Открытый колебательный контур

 

В приемнике потери энергии на излучение вредны, поэтому конструкторы делают катушки самоиндукции и конденсаторы так, чтобы эти потери были наименьшими.

Зато в передатчике радиоволн нужен колебательный контур, который должен как можно больше излучать энергии – создавать мощные электромагнитные волны. Ведь главная задача передатчика – это посылать энергию приемникам. Поэтому и устройство передающего контура должно отличаться от устройства приемного контура.

Заряд образует вокруг себя электрическое поле; движущийся заряд создает кроме того еще и магнитное поле.

Электроны, колеблющиеся в контуре, порождают одновременно и электрическое и магнитное поля. Эти поля зависят друг от друга. Они неразрывно связаны друг с другом. Поэтому их обычно объединяют под одним названием: электромагнитное поле.

В контуре, состоящем из обыкновенного конденсатора и катушки, оба поля почти полностью заключены в промежутке между обкладками конденсатора и внутри катушки. Во внешнее пространство они почти не распространяются. Такой контур подобен фонарю, у которого светильник заслонен со всех сторон крышками. Его излучение ничтожно мало. Чтобы фонарь стал светить, а контур излучать, – их надо раскрыть: раздвинуть и развести в стороны обкладки конденсатора, заменить катушку длинным и прямым проводником.

Вокруг открытого контура образуется электромагнитное поле, которое распространяется во все стороны и, постепенно ослабевая, уходит в бесконечность (рис. 54).

Рис. 54. Три вида колебательных контуров: закрытый, полуоткрытый и открытый, иначе называемый антенной.

 

Когда рыба клюет и подергивает поплавок, от поплавка по поверхности воды концентрическими кругами разбегаются волны; когда колеблются стенки колокола или ножки камертона, от них в воздухе во все стороны распространяются звуковые волны. Точно также каждое колебание в контуре вызывает соответствующие колебания (волны) в электромагнитном поле. Однако надо помнить, что эти электромагнитные волны представляют собой колебания не частиц какого‑то вещества, – воды или воздуха, а колебания самого электромагнитного поля. Поэтому они могут распространяться не только в воздухе, но и в безвоздушном пространстве. Скорость их распространения много больше скорости распространения волн на поверхности воды и звуковых волн. Радиоволны распространяются со скоростью света, то есть около 300 000 километров в секунду.

Различные виды электромагнитных колебаний отличаются друг от друга своей частотой, то есть числом колебаний в секунду. От числа колебаний в секунду зависит «длина волны», то есть расстояние, которое успевает пробежать волна за время одного колебания. Чем больше частоты, тем короче волна, и наоборот.

Длину волны любого вида излучения можно получить, разделив скорость его распространения на число колебаний в секунду. Обычные радиоволны, на которых передают концерты и информацию, имеют длины от 400 метров до 1–2 километров. Диктор ежедневно объявляет, на какой волне ведется передача.

Наиболее жесткий вид излучения – гамма‑ лучи имеют частоту, превышающую 3∙10²⁰ колебаний в секунду, то есть свыше трехсот миллиардов миллиардов. Длина волны гамма‑лучей, следовательно, измеряется миллионными долями микрона.

У остальных видов излучения длины волн больше: они образуют как бы лестницу со множеством ступеней, на которой в порядке возрастания длины волны располагаются рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, лучи видимого света, инфракрасные лучи, лучи открытые и изученные известным советским физиком А. А. Глагольевой‑Аркадьевой, ультракороткие радиоволны и, наконец, на последних, нижних, ступенях этой лестницы находятся радиоволны, применяемые широковещательными станциями. В самом низу этой «лестницы» электрических колебаний оказывается колебание звуковой частоты в телефонных проводах и наш городской осветительный ток, он ведь тоже представляет собой колебания электронов, совершающиеся всего лишь 50 раз в секунду.

Существование электромагнитного излучения, имеющего сравнительно небольшие частоты, было доказано немецким физиком Генрихом Герцем.

