Демонстрационный макет приемо-передающей системы А. С. Попова. Совершенствование радио Поповым
3. Забытое изобретение А.С. Попова или первый в мире Детекторный радиоприемник
Итак, 7 мая 1895 года нашим соотечественником Александром Степановичем Поповым на заседании Русского физико-химического общества был продемонстрирована в действии первая в мире система беспроводной сигнализации с радиоприемником телеграфных сигналов оригинальной конструкции . Летом 1897 г. итальянец Гульельмо Маркони получает патент на аналогичное устройство. За исключением второстепенных деталей приемный аппарат Маркони по схеме и принципу действия был полностью аналогичен прибору А.С. Попова, который он разработал за 14 месяцев до этого. К сожалению, в борьбе за приоритет в создании первого в мире радиоприемника с когерером, требующим встряхивания, научная общественность как у нас в стране, так и за рубежом не уделила должного внимания не менее важному изобретению А.С. Попова - первому в мире детекторному радиоприемнику на который 110 лет назад А.С. Попов получил патенты как в России, так и в Англии и Франции, США, Испании и Швейцарии [Быстров Ю.А., Золотинкина Л.И. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» - первая научно-образовательная школа электроники России // История отечественной электроники. - т.2. - М.: ИД Столичная энциклопедия, 2012. - С 529–548.] Об этом забытом историческом факте, а также судьбе детекторного приемника на протяжении его более чем вековой истории и пойдет речь.
Заметим, что сходство первых приемников А.С. Попова (1895 г.) и Г. Маркони (1896 г.) прежде всего было в том, что принимаемые сигналы приводили в действие электромагнитный ударник, встряхивающий металлические опилки в когерере Бранли. И в том и другом случае включение электромагнита ударника производилось для приведения в действие как самописца с записью регистрируемых сигналов на бумагу (в своем грозоотметчике в 1895 г.), так и телеграфного аппарата, когда впервые в мире была передана радиотелеграмма «Генрих Герц» в 1896 г.
Но настоящий прорыв в увеличении дальности радиосвязи был связан с применением электромагнитных телефонных трубок. Впервые идея воспользоваться наушниками пришла во время проверки радиоприемной аппаратуры сотрудниками, работавшими с А.С. Поповым, П.Н. Рыбкиным и Д.С. Троицким. Они непосредственно подключили телефонные трубки к когереру, который не срабатывал, и услышали передаваемые сигналы. Дальнейшее изучение А.С. Поповым эффекта детекторного действия когерера с металлическим окисленным порошком позволило ему вообще отказаться от встряхиваемого молоточком когерера. Им было проведено множество опытов с различными типами радиокондукторов (так стал называть А.С. Попов когерер без встряхивания).
Попов дает такое описание радиокондуктора (в нашем понимании детектора): «Для передачи на большие расстояния я употребляю «радиокондуктор», состоящий из стеклянной трубки, внутри которой приклеены две ленточки из платины, на которых находятся крупинки стали, обладающие многочисленными участками с окисленной поверхностью. Трубка хорошо просушенная, закрывается герметически.(…) Я показал с той же целью, что можно комбинировать микрофонный уголь с разными металлами. Простые электроды из металла или графита с металлическими стержнями, иголками и т. д. позволяют воспроизвести это интересное явление».
Именно такого типа радиокондуктор был установлен в радиоприемниках А.С. Попова, применявшихся в спасательной операции броненосца «Генерал-адмирал Апраксин», наскочившего на скалы вблизи о. Гогланд в Финском заливе. Когда Николай II узнал об аварии броненосца он писал: «Главному морскому штабу разработать к весне 1900 г. проект соединения главнейших пунктов южного берега Финского залива телеграфной линией между Кронштадтом и Ревелем». Как видно из этого предписания, телеграфный кабель можно было проложить только весной, но к тому времени броненосец был бы раздавлен льдами. Единственным выходом было применение беспроволочного телеграфа. К этому времени Попов уже располагал усовершенствованной радиоаппаратурой с телефонными трубками и новым радиокондуктором.
