История отрасли пособие

и более простую в регулировке. В этой конструкции металлическое острие касалось окисленной поверхности алюминиевой пластинкипрототип кристаллического детектора, получившего распространение в устройствах -ра диосвязи с начала 1900-х гг.

В следующем варианте вместо звонка был подключен телеграфный аппарат Морзе, а встряхивание порошка осуществляла укрепленная на конце одной из осей аппарата специальная вращающаяся шайба, на которой были укреплены спицы, встряхивавшие трубку с опилками при ее задевании. Приборы Лоджа могли быть использованы для беспроволочной телеграфии, но их создание еще нельзя назвать изобретением радио. Когерер не обеспечивал достаточной надежности, повторяемости восстановления чувствительности, а встряхивание не было автоматическим после каждого приходящего сигнала.

А.Попов, ознакомившись с опытами Герца, поставил перед собой задачу на основе свойств"лучей" Герца создать беспроволочный телеграф. При этом он понял, что особенно важным звеном в таком телеграфе является приемник электромагнитных волн. Поэтому, взяв за основурадиокондуктор Бранли, он начал с изучения свойств порошков, подбора размеров трубок и расположения электродов, и предложил автоматический метод встряхивания порошка с помощью часового механизма. Поскольку генератор Герца работал прерывистыми колебаниями, то встряхивать трубку необходимо было после каждой серии таких колебаний. Таким образом, одной из задач созда-

ния системы радиосвязи был поиск способа синхронного автоматического встряхивателя когерера.

1895 г. Т.Эдиссон создал установку по изучению лучей Герца, с помощью которой обнаружил, что индуктивная катушка без сердечника с прерывателем наводила в другой прерывистый ток.

А.С.Попов на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал работу "прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний" (рис.62).

Схема

Внешний вид приемника

Рис.62. Устройство А.С.Попова

Прибор реагировал на посылки волн от"герцевского вибратора", возбуждаемого катушкой Румкорфа, на расстоянии 25 метров. Предварительно на первом этапе создания своего прибора А.Попов разработал когерер в виде трубочки с платиновыми контактными листочками, укреплёнными на её внутренних поверхностях с противоположных концов. Трубочка наполовину заполнялась металлическими опилками. Такой когерер оказался из многих испытанных наиболее чувствительным и стабильным. На втором этапе Поповым была создана такая комбинация элементов приёмного устройства, при которой связь между опилками автоматически разрушалась по приходу сигнала, восстанавливая чувствительность когерера для приёма следующего.

Это же устройство являлось звуковым сигнализатором принятых сигналов. В качестве основного автоматического прибора всей комбинации .А С. Попов применил электрический звонок. Молоточек звонка при прямом ходе ударял по чашечке звонка, создавая звук, при обратном же ходе ударял по когереру и встряхивал его, разрушая связь между опилками. В приборе также было использовано электромагнитное реле Сименса, выполняющее роль промежуточного усилителя. Слабый ток когерера заставлял срабатывать чувствительное реле, которое включало звонок, для работы которого требовался значительно больший ток. Кронштадтский вестник от30 апреля (12

мая) 1895 сообщал: "Прошло 10 минут, полных напряженного ожидания. Все затихли. В течение одной минуты раздались четыре условленных сигнальных звонка. Аппарат был приведен в действие. И на бумажной ленте обычной телеграфной азбукой обозначилось - Генрих Герц".

Для продолжения опытов Попов обратился в морское ведомство с -хо датайством о выделении денег на продолжение экспериментов, на что мор-

ской министр ответил: "На такую химеру отпускать денег не разрешаю".

1896 г. 24 марта А.С.Попов сделал второй доклад на заседании того же физического отделения РФХО. На этом заседании он демонстрировал передачу на 250 метров первой в мире короткой радиограммы. Вместо сигнального звонка в демонстрируемом приборе был применён аппарат Морзе, с помощью которого была принята депеша, содержащая два слова"Heinrich Hеrtz" - Генрих Герц. Эта короткая радиограмма открыла эру практического телеграфирования без проводов. Последующие эксперименты над когерером показали, что на значительное повышение чувствительности изменение типа материала порошка и самой конструкции когерера мало влияет. Но при этом

было обращено внимание на зависимость чувствительности от величины приложенного напряжения высокочастотных колебаний. Так как созданный Поповым приемник также реагировал на грозовые разряды, то было предложено его дополнительно использовать в качестве грозоотметчика.

