Виктор Пестриков, Санкт-Петербург
“Ключ Морзе я нажимаю,
Жест от радости невольный, -
И в пространство излучаю
Электрические волны…”
(Из поэзии 20-х годов ХХ века)
Для передачи сигналов на большие расстояния, как правило используются радиоволны. Их легко излучать и принимать, к тому же их можно “снабдить” любой информацией, выбор диапазона длин волн очень большой - от нескольких тысяч метров до миллиметров. Все это позволяет решать самые разные задачи, от радиовещания на всю планету до работы местных программ, которые не создают помех соседним областям. Для создания радиоволн с конца 19 века используют радиопередатчики. Под радиопередатчиком обычно понимают генератор электромагнитных волн, который связанный с антенной. В передающей антенне энергия высокочастотных токов преобразовывается в энергию электромагнитных волн. Известно несколько основных типов передатчиков радиоволн: искровые, дуговые, машинные, ламповые, полупроводниковые и др.
Исторически первыми были искровые передатчики. В них колебания возбуждались в контуре во время появления искры, поэтому они и получили название - “искровой передатчик”. Эти передатчики занимали большой диапазон частот. Приемник мог ловить фактически одну радиостанцию, сигнал которой занимал почти всю шкалу настройки. В начале первой мировой войны Россия имела 72 полевые и 4 автомобильные радиостанции, и 6 стационарных искровых радиостанций.
Из стационарных станций, 3 были системы “Marconi”, находившиеся в Бобруйске, Ташкенте и Александрове-Уральске, а 3 – системы “Telefunken” располагавшиеся в Владивостоке, Хабаровске и Харбине. Во время войны, в 1914 г, немцы перерезали подводные телеграфные кабели в Балтийском море, которые соединяли Россию со странами Запада и тогда всего за 100 дней были построены мощные передающие станции для международной связи работавшие в диапазоне волн: 5000 м, 7000 м и 9000 м. Радиостанции по конструкции были однотипными и являлись самыми мощными в Европе. Мощность в антенне составляла 100 кВт. Питались радиостанции от огромной аккумуляторной батареи напряжением 12000 В. Во время передачи аккумуляторы разряжались через колебательную цепь и антенны, создавая в окружающем пространстве радиоволны. Аккумуляторы заряжались от машин постоянного тока, которые вращались двумя дизелями мощностью по 294 кВт. Приведенный факт еще раз подтверждает сомнительность мифа большевиков о промышленной отсталости России, это действительно была Великая Россия. Одна из построенных радиостанций располагалась в Москве на Ходынском поле, другая - в Царском селе, под Санкт-Петербургом. Однако работа мощных искровых передатчиков этих станций вызывала такие сильные помехи, что затрудняла прием радиограмм. В этой связи в г. Тверь построили специальную станцию для приема сообщений заграничных радиоцентров. Метод возбуждения электромагнитных волн с помощью электрической искры, как известно использовал еще Г. Герц, и еще в течении почти 20 лет этот метод практически был основным для передачи сообщений без проводов. Во время работы таких передатчиков между зубцами разрядника проскакивали ослепляющие искры. Появление искр сопровождалось хлопками, подобными выстрелам из винтовки. “Стрельба” разрядника была слышна на расстоянии более 2 км. Искровые генераторы имели такие недостатки, как помехи радиоприему, низкий коэффициент полезного действия и неспособность передавать человеческую речь.
Исследования по радиотелефонии во многих странах показали, что для успешной передачи текстов необходимы незатухающие колебания, тогда как искровые передатчики давали только затухающие колебания. Для получения незатухающих колебаний сначала использовали электрическую дугу Петрова, к слову, на западе ее именуют, дугой Дэви. В 1900 г. английский инженер электрик Вальдемар Дуддель (W. Duddel) указал метод получения устойчивых и мощных высокочастотных колебаний с помощью дуги. С этой целью в схему дугового генератора он включил колебательный контур, настроенный на высокую частоту. По прошествии 2 лет, другой Вальдемар, но уже датский инженер Вальдемар Паульсен (V. Poulsen), известный тем, что первым изобрел магнитофон, построил практическую конструкцию радиотелеграфного дугового генератора незатухающих колебаний. Новый путь получения незатухающих колебаний заявил о себе только во время первой мировой войны, когда радиостанции стран Антанты мгновенно перестали ловить сигналы передатчиков немецкого флота. Оказалось, что задолго до начала войны немецкие специалисты учли недостатки искровых передатчиков и перешли на передатчики с использованием электрической дуги. Таинственное исчезновение немецких сигналов объяснялось тем, что при передаче незатухающих колебаний телеграфные знаки не прослушиваются телефоном. Из-за этого в телефонах шел неразборчивый треск. Дуговые передатчики хорошо себя зарекомендовали на мощных телеграфных станциях того времени. Они обеспечивали телеграфную связь на расстоянии в несколько тысяч километров. В 1920 г. была установлена рекордная связь между Гельтоавым (Англия) и Малабаром (остров Ява, Индонезия) на расстоянии 12000 км. Регулярные радиотелеграфные передачи велись на значительно меньшие расстояния. Лучшие дуговые генераторы стабильно работали на волнах не короче 1000 метров (примерно середина нынешнего широковещательного диапазона длинных волн).