В 1899 году три комплекта радиостанций конструкции А.С. Попова были изготовлены французской фирмой Дюкрите. Поэтому, несмотря на большое расстояние (47 км), которое нужно было преодолеть для передачи радиосообщений в спасательной операции, Попов приступает к решению поставленной перед ним задачи. Уже 25 января 1900 г. с о. Гогланд была послана на Котку (о. Кутсало) первая радиотелеграмма. Ответ был тревожный: «Командиру ледокола «Ермак». Около Лавенсари оторвало льдину с рыбаками. Окажите помощь». «Ермак» в тот же день пошел в Ревель, захватив спасенных им 27 рыбаков. Обмен радиотелеграфными сообщениями продолжался до апреля месяца, когда броненосец «Апраксин» был снят со скал. Всего было передано 440 радиотелеграмм.
Использованная в спасательной операции в сложнейших зимних условиях радиоаппаратура, изобретенная А.С. Поповым доказала ее надежность и пригодность для практического применения. За это Попов был удостоен Электротехническим институтом звания почетного инженера-электрика, получил высочайшую благодарность и вознаграждение от Морского министерства. А первый детекторный радиоприемник А.С. Попова, на который он получил патент в России, Англии и Франции был награжден золотой медалью на Всемирной выставке в Париже в 1900 году.
У английского патента № 2797, выданного 25 февраля 1900 г. было следующее конкретное название: «Improvementsin Coherersfor Telephonicand Telegraphic Signalling ». Русский патент (привилегия № 6066) имел более общее название: «Приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн» (рис. 5).
Рис. 5. Собственноручный чертеж А.С. Попова из российского патента телефонного приемника депеш (1900 г.).
Хочу привести страницу из английского журнала «Engineering», июнь 1900 г. с сообщением о выдаче А.С. Попову патента на детекторный приемник в Англии (рис. 6). Как там написано в заголовке, он не требует восстановления когерера. Обращаю ваше внимание на две схемы приемника, заявленные А.С. Поповым. Первая - с радиокондуктором, подключенным к наушникам последовательно с батареей, а вторая - с наушниками, подключенными ко вторичной обмотке согласующего трансформатора (А.С. Попов называет его индукционной бобиной), первичная обмотка которого подключается в цепь с радиокондуктором. Как пишет А.С. Попов, «в этом случае звуки слышатся в телефоне громче и отчетливее, нежели в отсутствии индукционной бобины, обычно употребляемой в микротелефонных станциях».
Рис. 6. Фрагмент описания английского патента А.С. Попова
Часто задают вопрос: раз первыми прием на слух осуществили П.Н. Рыбкин и Д.С. Троицкий, почему их не считают изобретателями детекторного приемника?
Начну с разъяснения, почему патент на телефонный приемник депеш получил А.С. Попов, а не Рыбкин П.Н. или Троицкий Д.С. Для этого нужно обратиться к описанию патента, составленного самим А.С. Поповым. В самом начале он пишет, что «основанием для устройства нового приемника депеш, посланных по системе Морзе с помощью электромагнитных волн, служит вновь открытое свойство когерера». Далее: «Употребление телефона уже применялось для изучения электрических колебаний». И, наконец, о новом свойстве когерера: «Это новое свойство случайно обнаружено с трубкой (прим .: имеется ввиду когерер), мной изобретенной для телеграфа без проводников моими непосредственными помощниками - ассистентом Минного класса П.Н. Рыбкиным и капитаном Д.С. Троицким во время опытов, проводимых в Кронштадте в начале июня сего года».
Рис. 7. Рисунки из американского патента А.С. Попова .
Еще одно изобретение детекторного приемника в США принадлежит Пикару (Greenleaf Whittier Pickard «Meansforreceiving intelligence communicated by electric waves » U.S. Patent 836,531 -, 1906). Он получил патент в тот же год, что и Дэнвуди, но его приемник уже имеет более совершенную конструкцию кристаллического детектора, почти классическую. Об истории своего изобретения он опубликовал статью «How I Inverted the Crystal Detector » The Electrical Experimenter , August, 1919. В этой статье он рассказывает, что для выбора наилучшего кристаллического детектора он перепробовал свыше 30 000 комбинаций различных материалов. Кстати, до сегодняшнего дня схематическое обозначение диода принадлежит также ему.
