Область радиолюбительства значительно расширяется с предоставлением права установки передатчиков.
Мы знаем, что за-границей радиолюбители сыграли важную роль в деле выяснения многих физико-технических условий передачи. Так например, любители побили рекорд на дальность связи при минимальных мощностях. Да это понятно. Привлечение огромного количества участников, располагающих часто большим количеством свободного времени и свободных средств, к тому же придающие этому делу характер спорта, несомненно оказывает большую услугу профессионалам. Так как по ходу вещей любителям была предоставлена область более коротких волн, применение коих сейчас стоит на очереди, то задача окончательного изучения их распространения и, следовательно, решение вопроса о практическом их применении, значительно облегчаются. Никакая профессиональная организация, как бы богата она ни была, не в состоянии обставить опыт передачи, в особенности короткими волнами, которые могут в благоприятных условиях распространиться на колоссальные расстояния, так, чтобы иметь отовсюду ответы, касающиеся оценки передачи, в то время, как сеть радиолюбителей, раскинутая по всему земному шару, является иезаменимым подспорьем.
Остается научным силам профессиональных лабораторий лишь систематизировать получаемые сведения. Поистине огромная международная научная ассоциация, пользующаяся для взаимных сношений уже выработавшимся формуляром!
Правда, пользование любительскими радиопередатчиками имеет свои серьезные недостатки, главные из которых засорение эфира и взаимные помехи, и не без основания мощность и длина волны таких передатчиков во многих странах законом ограничены. В самом деле, мы часто слышим жалобы на помехи приему особого рода, происходящие иногда от пользования ламповыми приемниками с обратной связью (эти помехи выражаются завыванием, слышимым в приемном телефоне). Об'ясняется это тем, что каждый такой приемник представляет собой передатчик, правда, ничтожной мощности. Но если такой слабый передатчик в состоянии вызывать помехи и докучливо мешать приему прекрасного концерта, то что же можно ожидать от более мощных генераторов, если конечно, их мощности и волны не подлежат строгой регламентации. Эта регламентация весьма различна в различных странах. В общем максимальная предписываемая мощность колеблется от десятков ватт до одного киловатта, а максимальная волна 200—400 метров.
Разумными мерами можно в значительной степени избежать неприятных последствий одновременной работы многочисленных любительских передатчиков. Без этих мер радиовещание может оказаться прямо невозможным, так как вместо прекрасных музыкальных симфоний слушателям будут даваться настоящие «кошачьи концерты». Главнейшие мероприятия для «наведения порядка при пользовании эфиром» сводятся к ограничению мощности, длины волны и времени работы. Впрочем, возможно ожидать, что дальнейшее совершенствование радиотехники даст другие способы ослабления нежелательных последствий сильного распространения любительской радиопередачи.
Разрешение радиолюбительства дало сильный толчек развитию радиопромышленности. Если спрос на любительские передатчики и будет уступать по интенсивности спросу на приемники, то во всяком случае массовое изготовление малых передатчиков расширит производство, а требование минимальной стоимости поведет к стремлению упростить конструкцию и этим даст пищу творческой мысли.
Какие же требования следует ставить при изготовлении простейших передатчиков?
Прежде чем ответить на этот вопрос следует иметь ввиду, что существуют два рода радиолюбителей: одни удовлетворяются тем, что имеют аппарат (приемный или передающий), применимый для строго определенной цели и исправно выполняющий свое назначение в узких пределах; другие любители более требовательные и более любознательные не удовлетворяются простым приемом концертов или передачей любительских разговоров, а имеют ввиду производить эксперименты: разбирать, собирать, изменять схему и т. д. Заграницей существует специальная аппаратура для таких любителей и полезно было бы у нас выработать подобные приборы.
Останавливаясь пока на первом роде любительских передатчиков, укажем главнейшие требования, которым должен отвечать аппарат для того, чтобы он мог получить наибольшее распространение: дешевизна, простота конструкции, простота обращения, уверенность действия.
