До питання про історії радіозв'язку

Георгій Чліянц

Якщо розібратися глибше, то радіозв'язок (прийнято її називати узагальненим словом "радіо") почалася не з А. Попова і Г. Марконі. Як і багато інших успіхи в електриці і магнетизм, вона базується на винаходи та відкриття англійського фізика Майкла Фарадея (1791-1867) та робіт видатного англійського математика і фізика Джеймса Клерка Максвелла (1831-1879).

Серед багатьох відкриттів Фарадея було роз'яснення їм у 1831 р. принципу електромагнітної індукції. Володіючи даром передбачення, він писав у 1832 р.: "Я вважаю, що поширення магнітних сил від магнітного полюса, хвиль на поверхні обуреної води і звуку в повітрі мають споріднену основу. Іншими словами, я вважаю, що теорія коливань буде застосована до цього явища, так само як і до звуку і, досить імовірно, до світла ".

Максвелл був згоден з цим твердженням. Однак наука розвивалася повільно, і лише в 1855 р. він опублікував статтю "Про силових лініях Фарадея", а в 1864 р. дав світові свою приголомшливу роботу "Динамічна теорія електромагнітного поля ".

Ця стаття містила те, що ми зараз називаємо рівняннями Максвелла. Вона пояснювала все відомих явищ електромагнетизму, а також передбачала існування радіохвиль і можливість їх поширення зі швидкістю світла.

22 листопада 1875 р. американський винахідник і підприємець Томас Алва Едісон (1847-1931) спостерігав, як після виникнення сильної іскри між полюсами індуктора в розсипаних на столі вугільних зернах проскакували іскри, він записав тоді в свій щоденник про спостереження "ефірної сили". Але потім якось забув про це нам. Принаймні до 1883 р.

У 1887 р. теоретичні висновки Максвелла були експериментально підтверджені німецьким фізиком Генріхом Рудольфом Герцем (Херц) (1857-1894). Використовуючи іскровий передавач і рамкову антену з невеликим зазором (вібратор Герца) в якості приймача, він передавав і брав радіохвилі у своїй лабораторії в Карлсруе. Більше того, він застосував відбивної пристрій для виявлення стоячих хвиль і показав, що радіохвилі підкоряються всіма законами геометричної оптики, включаючи рефракцію і поляризацію. Вперше дав опис зовнішнього фотоефекту, розробляв теорію резонансного контуру, вивчав властивості катодних променів і вплив ультрафіолетових променів на електричний розряд.

Піонером самої ідеї радіозв'язку по праву можна вважати і болгарського вченого Петра Атанасова (Хаджіберовіча) Берон (1800-1871), який в додатку до III тому (с. 906-944) семитомної "Панепістеміі" (панепістемія - всенаука, тобто єдина наука існуючого світу; французьке видання періоду 1861-1870 рр.. зберігається в Національній бібліотеці св. Кирила і Мефодія в Софії) наводить свій проект бездротової передачі повідомлень як по суші, так і по воді. Проект містив багато технічних креслення майбутнього бездротового телеграфу.

Строго кажучи, практична ера радіозв'язку бере свій відлік з 1883 р., коли Едісон відкрив названий його ім'ям ефект, намагаючись продовжити термін служби створеної ним раніше лампи з вугільною ниткою введенням в її вакуумний балон металевого електрода. При цьому він виявив, що якщо прикласти до електрода позитивне напруга, то у вакуумі між цим електродом і ниткою протікає струм. Це явище, яке, до речі, було єдиним фундаментальним науковим відкриттям великого винахідника, лежить в основі всіх електронних ламп і всієї електроніки дотранзісторного періоду. Їм були опубліковані матеріали з так званому ефекту Едісона і був отриманий відповідний патент. Проте Едісон не довів своє відкриття до кінцевих результатів.