Также после А.С. Попова на детекторный приемник получил патент в США Боше (BoseJ.C., физик из Индии). Он получил патент в 1904 г. с таким названием «Detector for electrical disturbances », заявку на который он подал в 1901 году. И хотя Боше в описании своего патента не может еще отказаться от термина когерер, ставя его в один ряд с детектором: «This invention has reference to detector sandso-called coherers for there ceptionofe lectrical disturbances, Hertzianwaves… ». Тем не менее именно он впервые ввел в обиход слово детектор(detector ).
Можно надеяться, что преданием гласности забытого американского патента нашего соотечественника А.С. Попова удастся расширить область приоритетов в истории радиотехники нашей страны. И как бы детектирующий прибор не назывался: трубка Бранли, когерер Лоджа, радиокондуктор Попова, ртутный когерер Маркони и даже двухэлектродная лампа Флеминга и т. д., все эти приборы в нашем современном понимании - детектирующие устройства. И с исторической точки зрения следует их четко различать по их свойствам и по времени появления. В этом ряду твердотельные «карборунд» Данвуди и «кошачий ус» Пикарда и даже детектор Боше не опережают детектирующий радиокондуктор Попова. Именно поэтому изобретателем первого в мире детекторного приемника, в котором окисные пленки в контакте с платиной и определяли детектирующие свойства радиокондуктора, а принятый сигнал регистрировался с помощью телефонов, можно по праву назвать Александра Степановича Попова.
Изобретение А.С. Попова получило свое развитие и в советской России. С первых дней советской власти правительство придавало большое значение развитию радиотехники в России. Уже в 1918 году в Нижнем Новгороде создается большая радиолаборатория. В состав радиолаборатории вошли такие известные ученые, как М.А. Бонч-Бруевич, В.П. Вологдин, В.К. Лебединский, В.М. Лещинский, П.А. Остряков, Д.А. Рожанский,
В.В. Татаринов, А.Ф. Шорин и др. М.А. Бонч-Бруевич будучи руководителем Нижегородской радиолаборатории в течение 10 лет много сделал для развития отечественной радиоэлектроники. Нижегородская радиолаборатория получила мировую известность и была дважды (в 1922 и в 1928 гг.) награждена орденом Трудового Красного знамени за создание первых отечественных радиоламп. Например, в 1920 году была создана первая самая мощная в мире радиолампа для первого радиотелефонного передатчика в России. Тем не менее большое внимание радиолаборатория уделяла и разработке различных радиоприемников. В частности, в 1920-е годы большой популярностью пользовался детекторный приемник, разработанный сотрудником радиолаборатории С.И. Шапощниковым.
А другой сотрудник радиолаборатории О.В. Лосев разработал детекторный приемник с полупроводниковым усилителем, известный как «Кристадин Лосева». Изобретение Лосева стало мировой сенсацией. Лишь через много лет получило объяснение использование детектора в кристадине, который фактически явился прообразом современных туннельных диодов. А метод радиоприема с дополнительным полупроводниковым генератором, работающим на частоте принимаемого сигнала, был первым опытом синхронного детектирования, широко распространенного в настоящее время. Последним детекторным приемником промышленного изготовления можно считать «Комсомолец» .
После Великой Отечественной войны в нашей стране чувствовалась нехватка дешевых массовых радиоприемников. С целью создания образцов детекторных приемников, пригодных для массового производства отечественной промышленностью, в 1947 году Осоавиахим СССР объявил конкурс. В конкурсе приняли участие 31 конструктор из 14 предприятий и НИИ разных министерств. Первая премия была присуждена инженеру М.Р. Капланову (НИИ МПСС) за детекторный приемник, названный им «Комсомолец», который и был рекомендован к внедрению в производство на разных предприятиях страны (рис. 8).
Рис. 8. Детекторные приемники «Комсомолец » из Москвы, Ленинграда и Минска.
