Рис. 1 О. В. Лосев
Оглавление базы знаний о О. В. Лосеве
ГЛАВА I.
НА 3АРЕ РАДИОТЕХНИКИ.
Рис. 1 О. В. Лосев
В наши дни радио стало неотделимой частью нашей жизни. И в быту, и в промышленности, и в военном деле оно с каждым днем приобретает все большее и большее значение. Без него уже стали немыслимы ни наш творческий труд, ни успехи науки, ни развитие искусства. И в шумном цехе завода, и при работах экспедиции в Арктике - оно находит себе применение, играет ответственную роль.
Но нигде в мире радио не вошло столь глубоко в быт самых широких народных масс, не стало столь важным элементом их культурного роста, как в Советском Союзе. Наше правительство и наша коммунистическая партия неуклонно содействуют новым дерзаниям советских радиоинженеров, находят все новые и новые приложения их творческой мысли. И XIX, и XX, и XXI съезды партии неизменно уделяли особое внимание вопросам развития радиотехники и радиосвязи. Запланировано значительное расширение производства всех видов радиоаппаратуры.
Радиотехника начала свое триумфальное шествие в сущности совсем недавно тогда, когда начиналась изобретательская деятельность Олега Владимировича Лосева, всего 40 лет тому назад. Тогда лишь немногие энтузиасты инженеры и изобретатели с особо широким кругозором посвящали ей свои силы, интуитивно предчувствуя будущую мощь и значение нового невиданного средства техники.
Радио было изобретено в 90-х годах прошлого столетия русским физиком А.С. Поповым - преподавателем военно-морских минных классов, в городе Кронштадте. Он не только изобрел новое средство связи между кораблями в тумане во время похода, он продумал и разработал отдельные важнейшие узлы новой аппаратуры и успел внедрить его в практику, организовав беспроволочную телеграфную связь, сначала между военными судами на море, а потом между сухопутными частями войск, и наконец положил начало беспроводной связи между населенными пунктами родной страны. В этом трудном патриотическом деле существенную помощь оказал ему передовой инженер, знаток морского дела, верный сын своей родины, адмирал С.О. Макаров.
Благодаря сложившейся исторической обстановке в начале текущего столетия, новое средство связи имело преимущественно военное применение. Свою исключительную роль в строительстве мирной жизни оно начало играть лишь позднее, в дни Великой Октябрьской Социалистической революции, когда великий вождь революции В.И. Ленин полностью оценил значение радио в строительстве государства рабочих и крестьян и всемерно способствовал развитию радиотехники.
Перспективы, которые открывало новое средство связи, А.С. Попов предвидел. Он разработал первый (правда, еще далекий от совершенства и кажущийся нам ныне весьма примитивным) комплект приборов, осуществлявших радиосвязь на относительно небольших, по современным масштабам, расстояниях и указал основные области ее применения. Вскоре широким кругам электриков, его современникам и его многочисленным ученикам и последователям стали ясны те первоочередные технические задачи и те физические проблемы, которые следовало разрешить для широкого внедрения в жизнь этого изобретения.
В 1915-1916 гг. небольшая группа офицеров-связистов, объединившаяся вокруг Тверской радиостанции, обслуживавшей нужды русской армии и потребности международных связей союзников, проявила в своих исканиях наибольшую оригинальность и достигла существенных успехов. Эту группу возглавили В.М. Лещинский и его ближайший сотрудник М.А. Бонч-Бруевич. Они не довольствовались эксплуатацией обычной аппаратуры, принятой на вооружение, а стремились усовершенствовать ее и найти новые пути в разработке самих принципов радиосвязи.
В то время, в период 1914-1917 гг., военная связь базировалась на искровых передатчиках затухающих колебаний и детекторных приемниках с приемом на телефон, на способах связи, указанных еще А.С. Поповым. Однако специалистам были уже ясны все преимущества связи на незатухающих модулированных колебаниях, получаемых или от машин – альтернаторов высокой частоты, или возбуждаемых электрической дугой.
Основным узлом аппаратуры Попова являлся колебательный электрический контур из емкости (конденсатор) и индуктивности (катушка провода), в котором легко возникали электрические колебания. Электроны, переходя по проволоке от одной обкладки конденсатора к другой, создавали в ней переменный ток, а вокруг переменное электромагнитное поле (рис.2). Как известно, каждый такой контур обладает собственным периодом колебаний, своей частотой, зависящей от емкости С конденсатора и индуктивности катушки L. Частота f=(1/2p)(LC)-1/2 колебаний контура может быть самая различная, от нескольких колебаний до многих миллионов колебаний в секунду. От этого, как известно, зависит длина волны радиосигналов и характер их распространения. В первых приборах беспроволочной связи колебания возбуждались искрами индукционной спирали (индуктория), и после каждой искры быстро затухали. Долгое время это был единственный способ возбуждения колебаний, и мощность их зависела от мощности искры индуктория.