Следует полагать, что лишь редкие любители захотят ограничиться телеграфным передатчиком, огромное большинство, конечно, будет пользоваться телеграфно-телефонным устройством. Кроме того, явится спрос на комбинацию приемно-передающую. Так как переход от телефонного передатчика к телеграфному довольно прост, то в дальнейшем не будем останавливаться на типе исключительно телеграфном, а будем рассматривать два главных устройства: чисто передающее и приемно-передающее.
Любой одноламповый приемник с обратной связью может быть использован в качестве передатчика, правда, весьма малой мощности 1). Стоит только в антенну ввести ключ, чтобы иметь возможность передавать незатухающими колебаниями депешу при помощи знаков Морзе. Введя последовательно с ключом тональный прерыватель (зуммер) можно осуществить тональную телеграфию незатухающими колебаниями, принимаемую просто на детектор. Наконец, для телефонирования достаточно вставить в антенну простой угольный микрофон (фиг. 1). Дальность действия такого передатчика может достигать, при благоприятных условиях, нескольких километров.
Ввиду того, что такой прибор с микролампами обслуживается сухими элементами, он пригоден для деревень и вообще в любом месте, где нет источника электрического тока. Там же, где имеется электрический ток, можно избежать сухих элементов, по крайней мере для анодного питания. При переменном токе (50 периодов) это достигается присоединением так называемого выпрямителя.
В качестве выпрямителя (кенотрона) могут служить обыкновенные катодные лампы, в которых сетка и анод соединены между собой (для малых мощностей). Существуют три основных схемы выпрямительных устройств. Наиболее простая представлена на фиг. 2. Здесь одна катодная лампочка служит выпрямителем. Нить ее накаливается от обыкновенного звонкового трансформатора. Если один провод заземлен, то необходимо следить за тем, чтобы незаземленный провод обязательно был бы приключен к аноду лампочки.
Для получения более совершенного выпрямления тока следует после кенотрона присоединить фильтры, состоящие из конденсаторов (I) и самоиндукций с железными сердечниками (II) (дросселей), включаемых, как это указано на фиг. 2. Отсутствие фильтра влечет за собой сильные шумы как при приеме, так и при передаче. Чем больше звеньев фильтра (на фиг. 2 изображено 2 звена), тем меньше эти шумы. Для таких передатчиков для фильтров можно взять телефонные конденсаторы от 0,5 до 2 микрофарад, в качестве же дросселей необходимо взять катушки из тонкой проволоки с большим числом витков (5000—10000) и с железным сердечником.
Выпрямитель с одним кенотроном, т. е. с одной выпрямительной лампочкой, выпрямляет только один полупериод тока. Для выпрямления обоих полупериодов следует взять два кенотрона, включаемых по схеме, изображенной на фиг. 3 или фиг. 1.
При пользовании двумя кенотронами необходим анодный трансформатор. По схеме фиг. 3 во вторичной обмотке анодного трансформатора необходимо вывести среднюю точку, чего не требуется по схеме фиг. 4. Ток накала генераторной лампочки может быть взят также от другого звонкового трансформатора, и таким образом для питания всего устройства можно пользоваться любым штепселем от освещения, обходясь без аккумуляторов или сухих элементов. Включив, как на фиг. 1, и микрофон и телефон, можно пользоваться этим устройством, как приемником и передатчиком одновременно и вести взаимные переговоры.
Для усиления мощности можно взять 2—3 лампы параллельно, как это указано на фиг. 5. Эта схема отличается от предидущей как способом приключения ламп к самоиндукции, так и тем, что микрофон включен не непосредственно в антенну, а связан с ней индуктивно при помощи катушки связи L. Эту схему можно собрать и по фиг. 1, соединив параллельно все нити накала, сетки и аноды. Но уже при бо́льших мощностях применять схему фиг. 1 не рекомендуется 2).
