Настоящий очерк не может претендовать на полноту и не имеет в виду дать читателю исчерпывающие сведения о тех новостях, которые появились заграницей в области электрических колебаний и их применений за последние годы. Все эти новости рассеяны по иностранным научным журналам, которые или совсем не дошли до нас, или же дошли в разрозненном виде. Однако, Дом Ученых получил за последнее время целую партию английских и американских книг по электротехнике и радиотехнике, изданий 1919 и 1920 годов. Просмотр этих книг если и не дает возможности щегольнуть знанием "последнего крика науки", но может выявить картину того прогресса, который имел место заграницей во время великой мировой войны.
Общее впечатление, производимое всеми этими книгами, очень хорошее. Прекрасная, иногда роскошная бумага, четкая печать, ясные рисунки и фотографии, как это вообще и раньше замечалось в английских и американских изданиях. Остались и все недостатки: англичане и американцы неисправимы — сила тока обозначается буквой С (правда, не везде), емкость буквой К, несмотря на постановление международной электротехнической комиссии, узаконившей для первой букву I, а для второй букву С; высоты мачт и даже длины волн выражаются футами, расстояние — милями, давление — фунтами на кв. дюйм, и если бы встретились градусы температуры, вероятно, они были бы даны по термометру Фаренгейта.
Переходя к рассмотрению книг по их содержанию, я считаю необходимым обратить внимание на три стороны. Во-первых, отметить общие теоретические основы, которые можно назвать общим именем "радиофизика"; во-вторых, указать на вновь изобретенные или сконструированные приборы и установки (собственно — радиотехника) и, наконец, остановиться на новых применениях, которые получили электромагнитные волны или радиотехнические приборы: эта сторона дела характеризирует взаимоотношение между радиотехникой и электротехникой, а также техникой вообще.
Типичный представитель книг, в которых на первом плане стоит изложение основ, есть книга проф. Флеминга (J. A. Fleming. The principles оf electric wave telegraphy and telephony. 4 ed., 1919. 707 страниц in 8°, Longmans. Green and C° London): Основания электрической волновой телеграфии. Книга Флеминга есть книга классическая: это есть первое крупное руководство по радиотехнике, составленное крупным авторитетом и строго систематическое. В то время, как другая крупная книга, вышедшая почти единовременно с "основаниями" Флеминга, а именно книга Ценнека скорее носит характер подробного справочника со всеми недостатками коллективного творчества, в книге Флеминга мы имеем именно руководство, по которому можно освоиться с предметом и овладеть его содержанием. С большим удовольствием читатель замечает, что этот ветеран радиотехники, несмотря на преклонный возраст, до сего времени живет жизнью своего предмета, движется вперед, а вместе с ним прогрессирует и его книга. Действительно, рассматриваемое мною 4-ое издание отнюдь не стереотип, а носит почти на каждой странице следы внимательной переработки — даже некоторые заголовки глав оказываются слегка видоизмененными, что ясно показывает, что автор не остановился на месте, а отделывает свои мысли при каждом переиздании своего труда, выливая их в новые формы, по его мнению, ближе выражающие сущность содержания.
Так как эта книга помечена 1919 годом, то при значительной ее величине трудно ожидать, чтобы она содержала много нового. Однако, в ней читатель найдет и осциллограф Герке, и машину Гольдшмидта, и умножители частоты, и многократный разрядник Маркони. Необходимо сказать однако, что Флеминг совсем не ставит себе целью описать все вновь появляющиеся приборы: его книга имеет целью дать "основания", а приборы и установки для него суть лишь иллюстрации, на которых эти основания получают жизненное применение и выступают особенно рельефно. Как на некоторый недостаток, можно указать на преобладание среди этих приборов таких образцов, которые связаны с фирмой Маркони, но это нисколько не умаляет общего достоинства книги.
Весьма большой интерес представляют такие различные теоретические абзацы, касающиеся самых современных радиотехнических тем. Так на стр. 355, Флеминг излагает теорию излучения энергии замкнутым контуром (свернутой системой), на стр. 476 читатель найдет теорию направляемой антенны: и то и другое рассматривается автором чрезвычайно остроумно, как комбинация действий нескольких диполей, при чем дифференциальные уравнения легко допускают интегрирование в конечном виде; на стр. 623—634 подробно изложена теория Ценнека (распространение электромагнитных волн по поверхности земли); весьма интересны также теория рефракции электромагнитных волн в атмосфере (стр. 659—662) и теория преломления волны в среде, содержащей ионизированные частицы (стр. 657). Все три последние вопроса имеют общую задачу — уяснение малой ослабляемости радиотелеграфных сигналов с расстоянием.
