всех областях радиолюбители по своим заслугам стоят в одном ряду с физиками и техниками. В тех вопросах, которые прорабатываются в стенах лабораторий и для решения которых требуются большие теоретические познания и весь арсенал современной измерительной аппаратуры,— в этих вопросах решающая роль принадлежит не любителям, а работникам лабораторий. Но успехи радио завоевываются не только в стенах лабораторий.
Решающую роль во всем развитии радиосвязи играют вопросы распространения радиоволн. И как раз эти вопросы решаются не в стенах лаборатории. Веское слово по этим вопросам говорит любитель. Здесь он не только не чувствует тех недостатков, которые отодвигают его на задний план в вопросах, решаемых в стенах лабораторий, но, наоборот, имеет значительные преимущества. Эти преимущества — любительский энтузиазм и техническая смелость — позволили радиолюбителям занять видное и подчас даже ведущее место в изучении вопросов распространения радиоволн. И поскольку вопросы распространения радиоволн являются решающими для всего развития радиосвязи, постольку эту почетную роль радиолюбители играют во всей радиотехнике в целом.
Сорокалетний юбилей изобретения радио является торжеством физики и радиотехника. Пройден большой и замечательный путь, полный новых открытий, усовершенствований, прогресса.
Советская радиотехника должна непрерывно двигаться вперед, завоевывая все новые и новые высоты…
…
Журнал «Радиофронт», №9-10, 1935 год.