Гульельмо Маркони продемонстрировал устройство беспроволочной связи (рис.63.). Передатчик был выполнен по предложению Г.Герца с индукционной катушкой ИК с разрядником Рз и прерывателем Румкорфа. Для передачи сигналов служил телеграфный ключ Тк.

В схеме приемника использовался когерер К, отличавшийся от обычного когерера Лоджа использованием серебряных опилок и специального

встряхивателя. Для приема полезного сигнала Маркони включил в схему приемника телеграфный аппарат ТА.

Поскольку для надежной работы телеграфного аппарата требовался больший ток, чем мог обеспечить в оптимальном режиме порошковый детектор, было предусмотрено включение этого аппарата не непосредственно в цепь детектора К, как в приемнике Лоджа, а через электромагнитное реле Р, служившее усилителем тока. Такое включение также позволило повысить и надежность встряхивания трубки.

Главное отличие от приемника А.Попова устройства, разработанного Маркони, состояло в применении предложенных ранее в патенте Т.Эдисона антенны в виде высоко поднятого вертикального провода и заземления. Применением Маркони длинной антенны в передатчике был осуществлен переход к значительно более длинным волнам, чем в опытах Герца и Лоджа.

Антенна - это конструкция, используемая для передачи или приема электромагнитных излучений. Функция передающей антенны состоит в том, чтобы преобразовывать электромагнитную энергию, поступающую от передатчика, в излучаемую электромагнитную волну. Приемной антенна принимает часть излученной энергии и пересылает ее во входную цепь приемника.

Рис.63. Передатчик и приемник Г. Маркони

В июне 1896 г. Г.Маркони подал патентную заявку на беспроводный телеграф. В 1898 г. была проведена радиосвязь между Англией и Францией на расстоянии более 30 миль, а дальность связи с военными кораблями в том же году достигла 76 миль.

Н.Тесла создал высокочастотный резонансный трансформатор, с помощью которого осуществил передачу сигнала на расстояние32 км. Тесла впервые применил электромагнитные волны для передачи сигналов -теле управления различными механизмами. Радиосигналы с пульта управления принимались антенной, установленной на лодке, а затем передавались на исполнительные механизмы.

1897 г. А.С.Попов открыл эффект отражения электромагнитных волн от металлических предметов (кораблей).

Французский предприниматель Э.Дюкрете продемонстрировал на заседании физического общества аппаратуру для связи по системе А.С.Попова и организовал ее серийное производство.

Г. Маркони с береговой радиостанции в Специи(Италия) осуществил радиосвязь с военными кораблями на расстоянии до12 миль. В процессе этих и последовавших экспериментов им было открыто свойство радиоволн распространяться над поверхностью моря лучше, чем над сушей.

В Англии был зарегистрирован патент"на усовершенствование в пере-

даче электрических импульсов и аппарат для этого" на имя Г.Маркони. Его приемник в основном повторял устройство Попова и состоял также из когерера с серебряными и никеливаемыми опилками, вспомогательного реле и часового механизма. Отличие заключалось в применении другого типа -по рошка, наличии дополнительных металлических пластин, выполнявших роль емкости для настройки антенны, и отсутствии хомутика на трубке, Сходство реализованного проекта также подтверждается и описанием работы прием-

ника "... Я нахожу, что порошок, или контакт, однажды начав проводить ток, продолжает проводить его и после того, как поступление колебаний от передающей станции прекращалось. Чтобы цепь прервать, порошок или зерно следует встряхнуть или слегка постучать по колбе”.

Маркони в течение многих лет претендовал на первенство в открытии радиосвязи. В 1897 г. российское морское ведомство на его запрос на патентование в России его метода связи ответило"Все источники электрических колебаний, причисленные Г.Маркони, по существу известны и вошли в курсы по электричеству". В 1898 г. немецкий эксперт патентного управления проф.Сляби заявил, что на основе печатных работ А.Попова ясно, пальма первенства принадлежит Попову. Аналогичный ответ последовал и от французского эксперта Дюкрете. В 1901 г. из США поступил ответ, согласно ко-

торому "Попов известен как отец беспроволочного телеграфа и является изобретателем практического прибора". В 1909 г. специальная междуна-

родная комиссия вынесла окончательный вердикт: "По имеющимся незави-

симо от всяких прочих обстоятельств истории данного изобретения, Попов по справедливости должен быть признан изобретателем телеграфа без проводов при помощи электромагнитных волн". Но только после аналогич-

ных выводов и других международных комиссий в 1903, 1908,1912 г.г. Маркони прекратил свои притязания на первенство в открытии радиосвязи.

