ПРОВОЛОЧНАЯ передача получила в настоящее время полное признание в качестве наиболее простого и дешевого метода массовой радиофикации города и деревни. Отсюда — стихийное развитие центральных усилительных станций или, как их обычно называют «трансляционных узлов». Между тем отсутствие на рынке специальной аппаратуры, отсутствие каких-либо установившихся норм и, что самое главное, — недостаток на местах квалифицированного персонала является, несомненно, определенным тормозом на пути к осуществлению этой вполне назревшей задачи, а отдельные недостаточно продуманные попытки кустарного разрешения ее приводят часто к отрицательным результатам, компрометирующим самую идею.
Одна из основных причин этого состоит в том, что многие товарищи недостаточно ясно представляют себе разницу между центральной усилительной станцией и просто радиоустановкой. Если обычная громкоговорящая радиоустановка является мероприятием чисто культурно-просветительного характера, работающим, как правило, на началах бесплатности, то центральная усилительная станция строится и эксплоатируется на принципе хозяйственного расчета, и с этой точки зрения представляет собой такое же предприятие общественного пользования, как электростанция, водопровод или телефон.
Когда замолкает или начинает хрипеть громкоговоритель в клубе, слушатели ворчат и расходятся, заполняя время другими занятиями, но если проволочная сеть начинает изо-дня в день давать искаженную или недостаточно громкую передачу, — это ведет к законным энергичным протестам существующих абонентов и надолго отпугивает тех, которые еще ее успели присоединиться.
Пусть дефект окажется случайным и будет устранен, — недоверие все же надолго останется, а при систематических дефектах неизбежно полное разочарование, подобно тому, как это было бы с электрической станцией, дающей мигающий свет или с водопроводом, снабжающим грязной водой.
Предварительное проектирование
Таким образом, предприятие общественного пользования должно работать бесперебойно и с точным соблюдением обязательств, принятых на себя по отношению к абоненту при заключении договора, а это возможно только при условии предварительного проектирования, являющегося, вообще говоря, совершенно обязательным в каждом строительстве. В основу проектирования кладутся отчасти теоретические расчеты, а главным образом практические данные, полученные на опыте уже выполненных аналогичных сооружений. Вот здесь-то мы и встречаемся с большими затруднениями. Новизна дела и своеобразие в постановке вопроса о проволочной радиофикации приводят к невозможности воспользоваться каким-либо готовым своим или заграничным опытом.
С другой стороны, возникает ряд чисто теоретических вопросов, в отношении которых даже у крупнейших специалистов не только нельзя найти законченного ответа, но часто приходится встречать противоречивые мнения. Требуются, например, мощные усилители низкой частоты, обслуживающие по нескольку тысяч абонентов, в то время как за границей, как правило, оконечный усилитель питает лишь два-три комнатных громкоговорителя.
Насколько нам известно, наиболее мощным типом усилителя за границей до сих пор является так называемый «Вестерн №1», отдающий мощность низкой частоты порядка 40 ватт. Но когда в 1925 году этот тип усилителя был применен для обслуживания первой проволочной сети, охватившей рабочие клубы города Москвы (откуда и пошло слово «вестернизация»), то уже по мере включения 150 клубных точек мощность его оказалась использованной и пришлось ставить второй такой же усилитель в параллель.
Правда, за прошедшее с тех пор время, благодаря работам радиостанции МГСПС, появилось некоторое количество таких усилителей. Недавно радиостанцией МГСПС разработан тип «сверхмощного» усилителя, обслуживающего свыше 2.000 клубных громкоговорителей (1), но при своих ограниченных возможностях радиостанция МГСПС, конечно, не в состоянии удовлетворить и сотой доли действительной потребности мест, а промышленность, вместо того, чтобы использовать готовые результаты, предпочитает итти своим путем и потому, пока не может предложить ничего, кроме обещаний и фотографин усилителей, два года уже находящихся «в производстве».
А так как жизнь не ждет и потребности растут с каждым днем, то местным работникам поневоле приходится руководствоваться пословицей: «На трест надейся, а сам не плошай» и искать выхода в творчестве собственных рук. Идя навстречу этому творчеству, мы и пытаемся в настоящей статье на ряду с основами проектирования центральных усилителей дать ряд указаний, как с имеющейся аппаратурой осуществить первые шаги проволочной радиофикации.
Поскольку даже при наличии исчерпывающих указаний, исполнителями работы окажутся в большинстве случаев люди, не имеющие в этом деле никакого опыта, мы настоятельно рекомендуем всем пионерам проволочной радиофикации обязательно начинать с самого небольшого и на небольшом вырабатывать опыт, необходимый для проектирования и постройки солидной установки, обязательно при этом делясь результатами на страницах печати и превращая таким образом личный опыт в коллективный.
Подбор аппаратуры
Основным вопросом, возникающим при проектировании центральной усилительной станции, является вопрос о типе аппаратуры. Так как в этом вопросе даже по отношению к обычным радиоустановкам отсутствует ясность, мы остановимся на нем несколько подробнее. В обывательском представлении все качества приемника определяются общим количеством находящихся в нем ламп и поэтому на первых порах часто можно было встретить сборные установки, работающие по схеме 1.1.1.3.4.4.4.4.4.4.4. Что это была за работа — будет видно из дальнейшего, но суть в том, что полной ясности в этом вопросе у многих нет и до сего времени. Владелец трехламповой установки, напр., 0-V-2 покупая, скажем, шестиламповый приемник БШ, ждет от него чего-то, сверхестественного и бывает весьма огорчен, когда в результате получает, примерно, то же самое.
