100 знаменитых изобретений
Шрифт:
Чувствительность прибора повысилась после применения Поповым весной 1895 г. антенны из отрезка проволоки длиной 2,5 м.
Присоединением антенны Попов завершил создание классической принципиальной схемы приемного устройства, которая практически без изменений сохранилась до наших дней. Современные радиоприемные установки имеют и антенну, и волноуказатель (детектор), и регистрирующий прибор на выходе. Позднее к этим основным частям добавились лишь усилительные средства. Электромагнитное устройство, служившее у Попова для встряхивания заключенного в когерере металлического порошка, на современном языке может быть названо системой обратной связи, так как это устройство, воздействовавшее на входную цепь приемника, срабатывало от эффекта, который создавался на выходе (замыкание реле, соединенного
Свой прибор Попов продемонстрировал 7 мая (25 апреля по ст. ст.) 1895 г. на заседании физического отделения Русского физико-химического общества. Он указал, что изобретенный им прибор при дальнейшем усовершенствовании «может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией».
Интерес к опытам Попова проявили ученые и изобретатели из многих стран. Среди них молодой итальянец Гульельмо Маркони. В июне 1896 г. Маркони сделал в Англии заявку на аналогичное изобретение и спустя полтора года, в июне 1897 г., опубликовал первые результаты своих опытов и описание приборов. Хотя схема приемника Маркони ничем по существу не отличалась от приемника, изобретенного Поповым, тем не менее была сделана попытка приписать честь этого открытия Маркони. Объективные данные не оставляли никакого сомнения относительно приоритета Попова, что и было официально засвидетельствовано в 1900 г. на Всемирной электротехнической выставке в Париже присуждением ему почетного диплома и золотой медали.
Изобретение прибора, способного принимать радиотелеграфные сигналы, и первые успешные опыты с ним показали практическую ценность нового средства связи.
В 1899 г. помощники Попова П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий обнаружили детекторный эффект когерера. На основе этого эффекта Попов построил «телефонный приемник депеш» для слухового приема радиосигналов (на головные телефоны) и запатентовал его. Приемники этого типа выпускались в 1899–1904 гг. в России и во Франции и широко использовались для радиосвязи. В начале 1900 г. приборы Попова были применены для связи во время работ по ликвидации аварии броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» у острова Гогланд и при спасении рыбаков, унесенных на льдине в море. При этом дальность связи достигла 45 км. В 1901 г. Попов в реальных корабельных условиях получил дальность связи 148–150 км.
В 1901 г. Маркони, находясь в Ньюфаундледе (Канада), впервые принял сигнал, посланный через Атлантику из английского графства Корнуолла.
Появилась новая область техники, получившая в то время название техники беспроволочной телеграфии. Развитие этой новой отрасли техники и практические нужды очень скоро определили и те специальные требования, которым должна была удовлетворять радиоаппаратура вообще и радиоприемные устройства в частности.
Одно из главнейших требований было самым непосредственным образом связано с дальностью действия радиопередачи. Так как от передающей станции к месту приема доходили лишь ничтожно малые количества электромагнитной энергии, для надежного телеграфирования на далекие расстояния необходимо было, чтобы способность каждого приемника к улавливанию этой энергии, или, как говорят теперь, чувствительность приемного устройства была по возможности высокой.
Другое возникшее вслед за первым техническое требование оказалось не менее важным. Необходимо было найти средства зашиты приемника от воздействия на него других работавших поблизости передающих станций, а также разного рода атмосферных помех. Эта задача, сводившаяся к повышению избирательности (селективности) приемного устройства, стала особенно настойчиво требовать своего разрешения после заметного расширения сети и увеличения мощностей передающих радиотелеграфных станций.
Наконец в полной, если не в большей мере, относилось к приемным устройствам общее для технической аппаратуры требование, заключающееся в надежности ее работы в условиях практической эксплуатации. Совершенно очевидно, что первые когерерные приемники были чрезвычайно
Перечисленные здесь требования на многие годы определили основные линии развития техники радиоприема. Чувствительность, избирательность и надежность работы до сих пор остаются главнейшими качественными показателями любой современной радиоприемной установки.
Какие же технические средства и пути использовались для улучшения этих показателей, какие методы и принципы лежали в то или иное время в основе построения приемных электрических схем?
Как уже было отмечено, чувствительность приемника с первых же дней появления радиосвязи была именно той его характеристикой, улучшение которой самым непосредственным образом влияло на увеличение дальности передачи. В настоящее время технические средства позволяют доводить чувствительность приемной аппаратуры до невероятно больших значений и обеспечивать усиление принимаемых сигналов в десятки миллионов раз.
Радиолампа
В 1883 году Т. Эдисон, пытаясь продлить срок службы осветительной лампы с угольной нитью накаливания и разобраться, почему на ее стекле образуется черный налет, ввел в баллон металлический электрод. При включении между электродом, названным впоследствии анодом, и одним из концов нити накаливания батареи и гальванометра в цепи обнаружился ток, меняющий направление в зависимости от полярности присоединения батареи. При подключении к аноду плюса батареи ток был интенсивным, при смене полярности – резко ослабевал или вовсе не возникал. Кроме того, величина тока зависела от степени разогрева нити. Эдисон предположил, что поток угольных частичек, испускаемых отрицательной стороной нити, делает участок пути между нитью и пластинкой проводящим и установил, что поток этот пропорционален степени нагрева самой нити.
Американский изобретатель и представить себе не мог, на пороге каких величайших научных открытий он стоял. Прошло почти двадцать лет, прежде чем наблюдавшееся Эдисоном явление, или, как его стали называть, «эффект Эдисона», получило свое правильное и всестороннее объяснение. Только работы Рентгена, Дж. Томсона и других физиков, приведшие к открытию электрона и пролившие свет на многие неясные вопросы, касавшиеся прохождения электрических токов в газах, односторонней проводимости и испускания электронных потоков в вакууме нагретыми телами, привели к полному пониманию действительных причин затемнения стеклянных баллонов в лампах Эдисона.
Мысль о возможности практического использования «эффекта Эдисона впервые пришла к голову английскому ученому Флемингу, который в 1904 г. создал основанный на этом принципе детектор, получивший название «двухэлектродной трубки», «термионной лампы» или «диода Флеминга».
Лампа Флеминга представляла собой обычный стеклянный баллон заполненный разреженным газом. Внутри баллона помещалась нить накала вместе с охватывавшим ее металлическим цилиндром. Будучи включенной в приемную схему, лампа действовала, подобно выпрямителю, пропуская ток в одном направлении и не пропуская в обратном, и могла служить, таким образом, волноуказателем-детектором. Для некоторого повышения чувствительности лампы на ее металлический цилиндр (анод) подавался соответствующим образом подобранный положительный потенциал. Приемная схема с лампой Флеминга практически ничем не отличалась от ранее описанных детекторных схем. Она несколько уступала в чувствительности схемам с детектором магнитного и кристаллического типа, но обладала, безусловно, более высокой надежностью в эксплуатации.
Вакуумный диод Флеминга позволял лишь выпрямлять переменные токи, но не усиливать их, а быстро развивающаяся радиотехника настоятельно требовала усиления улавливаемых антенной слабых сигналов. Решающий шаг в этом направлении сделал американский инженер Ли Де Форест. 25 октября 1906 года он подал заявку на выдачу патента. Предметом изобретения стала трехэлектродная лампа, названная автором «аудионом», поскольку предназначалась им для усиления сигналов звуковой частоты. Единой терминологии тогда не было, и наряду с «аудионом» лампу называли «вакуумной трубкой», в России – «катодным реле», но прижилось короткое слово «триод».