Интерес к детекторным приемникам сохранился и в наши дни. В хорошем смысле детекторный приемник можно назвать антикризисным приемником. Он не требует затрат на источники электропитания, так как в нем используется только энергия передающей радиостанции. С созданием в последнее время более совершенных радиоэлектронных микросхем теперь можно создать детекторный приемник с более высокой чувствительностью. Что же это за микросхемы? Речь идет о недавно созданных MOSFETEPA Dsarrays с электрически-программируемой пороговой архитектурой (Electrically-Programmable Analog Devices EPADs ). Данные устройства обладают уникальными свойствами по потребляемой мощности (нВт), работают со сверхнизкими питающими напряжениями (меньше 0,5 В). Приведем впечатляющие характеристики уже выпускаемой микросхемы ALD110900. Один каскад усилителя: V+ = 0,5V; 1+ = 1,9 ?А; Pd = 960 nW; Gain = 24. Два каскада усиления: V+ = 0,5 V; 1+ = 2,8 ?А; Pd = 1,4 ?W, Gain = 52. Используя такую микросхему, удается собрать современный высокочувствительный детекторный приемник (рис. 9).
Рис. 9. Современный детекторный приемник
Из книги Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть I) автора Первушин Антон ИвановичСообщение ТАСС «О первом в мире полете человека в космическое пространство» «12 апреля 1961 года в Советском Союзе выведен на орбиту вокруг Земли первый в мире космический корабль-спутник «Восток» с человеком на борту.Пилотом-космонавтом космического корабля-спутника
Из книги Чудо-оружие Российской империи [с иллюстрациями] автора Широкорад Александр БорисовичРаздел I. Забытое оружие
Из книги Что нас ждет, когда закончится нефть, изменится климат, и разразятся другие катастрофы автора Кунстлер Джеймс Говард Из книги Мир Авиации 1999 01 автора Автор неизвестен Из книги Грузовые автомобили. Колеса автора Мельников ИльяИзобретение колеса Современные автомобили в том виде, в котором мы привыкли их видеть, сконструированы несколько десятков лет назад, история их изобретения насчитывает несколько сотен лет, а история изобретения колесных повозок несколько тысячелетий.А до этого прошли
Из книги Об изобретательстве понятным языком и на интересных примерах автора Соколов Дмитрий ЮрьевичГлава 1 Что такое изобретение, и зачем они нужны Jus utendi et abutendi. Право пользования по своему усмотрению. (Римское право) Условия патентоспособности изобретения описаны в ст. 1350 четвертой части Гражданского кодекса РФ. Я не буду повторять эту статью, а постараюсь ее «на
Из книги Источники питания и зарядные устройства автораГлава 11 Подготовка материалов заявки на изобретение Mutatis mutandis. Измени то, что следует изменить. Формула изобретения, которую мы уже научились составлять в предыдущей главе, самая важная, но не единственная часть заявки на изобретения. Рассмотрим, как должны выглядеть и
Из книги Книга о якорях автора Скрягин Лев Николаевич Из книги Что нас ждет, когда закончится нефть, изменится климат и разразятся другие катастрофы XXI века автора Кунстлер Джеймс ГовардИзобретение № 148337 Эксплуатируемые в настоящее время в нашей стране дноуглубительные несамоходные снаряды оборудованы тяжелыми однорогими якорями. Хотя проведенные Горьковским институтом инженеров водного транспорта исследования привели к появлению якоря
Из книги История зарождения воздухоплавания и авиации в России автора Веробьян Борис Сергеевич Из книги История электротехники автора Коллектив авторовГлава XII «Мертвая петля» и первый в мире воздушный таран Петра Нестерова Командующий воздушными силами России, великий князь – голова светлая, Александр Михайлович говорил: «парашют в авиации – вещь вредная, Так как летчики при малейшей опасности будут спасаться На
Из книги Автономное электроснабжение частного дома своими руками автора Кашкаров Андрей Петрович3.2. ИЗОБРЕТЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА Восьмидесятые годы XIX в. вошли в историю электротехники под названием периода «трансформаторных битв». Такое необычное название они получили потому, что изобретение трансформатора явилось одним из сильнейших аргументов в пользу
Из книги FAQ по трансгуманизму автора Бостром Ник Из книги Россия - родина Радио. Исторические очерки автора Бартенев Владимир Григорьевич Из книги автора2. Историческая роль нашего соотечественника Александра Степановича Попова в изобретении радио Как уже отмечалось, радиотехника как область знаний и практической деятельности человека возникла в конце XIX века и за сто с лишним лет прошла огромный путь от первых опытов
Из книги автора4. Рожанский Дмитрий Аполлинариевич - последователь А.С. Попова Дмитрий Аполлинариевич Рожанский по праву считается учеником изобретателя радио А.С. Попова. Он родился 1 сентября 1882 г. в Киеве . Осенью 1900 г. Дмитрий Аполлинариевич стал студентом физического отделения
Страница 1
Первый радиоприёмник Попова.