Рис. 2 Колебательный контур и его условное изображение.
Многие считают самым ценным элементом во всем комплекте приборов, предложенных А.С. Поповым в его первых передатчиках для осуществления беспроволочной связи, впервые примененную им присоединенную к контуру антенну, от которой во все стороны расходятся электромагнитные волны. Попов на опыте установил. что чем выше антенна, тем на большее расстояние возможна радиосвязь. Таким образом А.С. Поповым была, в основных своих чертах, создана передающая радиостанция.
Нам кажется, что не менее важным во всем комплекте приборов, предложенных А.С. Поповым, являются разработанные им приемные устройства, начиная с знаменитого “грозоотметчика” и кончая различными детекторами, на один из которых ему был выдан патент. А.С. Попов ясно сознавал, что чем чувствительнее будет радиоприемник, тем на большее расстояние будет возможна радиосвязь. Для приема необходим колебательный контур, настроенный на ту же частоту, что и передающая радиостанция с присоединенной к нему приемной антенной. Чем выше приемная антенна, тем лучше прием, тем больше расстояние радиосвязи.
Мощный толчок к дальнейшему развитию и усовершенствованию радиосвязи дало применение кристаллического детектора - миниатюрного выпрямителя весьма слабых электрических колебаний. Эти сигналы возбуждаются в приемном контуре от доходящих к антенне слабых радиосигналов передающей станции.
Кристаллический детектор в то время обычно представлял из себя полупроводниковый кристалл, к которому присоединяется один провод, и металлического острия, опиравшегося на одну из граней кристалла, соединялся с другим проводом, и обладал односторонней проводимостью. Такой детектор представлял из себя весьма малое сопротивление электрическому току, текущему в одном направлении и значительно большее сопротивление для тока противоположного направления. Таким образом, переменный ток, протекавший через детектор, превращался в ток пульсирующий - ток одного направления (рис.3). Эти пульсации сглаживались, когда к детектору присоединялся конденсатор.
При достаточно сильных электрических колебаниях в приемном контуре выпрямленный детектором и сглаженный конденсатором пульсирующий ток мог оказаться достаточно сильным, чтобы приводить в действие телеграфный аппарат, но “на заре радиотехники” радисты чаще пользовались приемом телеграфных знаков Морзе на слух с помощью головного телефона, который много чувствительнее пишущего телефонного аппарата.
Исключительно важным шагом по пути дальнейшей разработки нового вида связи был переход от затухающих колебаний контура к незатухающим. Затухающие колебания возбуждались отдельными электрическими искрами, следовавшими друг за другом через относительно значительные промежутки времени. Незатухающие электрические колебания в контуре передатчика происходят непрерывно с постоянной амплитудой и все время излучают от антенны в пространство электромагнитные волны.
Этот переход от затухающих колебаний к незатухающим составил эпоху в развитии радиотехники. Коэффициент полезного действия искровых индукторов был очень мал; лишь небольшая часть их мощности превращалась в электрические колебания контуров, еще меньшая доля ее излучалась антеннами, а до приемников доходила совершенно ничтожная мощность, которая едва была в состоянии возбуждать колебания мембраны в телефоне. Для повышения полезной мощности передатчиков радиоинженеры стали возбуждать их машинами высокий частоты. Вскоре после смерти А.С. Попова такие машины начал строить в Петербурге проф. В.П. Вологодин. Применение машин высокой частоты повысило мощность передатчиков и дальность связи, но не решило еще основной задачи. Искровое возбуждение по-прежнему создавало только затухающие колебания. На очередь стал вопрос: нельзя ли питать колебательный контур непрерывно, добавляя ему при каждом колебании ту порцию энергии, которую он теряет, излучая ее со своей антенны в форме электромагнитной волны. Вопрос вскоре был разрешен двумя различными способами.
Первый способ состоял в повышении частоты переменного тока, даваемого машиной, что стало возможным непосредственно присоединять её к колебательному контуру и антенне передатчика без посредства электрической искры. Это сразу позволило увеличить мощность передатчиков и на длинных волнах обеспечить дальнюю радиосвязь. На этом принципе были построены станции, обеспечившие международную связь и связь через океаны. В Советском Союзе такие машины были разработаны и построены В.П. Вологодиным.
