Всякий, кому приходилось видеть так называемый усилитель (устройство для усиленного приема очень слабых колебаний, не уловляемых обыкновенным приемником), несомненно, должен был обратить внимание на характернейшую часть такого усилителя — на катодную лампу.
Катодная лампа, или катодное реле, как ее иногда называют, по внешнему виду несколько напоминает обыкновенную электрическую лампу накаливания (см рис. 4).
Рис. 1. Внутреннее устройство катодной лампы
Она также состоит из стеклянного сосуда круглой или цилиндрической формы, из которого откачан воздух до очень сильного разрежения. Внутри лампы помешаются три электрода (металлические части, к которым подводится электр. напряжение). Одним из них служит металлическая нить накала, которая, как и в обыкновенной электрической лампе, накаливается электрическим током; второй электрод, расположенный непосредственно за нитью накала, имеющий вид решетки или сетки — так и называется сеткой; третий электрод, называемый анодом, имеет вид металлической пластинки или металлического цилиндра, окружающего сетку, которая в свою очередь охватывает, не прикасаясь, нить накала. Сетка чаще всего выполняется в виде (см. рис. 1) проволочной спиральки.
Нить лампы накаливается батареей гальванических элементов или аккумуляторной батареей, называемой батареей накала.
Напряжение ее обычно 4—6 вольт.
Кроме батареи накала, необходимой частью всякого лампового устройства является так называемая анодная батарея. Напряжение ее значительно выше первой батареи, оно колеблется для разных ламп между 40—200 вольт.
Положительный полюс (+) этой батареи соединяется с анодом лампы, отрицательный же полюс (—) соединяется с нитью накала.
В виду дороговизны аккумуляторных батарей и некоторой сложности ухода за ними, в анодной батарее их можно заменить сухими элементами, пользуясь батарейками от карманных электрических фонарей, соединенными последовательно (см. также "Радиолюбитель" №1, статью А. Модулятора: "Как самому сделать усилитель для радиоприема").
В целях сохранения постоянства вольтажа батареек рекомендуется помещать их в стеклянный сосуд, наполненный коросином; последний, как известно, обладает хорошими изоляционными свойствами.
Если подводить к сетке приходящие из антенны колебания, хотя бы и очень незначительные, то в такт этим колебаниям в цепи анод—нить будут происходить подобные, но гораздо более значительные колебания тока анодной батареи и потому, если включить телефон в цепь анод—нить, то звуки в нем получатся гораздо сильнее, чем в том случае, когда телефон непосредственно включен в приемник.
Впервые катодная лампа была применена для надобности радиотелеграфии Лиде-Форестом и одновременно с ним Флемингом. Появление катодной лампы произвело целую революцию в развитии радиотехники, тем более, что область применения ее оказалась чрезвычайно обширной.
Катодная лампа применяется в качестве усилителя высокой и низкой частоты.
В первом случае она усиливает приходящие колебания высокой частоты, и далее уже усиленные колебания выпрямляются детектором в токи звуковой (низкой) частоты.
Во втором случае колебания сначала выпрямляются детектором, после чего уже усиливаются катодной лампой. Часто в одном приемнике используются оба способа усиления.
Помимо использования в качестве усилителя, катодная лампа применяется с 1913 г. также в качестве источника (генератора) колебаний. Это свойство катодной лампы генерировать (создавать) незатухающие электрические колебания было открыто германским инженером А. Мейснером и теперь современные передающие радиостанции оборудуются ламповыми генераторами, мощность которых достигает значительной величины.
Между прочим, крупнейшая в России радиотелефонная станция им. Коминтерна в Москве, обслуживающая весь союз СССР, оборудована ламповыми генераторами, системы проф. М. А. Бонч-Бруевича, изготовленными в Нижегородской Радиолаборатории.
Радиотелеграфные станции, работающих незатухающими колебаниями не могут быть приняты обыкновенным детекторным приемником. Для приема радиотелеграмм от таких станций необходимо иметь на приемной станции, местный, правда, очень слабый, источник, незатухающих колебаний — так называемый гетеродин. Основной частью гетеродина тоже является катодная лампа.
Одно на свойств катодной лампы — это ее детекторное действие. Она пропускает ток только в одном направлении и, следовательно, обладает выпрямляющим свойством; поэтому катодная лампа заменяет собой кристаллический детектор, имея перед последним то преимущество, что, во-первых, не приходится кропотливо искать чувствительных точек и, во-вторых, то, что лампа одновременно и усиливает приходящие колебания.
Одна лампа усиливает прием в 8—40 раз, а иногда и в 100 раз. Если имеется, положим, приемник с несколькими лампами, соединенными между собой так, что каждая следующая усиливает эффект (действие) предыдущей, то общее усиление в таком приемнике получается очень значительным.
Рис. 2. Трехламповый приемник
Ясно, что только благодаря ламповому усилителю была получена возможность принимать отдаленнейшие радиостанции и в настоящее время радиосвязь с самыми отдаленными местами земного шара можно считать осуществленной.
Усилительные свойства катодной лампы позволили осуществить громкоговорящий прием. Усиленные в достаточной степени колебания низкой частоты попадают затем в специальный телефон, снабженный рупором. Такие громкоговорители могут обслуживать многолюдные аудитории и даже площади.
Применение катодной лампы дало возможность осуществить прием на так называемую рамку и тем самым избавиться от наружных антенн. В настоящее время большинство радиолюбительских станций за границей оборудованы такими рамками, находящимися внутри того же помещения, где расположен приемник.
В конструктивном отношении катодная лампа представляет из себя прибор, требующий особой тщательности выполнения. Прежде всего, в катодной лампе необходимо достичь значительного вакуума (разрежения воздуха), что осуществляется применением специальных насосов.
Рис. 3. Прием на рамку и громкоговоритель
Стеклянная часть лампы снабжена металлическим цоколем, снизу которого выведены четыре ножки, служащие для подвода напряжения к соответствующим электродам лампы (2 к нити и другие 2 к аноду и сетке).
Ножками лампа вставляется в соответствующие гнезда.
В последнее время в радиообиход входит так назыв. "темная" катодная лампа с торированной нитью (к вольфрамовой нити накала примешаны химические соединения тория). Она требует сравнительно незначительного тока накала, что позволяет применять и для накала вместо аккумуляторов сухие батарейки.
Удобство использования подобной лампы достойным образом оценено западным радиолюбительством, и там она получила широчайшее распространение. У нас такие лампы изготовляются Трестом Слабых Токов (т. наз. "микролампа") а также Нижегор. Радиолабораторией.
Рис. 4.
Более подробное описание применений и свойств катодной лампы а также об'яснение ее действия выходят за пределы настоящей статьи, рассчитанной, главным образом, на первоначальное ознакомление радиолюбителя с катодной лампой.
С. Р. и И. М.