При описании исторического хода развития радиотехники не оставлены без внимания и работы проф. А. С. Попова (370 стр. и 663 стр.), хотя им и приписывается некоторая односторонность, которой в действительности не было.
Заканчивая рассмотрение книги Флеминга, я могу сказать, что перевод ее на русский язык несомненно украсил бы нашу радиотехническую литературу крупным и ценным сочинением, весьма полезным для серьезного радиоработника.
Вторая книга, которая если и не преследует цели дать основы, но, на мой взгляд, написана скорее человеком лаборатории, чем практиком, принадлежит Доусетту (N. М. Dowsett. Wireless telegraphy and telephony. 331 стр. in 3°, 1920. the wireless press. London). Еe нельзя ставить в параллель с предыдущей, но не мешает отметить некоторые особенности, которых не находится в других сочинениях. Так вначале автор посвящает довольно много места электронной теории и описывает свою собственную модель атома (election vortex atom), которая по разнообразию возможных комбинаций при математической разработке, вероятно, в состоянии наглядно представить многое, что с трудом укладывается в рамки теоретических построений. Для радиотехника наиболее ценное в книге Доусетта это — большое число измерительных методов, изложению которых посвящены, примерно, две трети книги.
Внешность книги прекрасна, но клише и фотографии не вполне удовлетворительны; особенно неудачно сделаны буквы на чертежах: они так мелки, что в некоторых местах с трудом разбираются.
Полную противоположность книге Флеминга представляют книги Гарриса (Perry W. Harris. The maintenance of wireless telegraph apparatus. Sec. impress., 1918. The wireless press. London 121 стр., in 16° и Эдельмана Philip E. Edelman. Experimental wireless stations, new edition. 1920. The Norman and Hanley publishing C°. New-Iork. 392 стран., in 16°).
Я не буду останавливаться на книге Гарриса "Обращение с аппаратами беспроволочного телеграфа", которая не представляет значительного интереса, но должен обратить внимание на книгу Эдельмана "Опытные беспроволочные станции". Последняя представляет типичный образец американских изданий, преследующих чисто практические цели и расчитанных, как пишет в предисловии сам автор, на тех бесчисленных любителей радио, которых можно встретить в С.-А. Соединенных Штатах на каждом шагу. Столь широкая распространенность радиоспорта, если можно так выразиться, объясняется тем, что по американским законам каждый гражданин имеет право устроить отправительную радиостанцию, мощностью до 1 киловатта, если она отстоит от правительственной станции не ближе 5 морских миль, и мощностью до 0,5 киловатта, если расстояние это менее 5 морских миль. Такая радиостанция должна работать волною, не превышающею 200 метров. При этом не требуется даже особого разрешения, за исключением тех случаев, когда радиостанция находится около границы другого штата, так что распространяющиеся от нее волны могут заходить в пределы последнего. В тех случаях, когда владелец радиостанции желает пользоваться более длинною волною или большей мощностью, разрешение может быть исходатайствовано из Секретариата Торговли и Труда. Что касается устройства и пользования приемными станциями, то оно совершенно свободно, при условии, что получаемые по радио сведения будут сохраняемы в тайне. Вследствие вышеуказанной свободы пользования радиоаппаратами, вся Америка покрылась сетью мелких станций и радиоклубов, что много способствовало быстрому прогрессу радиотехники.
Книга Эдельмана имеет задачею дать в руки владельцам таких станций краткое, практичное и не требующее особой подготовки для его понимания руководство, в котором простое изложение оснований радиотехники совмещается с последними приобретениями и применениями в этой области. И книга вполне удовлетворяет требованиям. Не прибегая к математическим формулам, она толково излагает всего лишь на протяжении 11 страниц необходимые предварительные сведения и быстро вводит читателя в область практических применений. Из 27 глав, составляющих книгу, 23 главы занимаются исключительно описанием различных приборов и установок, а также ухода и обращения с ними. Не преследуя слишком строгой системы и последовательности, автор дает понятие об устройстве и действии радиосетей, конденсаторов, катушек, трансформаторов, катодных ламп и других приборов, сопровождая изложение многочисленными практическими указаниями. Читатель найдет в этой книге и указание, как нужно чистить детектор (стр. 267), как обращаться с телефоном (стр. 278), как мотать проволоку при устройстве самоиндукции и какие причины чаще всего вызывают расстройство в действии радиоустановки (гл. 23). Как пример разнообразия подбора материала этой книги, обращает на себя внимание схема установки с катодной лампой, приспособленная для лабораторных опытов или терапевтических целей (стр. 235), любительская установка для проверки часов (стр. 300), приемник для коротких волн (стр. 312) и приемник для отметки сигналов времени (стр. 52).