Работа Герца была опубликована 10 декабря 1887 года. Основой исследований Герца послужили труды Фарадея, продолженные другим замечательным ученым – Максвеллом. Все, что сделал Герц, было предсказано теорией электромагнитных колебаний, которую математически разработал Максвелл. Герц выступил в науке как искусный строитель, который воздвиг здание по чертежам, полученным от архитектора. Он на опыте обнаружил явление, ранее предсказанное теорией. Но практического применения своему открытию Герц не нашел.

 

Великое русское изобретение

 

Огромное значение радиоволн понял и по‑настоящему оценил русский ученый, преподаватель физики Минных офицерских классов в Кронштадте – Александр Степанович Попов.

Мысль об использовании радиоволн для телеграфирования без проводов зародилась у А. С. Попова еще в 1891 году. Четыре года ушло на обдумывание изобретения и на первые опыты.

7 мая 1895 года, на заседании Русского физико‑химического общества, А. С. Попов сделал доклад о своем изобретении и тут же показал присутствовавшим ученым первый в мире приемник электромагнитных волн. Попов назвал прибор «грозоотметчиком», так как он улавливал «сигналы гроз», то есть принимал электромагнитные колебания, рожденные молнией (рис. 55).

Рис. 55. Первый в мире радиоприемник – «грозоотметчик» А. С. Попова.

 

Свой исторический доклад А. С. Попов закончил вещими словами: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний».

В память этого события мы отмечаем ежегодно 7 мая как «День радио».

И вскоре – менее чем через год – 24 марта 1896 года А. С. Попов демонстрировал новые радиоприборы – передатчик и приемник. Передатчик был установлен в другом здании, на расстоянии примерно 250 метров от приемника. У передатчика находился верный и бессменный помощник Попова – Π. Н. Рыбкин, у приемника – сам Попов.

В глубоком молчании, охваченные волнением, прислушивались ученые к тихому постукиванию приемного аппарата, из которого ползла узкая телеграфная лента.

Расшифровывая точки и тире, старейший из присутствующих, русский физик Ф. Ф. Петрушевский, писал мелом на доске текст первой в мире радиограммы. Она состояла только из двух слов: «Генрих Герц», – это была дань уважения выдающемуся ученому.

Летом 1897 года А. С. Попов, мечтавший внедрить свое изобретение на флоте, испытывал радиоаппаратуру в открытом море. Радиостанции были установлены на кораблях Учебно‑минного отряда, и А. С. Попов, совместно с Π. Н. Рыбкиным, успешно передавал на расстояние около 5 километров донесения о ходе учебных стрельб.

Два года спустя радио доказало, что оно является могущественным и незаменимым средством связи. Глубокой осенью 1899 года возле острова Гогланд сел на подводные камни броненосец «Генерал‑адмирал Апраксин». Для руководства спасательными работами требовалась надежная связь, и А. С. Попову было предложено соорудить на острове Гогланде и в Котке две радиостанции (рис. 56).

Рис. 56. Антенна радиостанции А. С. Попова.

 

24 января 1900 года первая в мире линия радиосвязи начала действовать на расстоянии в 47 километров. Первая радиограмма, полученная на Гогланде, гласила: «Командиру „Ермака“. Около Лавен‑Сари оторвало льдину с рыбаками. Окажите помощь».

Рис. 57. Текст радиограммы о спасении рыбаков.

 

«Ермак» вышел в море и на следующий день вернулся, доставив на берег 27 спасенных им рыбаков. Великое русское изобретение сразу же помогло спасти человеческие жизни. Этот факт был особо отмечен на Международной электротехнической конференции 1900 года.

А. С. Попов не переставал совершенствовать беспроволочный телеграф и в результате создал простой и удобный радиоприемник.

Иностранные фирмы предложили Попову переехать в Америку и работать там. Но он ответил им: «Я – русский человек, и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения я имею право отдавать только моей Родине. Я горд тем, что родился русским. И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей Родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи».

С 1900 года аппаратами А. С. Попова стали оснащать корабли русского флота. К этому времени приборы Попова имели все части, хорошо известные ныне каждому радиолюбителю: антенну, колебательный контур, составленный из проволочной катушки и конденсатора, детектор, телефон или телеграфный аппарат и заземление.