После того, как было открыто электричество, по проводам научились передавать электрические сигналы, переносившие телеграммы и живую речь. Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за судном или самолётом, за поездом или автомобилем.
И тут людям помогло радио (в переводе с латинского radio означает "излучать", оно имеет общий корень и с другими латинскими словами radius – "луч"). Для передачи сообщения без проводов нужны лишь радиопередатчик и радиоприёмник, которые связаны между собой электромагнитными волнами – радиоволнами, излучаемыми передатчиком и принимаемые приёмником.
История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, "заменил недостающие человеку электромагнитные чувства" и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог "чувствовать" только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.
Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик
Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.
25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям", в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.
Грозоотметчик А. С. Попова.
Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.
Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)
Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.
Схема радиоприёмника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; РQ – выводы батареи, М – контакт антенны.
Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр.
В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка.
Схема демонстрации принципа действия приёмника Попова: К – когерер, Б – батарея.
Совершенствование радио Поповым.
Много сил и времени посвятил Попов совершенствованию своего радиоприёмника. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.
Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.
Изобретению радио человечество обязано великому русскому ученому Александру Степановичу Попову.
Биография Попова А. С. — великого изобретателя радио
А. С. Попов, человек, которому выпало счастье открыть новую эру в развитии науки и техники -эпоху радиоэлектроники, родился 100 лет назад, 16 марта 1859 года, в небольшом уральском поселке Турьинские Рудники. Среднее образование он получил в Пермской духовной семинарии. Окончив семинарию, А. С. Попов поступил в Петербургский университет на физико-математический факультет и увлекся электротехникой. По окончании университета со степенью кандидата Александр Степанович был оставлен при факультете для подготовки «к профессорскому званию».
Год спустя А. С. Попов был приглашен на преподавательскую работу в кронштадтский Минный офицерский класс. Там он проработал 18 лет, с 1883 по 1901 год.
В этом передовом электротехническом заведении достигли наивысшего расцвета педагогические способности Попова и его блестящий талант физика-экспериментатора.
Все свое свободное время Александр Степанович отдавал науке - следил за новинками, ставил опыты, выступал с публичными лекциями.
Александр Попов и радио
7 мая 1895 года. Петербург. Русское физико-химическое общество. А. С. Попов, уже хорошо известный в ученой среде, выступает с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям».
Подчеркнуто скромное название. Негромкий, лишенный внешней аффектации голос. Скупые жесты. А под конец одна лишь фраза:
«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…»
Всего одна фраза. И, пожалуй, никто из присутствовавших не осознал ее значимости. Не понял, что это - рождение новой эпохи, предтеча грандиозных научных свершений.
Из истории радио
С давних пор люди мечтали о таком средстве, которое позволяло бы им поддерживать между собой связь на любом расстоянии.
Историки рассказывают, что еще во времена римского императора Юлия Цезаря, жившего до нашей эры, существовало некое подобие телеграфа — первая веха в истории радио . Депеши передавались с помощью факелов, по условной азбуке. Например, взмах факелом вверх означал: «приближается враг», движение факела вправо: «все спокойно» и т. д. Сигналы передавались по цепочке от одного поста к другому.
А как быть в плохую погоду, в туман? В этом случае «телеграф» Цезаря, как и более поздние системы оптического телеграфа, оказывался бессилен.