Замена электрической искры дугой также не ликвидировала все упомянутые недостатки использовавшихся в то время генераторов. Радиотехника все больше склонялась к использованию машинных генераторов высокой частоты для непосредственного питания антенных цепей радиостанций. Хотя эти генераторы и имели недостатки другого рода, низкая частота генерирования тока и получение соответственно этому длинных радиоволн, но они позволяли в какой-то мере решить на время проблему радиосвязи, хотя и не полностью. Первым приблизился к решению этой проблемы профессор Питсбурского университета и консультант Метеорологического бюро Реджинальд Обри Фессенден (Fessenden Reginald Aubrey). И, не удивительно, он еще в 1895 г. пришел к мысли о замене затухающих электрических колебаний незатухающими, способными передать речь, если их промодулировать звуковыми частотами. В 1900 г. он пытался передать речь с помощью искрового передатчика, но безуспешно. В 1906 г. для этой цели он решил использовать генераторы высокой частоты. На протяжении нескольких лет был сконструирован ряд генераторов с частотой тока от 60 кГц до 200 кГц. Р. Фессендена называют одним из отцов радиовещания, до него все радиопередачи шли в режиме телеграфа, с использованием азбуки Морзе. 4 января 1906 г. Р. Фессенден провел первую радиопередачу в эфир из американского городка Брант Рок штата Массачусетс. В передаче прозвучали музыкальное произведение Генделя “Ларго” и многочисленные рекламные объявления. Слушатели принимали передачу на детекторные приемники. За эту радиопередачу только один “отец” Р. Фессенден попал в известную книгу рекордов “Гинесса”, про других же почему-то забыли. Дело в том, что когда Р. Фессенден задумал передать речь по радиоволнам ему понадобился машинный высокочастотный генератор с небывалой для того времени скоростью вращения 100000 об/с и он обратился к известнейшему электротехнику того времени Чарлзу Протеусу Штейнмецу работавшему в фирме General Electric Company. К слову, позже, он стал большим другом Советской России и даже вождь мирового пролетариата В.И.Ленин посчитал за честь послать ему свое фото с надписью. Ч. Штейнмец поручил сконструировать такой генератор своему сотруднику, 26–летнему молодому выходцу из Швеции Эрнсту Александерсону (Ernst Frederic Werner Alexanderson (25.01.1878-14.05.1975)). Э. Александерсон не только разрабатывал машинный передатчик, но производил его монтаж и находился на передающей станции во время исторического радиовещания. В последствии Э. Александерсон стал выдающимся ученым радиотехником. Он проработал 46 лет в General Electric Company, со временем стал ее главой, в этой компании получил 322 патента и еще принял участие в создании Radio Corporation of America. За консультациями по машинным передатчикам к нему приезжал из Европы не менее знаменитый, Гульемо Маркони. С помощью машинного генератора его конструкции американский президент Вильсон передал через океан ультиматум Германии о окончании войны в 1918 г. В этом же году, отец магнитофона В. Паульсен не оставляет попыток передать речь по радиоволнам с помощью дугового передатчика и проводит эксперименты в этом направлении. Проанализировав полученные результаты, он отдал в дальнейшем предпочтение другим типам генераторов.
В России работы по использованию машинных генераторов для радиосвязи велись в различных фирмах. Наиболее заметными были результаты инженера Валентина Петровича Вологдина из российской фирмы “Н.Н.Глебов и КО” находившейся за Московской заставой в Санкт-Петербурге. Сейчас на месте заводов этой фирмы расположен завод “Электросила”. Первая русская машина высокой частоты была построена в 1912 г. В.П. Волгдиным. Ее мощность составляла 2 кВт при частоте 60 Гц. Ротор машины вращался с угловой скоростью 2000 об/мин, а линейная скорость на окружности составляла 314 м/с. В 1915 г. В.П. Вологдин разработал машинный генератор для бортовой радиостанции самого большого самолета того времени, “Илья Муромец”. Со временем В.П. Вологдин создал надежные и мощные машинные генераторы, которые позволили осуществить длинноволновую радиотелеграфную связь между Европой и Америкой. Радиосвязь с помощью машинных генераторов В.П. Вологдина на радиоволнах большой длины, например, 5 км, себя оправдала. Для высокочастотных же диапазонов машинные генераторы не годились, тут требовался другой тип генераторов электромагнитных волн. Нужно отметить, что В.П. Вологдин был заметным ученым в области использования машинных генераторов для радиосвязи. Известный отечественный радиоспециалист, академик А.И. Берг, находясь в 1929 в США встречался с уже упоминавшемся профессором Эрнстом Александерсоном. Э. Александерсон в разговоре с А.И. Бергом проявил полную осведомленность о исследованиях в области радиотехники проводимых в России и особенно отметил конструкцию машины высокой частоты В.П. Вологдина. По его мнению она была лучше той, которую создал он.