 

Самые проворные почтальоны

 

Когда московская радиостанция транслирует оперу из Большого театра, то каждый звук, раздавшийся на сцене, владивостокский радиолюбитель в свои «наушники» (головной телефон) слышит раньше, чем зритель, сидящий в зале театра. Это объясняется тем, что скорость распространения радиоволн почти в миллион раз превышает скорость звука.

Пока звук долетит со сцены до середины зрительного зала, радиоволны успевают обнести его вокруг света. Это самые проворные в мире почтальоны. Они одинаково хорошо доставляют и отрывистые сигналы поверки времени, и человеческую речь, и пение, и музыку. Им можно поручить доставку любого известия.

На радиопередающей станции это делается примерно так: прибор, называемый генератором несущей частоты, вырабатывает мощные высокочастотные колебания. Каждое такое колебание ничем одно от другого не отличается, все они одинаковы и равномерны.

И вот эти‑то равномерные колебания и служат почтальонами – разносчиками радиосигналов по всему свету. Они называются в радиотехнике несущей частотой.

Несущая частота поступает в другой прибор, который называется модулятором. В модуляторе «почтальон» принимает «почту», – одновременно с несущей частотой в модулятор попадают электрические колебания от микрофона. Эти колебания отличаются друг от друга и по силе и по частоте, они неодинаковы, потому что в точности соответствуют тем звуковым колебаниям, которые были восприняты микрофоном.

В модуляторе оба вида колебаний объединяются. Звуковые колебания накладываются на колебания высокой частоты, то усиливая, то уменьшая их интенсивность, они как бы отпечатываются на несущей частоте.

Из модулятора высокочастотные, колебания выходят уже неодинаковыми. Энергия колебаний становится то больше, то меньше, так как она изменяется в точном соответствии с теми звуковыми колебаниями, которые были посланы в модулятор микрофоном. Иначе говоря, высокая частота после модулятора уже несет на себе колебания звуковой частоты (рис. 58).

Рис. 58. На передающей радиостанции колебания звуковой частоты накладываются на несущую частоту, и такие модулированные колебания направляются в антенну.

 

В таком виде модулированные колебания несущей частоты поступают в антенны передающей радиостанции, отсюда «почтальоны» в виде радиоволн разлетаются по всему земному шару.

 

В мире радиоволн

 

Мы окружены сигналами всех радиостанций мира. Радиоволны самых различных частот пронизывают стены наших домов, проникают в нас самих, оставаясь совершенно незамеченными. Человек в мире радиоволн, как слепой в светлой комнате. Наши органы чувств не в состоянии их воспринимать. Даже стоя под мачтами радиовещательной станции, нельзя услышать музыку или речь, которую в этот момент передают по радио.

Чтобы воспринимать сигналы радиостанции, нам прежде всего нужна специальная сеть, которая улавливала бы радиоизлучение, нужно «ухо», способное «слышать» эти сигналы.

Таким электрическим «ухом» служит антенна радиоприемника. Она улавливает электромагнитные колебания, излучаемые радиостанциями.

Но если бы радиослушатель вздумал слушать все, что восприняла его антенна, то он, пожалуй, ничего не услышал бы, кроме сплошного рева. Ведь антенна принимает излучение всех радиостанций мира, а слушать всех сразу – невозможно!

Для отсева ненужных колебаний служит колебательный контур, который обладает «своей», строго определенной частотой колебаний. Изменяя самоиндукцию катушки или емкость конденсатора, можно управлять по своему желанию частотой колебаний контура, то есть настраивать его на избранную частоту и принимать сигналы только той радиостанции, какую намечено слушать.

Колебательный контур, словно сито, просеивает «улов» антенны, – в нем появляются только те колебания, на которые он настроен, все остальные беспрепятственно уходят по проводу заземления (рис. 59).

Рис. 59. Антенна приемной станции улавливает колебания, излучаемые всеми радиостанциями мира. Колебательный контур отбирает из них только те колебания, на которые он настроен.

 

Но и эти колебания, которые отобрал для нас контур, «непонятны» для нашего уха, оно не в состоянии воспринимать электрические сигналы, и чтобы их услышать нужен «переводчик».