На фиг. 6 показана схема 10-ваттного передатчика. Он весь собран на переменном токе от осветительной сети (50 периодов). Схема выпрямителя может быть выбрана также из указанных на фиг. 3 или 4. Необходимо заметить, что в трансформаторе накала обмотка для нити кенотрона должна быть хорошо изолирована, так как она находится под высоким напряжением. Мощность выпрямительного устройства должна быть не ниже, а даже несколько выше мощности генераторной лампы.
Напряжение анодного трансформатора без нагрузки должно быть раза в полтора больше рабочего, необходимого для данной генераторной лампы.
Для указанного передатчика кенотроном может еще служить обыкновенная десятиваттная катодная лампа, у которой сетка и анод соединены между собой. Для мощностей в 50 ватт и выше обычно употребляют специально изготовленный кенотрон, имеющий только два электрода — нить накала и анод. Схема модуляции (телефонии) путем индуктивной связи микрофона с антенной еще вполне удовлетворительна для данной мощности. Из других схем модуляции могут быть также применены и те, которые будут ниже указаны для более мощных станций.
На фиг. 7 изображена схема передатчика порядка 50 ватт. Эта схема по способу включения лампы называется схемой с параллельным питанием, в то время, как схема фиг. 6 была схемой с последовательным питанием. Отличаются они тем, что в первом случае лампа и колебательный контур приключены параллельно к источнику тока, в то время как во втором случае источник тока находится между лампой и колебательным контуром. Преимущество первой схемы заключается в том, что не требуется такой тщательной изоляции цепи накала, вторая же схема проще, так как не требует присутствия блокировочного конденсатора С1, препятствующего постоянному току коротко замкнуться через контурную самоиндукцию, и самоиндукцию L1, необходимую для получения колебаний. Способ модуляции состоит в том, что в цепь сетки включен повышающий микрофонный трансформатор, в первичную цепь которого включены микрофон и баттарея. Для еще больших мощностей, как например 250 ватт требуются более сложные схемы модуляции 3).
Прежде чем перейти к разбору этих схем, займемся несколько подробнее процессом модуляции. Само понятие модуляции было мною дано в одном из предидущих номеров этого журнала. Сейчас я хочу выяснить, что подразумевается под глубиной модуляции.
Если на микрофон нет звукового воздействия, то в антенне имеются колебания незатухающие высокой частоты с постоянной амплитудой. Как только перед микрофоном производится звук (напр. камертона), то величина амплитуды в антенне меняется в такт со звуковым колебанием. Такое воздействие звуковых колебаний, под влиянием которых изменяется амплитуда высокой частоты, называется модуляцией.
Степень эффективности действия микрофона часто нааывается глубиной модуляции.
Глубина модуляции может быть измерена прибором называемым осцилографом.
В осцилографе изображается процесс модуляции. На фиг. 8 показана величина амплитуды колебаний высокой частоты I «в спокойном состоянии» т. е. при отсутствии звука. Под влиянием звучащего тела (для простоты возьмем камертон) микрофон, превращая звуковые колебания в электрические, путем того или другого метода модуляции будет изменять амплитуду в соответствии с кривою звука свойственного звучащему телу. В случае камертона эта кривая звука весьма близка к чистой синусоиде, так что на фиг. 8 кривая m показывает изменение амплитуды. Чтобы измерить глубину модуляции по осцилографу надо величину Δ разделить на величину I0.
| Глубина модуляция равна | Δ | ; |
| I0 |
при этом предполагается, что кривая т симметрична относительно оси I0.
Ознакомившись с понятием глубины модуляции, можно критиковать схемы телефонного передатчика с точки зрения эффективности. Приведенные выше схемы годны для малых мощностей: для больших мощностей эти схемы не могут дать глубокой модуляции без ущерба для чистоты передачи.
Фиг. 9 изображает схему Heising-Kühn'а, применяющуюся для мощностей от 250 ватт и выше.