Однако вопрос о приоритете изобретения радиосвязи некоторыми отечественными и зарубежными специалистами периодически поднимался и в дальнейшем. Международная конференция с участием представителей ЮНЕСКО, Международного союза электросвязиIEEE, посвященная 100летию начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождению радиотехники (Россия, Москва, май 1995 г.), подтвердила приоритет А.С.Попова в изобретении радио. При этом конференция отметила

большой вклад Г.Маркони в создании устройств радиосвязи и организацию в начале XX в. коммерческого производства радиоаппаратуры.

1898 г. Английский плавучий маяк "Ист Гудвин" стал первым судном, оборудованным беспроволочным телеграфом.

Французский предприниматель Э.Дюкрете по описаниям Попова изготовил проверочный макет аппаратуры для беспроволочной связи. После личной встречи с Поповым он организовал серийное производство созданного устройства связи и внедрение его в практику.

А.С.Попову за разработанный приемник присуждена премия русского технического общества.

Помощник Попова П.Рыбкин, проводя опыты по определению чувствительности когерера, соединил последовательно с ним телефонную трубку и обнаружил, что передаваемые сигналы слышны без встряхивания порошка, а дальность приема увеличилась до 28 км. Использование телефона в качестве детектора позволило значительно упростить приемник за счет исключения встряхивателя порошка, уменьшения источника питания.

О.Лодж получил патент, в котором были изложены принципы настройки приемника на нужную станцию за счет"использования настраиваемой индукционной катушки или антенного контура в беспроводных передатчиках или приемниках, или в обоих устройствах".

1899 г. Начало практического использования нового вида связи, когда была налажена радиосвязь между южной оконечностью острова Гогланд в Балтийском море и городом Котка по спасению севшего на камни броненосца "Генерал-адмирал Апраксин".

А.Попов разработал первую схему детекторного приёмника на базе сконструированного им кристаллического диода. Новый прибор был назван "телефонным приёмником депеш", чувствительность его была в несколько раз выше, чем у когерерного. Этот приёмник стал прототипом будущих приёмных устройств амплитудно-модулированных сигналов в радиотелеграфии и радиотелефонии.

Американский инженер-электрик Г.В.Пикард в обсерватории Blue Hills в Милтоне (штат Массачусетс) провел демонстрацию передачи голосового сообщения по радио на расстояние до18 км.

Немецкий физик Карл Фердинанд Браун получил патент на связанные контуры, позволившие разделить антенну с искровым разрядником. Согласно заявке разрядник помещался в замкнутом колебательном контуре, а антенна связывалась с этим контуром индуктивно при помощи высокочастотного трансформатора.

1900 г. Английский инженер У.Дуддель при исследовании свойств дуги обнаружил, что угольная дуговая лампа может генерировать звуки в диапазоне звуковых частот. Он изготовил устройство, которое за возможность

воспроизводить звуки, было названо "поющая дуга" (первый электромузыкальный инструмент). Выбор тона в устройстве осуществлялся с помощью клавиатуры, соединенной с дуговыми лампами. На основе открытого эффекта Дуддель предложил создавать генераторы незатухающих колебаний для радиопередатчиков. Генератор состоял из последовательного колебательного контура со включенными в него дуговыми электродами.

Контур был присоединен к источнику постоянного тока посредством разделяющих дросселей. Первые контуры были настроены на звуковые частоты, поэтому его дуговой генератор во время работы издавал музыкальный тон. Упрощенный пример схемы дугового передатчика с рядом дуг, соединенных последовательно, приведен на рис.64. На рисунке М - микрофон, посредством которого осуществлялась радиотелефонная связь: изменение сопротивления микрофона при действии на него звуков речи приводило к -из менению энергии колебаний в антенне. В результате амплитуда получаемых волн изменялась соответственно речевому сигналу, т.е. осуществлялась амплитудная модуляция радиосигналов. Включение микрофона в цепь большой мощности потребовало разработки специальной конструкции с интенсивным внешним охлаждением.