Обязанности электрического переводчика исполняет детектор, что значит «обнаруживатель». Так был назван при первых опытах А. С. Попова прибор, служивший для обнаруживания сигналов передатчика. Со временем детектор изменял и свое устройство и назначение. Название «детектор» сохранилось, но приобрело новый смысл. Детектировать – значит преобразовывать модулированный переменный ток высокой частоты в ток низких звуковых частот.

Рис. 60. Расположение частей детекторного радиоприемника и его схематическое изображение.

 

Простейший детектор состоит из так называемого «детектирующего» кристалла, чаще всего минерала галена (сернистый свинец), и стальной спиральки, касающейся своим острием одной из граней кристалла.

Кристалл в паре с металлическим острием работает, как дверца мышеловки или как клапан насоса. В одну сторону – проход электронам свободен, назад – им дороги нет.

Электроны, проскочившие с острия в грань кристалла, обратно уже не возвращаются. Им остается только одно – идти к телефону.

Без детектора в цепи телефона шел бы переменный ток высокой частоты, с детектором характер тока меняется, детектор словно разрубает колебания: ток проходит только в одном направлении в виде отдельных толчков. Эти толчки образуют так называемый пульсирующий ток (рис. 61).

Рис. 61. Детектор как бы «разрубает» колебания, преобразуя переменный ток в пульсирующий постоянный, а блокировочный конденсатор сглаживает эти пульсации так, что в телефон поступают только колебания звуковой частоты.

 

В цепь детектора включен телефон. Телефон преобразует недоступные непосредственно нашему восприятию колебания силы тока в звуки.

Однако телефон сам по себе с такой задачей справиться не может. Он способен превращать в звуки человеческой речи или в музыку только колебания низкой звуковой частоты, ограниченные пределами от 16 до 20 тысяч колебаний в секунду, которые получаются после детектирования высокой частоты.

Обмотка магнита в телефоне, благодаря самоиндукции, обладает огромным сопротивлением для тока с частотой в сотни тысяч периодов в секунду. Да и мембрана телефона слишком массивна, чтобы колебаться с такой частотой. И, наконец, если бы даже телефон мог воспроизвести такие колебания, мы бы их не услышали. Мы слышим звук только тогда, когда нашего уха достигают звуковые воздушные волны с частотой от 16 колебаний в секунду до 20 000 колебаний в секунду.

Но при наличии детектора ток, хоть и толчками, идет все же в одну сторону, и мембрана телефона может теперь отклоняться под его воздействием. Она прогибается то сильнее, то слабее, соответственно средней силе тока (средней силе толчков). А так как сила толчков меняется со звуковой частотой, именно так, как был модулирован ток в радиопередатчике, то телефон воспроизводит такие же колебания, которые воздействовали на микрофон передатчика. Из телефона несутся звуки речи или музыки.

Для сглаживания толчков, происходящих с высокой частотой, иногда параллельно телефону включают конденсатор небольшой емкости.

Конденсатор накапливает электрические заряды, когда сила тока в цепи нарастает, и освобождает их, когда сила тока падает. Это его основное назначение.

Ток через детектор проходит короткими отрывистыми толчками, – электроны проскакивают стайками. Когда в проводнике возникает электрический толчок, часть электронов попадает в конденсатор, – сила толчка ослабевает. Когда наступает промежуток между толчками, конденсатор освобождает электроны и их током заполняется промежуток между толчками. Толчки тока выравниваются. Ток, благодаря конденсатору, из пульсирующего становится волнистым, он плавно нарастает и также плавно спадает со звуковой частотой (с частотой модуляции). Телефон с конденсатором звучит лучше, чем без него.

 

Электронная лампа

 

Кристаллический детектор, обслуживавший первые радиоприемники, обеспечивал очень чистое звучание телефона, но отличался крайней неустойчивостью. Он работает только в том случае, когда острие спиральки попадает на детектирующую точку кристалла. При малейшем толчке пружинка вздрагивала, острие соскакивало с чувствительной точки, слышимость пропадала. Поиски новой «точки» требовали некоторого времени, прием радиопередачи с таким детектором был ненадежен.