Деякі критики першої половини XX-го століття видавали даний факт за доказ того, що він був просто наполегливим ремісником, а не великим вченим. Захищаючи ж Едісона, історики відзначали, що в той час він був цілком зайнятий багатьма іншими винаходами і організацією всіляких виробництв в області електрорадіотехніки: в 1882 р. за його участю була пущена перша електростанція на вул. Пірл-Стріт в Нью-Йорку, і в 1883 р. Едісон був поглинений багатьма фінансовими, організаційними та технічними проблемами. У наступні роки він створив безліч приладів і пристроїв (у тому числі потужні електогенератори, фонограф, прототип диктофона, залізо-нікіліевий акумулятор і ін)

Проте з 1883 по 1904 рр.. не тільки Едісон, але і ніхто інший не здогадалися використовувати вищевказаний ефект для створення трьохелектродної вакуумної лампи (яку згодом, після її винаходу в 1906 р., для простоти називали всеосяжним словом "підсилювач"), здатної детектировать і підсилювати електричні сигнали. Можливо, до цього не було достатніх спонукальних мотивів. Правда, винахід підсилювача дозволило б удосконалити телефон, що врешті-решт і було зроблено, однак тоді він успішно працював і без нього.

Шотландський винахідник Александер Грехем Белл (1847-1922) - професор фізіології органів мови Бостонського університету - у 1876 р. у США отримав патент на винайдений їм телефон, в 1877 р. - патент на мембрану і арматуру, а в 1884-1886 рр.. - Ряд патентів в області запису і відтворення звуку.

У 1890 р. француз Едуард Бранлі винайшов когерер - прилад для реєстрації електромагнітних коливань. Щоправда, в його когерера наступного разу струшувати залізні тирса.

автоматизував цей процес (приєднав до когерера Бранлі струшують його мініатюрний молоток) російський фізик-електротехнік і винахідник Олександр Степанович Попов (1858-1905/1906). Щоб підвищити чутливість апарату А. С. Попов один з висновків когерера заземлений, а інший приєднав до високо піднятого шматку дроту - створивши таким чином першу антену. Цей пристрій було продемонстровано 7 травня 1895 на засіданні Російського фізико-хімічного товариства (РФХО) і ввійшло в історію як "грозовідмітник", бо це було перший пристрій, спеціально призначене для реєстрації дискретних посилок електромагнітних хвиль, тому що в той час ще були відсутні радіопередавачі і була можливість реєстрації посилок атмосферного характеру.

12 березня 1896 р. у Санкт-Петербурзі, на засіданні РФХО А. С. Попов, використовуючи вібраторних антени з рефлекторами, передав перші радиосообщение, що складається з двох слів -- "Генріх Герц" - на відстань 250 м. У 1900 р. на Міжнародному електротехнічному конгресі в Парижі Попову була присуджена Золота медаль і диплом Всесвітньої виставки за апаратуру бездротового телеграфу.

Передача повідомлення стала можливою завдяки телеграфної абетки, яку в 1838 р. винайшов американський інженер-винахідник Семюел Фінлі Бриз Морзе (1791-1872).

Незалежно від О. С. Попова в цьому ж році в Понтецціо (біля Болоньї, Італія) італійський радіотехнік і підприємець Гульєльмо Марконі (1874-1937), використовуючи заземлені антени, передав по радіо телеграфні сигнали на відстань близько 2,5 км (2 липня 1896 подана патентна заявка та отриманий патент Великобританії в 1897 р. - "Удосконалення в передачі електричних імпульсів і сигналів в апаратурі ").

визнану вченим світом пріоритетність Марконі перед Поповим, мабуть, можна пояснити тільки тим, що Морське відомство Росії, де служив Попов, швидко зрозуміло потенціал його винаходу і всі роботи засекретило.

Впровадження далекої бездротового радіотелеграфії зайняло ще декілька років.

У 1898 р. Г. Марконі організував радіозв'язок між Францією і Англією.

На початку 1900 м. апаратура бездротового телеграфу А. Попова (включаючи його "Телефонний приймач депеш ", який в тому ж році був запатентований в Англії і у Франції, а в 1901 р. - у Росії) була застосована для зв'язку під час робіт з ліквідації аварії броненосця "Генерал-адмірал Апраксин" поблизу шведського о. Гогланд і при порятунку рибалок, яких віднесло на крижині в морі. При цьому дальність зв'язку досягла 45 км (в 1901 р., в реальних корабельних умовах, А. С. Попов уже отримав дальність зв'язку близько 150 км).