Шли годы. Создавались изумительные произведения искусства, воздвигались дворцы, делались открытия. Человек пытливо изучал окружающий мир, познавал законы природы. А мечта о чудесном средстве связи еще много столетий оставалась всего лишь прекрасной мечтой.
Но вот ученые открыли электричество — и это вторая веха в истории радио. Сразу же возникла мысль: нельзя ли использовать его в качестве своеобразного «почтальона», разносящего депеши с молниеносной быстротой? Оказалось - можно. По проводам научились передавать условные электрические сигналы, а затем и живую человеческую речь. Города не по дням, а по часам стали покрываться густей сетью телефонных линий; вдоль дорог потянулись вереницы телеграфных столбов — третья веха истории радио.
И все-таки телеграф и телефон не удовлетворяли многим требованиям человека. Они сносно служили в городах, обеспечивали связь между населенными пунктами, и все. Вырваться на широкий простор не удавалось - мешали провода, эти проволочные путы, связывавшие новое средство связи по рукам и ногам. Моряки, землепроходцы, воздухоплаватели оставались в прежнем положении- они, как и раньше, были отрезаны от окружающего мира, предоставлены самим себе,
В конце девятнадцатого века, когда электротехника достигла уже довольно высокого уровня, ученые начали все чаще задумываться: а нельзя ли освободить телеграф и телефон от их пут, обойтись вовсе без проводов? Многие выдающиеся физики того времени пытались решить эту головоломку и отступали. Да возможна ли вообще беспроволочная связь?
Изобретение Поповым радио
В 1889 году А. С. Попов присутствовал на очередном заседании Русского физико-химического общества во время опытов с электромагнитными волнами - быстрыми электрическими колебаниями, распространяющимися в пространстве со скоростью света (около 300 000 километров в секунду). Существование таких волн теоретически предсказал английский ученый Максвелл, а немецкий физик Герц обнаружил их опытным путем. Однако эти крупные ученые считали, что электромагнитные волны не имеют практического значения.
Зал заседания был затемнен. На кафедре, в тусклом свете керосиновой лампы, поблескивали два жестких рефлектора. Внутри одного из них, на близком расстоянии друг от друга, виднелись два металлических шарика, от которых шли провода к источнику электричества. Это был вибратор — прибор, «вырабатывающий» электромагнитные волны. Внутри другого рефлектора также находились два металлических шарика. Их соединяла проволочная дуга. Этот прибор - резонатор - предназначался для улавливания электромагнитных волн.
Опыт начался в полной темноте. Между шариками вибратора, соединенными с источником электричества, вспыхнула крошечная голубоватая искорка. В тот же момент между шариками резонатора появилась ответная искра. Она была настолько слаба, что присутствовавшим приходилось по очереди рассматривать ее через увеличительное стекло.
Искорка в резонаторе порождалась электромагнитными волнами. И Александр Степанович Попов задумал использовать их для беспроволочной связи.
Прошло шесть лет. Шесть лет настойчивых поисков, упорного каждодневного труда. Но зато слова «беспроволочная связь», наконец, обрели реальный смысл, из бесплотной мечты превратились в законченную техническую идею.
Вот почему 7 мая 1895 года , когда эта идея сделалась достоянием человечества, считают днем рождения радио .
А спустя еще один год - 24 марта 1896 года - А. С. Попов продемонстрировал перед учеными первую в мире беспроволочную телеграфную связь. В физическом кабинете Петербургского университета был установлен приемник, а на расстоянии 250 метров от него, в здании университетской химической лаборатории, находился передатчик, которым управлял П. Н. Рыбкин, ассистент Попова.
Вот что рассказывал впоследствии один из очевидцев этого исторического события - профессор О. Д. Хвольсон:
«Передача происходила таким образом, что буквы передавались по азбуке Морзе, притом знаки были ясно слышны. У доски стоял председатель физического общества профессор Ф. Ф. Петрушевский, имея в руках бумагу с ключом азбуки Морзе и кусок мела. После каждого передаваемого знака он смотрел на бумагу и затем записывал на доске соответствующую букву. Постепенно на доске получились слова: «Генрих Герц». Трудно описать восторг многочисленных присутствовавших и овации А. С. Попову…»
Уже в следующем, 1897 году дальность действия беспроволочного телеграфа превысила 5 километров. Жизнеспособность нового средства связи была доказана. Великое русское изобретение Поповым радио начало свое триумфальное шествие по миру. Но в условиях царской России А. С. Попов не имел достаточной поддержки; не хватало средств, приходилось кустарничать. А заграницей ловкие дельцы вроде Маркони спешили воспользоваться плодами великого открытия. Строились заводы, возникали фирмы, дело ставилось на широкую коммерческую ногу.