Другой способ возбуждения незатухающих колебаний в контуре был найден при изучении физических процессов, протекающих при горении электрической дуги (открытый В.В. Петровым еще около ста лет тому назад). Оказалось, что дуга может возбуждать и поддерживать в контуре незатухающие колебания, добавляя потерянную мощность излучаемых антенной радиоволн. Дуга обеспечила значительную мощность радиосигналов, хотя и меньшую, чем машина. Постройка на острове Яве сверхмощного дугового передатчика на тысячи киловатт не увенчалась успехом, и после первых опытов эксплуатация его была признана невыгодной. Не будучи в состоянии конкурировать с высокочастотными машинами по мощности, дуговые генераторы имели перед ними одно большое преимущество - ими было легко управлять. Меняя силу тока подводимого к дуге, можно было менять и мощность радиоволн, излучаемых антенной - их модулировать. Это привело к созданию радиотелефона.
Если колебательный контур радиопередатчика, питаемого дугой, был настроен на весьма высокую частоту - на радиочастоту, мощность его было легко модулировать со звуковой частотой, а, следовательно, с той же звуковой частотой изменять мощность радиоволн, излучаемых антенной. Детектор приемной станции, выпрямив приходящие сигналы, даст ток одного направления, но по своей силе меняющиеся со звуковой частотой модуляции. Телефон, присоединенный к нему, даст звук той же частоты, с какою менялась мощность питания дуги.
Оказались возможным питание передатчика модулировать звуковой частотой с помощью микрофона, возбуждаемого человеческим голосом. На приемной станции телефон совершенно точно воспроизводил речь, которую произносят перед микрофоном передатчика.
Благодаря изобретению радиотелефона интерес к новому виду связи сильно возрос, и творческая разработка его приводила к новым успехам, однако приемник оставался слабым местом радиосвязи из-за недостатков детектора. Детектор требовал отыскания рабочих точек на гранях кристаллов, которые хотя и казались на первый взгляд совершенно однородными и чистыми, а на самом деле обладали загадочной неоднородностью электрических свойств. Не более 1-3% площади грани кристалла обеспечивали выпрямление высокочастотных электрических колебаний. Кроме того, детектор мог пропустить в телефон выпрямленный ток лишь той ничтожной мощности, какую возбуждали в антенне приходящие сигналы отдаленных передающих станций. Нужно было сильно напрягать слух и внимание, чтобы осуществлять дальнюю связь даже с передатчиками большой мощности.
Огромным успехом потому явилась разработка нового вида детектора – “электронной лампы”, которая не только выпрямляла модулированные колебания полученных приемной антенной радиосигналов, но еще усиливала выпрямленный ток в десятки, сотни и более раз. Даже очень слабые радиосигналы от далеких передающих станций стали давать в телефонах громкие сигналы и четкую речь. Понятно, какой восторг вызвал этот новый успех у энтузиастов радиосвязи, какие надежды он возбудил. Оказалось возможным передавать на большие расстояния музыку со всем богатством ее звучания.
Таково было состояние радиотехники к концу первой мировой войны, когда 0.В. Лосев начал свои первые робкие попытки овладеть новым изобретением и посвятил ему свои силы.
В наших военных частях радиосвязь уже несла с успехом свою службу. Особенно важным было обеспечение различных подразделений и отдельных войсковых частей радиоприемной аппаратурой, так как осуществить единство военных операций на фронте, протянувшемся через всю Европу, без помощи радио было едва ли возможно. Однако техническая отсталость царской России, бюрократизм чиновников и бездарность руководства привели к тому, что это изобретение, составляющее предмет нашей национальной гордости, развивалось и совершенствовалось у нас медленнее, чем в других странах. Снабжение радиоаппаратурой наших войск сильно зависело от ввоза ее из-за рубежа, и конечно о массовом применении радио в то время нельзя было и думать. Наши передовые инженеры это ясно сознавали и старались создать национальную русскую радиопромышленность, освободиться от зависимости от иностранных фирм и популяризовать знания о новом виде связи.
Рис. 3 Различные формы электрических колебаний и их детектирование.
Особенно большое значение в деле широкого ознакомления русских электриков с основами радиотехники и в деле подготовки новых кадров радистов имели лекции, статьи и книги профессора В.К. Лебединского. В разработке теории беспроводной связи больших успехов достигли академики Л.И. Мандельштамм и Н.Д. Папалекси, а также проф. Петровский, академик Миткевич и др. Однако внедрение радио в практику происходило медленно и встречало не мало препятствий. Великая Октябрьская Социалистическая революция 1917 года резко изменила дело: с этого времени и началось бурное и блестящее развитие самобытной советской радиотехники. В нее-то с самого начала и вошла, как одна из ценных частей, оригинальная творческая деятельность О.В. Лосева - в то время совсем юного радиолюбителя.