У тому ж 1900 р. хорватська винахідник (в той час громадянин Австро-Угорської імперії) Нікола Тесла (1856-1943) продемонстрував у Нью-Йорку дистанційне радіоуправління моделі корабля і публічно заявив про можливість передачі електроенергії через Атлантичний океан за допомогою радіохвиль. В основі його винаходи лежала ідея електричного резонансу (що випереджав аналогічні ідеї Едісона). Свій пристрій він назвав "Світова система". Колосальна металева башта мала акумулювати електроенергію і посилати за строго направленому променю прямо "в руки" споживачеві без будь-яких проводів. Але ... відомий американський мільярдер Джон Морган не став фінансувати цей проект. Є версія, що секрет передачі електроенергії без проводів у Тесли викупив інший мільярдер - Форд, який побоювався величезних збитків від винаходи у своїй автомобільної індустрії.

Пізніше, це стало підставою в 1943 р. Верховному суду США прийняти рішення про анулювання відповідного патенту Г. Марконі, як не пріоритетного в цій області. Не так давно американські вчені під керівництвом Джеймса Корума довели, що ідея Тесли - не така вже фантастика, він дійсно створив такий пристрій ... Одержуючи нагороди на честь свого 80-річчя, Миколая Тесла якось обмовився, що він відкрив метод випрямлення викривленого простору і ще деякі речі, включаючи і вкрай економічне виробництво радію, ціною 2 долара за кілограм. Також під керівництвом Тесли вже в 1899 р. була споруджена радіостанція потужністю 200 кВт в шт. Колорадо.

12 грудня 1901 р. Г. Марконі здійснив односторонню "радіозв'язок" через Атлантичний океан - між Полдху (Корнуелл в Англії, де нині розташований клуб PARC) і мисом Код (ст. Сент-Джеймс у Ньюфаундленді, де нині розташований історичний музей Signal Hill - VO1AA/VO1S). У Корнуелл був встановлений передавач під умовною назвою "SS", який працював на принципі високого іскрового розряду на велику антену (20 щогл висотою по 70 м).

4 серпня 1903 р. в Берліні зібралася Перша міжнародна конференція з радіотелеграфії, вирішувала питання регулювання та контролю роботи радіостанцій.

Ця конференція з'явилася наслідком інциденту, який стався в 1902 р., коли прусський принц Генрі - брат кайзера, намагався передати по радіо з військового корабля Deutschland президентові США Франкліну Рузвельту радіограму з вдячністю за надану гостинність. Станція фірми Marconi, розташована на о-ві Нантакет, відмовилася її прийняти, тому що корабель був обладнаний радіоапаратурою конкуруючої фірми.

Конференція прийняла постанову, де йшлося: "... кожна станція зобов'язана підтримувати зв'язок з будь-якою іншою станцією, не зважаючи на те, яка радіотелеграфна система прийнята на цій станції ".

Таким чином, почавши розвиватися в XIX столітті, на початку XX століття радіозв'язок настільки удосконалилося, що необхідність у гарному підсилювачі прийнятих сигналів стала очевидною.

Якщо перший кроком на шляху створення такого підсилювача було відкриття ефекту Едісона, то другим кроком - ізбретеніе англійським вченим Джоном Амброзі Флемінгом (1849-1945) в 1904 р. вакуумного діода (детектора). Д. Флемінг в 1877-1881 рр.. працював під керівництвом Дж. Максвелла; з 1881 р. - науковий консультант лондонської компанії Edison Electric Light, а з 1899 р. - працює в Акціонерному суспільстві Мarconi Co. Діод їм було винайдено після того, як він дізнався у 1884 р. про ефект Едісона від самого Едісона. Д. Флемінг назвав свій термоіонний вентиль випрямлячем високочастотного змінного струму. Він випрямляти радіочастотні сигнали, але не був в стані їх посилити.

