Н. Иснев.
Мы переходим к изучению катодных ламп. Устройство катодной лампы, ее применения, принцип ее действия — эти вопросы были освещены уже в нашем журнале (см. статью "Первое знакомство с катодной лампой", стр. 73 и "Как работает катодная лампа", стр. 92). Все это будем считать известным читателю. Займемся теперь вопросом, каким образом лампа может генерировать (создавать) электрические колебания. Вместе с тем мы несколько осветим вопрос о передающих радиостанциях.
До сих пор только вскользь упоминалось об устройстве передающих радиостанций: мы говорили только, что колебания электронов в передающей антенне возбуждаются передатчиком и что эти колебания возбуждают волны в окружающем эфире. Нужно сказать, что передатчики бывают различного устройства. В зависимости от устройства передатчика передающие радиостанции делятся на четыре группы: искровые, ламповые, дуговые и станции с машиной высокой частоты. Из всех этих четырех типов мы подробнее рассмотрим действие лампового передатчика, ибо последний наиболее для нас интересен: в радиотелефонных станциях применяются почти исключительно ламповые передатчики и, кроме того, с генерирующим свойством лампы (т.-е. с ее свойством возбуждать колебания) любителю приходится иметь дело на своей приемной станции.
Рис. 1. Схема лампового генератора
Обратимся к рисунку 1, где изображена одна из схем, при которой катодная лампа может возбуждать электрические колебания в колебательном контуре. Мы здесь видим катодную лампу (изображенную на рисунке кружком) с тремя электродами: анодом — A, сеткой — C и нитью — H (на рис. анод изоражен короткой жирной чертой, сетка — пунктирной прямой, а нить — дугообразной кривой; обратим внимание на то, что на всех чертежах мы и в дальнейшем будем изображать катодную лампу именно таким образом). Батарея накала Бн присоединена своими полюсами к концам нити; нить, накаленная током от батареи накала Бн, излучает электроны. Катушка L2 присоединена одним концом к сетке, а другим к проводу, идущему к одному концу нити. Анодная батарея Ба присоединена своим положительным полюсом к аноду, отрицательный же полюс ее не присоединен непосредственно к нити: между ним и нитью имеется колебательный контур, состоящий из конденсатора С1 и катушки самоиндукции L1.
Назчачение отдельных частей этой схемы может быть понято, если мы сравним их действие с действием частей обыкновенных стенных часов. В таких часах нас интересует три главнейшие части: 1) маятник, обладающий тем свойством, что, получивши толчек, он начинает равномерно колебаться с некоторой частотой, зависящей от его длины, 2) заведенную пружину (или гири), которая в состоянии давать толчки маятнику и 3) часовой механизм, состоящий из ряда колесиков и храповичка, которые следят за тем, чтобы толчки от пружины получались не наобум, а регулярно по одному толчку при каждом колебании маятника. Благодаря этим регулярно следующим друг за другом толчкам, маятник совершает незатухающие колебания.
Нечто подобное мы имеем на рис. 1. Колебательный контур L1C1 обладает, как известно, свойством, напоминающим свойства маятника. Электроны контура, получивши "электрический толчек", начинают колебаться, двигаясь то от одной обкладки конденсатора С1 через катушку L1 к другой обкладке, то от второй обкладки обратно к первой. Если мы зарядим обкладки конденсатора, в контуре возникнут колебания, но эти колебания вскоре затухнут, если мы регулярно при каждом колебании не будем вновь понемногу подзаряжать конденсатор.
Роль батареи Ба напоминает роль пружины в часах: эта батарея может заряжать конденсатор; она, так сказать, в состоянии давать "электрические толчки" электронам в контуре L1C1.
Лампа же и остальные части схемы играют роль регулирующего механизма, который следит за тем, чтобы батарея регулярно давала "электрические толчки" электронам контура.
Как же она выполняет эту роль? В несколько грубом виде мы можем нарисовать себе такую картину:
Как только включим батарею Ба, конденсатор зарядится, и в контуре C1L1 возникнут колебания электронов; эти колебания будут незатухающими, и вот почему: дело в том, что колебания, возникшие в катушке L1, индуктируют переменную электродвижущую силу такой же частоты в рядом находящейся катушке L2, соединенной с сеткой. Поэтому сетка будет заряжаться то положительно, то отрицательно в такт с колебаниями происходящими в контуре. А мы знаем, что когда сетка заряжена положительно, ток в анодной цепи усиливается, а когда она заряжена отрицательно, — этот ток ослабляется. Таким образом, возникшие в контуре колебания, через посредство катушки L2 и сетки заставляют ток, даваемый батареей Ба то увеличивать, то ослаблять свою силу, как раз с той же частотой, с которой эти колебания происходят. Таким образом, электроны в контуре как бы получают от батареи регулярные "электрические толчки", которые не дают затухнуть колебаниям в контуре. В контуре непрерывно будут происходить незатухающие колебания, частота которых зависит от емкости конденсатора С1 и самоиндукции катушки L1.
Рис. 2. Простейшая схема радиотелеграфного передатчика
На рис. 2 показана простейшая схема передающей радиотелеграфной станции. Этот рис. отличается от предыдущего только тем, что тут концы катушки L1 присоединены не к обкладкам конденсатора, а к антенне и земле. А мы уже знаем, что антенна и земля представляют собой своего рода конденсатор с сильно удаленными обкладками и что поэтому антенна обладает свойствами колебательного контура. Ясно поэтому, что в случае рис. 2 в антенне возникнут незатухающие колебания, которые будут возбуждать волны в окружающем эфире.
На рис. 2 между положительным полюсом Ба и анодом А имеется телеграфный ключ, при помощи которого можно то вызывать, то прерывать колебания в антенне. Когда ручка ключа поднята (как показано на рис. 2), цепь размыкается и при этом прекращаются колебания, а следовательно и излучение антенны. При нажатии ключа, цепь замыкается, — при чем вновь возникают колебания и излучение антенны.
Таким образом можно при помощи ключа передавать сигналы. Так, напр., при передаче буквы "а", состоящей, согласно азбуке Морзе, из одного короткого и одного длинного сигнала, телеграфист нажимает ключ сперва на короткое мгновение, потом на более продолжительное время. При этом антенна пошлет в пространство сперва короткий непрерывный ряд незатухающих волн, потом — более длинный ряд таких же волн.
Такие же незатухающие колебания дают дуговые и машинные передатчики.
Если сблизить до соприкосновения два угля, присоединенных проводами к полюсам динамо машины, и затем слегка раздвинуть их, то в промежутке между их концами вспыхивает яркое пламя, известное под названием вольтовой дуги. В дуговых передатчиках вольтова дуга играет ту же роль, что лампа — в ламповых передатчиках. В машинных передатчиках применяются специальные машины переменного тока, посылающие в антенну ток высокой частоты.
В искровых передатчиках мы имеем дело с затухающими колебаниями. Подробнее об этом мы еще поговорим.