Рис. 64. Схемы дугового генератора и передатчика Дудделя

После 1908-1910 гг. мощные дуговые радиопередатчики совершенствовались и получили значительное развитие и широкое применение, продолжавшееся вплоть до 20-х гг. Одной из наиболее удачных конструкций была конструкция фирмы Маркони, в которой дуга возникала между электродами и вращающимся со скоростью 1000 – 5000 об./мин зубчатым ротором.

Рис.65. Схемы дуговых генераторов фирм Маркони и Паульсена

А.С.Попов создал первый кристаллический точечный диод, представлявший собой контакт стальных иголок с угольными шариками. Разработанный диод он применил в своём детекторном приёмнике.

Г.Маркони получил патент на использование настроенных друг на друга передатчиков и приемников. Опираясь на открытие Ф.Брауна, Маркони включил в свой передатчик конденсатор и катушку настройки, что позволило увеличить энергию передаваемого сигнала. Конденсатор усиливал эффект колебаний, создаваемых искровым разрядником, а катушки позволили добиться совпадения периода колебаний в антенне с периодом усиленных -ко лебаний. Одновременно Маркони усовершенствовал приемник, включив в него катушку настройки, в результате чего стал возможен выбор принимаемого сигнала, что исключало одновременный прием сигналов, передаваемых всеми другими радиостанциями.

В ходе работ Маркони обнаружил, что дальность передачи пропорциональна числу и длине используемых антенн. Чтобы передать сигнал на расстояние 28 миль через пролив Ла-Манш, он использовал группу антенн, каждая из которых была высотой 150 футов.

Американский инженер компании Westinghouse Р.Фессенден разрабо-

тал принцип "наложения вибрирующих волн звуковой частоты на постоянную радиочастоту, чтобы модулировать амплитуду радиоволны в форму звуковой волны". Принцип был назван амплитудной модуляцией (АМ).

Модулятор - это устройство, осуществляющее модуляцию - управление параметрами высокочастотного электрического сигналапереносчика информации в соответствии с параметрами передаваемого сообщения.

Для реализации данного принципа на вход специального устройствамодулятора подаются опорный и передаваемый сигналы, а на выходе получается комбинированный (смодулированный), положительная огибающая которого и есть исходный сигнал.

Рис.66. Принцип амплитудной модуляции

Позднее Фессенден провел первые эксперименты по передаче голоса по радио. Для перехода к передаче речи, в первых ламповых передатчиках применяли амплитудную модуляцию. Обычный угольный микрофон вклю-

чался в провод, идущий от генератора незатухающих колебаний к передающей антенне. От воздействия звуковых волн при разговоре изменялось -со противление микрофона, а в такт с ним менялся ток в антенне.

1901 г. К.Браун предложил систему связи входа приемника с антенной через связанные контуры. Это позволило производить отстройку от соседних радиостанций, так как вибраторы Герца, работающие непосредственно на антенну, обладали широким спектром излучаемых частот, что позволяло прослушивать передачи приемниками без их предварительной настройки.

А.Попов на изобретенный телефонный приемник, принимающий азбуку Морзе, получил патенты России, Франции, Англии, Германии.

Г.Маркони провел сеанс радиосвязи между Сент-Джонсом (Ньюфаундленд, США) и Англией. В качестве антенны Маркони использовал провод, присоединенный к воздушному змею.

1902 г. Р.Фессенден предложил принцип построениягетеродина (вспомогательного генератора электрических сигналов, ставшего одним из основных элементов супергетеродинного приемника). Осуществил (1906) первую официальную передачу голоса по радио. Также он изобрел радиокомпас, акустический глубиномер и др.

1903 г. В Берлине прошла первая международная конференция по радиотелеграфии, на которой решались вопросы регулирования и контроля работы радиостанций. До принятия этого постановления из-за конкуренции связь между радиостанциями разных систем(Маркони и Попова – Дюкрете) не осуществлялась.

Введена в действие первая радиостанция во Владивостоке с дальностью действия до 100 миль. В 1905 г. введена вторая радиостанция мощностью 18 кВт. Антенна высотой 75 м обеспечила дальность радиосвязи на расстояние до 340 миль.