Третій крок у створення підсилювача було здійснено американським радіоінженерів-винахідником і підприємцем Лі де Форестом (1873-1961), який 25 жовтня 1906 подав заявку на видачу патенту (патент від 1907 р.) на трьохелектродної вакуумну лампу - Знаменитий аудіон. Однак перший його прилади мали дуже низький посилення. Необхідні були додаткові дослідження, щоб перетворити аудіон в дійсно корисний підсилювач.

На це пішло шість років. Цим новим пристроєм стала регенеративна схема американського вченого-радіотехніка Едвіна Говарда Армстронга (1890-1954, член клубної аматорської радіостанції з позивним сигналом 1BCG), яку він створив на базі аудіона 22 вересня 1912, а потім і схему регенеративного приймача (одночасно з іншими винахідниками: американцями Лі де Форестом і Ірвінгом Ленгмюра, а також німцем Олександром Мейснером), на яку в 1913 р. отримав патент.

У 1917 р. Армстронг був удостоєний американським Інститутом радіоінженерів (ІРІ) медалі Пошани за роботи з регенерації та генерації коливань. Правда, після 20-річного судового розгляду Верховний суд США визнав авторитет Фореста в даних роботах і Армстронг хотів повернути медаль ІРІ, але його Рада директорів одноголосним рішенням відмовився її прийняти і знову підтвердив її присудження Армстронгу. У 1918 р. він створив сверхрегератівний приймач (і в даний час сверхрегенерація ще застосовується в приймачах з параметричних посиленням, так як їх відносно широка смуга пропускання, стійкість і високу посилення використовуються для роботи в так називамом S-діапазоні - довжина хвилі 10 см), а в 1921 р. - супергетеродина приймач; він був піонером в області частотної модуляції. Всі його винаходу швидко приймалися промисловість, причому часто з порушенням його патентних прав. Через багаторічних судових позовів з фірмою RCA Е. Армстронг трагічно покінчив життя самогубством.

Про необхідність радіозв'язку вже ніхто не сумнівався після катастрофи в квітні 1912 р. "Титаніка", гине радист якого Філіпс встиг передати сигнал SOS, який був почутий і що дало можливість врятувати частину пасажирів.

Під час Першої світової війни всі радіопередавачі працювали з застосуванням так званого іскрового розряду. Телеграфні сигнали, що передаються цими станціями, легко перехоплювалися супротивником, оскільки займали широкий частотний спектр. І раптом сталося незрозуміле - всі німецькі радіостанції нібито раптово замовкли. Серед союзників Антанти вибухнула справжня паніка: "Мабуть, готується якийсь наступ і німці бояться витоку інформації! "

Таємницю ж такого "мовчання", розгадав російський вчений Михайло Васильович Шулейкин, який встановив, що німецькі радіостанції замість застосування іскрового розряду перейшли на передачу незгасаючих коливань на певній частоті -- використовувався ефект співаючою дуги (відкритий ірландським інженером Дудделем, який, по суті, першим у світі застосував у радіозв'язку коливальний контур).

У 1915 р. був здійснено історичний експеримент, коли мовні сигнали успішно передавалися з Арлінгтона (шт. Вірджинія) до Парижа. Експериментальна система використовувала регенеративну схему як в приймачі, так і в передавачі. В апаратурі стояли лампи зі значно підвищеним коефіцієнтом посилення, які за рахунок поліпшення вакууму в балоні створили Ірвінг Лангмюр (фірма General Electric) і Гарольд Арнольд (фірма Western Electric).

Слід зазначити, що один з "батьків" радіозв'язку Г. Марконі вважав за краще, щоб "наріжним каменем" його бездротового телеграфу залишалася азбука Морзе, а для бездротової передачі мови він не бачив жодного корисного застосування.

Наприкінці вересня - початку жовтня 1917 р. на кораблях Балтійського флоту випробовувався радіотелефон системи системи А. Т. Углова, який був виготовлений на Радіотелеграфний завод Морського відомства Росії. Була досягнута дальність радіозв'язку в 25 верст.

Після закінчення Першої світової війни багато радіоаматори повернулися додому з армії, зберігши великий інтерес до радіо. Значною мірою він зріс завдяки їх знайомству в період перебування в армії з сучасними розробками в цій області. Радіоаматори, число яких постійно зростала, склали на перше Спочатку основну групу ентузіастів-радіослухачів, а їх хобі - послужило "стартом" в розвитку світового радіомовлення.