Неустойчивая работа кристаллического детектора заставила искать ему заместителя.

В настоящее время кристаллический детектор применяется только в простейших любительских приемниках и в некоторых установках специального назначения.

Основные части прибора, заменившего кристаллический детектор, существовали порознь задолго до изобретения радио. Это – катодная трубка и осветительная электролампочка.

Одна комбинация катодной трубки и осветительной лампочки уже была осуществлена и служила человечеству в качестве рентгеновского аппарата.

Вторая комбинация тех же частей вылилась в современную электронную лампу.

Простейшая электронная лампа состоит из стеклянного баллона, в который впаяны два электрода– катод и анод. Такая лампа с двумя электродами называется диодом. Слово диод означает «два входа».

Катодом в электронной лампе служит раскаленная вольфрамовая нить; анодом – металлическая пластинка.

Анод изготовляют из молибденовой жести, из никеля, из тантала или из меди.

Задача катода – испускать при накале как можно больше электронов, поэтому вольфрамовые нити на радиоламповом заводе обрабатывают так, чтобы облегчить электронам выход из нити. Для этой цели нити покрывают веществами, которые легко освобождают электроны. Такой катод, даже при невысокой температуре, испускает небольшое количество электронов.

Нить катода накаливают током от маленькой батареи. С повышением температуры число вылетающих из нити электронов возрастает.

Если не прикладывать к аноду положительного напряжения, то электроны будут роиться вокруг катода легким облачком и вновь возвращаться в катод. Но как только на аноде появится положительное напряжение, электроны устремятся к аноду.

Отличие электронной лампы от рентгеновской трубки состоит в том, что в электронной лампе применяют напряжения гораздо более низкие, чем в рентгеновской трубке.

Так как напряжение на электродах электронной лампы сравнительно невелико, то электроны совершают перелет с катода на анод не столь стремительно, как в рентгеновской трубке. Они «приземляются» на аноде довольно спокойно, и рентгеновские лучи поэтому не возникают.

Совершенно очевидно, что ток в электронной лампе может проходить лишь в одном направлении – от катода к аноду и ни в коем случае не наоборот, так как электроны могут слетать только с катода (рис. 62).

Рис. 62. Если к аноду присоединить минус батареи, то ток через лампу не пойдет.

 

Если переменить знаки напряжения на электродах: к аноду присоединить минус батареи, а к катоду – плюс, ток через лампу не пойдет, так как холодный анод электронов не испускает. Следовательно, электронная лампа‑диод может исполнять роль электронного клапана, то есть служить детектором. Диод справляется с обязанностями детектора гораздо лучше кристалла с пружинкой. Он работает устойчиво, без капризов и перебоев.

Кроме того, диод применяют в качестве выпрямителя переменного тока малой мощности. Диод, предназначенный для выпрямления переменного тока, называется кенотроном.

Через год после изобретения диода, электронная лампа была так усовершенствована, что стала одним из могущественных электронных приборов.

 

Сетка – третий электрод

 

Коренное усовершенствование электронной лампы состояло в том, что в ней был устроен специальный регулировщик – третий электрод. Электронам, свободно пролетавшим через диод от катода к аноду, пришлось теперь подчиняться командам регулировщика и направляться к аноду только по его разрешению.

Этот третий электрод делают различного вида и формы: иногда это легкая проволочная решетка или сеточка, иногда – спираль, навитая вокруг проволочки катода на некотором от нее расстоянии. Но, независимо от формы, третий электрод всегда называется сеткой.

Сетка располагается между анодом и катодом, и для нее в цоколе лампы сделан отдельный вывод. Следовательно, лампа, снабженная сеткой, имеет не два входа, как диод, а три. Такие лампы называются триодами (рис. 63).

Рис. 63. Триод в разрезе, сетка в виде спирали обвивается вокруг катода. Слева – условное изображение триода с подогревным катодом.

 

Сама по себе сетка препятствием для электронов служить не может. Проволочки, из которых она изготовлена, тонки, а ячейки ее просторны.

Электроны могут пролетать сквозь сетку почти без всяких помех и задержек, но только до тех пор, пока на сетку не подано отрицательное напряжение.