Не подлежит сомнению, что проверка часов и прием метеорологических бюллетеней по радио представляет для американца, владеющего радиостанцией, такую же необходимость, как чистка сапог и тому подобные условия культурной жизни. В книге Эдельмана этому вопросу посвящена целая глава (гл. 25), из которой и заимствовано дальнейшее описание. Сигналы времени посылаются по берегу Атлантического океана тремя большими радиостанциями: Арлингтон (λ = 2.500 m), Кей Вест (λ = 1000 m) и Новый Орлеан (λ = 1000 m). Время дается по 75 меридиану. Арлингтон и Кей Вест посылают сигналы времени два раза в день: от 11 час. 55 мин. до 12 час. и от 21 часа 55 мин. до 22 час. (от 9 час. 55 мин. до 10 час. вечера). Новый Орлеан дает только одни раз, именно от 11 час. 55 мин. до 12 часов.
На берегу Великого Океана сигналы времени дают следующие радиостанции: Mare Island (λ = 2500 m) Eureka (λ = 1400 m) Point Arguello (λ = 750 m) San Diego (λ = 2000 m) North Head (λ = 2000 m). Все эти сигналы даются по 120-му меридиану. Mare Island посылает по два раза в день — от 11 час. 55 мнн. до 12 час. и является контрольной станцией. Остальные посылают сигналы времени раз в день, ежедневно, за исключением воскресенья и праздников, от 11 час. 55 мин. до 12 час.
Через несколько минут по окончании вечернего сигнала времени, станции Арлингтон и Кей Вест посылают бюллетень. Последний состоит из двух частей: первая часть содержит буквы кода (U. S. W. В) и знаки, выражающие распределение метеорологических элементов в 20 час. (8 час. вечера) времени того же дня по 75-му меридиану в определенных точках восточного берега Северной Америки, одной точке Мексиканского Залива и одной Бермудских островов, а именно взяты следующие точки: Сидней (S), Нантукет (Т), Делаваре Брекватор (D В), Гаттерас (Н), Чарльстон (С), Кей Вест (К), Пенсакола (Р), Бермуда (В). Три первые цифры, поставленные после одной из этих букв, показывают давление барометра в дюймах (первая цифра 3 или 2 пропускается), четвертая цифра означает направление ветра (1 = север, 2 = северо-восток и т. д., 0 = штиль), пятая цифра дает силу ветра по двенадцатибальной шкале Бофорта (от 1 до 9, остальные три градации шкалы передаются словами).
Вслед за вышеописанным бюллетенем посылается (в продолжение срока навигации, с 15 Апреля до 1 Декабря) второй бюллетень такого же содержания, но дающий метеорологические элементы для области Великих озер, а именно для местностей: Дулут (Du), Маркетт (М), Саульт Сант Мари (U), Грин Бэй (G), Чикаго (Ch), Альпена (L), Детруа (D), Кливленд (V), Буффало (Г).
Для того, чтобы облегчить всевозможные усовершенствования в области радиотехники и поощрить изобретательность в этом направлении частных лиц, занимающихся радиоспортом, Эдельман приводит в 26-й главе кннги полный список всех американских патентов, начиная с 1881 года по 1 января 1916 года, с подробными указаниями, как ими пользоваться и какие из патентов представляют наибольший интерес. Последняя глава (27 гл.) раз‘ясняет права экспериментаторов, работающих на частных радиостанциях и заканчивается весьма прочувствованной цитатой, гласящею, что читатель, закончив эту книгу, пришел только к началу изучения нового чудесного искусства.
В конце книги, по американскому обычаю, вместе переплетены об’явлення, касающиеся всевозможных американских изданий.
Необычайно отчетливо сделанные чертежи, понятное и интересное изложение, делают эту книгу доступной для мало подготовленных лиц. Перевод книги на русский язык явится ценным вкладом в нашу популярную радиотехническую литературу.
Следующая интересная книга принадлежит английскому автору Стенли (Rupert Stanley. Text-book on wireles telegraphy in 2 volumes, Longmans Green and C°, London: vol. I, General theory and practice new ed. 471 стр. in 8°, 1919 и vol II. Valves and valve apparatus. 357 стр. in 8°, 1919). Руководство безпроволочной телеграфии.