Р.Фессенден запатентовал "жидкостный бареттер" (Liquid Barretter) – первый практический детектор незатухающих колебаний (рис. 67).

Рис.67. Схема приемника с жидкостным детектором Фессендена

Изобретение жидкостного детектора было случайностью: в процессе создания короткозамкнутого детектора он забыл заготовку в кислоте на длительное время. Фессенден отметил, что "оставшийся огрызок также хорошо реагирует на радиосигналы, генерируемые поблизости".

Жидкостный бареттер имел намного более высокую чувствительность и стабильность, чем у детекторов, существовавших до того времени. Был принят на вооружение в американском флоте.

1904 г. Немецкий инженер Христиан Хульсмайер получил патент на изобретение "telemobiloscope" – первого примитивного радара с дальностью действия до 2-х км, основанном на открытом А.Поповым эффекте отражения радиосигналов от каких-либо объектов.

1905 г. Немецкий физик М.Вин разработал так называемый метод ударного возбуждения электрических колебаний. Он лег в основу создания искровых генераторов электромагнитных волн.

Роберт Густавович Ниренберг, специалист в области судового приборостроения, изобрел устройство для проведения звуковой подводной связи водолазов с берегом.

1906 г. Международная конференция по радиосвязи приняла постанов-

ление, которое гласило: "...каждая станция обязана поддерживать связь с любой другой станцией, не считаясь с тем, какая радиотелеграфная систе-

ма принята на этой станции". Также на конференции были приняты правила использования алфавита (Морзе), длинам волн и условным сигналам— в частности, сигналом призыва о помощи был объявлен общеизвестный SOS.

Начало опытов по радиовещанию для населения.

Вышел в печати первый отечественный учебник В.К.Лебединского "Электромагнитные волны и основы беспроводной телеграфии".

1907 г. Де Форрест предложил и в 1908 г. запатентовал одну из первых схем радиоприемника с электронной лампой, которая использовалась для детектирования усиленного ею принятого радиосигнала.

Адмирал С.О.Макаров предложил для обнаружения подводных лодок устройство (рис. 68), состоящее из водяного насоса(ВН), регулятора давления (РД), гидрозатвора (ГЗ) и гидравлического мембранного излучателя (ГМИ), исполняющего роль гидрофона. Отраженный от лодки сигнал должен приниматься микрофоном (МКФ) и регистрироваться индикатором (ИН).

Рис.68. Блок-схема устройства С. Макарова

1912 г. В.П.Вологдиным построен первый отечественный электрический высокочастотный генератор мощностью2 кВт. Ротор генератора вращался с угловой скоростью 2000 об/мин.

П.Ричардсон подал заявку на способэхопеленгации (обнаружения объектов) в воздухе и в воде с помощью направленного излучателя и- от стройки от доплеровского эффекта.

1912 г. К.Шиловский предложил использовать ультразвук для обнаружения плавающих объектов.

Эдвин Армстронг разработал принципрегенеративного приема. Он подал электрический сигнал с выхода усилительной схемы обратно на ее вход. При увеличении обратной связи выше критического уровня схема создавала собственные колебания. Таким образом, схема обеспечивала не только усиление радиосигналов, но и их генерацию. Армстронг запатентовал свое открытие в 1913 г. и лицензировал его в компании "Маркони" в 1914 г.

1913 г. Сотрудник немецкой фирмы "Telefunken" А.Мейснер на основе своего генератора электрических сигналов построил первый ламповый - ра диопередатчик, способный передавать как телефонные, так и телеграфные сигналы. 21 июня 1913 г. на волне 10 метров состоялась первая радиотелеграфная связь на расстояние36 км. Эксперимент А.Мейснера показал, что ламповый триод является лучшим устройством для возбуждения электромагнитных колебаний высокой частоты. Схема А.Мейснера благодаря своей простоте получила широкое распространение и дальнейшее развитие.

Рис.69. Передатчик Мейснера

Сотрудник фирмы Western Electric Р.Хайсинг предложил схему модулятора на электронной лампе.

А. Мейсснер предложил регенеративную(с положительной обратной связью) схему радиоприемника.

1914 г. И.И.Ренгартен (Россия) разработал первый радиопеленгатор. Радиопеленгация - определение направления на источник радиоизлучения.