Тогда отрицательно заряженные проволочки сетки будут отталкивать электроны назад к катоду и противодействовать их движению к аноду. Ток ослабеет и может совсем прекратиться – лампа будет «заперта».

Если триод присоединяют к колебательному контуру приемника, лампа становится общим звеном для трех самостоятельных электрических цепей.

Одну цепь составляют нить накала катода и небольшая батарейка, которая ее подогревает. В этой цепи электроны бегут от минуса батареи по нити и уходят к плюсу батареи. Роль этой цепи довольно ограничена – поддерживать накал нити.

Вторая цепь составлена мощной анодной батареей, которая своим плюсом присоединена к аноду лампы, а минусом – к катоду. Эта батарея создает сильное электрическое поле между анодом и катодом лампы. Под воздействием электрического поля электроны, клубящиеся вокруг накаленного катода, проскальзывают сквозь сетку, когда она заряжена положительно, и «приземляются» на аноде.

Третья цепь образована колебательным контуром, который одним проводником присоединен к катоду, а другим – к сетке. В этой цепи действуют высокочастотные колебания контура, они создают небольшое переменное напряжение между катодом и сеткой и меняют интенсивность потока электронов, движущихся от катода к аноду.

Воздействие цепи сетки на силу тока в анодной цепи является основой работы электронной лампы.

Сетка расположена очень близко к катоду, и поэтому она оказывается полным хозяином того облачка электронов, которые вьются возле катода. Каждое колебание напряжения на сетке заставляет облачко изменяться.

Отрицательное напряжение увеличивается – электронное облачко съеживается, прижимается к катоду, электроны, едва вылетев из нити, вынуждены тотчас возвращаться обратно: их отгоняет отрицательное напряжение сетки (рис. 64).

Рис. 64. Отрицательное напряжение на сетке запирает лампу, а положительное – усиливает анодный ток.

 

Когда отрицательное напряжение уменьшается, облачко разрастается.

Если же отрицательное напряжение упадет ниже определенного предела, электроны начнут прорываться сквозь сетку и лететь к аноду.

При дальнейшем ослаблении отрицательного напряжения, когда оно совсем сойдет на нет, или даже сменится положительным напряжением, электроны, ничем не сдерживаемые, ринутся сквозь сетку к аноду, и через лампу в этом случае пойдет сильный анодный ток.

Итак, сетка, в зависимости от величины и знака ее заряда, или усиливает, или уменьшает, или вовсе парализует влияние электрического поля, создаваемого анодом. Она, как водопроводный кран, может пропускать электроны и широким свободным потоком и тонкой струйкой; она может позволить им сочиться как бы по каплям или полностью прекратить их движение к аноду, – «запереть» лампу.

Сетка – в высшей степени тонкий и точный регулятор анодного тока, текущего через лампу от катода к аноду.

Напряжение на сетку подает колебательный контур. Электроны, раскачавшиеся в катушке, соединенной с конденсатором, то накапливаются на сетке, то покидают ее. Величина заряда на сетке меняется вместе с колебаниями в контуре. Электроны, вылетевшие из катода, то стремительно летят к аноду, то жмутся к нити катода, отброшенные отрицательным зарядом сетки.

Величина заряда сетки, доставляемого колебательным контуром, – незначительна. Она и не должна быть большой. Благодаря близости к катоду сетка властно управляет потоком миллиардов электронов. Ничтожнейшие изменения, легкие колебания напряжения на сетке тотчас сказываются на силе анодного тока. Сетка пропускает электроны в строгом соответствии с колебаниями, возникшими в контуре.

Поэтому колебания анодного тока, текущего через лампу от батареи, копируют модуляцию колебаний, поступающих на сетку от контура, одновременно и выпрямляя и усиливая ток.

Триод, сетка которого соединена с контуром, доставляет в телефон уже не слабенький ток, уловленный антенной и контуром, а сильный анодный ток, способный привести в действие несколько телефонов или даже громкоговоритель. Триод совмещает в приемнике две обязанности – и детектора и усилителя.

Однако этим не исчерпываются возможности лампы.