В отличие от "Основ" Флеминга, эта книга носит чисто технический характер. Автор в предисловии весьма метко отмечает недостатки существующих курсов электричества, а именно введение в изложение флюидов (электрических и магнитных жидкостей, избегание объяснений при помощи электрической теории и приспособляемость исключительно к преподаванию электротехники; так как последняя начинается с изучения постоянного тока, то естественно, столь необходимые для радиотехники понятия, как емкость и самоиндукция не подчеркиваются в достаточной мере, а самоиндукция, кроме всего прочего, излагается лишь в самом конце курса. В противовес этому, мы находим в первых же главах книги Стенли понятие об эфире и электроне, а также объяснение основных явлений электрического и магнитного притяжений и отталкиваний при помощи натяжений в эфире. Автор не злоупотребляет математикой, но и не избегает формул, хотя многие выводы или опущены, или приводятся в упрощенной форме. Во всяком случае ему удалось довольно удачно справиться на протяжении 120 страниц и с основными понятиями и с переменным током и с колебательным разрядом, снабдив общие пояснения описанием целого ряда приборов.
Сделав затем весьма интересный исторический очерк развития радиотехники, он переходит к специальной части курса. Здесь с большим удовлетворением приходится констатировать объективность, с которою Стенли говорит о заслугах Александра Степановича Попова (стр. 125): по его мнению, Попов сделал крупный шаг вперед тем, что устроил приемную антенну, подняв провод высоко над землею. Изложение специальной части носит тот же технический характер: ограниченное число формул, описание главнейших типов приборов и многочисленные цифровые данные и подсчеты. Заслуживает особого внимания гл. 16, где приведены многие практические данные, характеризующие заземление — один из самых больных вопросов радиопередачи и гл. 19, где читатель найдет описание многочисленных образцов детекторов с объяснением их действия. Как общий недостаток, присущий не только этой, но и другим английским книгам — это чрезвычайное преобладание и в описаниях станций и приборов системы Маркони, за счет чрезмерного сокращения описаний, касающихся других систем.
Серьезным упущением, нужно считать, на мой взгляд, то обстоятельство, что автор уделяет лишь 30 страниц на все измерения, которые составляют в настоящее время для радиоинженера одну из главных забот. Зато целая специальная глава посвящена аккумуляторам, в виду их широкого применения для питания малых радиостанций.
Если относительно первого тома "руководства" можно лишь сказать, что он представляет систематичный и просто изложенный курс радиотехники, то значительно большего внимания заслуживает второй том. Последний специально посвящен катодным лампам и их многочисленным применениям. В виду отсутствия у нас крупных сочинений по этому вопросу, необходимо остановиться на содержании второго тома более подробно.
Уже из предисловия мы узнаем, что разработке катодных ламп особенно способствовала мировая война, причем выдающуюся роль в их усовершенствовании играл известный французский специалист, знаток этого дела, Феррье. Под его руководством во Франции был выработан тип дешевой и универсальной, по своим применениям, жесткой лампы, который и получил в настоящее время всеобщее распространение. (Портрет генерала Феррье помещен перед первой страницей книги Стенли).
Посвятив первые две главы изложению электронной теории и особенностей жесткой катодной лампы, автор разбирает детекторное и усилительное действие лампы и дает соответствующие схемы. Мы пропускаем эти главы, как не представляющие чего либо существенно нового и остановимся на 5 главе о применении лампы, как генератора. Весьма большой интерес представляет в этой главе математическая теория генерации, развитая проф. Гуттоном (Нанси). Схема генератора, рассматриваемая им, содержит конденсатор в цепи анода и имеет некоторые упрощения, а именно Гуттон пренебрегает как омическим, так и индуктивным падением связанным с наличием тока в сетке лампы
| (т. е. членами R · i. и L · | di | ), |
| dt |
а также и соответствующей этому току взаимной индукции между цепью сетки и анода
| (т. е. членом М | di' | ), |
| dt' |
кроме того он отбрасывает также и индуктивное падение в той части цепи анода, которая содержит баттарею. Пренебрежение силой тока в цепи сетки позволяет ему обойтись только одним уравнением характеристики, связывающим ток главной цепи с потенциалами сетки и анода, которое и принимается в линейной форме, данной Валлаури. Несмотря на это, теория все же представляет большой интерес, так как дает полную картину установившегося режима колебаний, позволяет начертить векторную диаграмму последних и выяснить все соотношения между амплитудами и фазами их.
