Проф. Львович.
предохранить высокие здания от разрушения во время грозы, применяют громоотвод, изобретенный еще Франклином. Громоотвод защищает строение тем, что, благодаря его более высокому положению, с одной стороны, хорошей проводимости — с другой, а главное — хорошему заземлению, заряд легче попадает в него, чем в защищеемый им предмет. Теперь понятно, почему наилучшим образом защищена от грозы радиостанция, так как антенное устройство станции (воздушная сеть) на очень высоких мачтах, с хорошим заземлением, является идеальным громоотводом. Однако, бывают случаи, когда молния ударяет непосредственно в железные оттяжки мачты и разбивает фундамент, к которому она прикреплена.
Кроме грозовых разрядов, существуют еще тихие разряды — бесшумное истечение электричества через остроконечные металлические предметы.
Я говорил о том, что заземленное антенное устройство защищает радиостанцию от разрушения грозой; но, с другой стороны, сама же антенна, тем более обширная, служит источником помех при приеме радио-сигналов.
Нужно различать два рода атмосферных помех: 1) статические разряды и 2) наведенные разряды. Первые являются результатом различных электрических состояний атмосферы на разных высотах и под влиянием изменений метеорологических условий. Ветер, снег, град, дождь также часто бывают причинами таких разрядов. На больших станциях замечается иногда, если антенна не заземлена, появление непрерывных искр между ее концом и заземленным проводом, между тем как о грозе нет и помина. Обыкновенно бывает это при дожде или снеге. Такие разряды можно было бы использовать для радиотелеграфии на расстояние, — стоит только включить между заземленным проводом и антенной ключ Морзе. Заземляя ключом антенну и размыкая ключ для образования искрения, можно условными знаками посылать сигналы. Это был бы любопытный пример передачи энергии при радиотелеграфировании без всякого постороннего источника, а за счет самой энергии атмосферных разрядов. Как анекдот приводят случай, когда телеграфист одного парохода, потерпевшего крушение, будучи выброшен на необитаемый остров, воспользовался случайно прибитой волнами, с того же парохода, бухтой проволоки и, сумев подвесить ее изолированно, дождался благоприятных условий атмосферы, чтобы при помощи вышеуказанного способа обратить на себя внимание проходящих пароходов. Итак, иногда, значит, зло можно обратить в добро.
Кроме разрядов, так сказать, местного характера, о которых мы только что говорили, существуют еще разряды, являющиеся следствием далеких гроз. Происхождение этих последних очень понятно. В самом деле, мы не удивляемся теперь, что радиостанция мощностью в несколько киловат может быть услышана на расстоянии тысяч километров, вследствие крайней чувствительности приемных аппаратов. Не будем же удивляться, если разразившиеся вдали, на расстоянии тоже тысяч километров, грозы с молниями, представляющими собой антенны огромного протяжения, с необычайной мощности искрой, могут также посылать сигналы и быть хорошо слышимы. Вероятность же для данной местной станции услышать вдали грозу зависит, конечно, от протяжения ее антенны и, во всяком случае, очень велика. (Такое предположение было высказано мною впервые на Менделеевском Съезде физиков в 1912 г. и затем подтверждалось многочисленными наблюдениями). Известно, что разряды тем активнее, чем приемная антенна больше, и сильно зависят от времени года и времени суток. Общеизвестный факт, что летом помехи от разрядов несравненно больше, чем в другое время года. Маркони давно указал на то, что радиотелеграфная передача на большие расстояния легче осуществляется ночью, чем днем. Но, повидимому, даже ему вряд ли было известно, насколько велика эта разница в тех случаях, когда радиотелеграфная передача производится на большие расстояния на суше, так как в то время Маркони производил свои опыты на воде, и лишь впервые в России мне пришлось убедиться в этом. Наблюдалось систематически на больших станциях на Урале в летнее время днем, что приемный аппарат не обнаруживает никаких разрядов, но и никакого приема от корреспондирующей станции тоже не получалось. Лишь начиная с 8-ми часов вечера, появлялись сигналы, весьма слабые вначале, но постепенно к ночи увеличивавшиеся и достигавшие наибольшей силы к 12—1 часу ночи. Одновременно с ними появлялись разряды, сначала тихие, а потом все более и более громкие, и, наконец, разражались настоящие электромагнитные бури, совершенно заглушавшие трещащие сигналы. Характер разрядов совершенно определенно говорил о том, что где-то далеко, на различных расстояниях от станции, сверкали молнии и гремел гром. Громовые раскаты удивительно хорошо воспроизводились в приемном аппарате. К утру все совершенно стихало. Эти наблюдения показывают с очевидностью, что между работой отдельных передающих станций и молниевыми разрядами нет принципиального различия по механизму действия, т. е. что там, где условия пространства затрудняют прием радиотелеграфных сигналов, ослабляется также действие атмосферных разрядов.