 

Действия обратной связи

 

С помощью еще одного очень несложного приспособления электрические колебания из цепи анода можно заставить вернуться обратно в лампу, и она усилит их вторично. В цепь, подводящую ток от анода лампы к телефону, присоединяют небольшую катушку и сближают ее с катушкой колебательного контура.

Мощное воздействие пульсирующего анодного тока, который течет в дополнительной катушке, скажется на катушке контура. В ней возникнут сильные колебания, в точности соответствующие толчкам анодного тока. Эти колебания передадутся на сетку. На сетке начнут появляться и исчезать электрические заряды большей величины. Они будут во много раз сильнее, чем до включения дополнительной катушки.

Электронный поток, струящийся в лампе от катода к аноду, под действием усиленных зарядов сетки начинает пульсировать еще четче, резче, энергичней.

Усиленные колебания анодного тока в лампе попадут в дополнительную катушку. Дополнительная катушка передаст их в контур. Контур – вернет сетке. Сетка – анодному току. Анодный ток через дополнительную катушку опять – контуру. В итоге получится громадное усиление сигналов.

Катушка, которая служит для связи между анодной цепью и колебательным контуром и возвращает обратно в контур усиленные лампой колебания, получила название катушки обратной связи – делает возможным радиоприем самых слабых сигналов отдаленных станций. Такой радиоприемник называют регенеративным (рис. 65).

Рис. 65. Упрощенная схема однолампового приемника с обратной связью.

 

Рождение русских ламп

 

После смерти А. С. Попова (А. С. Попов скончался в 1906 году) ученые А. А. Петровский, И. Г. Фрейман и В. П. Коваленков продолжали дело, начатое их учителем. В 1914 году молодой инженер, впоследствии академик, Н. Д. Папалекси изготовил первые радиолампы. В 1915 году М. А. Бонч‑Бруевич создал первую русскую вакуумную лампу. Но все эти работы были успехами одиночек, которые не получали поддержки в царской России.

В 1915 году М. А. Бонч‑Бруевич служил в чине поручика на Тверской приемной радиостанции. Радиостанция нуждалась в усилительных лампах, которые в то время привозили из‑за границы. Шла империалистическая война – доставлять лампы было трудно. Бонч‑Бруевич задумал изготовить собственные лампы и устроил на радиостанции небольшую мастерскую. Начальник радиостанции, капитан Аристов, не разрешал заниматься в служебном помещении «посторонними делами», и Бонч‑Бруевичу пришлось перенести «лабораторию» к себе на квартиру.

В его опытах ему помогали рядовой Бобков и старший унтер‑офицер Кабошин. Стеклодува не было, изготовить цельный стеклянный баллон было некому, и лампу пришлось сделать составной, скрепляя ее отдельные части замазкой.

Первую лампу собрали на обеденном столе под стеклянным колпаком. В крышке стола пришлось просверлить много дырок для стеклянных и резиновых трубок, которые вели к насосам, откачивавшим воздух из лампы, и для проводов, подводивших ток от анодной батареи и от батареи накала.

Несмотря на толстый слой замазки, которой изобретатель покрывал места соединения отдельных частей лампы, воздух просачивался внутрь баллона, и его приходилось непрерывно откачивать.

Во время опытов рядовой Бобков крутил колесо большого форвакуумного насоса, Бонч‑Бруевич следил за работой ртутного насоса и смачивал замазку, чтоб она не засохла, а унтер‑офицер Кабошин с наушниками ловил телеграфную передачу Эйфелевой башни в Париже.

Вскоре в одной из воинских частей нашлось два стеклодува. Их перевели на радиостанцию, и они изготовили цельные стеклянные баллоны, из которых уж не приходилось непрерывно откачивать воздух.

Первые лампы, изготовленные с помощью стеклодувов, имели два катода. Когда один катод перегорал, лампу вынимали из гнезда, переворачивали и вставляли в гнездо другим концом. Так включали второй, запасной катод (рис. 66).

Рис. 66. Один из первых тверских ламповых радиоприемников с лампой, изготовленной в лаборатории М. А. Бонч‑Бруевича.