У 1920 р. американський радіоаматор на прізвище Конрад (його ім'я і позивний, на жаль, не відомі), що працював у той час на фірмі Westinghouse, переробив свою ЛРС, яка була їм сконструйована в 1916 р., для роботи на передачу в режимі "телефон" і почав вести мовні передачі. Він оголосив, що буде вести їх по дві години у вечірній час по середах і суботах. У районі м. Піттсбурга його сообшеніе була зустрінута з великим інтересом. Місцевий магазин закупив партію детекторних радіоприймачів, які були швидко розпродані бажаючим, що підготов?? ло грунт для рішення про створення мовної радіостанції.

Харольд Х. Бевередж (1893-1992, позивний W2BML), спільно з Райсом і Келлога, працюючи в фірмі General Electric, у 1917 р. розробили приймальню хвильову антену, яка згодом отримала назву Beverage. У 1920 р. він перейшов на роботу в RCA. Там у 1928 р. разом з Х. О. Петерсоном і Дж. Б. Муром він став співавтором чергового винаходу - рознесеного прийому сигналів. У цій системі застосовувалися три антени, рознесені на відстань до 300 м один від одного. Випрямлені приймальні сигнали на виходах трьох окремих приймачів підсумовувалися на загальному опорі навантаження.

Бевередж був власником понад 40 патентів, лауреатом багатьох почесних звань і нагород -- включаючи і нагороду Президента США, отриману в 1948 р.

Не досяг ще двадцяти років Харолд Олден Уїлер (1903 -?, позивний не відомий), працюючи самостійно, придумав нейродінную схему приймача. Він не знав про створення Л. А. Хазелтайном в 1918 р. аналогічної схеми, яка тоді ще була в стадії патентування. Однак, отримавши патент, Хазелтайн передбачив грошові відрахування на користь Уїлера і запросив молодого винахідника працювати у свою фірму. За роботи по повному математичному розрахунку нейродінной схеми "Радіоклубу Америки" нагородив у 1937 р. професора Л. А. Хазелтайна медаллю "Армстронга". Перебуваючи вдома, під час різдвяних канікул 1925 Уілер створив схему автоматичного регулювання посилення (АРУ) для радіоприймачів з амплітудною модуляцією, яка забезпечувала практично постійну гучність в широкому діапазоні змін рівня ВЧ-сигналів. Його схема АРУ була дивом простоти: один ламповий тріод, що входить як діод, служив одночасно для детектування сигналу і для створення зсуву, що регулює посилення. Дане винахід Уїлера була оприлюднена в 1926 р. фірмою Hazeline, в якій він пропрацював протягом багатьох років.

З цього моменту радіозв'язок (як і вся радіотехніка в цілому) стала розвиватися стрімко: супергетеродина, односмугова зв'язок, радіонавігації, телебачення і т. д. - все це тільки частина винаходів першої половини XX століття.

Список літератури

Proceedings of the IRE, 1962, № 5, 2 частини, 1517 c.

Електроніка: минуле, сьогодення, майбутнє. Пер. з англ. під ред. чл.-кор. АН СРСР В. І. Сіфорова. М., Мир, 1980. 296 с.

Колекція А. С. Попова (каталог). СПб., ЦМС ім. А. С. Попова, 1995. 141 с.

Вікіпедія. Изд. 3-е. Т. 1, 5, 6, 10, 12, 15, 18-20, 24-30. М., Рад. енциклопедія, 1970-1978.

Чліянц Г. Біля витоків світового радіоаматорського руху (Хроніка: 1898-1928). Львів, 2000. 48 с.

Чліянц Г. Зародження радіозв'язку (хроніка та роль радіоаматорів). Радіоаматор, 2001, № 4, с. 27-28; № 5, с. 23.

Чліянц Г. З історії класичних схем. РАДІОхоббі (Київ), 2000, № 4, c. 2-3.

Чліянц Г. Радіоаматори - хто є хто! Львів, 2000. 38 с. Радіо, 2001, № 12.