Если в наших широтах разряды подчас делают совершенно невозможной работу приемных станций, то что сказать о тропических странах? Понятно поэтому стремление всех радиоспециалистов устранить это зло. Радикального способа еще не найдено, хотя существует ряд мер, облегчающих эту задачу. Из них я упомяну о следующих:
1) Двойная или тройная настройка приемников (фильтрация высокой частоты).
2) Необходимо, по возможности, выделять специальную приемную антенну и уменьшать ее емкость, как это было мною указано в литературе много лет тому назад на основании теоретических подсчетов. В последнее время американцы стали применять длинные и низкие антенны, которые, повидимому, весьма помогают в этом отношении.
3) Вначале работа велась трещащими сигналами, напоминавшими треск атмосферных разрядов, вследствие чего они легко сливались. В этом отношении введение музыкальной искры сделало значительный шаг вперед, так как звучащие сигналы легче выделяются на фоне разрядов.
4) Помогает, конечно, усиление мощности передающей станции, которая как бы должна перекричать треск разрядов.
5) Большим достижением также является применение рамочного приемного устройства, предложенного Брауном в 1912 г.; однако, до изобретения усилителей рамки не могли быть широко использованы, в виду их слабой приемной способности. Приемные рамки обладают хорошим направляющим действием и поэтому, главным образом, уменьшают помехи от разрядов.
6) Введение незатухающих колебаний.
Существует еще целый ряд специальных приспособлений, на которых я здесь не буду останавливаться. Во всяком случае все перечисленные меры более или менее облегчают радиоприем.
Что касается широко развивающейся радиотелефонной передачи (концертов), то здесь дело обстоит еще довольно неутешительно, тем более, что для чистоты передачи требуется почти абсолютное отсутствие посторонних шумов. Сонм специалистов продолжает работать в этой области, и нужно полагать, что в конце концов и эта трудность будет преодолена.
Теперь я перейду к объяснению, почему так трудна борьба с атмосферными разрядами.
В моей статье о резонансе1) я уже указывал, что для устранения помех со стороны посторонних радиостанций и для усиления приема от своей корреспондирующей станции необходимо настраивать приемную антенну в резонанс с волною, посылаемой корреспондентом, сигналы которого желают принять. Чем настройка лучше, т. е. чем резонанс острее, тем легче уйти от мешающих станций. Но мы знаем, что для острой настройки приемное устройство (антенна — приемник — земля) должно иметь как можно меньшее сопротивление (вернее — затухание). Но, как бы ни было мало сопротивление (затухание) приемной станции, если волна, посылаемая станцией отправления, сильно затухает, то, при большой силе передачи этой станции, от нее уйти трудно; ее сигналы будут слышны при изменении настройки приемника в очень широких пределах. Такая станция мешает приему. Первые станции Маркони, в которых искровой разрядник был вводим прямо в антенну, обладали этим недостатком. Но зато в некоторых случаях, например, во время аварий пароходов, такое свойство радиопередачи может спасти жизнь людей, так как телеграфист какой-нибудь приемной станции услышит сигналы бедствия, хотя бы его приемник и не был настроен на волну аварийной станции.
Теперь понятно, что волны, посылаемые молниевыми разрядами, при чрезвычайном затухании и при большой интенсивности, не дают никакой настройки. Разряды молнии при огромном сопротивлении светящейся зигзагообразной антенны — апериодичны, т. е. не колебательны, подобны ударам. Они быстро затухают, не успев дать заметного количества колебаний. Поэтому приемник будет регистрировать их независимо от настройки. Чем лучше приемное устройство, т. е. чем меньше сопротивление антенны и чем больше ее самоиндукция, тем труднее избавиться от этого навязчивого корреспондента. Введение в приемник так называемой сложной схемы мало помогает по тем же причинам. Применение в последнее время многократного усиления путем катодных ламп еще более обострило вопрос, так как с усилением приема усиливаются также и разряды.