Впоследствии русский физик В. В. Лермантов с горечью писал: «У нас прививается только то, что приходит из-за границы, хотя бы оно и было изобретено в России,- вот почему имя А. С. Попова стало известно после работ Маркони, и он получил честь считаться не просто первым изобретателем беспроволочного телеграфа, а первым изобретателем телеграфа Маркони».
Да, царское правительство не оценило по достоинству А. С. Попова, не отстояло его приоритет. Однако русские ученые, передовая часть русской интеллигенции, отдали должное колоссальной научной заслуге изобретателя радио.
В 1901 году Александр Степанович стал профессором Электротехнического института, ему было присвоено почетное звание инженер-электрика. А 28 сентября 1905 года он был единогласно избран директором института.
На этом посту А. С. Попов показал себя прогрессивным и свободолюбивым человеком, патриотом своего отечества.
Последние дни А. С. Попова
…Отгремела резолюция 1905 года. Наступило время махровой реакции. И в эти черные для России дни Александр Степанович поднял голос протеста против самодержавного произвола. В октябре 1905 года он подписывает решение совета, в котором говорится:
«По мнению профессоров и преподавателей института, свобода собраний составляет насущную потребность и неотъемлемое право всего населения…
Всякое насильственное вторжение властей в жизнь института не может дать успокоение, а только ухудшит положение дела. Успокоение учебных заведений может быть достигнуто только путем крупных политических преобразований, способных удовлетворить общественное мнение всей страны.
Такими преобразованиями, по мнению нижеподписавшихся, являются: немедленные и безусловные гарантии свободы собраний, свободы слова и неприкосновенности личности, немедленный созыв Учредительного собрания, отмена смертной казни…».
Последующие дни Александра Степановича были полны трагических переживаний. От него требовали объяснений, ему угрожали, но он не отступил ни на шаг. После одного, особенно бурного, разговора с градоначальником А. С. Попов почувствовал себя плохо и, проболев два дня, скончался от кровоизлияния в мозг.
Это произошло 13 января 1906 года (31 декабря 1905 года по старому стилю) в 5 часов дня. И это последняя дата в биографии Попова — великого изобретателя радио.
Великий русский ученый покоится на Волковом кладбище в Ленинграде.
24 января 1906 года, открывая экстренное заседание физического отделения Русского физико-химического общества, председателем которого незадолго перед этим был избран А. С. Попов, его заместитель сказал:
«Александр Степанович Попов, который должен был теперь, с января, занять здесь место нашего председателя,- новая жертва современных невыносимо тяжелых условий жизни в России».
…Прошло более века. Ежегодно 7 мая мы празднуем День радио . Именем великого изобретателя названы улицы городов; оно присвоено многим учебным заведениям. Но, пожалуй, самый лучший памятник Александру Степановичу Попову - грандиозное развитие, которое получило его изобретение. На самом деле, современная жизнь немыслима без изобретения радио Поповым .
20. Искровой передатчик системы А.С. Попова
Демонстрационный макет СССР
Дерево, металл, пластмасса 500х503х185
21. Приемник когерерный системы А.С. Попова
Демонстрационный макет СССР
Дерево, металл, пластмасса 260х220х245
Демонстрационный макет приемо-передающей системы А.С.Попова представляет способ передачи сигналов с помощью искрового передатчика и когерерного приемника. Электрические схемы макетов передатчика и приемника аналогичны тем, которые А.С.Попов использовал в 1895 г. Однако в конструктивном исполнении имеются некоторые отличия. В качестве передающей и приемной антенн применяются вертикальные проводники длиной 30 см. В передатчике вместо вибратора Герца используется искровой разрядник. Для передачи сигналов установлен телеграфный ключ, а не коммутатор Румкорфа. В приемнике вместо поляризованного реле поставлено магнитное. Когерер собран в костяной, а не в стеклянной трубке. Питание макета обеспечивают от несколько гальванических батарей.