Весьма ценный материал представляют следующие главы, в которых даются схемы для усиления низкой и высокой частоты, а также детально изучаются характеристики французской лампы. К сожалению, однако, и в этой книге, как и в других, попадавших ко мне на пересмотр, остается без внимания вторая характеристика (характеристика цепи сетки); цифровых данных по этому вопросу не приводится, а между тем эта характеристика играет важную роль в полной математической теории действия катодной лампы. Весьма обстоятельному разбору подвергнуты в следующей, 10-й главе, главнейшие типы ламп английских и немецких фирм, наибольшим распространением из которых видимо пользуются плиотрон Лангмюра и лампа Маркони, конструированная Роундом. Но, разумеется, при описании типов ламп приходится особенно подчеркивать новый образчик, еще, насколько мне известно, не появившийся на русской территории, это так называемый "динатрон", замечательный тем, что он имеет, подобно вольтовой дуге, падающую характеристику. Главная особенность такой лампы заключается в том, что потенциал сетки удерживается при величине значительно большей, чем потенциал анода: при этом между сеткой и анодом создается обратное электрическое поле и вторичные электроны, выбрасываемые анодом (дельта-лучи Томсона), создают встречный ток, который уменьшая главный ток, заставляет характеристику понижаться при повышении потенциала. Сфера применения динатрона очень разнообразна, так как он очевидно может с удобством заменять такие установки, где требуется так называемое отрицательное сопротивление. Повидимому это есть лучшая лампа, способная генерировать незатухающие колебания в самых широких пределах частоты (от периода, равного нескольким секундам, до периода, выражающегося десяти-миллионными долями секунды). Гулль дал математическую теорию (1917) действия динатрона примерно с такими же допущениями, как и вышеуказанная теория Гуттона. Теория Гулля, вместе с описанием типа лампы и главнейших схем, изложена в главе II.
Одно из самых выдающихся применений катодных ламп, применение, обещающее до неузнаваемости упростить и удешевить радиопередачу, это применение их в качестве генераторов незатухающих колебаний. Поэтому будет небезинтересно сделать сводку, которая вытекает из вышеозначенных книг. Наибольшая мощность, до которой доведены лампы заграницей, есть, повидимому, 1 киловатт. При этом лампа однако громоздка, требует специального охлаждения и сравнительно дорого стоит, а потому 0,5 килловатта можно считать, как высший предел мощности практически применяемых ламп. Пустотность ламп должна быть весьма совершенна, напряжение на аноде доводится до 9000 вольт и даже до 15000 вольт, при чем в колебательной цепи вырабатывается ток, силою до 5 А. Об отдаче лампы не имеется достаточно ясных указаний. В случае необходимости повысить мощность, ряд таких ламп включается параллельно: так и поступали в прогремевшем по всему свету опыте радиотелеграфирования через океан, когда Арлингтон был слышен в Париже, Гонолулу (на Гавайских островах), Колоне (Панама) и других (1915): по некоторым отрывочным сведениям, при этом работало параллельно несколько сот мощных ламп.
Но особенно большое распространение получают маломощные станции, которые снабжаются одной или двумя лампами приемного тина (французскими или Q—Маркони). Такая лампа при 300—400 вольтах на аноде и расходе мощности около 25 ватт, с сетью около 10 метров высоты и 45 метров длины, вполне достаточна для передачи на 40—50 морских миль, волною порядка 700—1000 метров. Весьма большое число схем таких мелких установок, встречающееся не только в этой книге, но также и в других выше рассмотренных книгах, подтверждает это заключение.
Дальнейшие главы книги содержат различные применения катодных ламп. Одно из наиболее детально представленных, это радиотелефонирование — которое заграницей, повидимому, встало на твердую почву. Кроме того, представляют интерес новизны схемы установки, позволяющие устранить помеху, происходящую от атмосферных разрядов, а также от близко расположенных станций, наконец, схемы с компенсацией действия собственной отправительной радиостанции: последние дают возможность отправлять и, в то же время, принимать приходящие волны. Для специалистов телефонии также небезннтересно будет просмотреть в последней (17-й) главе применение катодных ламп к телефонной передаче.
Как минус этой книги, я опять таки должен отметить малое количество места, посвященное измерениям: последние обнимают лишь несколько страниц в конце книги.
За последнее время в мои руки попала еще одна книга, посвященная вопросу о катодных лампах, а именно книга Ван дер Биля: термионная пустотная трубка и ее применения. (Н. Y. Wan der Bijl. The termionic vacuum tube and its applications. 1 ed. 1920, Mc. Graw Hill Book C°, New York, 391 стр., in 8°). Разбор этой книги я оставлю до следующего очерка.
А. Петровский.