Приведу некоторые эпизоды из истории борьбы с этим злом при постройке первых больших радиостанций в России. Я уже упоминал, что систематические электромагнитные бури, обусловливаемые разрядами и слышимые на больших приемных антеннах ночью летом, приводили почти к полному бездействию станций. По поручению Русского Общества Маркони я предпринял в 1909-1910 г. ряд опытов на самой большой в то время станции в Бобруйске для выяснения вопроса, поскольку применявшаяся мною система звуковых фильтров для усиления селективности приемников помощью настройки на ток может быть применена для борьбы с атмосферными разрядами. Дело осложнялось еще тем, что, во-первых, корреспондирующая станция — Париж (Эйфелева башня) — работала в то время трещащей искрой, во-вторых, на точно той же с ней волне работала звучащая станция в Науэне (Берлин), и с такой силой, что ее было слышно даже при отключении земляного провода. Сигналы Парижа тонули в этом хаосе звуков Науэна и беспрерывных, оглушающих тресков разрядов. Ни о каком приеме из Парижа нельзя было и думать.
Первой задачей было ослабить Науэн, который, повидимому, задался целью мешать приему из Парижа и заглушал сигналы Эйфелевой башни, даже при отсутствии разрядов.
Решить эту задачу удалось сравнительно легко, включением звукового фильтра в цепь детектора. Науэн перестал быть слышен, несмотря на тождественность его волны с волной Эйфелевой башни. Но трещащие сигналы Парижа еще смешивались с грохотом разрядов. Правда, сила их значительно уменьшилась, и стало возможным принимать Париж, хотя и с большим трудом. Если бы Париж работал звучащей искрой, то быть может прием стал бы уверенней.
Любопытно отметить, что во время этих опытов, стараясь уменьшить до крайности емкость антенны (см. выше), я соответственно переделал схему приемника. Вдруг наступила абсолютная тишина, и затем заработала трещащая радиостанция Брест-Литовск (короткая волна). Был включен микрофонный усилитель Броуна (единственный в то время). Персонал станции, присутствовавший при этих опытах, был настолько удивлен, что высказал предположение о внезапном прекращении разрядов. Однако, при переходе на прежнюю схему разъяренная электромагнитная стихия немедленно дала о себе знать с той же силой.
К сожалению, с тех пор мне не представлялось случая вновь повторить эти опыты.
С появлением катодных ламп стало возможным усовершенствовать звуковой фильтр. На Одесском радиозаводе был построен для Наркомпочтеля такой прибор, названный селектором и описанный в специальной литературе. Он представляет собой комбинацию звукового фильтра и катодного усилителя и дает хорошие результаты не только для настройки на ток передающей станции, но и для уменьшения силы атмосферных паразитов.
Комбинируя такой фильтр с каскадом ламповых приемников, В. М. Лебедев, производя опыты при приеме заграничных радиостанций, получил благоприятные результаты в смысле ослабления разрядов.
За границей применяют так называемые ограничители, основанные на свойствах катодных ламп.
Но все эти меры лишь отчасти достигают цели, и то только в отношении радиотелеграфных сигналов. Что касается телефонии — передачи музыки по радио, то, как я уже говорил, здесь еще нет радикального способа, и пока приходится жалеть слух ценителей музыки, хотя быть может и прекрасно исполненной, но перемешанной с какофонией постороннего рева и треска. К счастью, время, более располагающее к концертным развлечениям, — зима — много благоприятнее для этого, чем лето, когда некоторые любители музыки, с висящими на их ушах телефонными трубками, несомненно шлют проклятия не только в атмосферу, но заодно ругают и ни в чем неповинный радиотелефон.
Пусть, однако, любители утешатся тем, что, во-первых, значительную часть года все же можно слушать передачу речи и музыки, получая даже эстетическое удовольствие, а во-вторых — тем, что радио-специалисты не дремлют и ведут упорную борьбу с этим незримым, но весьма слышимым врагом.
1) См. "Друг Радио", № 2.