Макет работает следующим образом. Для передачи сигналов азбуки Морзе необходимо нажать телеграфный ключ «К» на короткое (точка) или длительное (тире) время. При этом автоматический электромеханический прерыватель тока «П» создает в цепи первичной обмотки спирали Румкорфа прерывистый ток. Во вторичной обмотке спирали образуется высокое импульсное напряжение, которое вызывает в разряднике «Р» искровой разряд, возбуждающий в антенне передатчика колебания высокой частоты. Электромагнитные сигналы, излучаемые антенной передатчика улавливаются антенной приемника и вызывают в ней высокочастотный ток. Этот ток приводит опилки когерера «Кг» в проводящее состояние и соединяет батарею приемника «Б» с реле «Р». Реле включает электрический звонок «З». Молоточек звонка при обратном ходе встряхивает когерер «Кг» и восстанавливает его изначально большое сопротивление, возвращая схему в исходное состояние. Время работы звонка соответствует длительности принимаемых сигналов.
Электрическая схема
приемо-передающей системы А.С.Попова
Передатчик. К – коммутатор Румкорфа (ключ); КР - катушка Румкорфа; П - автоматический электромеханический прерыватель тока; С – блокировочный конденсатор; В – излучатель электромагнитных колебаний (вибратор Герца с квадратными медными листами 400х400 мм); Б – батарея питания.
Приёмник. А - приемная антенна (вертикальный вибратор длиной 2,5м); Кг - когерер (детектор, имеющий релейную характеристику); р – телеграфное реле (усилитель); 3 - электрический звонок, молоточек которого осуществляет автоматическое встряхивание когерера. L – высокочастотный индуктивный дроссель, выполненный в виде спирали из тонкой проволоки, осуществляет развязку когерера Кг и цепей реле Р со звонком З.
В России этим занимался А.С. Попов. Он сначала повторил все опыты Герца, а потом стал работать над усовершенствованием их. Он использовал в своих опытах более чувствительный способ регистрации электромагнитных волн.
Использование когерера
Для регистрации волн он использовал когерер. Когерер - стеклянная трубка с двумя электродами. Внутри трубки находятся железные опилки. В обычных условиях когерер обладает очень большим сопротивлением. Когда на него поступает волна, то в нем создается электрический ток высокой частоты.
Между опилками проскакивают искры, а его сопротивление резко падет. Сила тока в катушке реле возрастает, и реле включает звонок. Молоточек от звонка бьет по когереру, приводя его в исходное положение. На следующем рисунке представлена схема приемника Попова.
Изобретение радио
Для повышения чувствительности Попов один из выводов когерера заземлил, а второй присоедини к высоко поднятому куску проволоки. Это было первой в мире антенной для беспроводной связи.
Хотя приемники, которые мы видим сейчас совсем не похожи на этот, они устроены на основе тех же принципов, что и приемник Попова. Все приемники так же имеют антенну, в которой волна вызывает слабые электромагнитные колебания.
Энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Эти сигналы лишь управляют источниками энергии, которые питают другие цепи.
7 мая 1895 г . является днем рождения радио. На заседании Русского физико-химического общества Попов продемонстрировал действие своего прибора. Это был первый в мире радиоприемник. Но Александр Степанович на этом не остановился, и продолжал совершенствовать свой прибор, а так же передатчик.
Сначала дальность радиосвязи составляла всего лишь 250 м. Уже в 1899 году дальность составляла больше 20 км. А в 1901 году дальность радиосвязи составляла уже 150 км.
Основные принципы радиосвязи
В антенне передатчика создается переменный электрический ток высокой частоты. Этот ток вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле. Это поле распространяется в виде электромагнитной волны.
По достижению антенны приемника, эта электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток. Данный ток будет такой же частоты, на которой работает передатчик.