Особенность этой схемы заключается в том, что параллельно генераторной лампе приключается модуляторная лампа, на сетку коей помощью трансформатора действует микрофон. Мощность модуляторной лампы должна быть не ниже мощности генераторной, так что при больших мощностях расход ламп значителен. Зато эта схема очень уверенна и дает прекрасные результаты.
Фиг. 10 показывает схему сеточной модуляции Schäffer'а, распространенную в Германии для целей радиовещания. Эта схема может применяться также для мощностей 250 ватт и выше. Расход ламп здесь меньше, так как в качестве модуляторной лампы, включаемой в цепь сетки генераторной лампы, может служить маленькая усилительная лампочка, на сетку коей действует микрофон через трансформатор. Накал этой лампочки производится аккумуляторами. Анодное напряжение дается сеточным напряжением генераторной лампы.
Для того, чтобы возможна была художественная передача пения и музыки необходимы следующие условия: правильная настройка (подбор самоиндукции, связи на сетку), устранение шумов путем введения достаточного количества звеньев фильтра, накал ламп лучше производить постоянным током, в случае неудобства этого, можно пользоваться током переменным в 50 периодов, но не выше. Накал лампочки вводимой в цепь сетки генераторной лампы при сеточной модуляции (для значительных мощностей) необходимо производить постоянным током иначе шум неизбежен.
Далее, важно следить за тем, чтобы расположение приборов исключало возможность прямой индукции от близпроходящих проводов на сеточные соединительные провода.
Наконец, весьма существенен выбор микрофона. Прекрасная схема телефонного передатчика при плохом микрофоне конечно ничего хорошего не даст. Следует тщательно выбирать микрофонные капсюли и дать подходящий ток, не перегружая их. С простым угольным микрофоном можно дать очень хорошую передачу, если сам микрофон безупречен.
В качестве микрофона можно применить обычную телефонную трубку, но ввиду ее малой чувствительности придется пользоваться добавочным усилителем. Устройство делается более сложным, зато передача может достичь высокой степени художественности.
В общем, при небольших мощностях, какими пользуются любители, довольно легко получить прекрасные результаты при передаче музыки и пения. Конечно, акустические данные помещения, где поют и играют, имеют также большое значение и в этом отношении радиолюбители накопят со временем большой опыт, который сможет оказаться полезным для профессиональных устройств.
Конструкции любительских передатчиков могут быть весьма разнообразны. Главнейшие требования в конструктивном отношении — это компактность, простота и удобство настройки. Эксплоатационные расходы сводятся к замене сухих элементов (или в случае аккумуляторов к зарядке их) и ламп. Если передатчик работает на выпрямленном переменном токе, то замене подлежат лишь лампы. Микрофон может работать неопределенно долго, если его не перегружать.
На радиовыставке в Москве демонстрируется любительский передатчик малой мощности сконструированный Д. Н. Румянцевым и собранный по схеме приблизительно указанной на фиг. 5. В нем генератором служат 3 микролампы работающие параллельно. Питание анодов и нитей производится сухими элементами.
Для любительских передатчиков может быть использована любительская приемная антенна лишь бы изоляция ее была бы достаточной. Но кроме антенн можно применять и брауновские рамки. В этом случае дальность работы значительно уменьшается, зато такие передающие станции имеют направленное действие и для любителей могут быть интересными. При пользовании ими взаимные помехи уменьшаются, а для любителей-экспериментаторов имеется широкое поле для исследования и изучения направляющего действия таких передающих устройств в условиях работы внутри зданий, построенных не только из кирпича и камня, но и из дерева и даже из железобетона. А в этом отношении любители могут своим массовым коллективным сотрудничеством дать богатый материал для ценных выводов, касающихся прохождения электромагнитных волн через различные материалы.
1) При передаче рекомендуется сеточный конденсатор замкнуть на короткое. (стр. 6.)
2) В особенности, если имеется в виду изготовление специального передатчика, без применения его в качестве приемника. (стр. 7.)
3) Дальнейшее изложение до главы о чистоте передачи мало подготовленный читатель может пропустить. (стр. 8.)