§ 60. Изобретение радио Поповым

Мы уже говорили о том, как в опытах с электромагнитными волнами была подтверждена теория Максвелла. Опыты Герца быстро стали известны ученым всего мира; возникла мысль об использовании электромагнитных волн для связи и даже для передачи энергии без проводов. Однако никто не указал практических путей для осуществления этой идеи. Сам Герц, находясь под впечатлением исключительно слабого действия волн в его опытах, по-видимому, сомневался в возможности использования этих волн для связи. Таково было положение дела к началу работ русского физика и электротехника Александра Степановича Попова (1859—1905). Начав с повторения опытов Герца, Попов усовершенствовал приборы и уже через год (в 1889 г.) добился того, что искры в его приемных резонаторах были хорошо видны большой аудитории без специального затемнения помещения. Очень скоро Попову стало ясно, что для практического использования электромагнитных воли надо в первую очередь создать чувствительный и удобный приемник.

К 1894г. Попов построил такой приемник, причем основные принципиальные особенности его устройства сохранились и в современной приемной аппаратуре. Что же представлял собой первый приемник Попова, и как он работал?

Для увеличения чувствительности приемника Попов использовал явление резонанса. Крупной заслугой Попова является изобретение высоко поднятой приемной антенны, которая значительно увеличивает дальность действия приемника и применяется в любой радиоприемной станции и поныне.

Вторая существенная особенность приемника Попова связана со способом регистрации волн. Для этой цели Попов применил не искру, а специальный прибор—когерер, незадолго до этого изобретенный Бранли и применявшийся для лабораторных опытов. Когерер устроен следующим образом. В стеклянной трубке помещены мелкие металлические опилки; в оба копна трубки введены провода, соприкасающиеся с опилками. В обычных условиях электрическое сопротивление между отдельными опилками сравнительно велико, так что и весь когерер обладает большим сопротивлением. Электромагнитная волна, создавая в цепи когерера переменный ток высокой частоты, приводит к тому, что между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые сваривают опилки между собой. В результате сопротивление когерера резко уменьшается. Чтобы вернуть когереру большое сопротивление и чувствительность к электромагнитным волнам, его необходимо встряхнуть. Попов включил когерер в цепь, содержащую батарею и телеграфное реле (рис. 139). До прихода электромагнитной волны сопротивление когерера велико, ток через него и через реле идет очень слабый и якорь реле не притянут к нижнему электромагниту. С появлением электромагнитной волны сопротивление когерера падает, ток сильно возрастает и якорь реле притягивается к электромагниту. Тем самым замыкается контакт , подключая к батарее обыкновенный электрический звонок. Молоточек звонка ударяет по колокольчику (или записывает отброс на движущейся бумажной ленте), сигнализируя о приходе волны. Тотчас же при своем обратном ходе молоточек ударяет по когереру, восстанавливая его чувствительность.

Рис. 139. Схема первого приемника А. С. Попова, взятая из его статьи в Журнале Русского физико-химического общества (январь 1896 г.)

Таким образом, Попов осуществил то, что называется релейной схемой (см. том II, § 178); ничтожная энергия приходящих волн используется не прямо для приема (например, появления искры), а для управления источником энергии, который питает регистрирующий аппарат. В современных приемниках когерера нет, его заменили электронные лампы, но принцип реле остается в силе: ведь электронная лампа по сути дела работает именно как реле. Слабые сигналы, подводимые к лампе, управляют энергией тех источников тона, которые питают эту лампу.

Вместе с тем Попов осуществил в своем приемнике принцип обратной связи, широко применяемый с тех пор в радиотехнике. Усиленный сигнал на выходе приемника (цепь звонка) автоматически действует на вход приемника (цепь когерера). Обратная связь (реализованная в данном устройстве электромеханическим способом) — это основной новый элемент в изобретении Попова.

7 мая 1895 г. Попов продемонстрировал действие своего приемника на заседании Русского физико-химического общества. Этот день справедливо считается днем рождения радио. В 1945 г. в ознаменование пятидесятилетия изобретения радио день 7 мая был постановлением Советского правительства объявлен ежегодным «Днем радио».

За сравнительно небольшой срок, истекший со времени изобретения радио, оно прошло огромный путь дальнейшего развития. Уже в первые годы после изобретения был сделан ряд существенных усовершенствований, многие из которых также принадлежат Попову. В частности, к ним относится и то, что Попов добавил к приемнику обыкновенный телеграфный аппарат, в результате чего приход электромагнитного сигнала не только отмечался звонком, но и черточкой на телеграфной ленте,

В дальнейших своих исследованиях, проводившихся совместно с П. Н. Рыбкиным, Попов сумел осуществить прием сигналов на слух. Оказалось, что при сигналах, слишком слабых для срабатывания когерера, плохие контакты между опилками в когерере действуют как детектор (§61) и в телефонной трубке, присоединенной к когереру, каждый сигнал отмечается звуком. Это открытие позволило еще более увеличить дальность радиосвязи.

Следующий крупный шаг в развитии радио, сделанный вскоре после его изобретения, состоял в усовершенствовании передатчика, Искровой промежуток был вынесен из антенны в специальный колебательный контур, который и служил источником колебаний. Антенна же, связанная с этим контуром, действовала теперь только в качестве излучателя волн.

Чрезвычайно важным моментом в развитии радио было изобретение американским ученым Ли де Форестом в 1906 г. электронных ламп, позволивших создать источники незатухающих электрических колебаний (§§ 31, 59). Именно это дало возможность полностью разрешить вопрос о передачи по радио не только телеграфных сигналов, но и звуков — речи, музыки и т. п., т. е. осуществить радиотелефонию и радиовещание.