Попытаемся об'яснить причину. В работе нормальной многоламповой схемы заключаются четыре отдельных процесса: 1) прием, 2) детектирование, 3) предварительное усиление и 4) оконечное усиление. Здесь прямо не упомянуто усиление высокой частоты, но его роль оказывается, как мы сейчас увидим, чисто вспомогательной.
Основным стержнем схемы является детектор, независимо оттого, будет ли он ламповым или кристаллическим. Детектор обладает вполне определенной пропускной способностью, и от нее зависит максимальная величина энергии высокой частоты, которая может быть подведена к детектору и выпрямлена им без внесения искажений. На достаточно близком расстоянии от передающей станции энергия может быть получена детектором непосредственно от колебательного контура, при чем для нормальной антенны предел этого расстоянии определяется мощностью передатчика.
Усиление высокой частоты
В случае, если энергия, подводимая контуром, недостаточна, пользуются для ее повышения обратной связью, усилением высокой частоты или обоими средствами вместе, но, как правило, при наличии более одной ступени высокой частоты, обратная связь уже не применяется. Свойства и достоинства регенератора нашим читателям достаточно хорошо известны, что же касается усиления высокой частоты, то здесь нет еще полной ясности, но в общем все более или менее сходятся на том взгляде, что каскады высокой частоты в очень малой степени влияют на общее усиление и практически служат, главным образом, средством повышения селективности приемника.
Эта задача может быть решена применением простых промежуточных контуров, но вследствие потерь в контурах энергия, подводимая к детектору, в этом случае была бы заметно ослаблена и роль усиления высокой частоты сводится именно к компенсации потерь в промежуточных контурах. При усилении высокой частоты, на ряду с повышением селективности, сохраняется, примерно, лишь тот об'ем энергии, который имел бы место при обычном одноламповом регенераторе. Иллюстрацией этой мысли могут служить опубликованные в журнале результаты "великого спора" между Г. Г. Гинкиным и Л. В. Кубаркиным2).
Таким образом, вопрос о целесообразности усиления высокой частоты должен решаться в каждом отдельном случав в зависимости от расстояния, и, главным образом, от наличия помех со стороны других радиовещательных или телеграфных станций.
Однако, поскольку чрезмерное использование обратной связи ведет к искажениям, а также для придания работе регенератора большей устойчивости, начиная с известного расстояния применение одной ступени высокой частоты следует считать вполне рациональным и с этой точки зрения БЧ может считаться нормальным типом приемника.
При близких расстояниях можно вынимать лампу высокой частоты, и тогда приемник работает за счет связи между антенным и замкнутым контурами, что дает повышение селективности, а вместе с тем, конечно, и качества работы. Приемник БШ отличается от БЧ добавлением одной ступени высокой частоты с настроенным контуром. Имеющие приемник БЧ могут в случае надобности сделать такое добавление весьма просто, пользуясь предложенным автором (3) способом «переходной колодки».
Для этого берут имеющуюся в продаже переходную колодку на две лампы и делают на ней пересоединения, показанные на рис.1. Провода накала остаются без изменения, а точки А1 и С2 соединяются с гибкими проводниками или выводятся на клеммы, укрепляемые на самой колодке. Контур собирается в отдельном ящике по схеме рис. 2 и состоит из держателя для двух сотовых катушек, переменного конденсатора емкостью от 400 до 500 см. с верньером и четырех клемм4).
При сборке надо предусмотреть, чтобы катушки были расположены перпендикулярно контурам приемника. Колодка вставляется в первое гнездо приемника, а соединения выполняются согласно обозначениям рис. 2. т. е. клеммы А1 и С2 контура соединяются с соответствующими точками колодки, а + 80 и З с имеющими те же обозначения клеммами приемника.
Действие схемы не требует пояснений, а простота и дешевизна ее выполнения говорят сами за себя. Правда, у приемника БШ имеется еще индуктивная связь с настраивающейся антенной, но практически это прибавляет немного.
Итак, возвращаясь к классификации составных частей ламповой схемы, мы, на основании сказанного, вводим общий термин, "прием", включая сюда контура и усиление высокой частоты, как частную меру повышения селективности. Если бы в том или ином случае оказалось, что примененное усиление высокой частоты вызывает перегрузку детекторной лампы, ослабление всегда можно получить путем небольшой расстройки одного из контуров.
Не останавливаясь на процессе детектирования, укажем только, что для получения лучшего качества работы предпочтительнее иногда применять вместо обычной утечки сетки детектирование кривизной анодного тока, достигаемое путем задавания смещения на сетку детекторной лампы (5).
Предварительное усиление низкой частоты
Перейдем теперь к наиболее ответственной части центральной установки — усилению низкой частоты, состоящему в свою очередь из предварительного и оконечного усилителя. Под оконечным в ламповой схеме разумеется тот каскад, который отдает свою энергию громкоговорителю, т.-e. последний каскад схемы. От его конструкции, — вернее, от количества и мощности работающих в нем ламп, зависит общая мощность установки, т.-е. ее способность питать то или иное количество громкоговорителей. Предварительное усиление обнимает собой все остальные ступени низкой частоты, находящиеся между детектором и оконечным каскадом, и имеет целью обеспечить подачу на сетку оконечного каскада, необходимого «раскачивающего» напряжения, величина которого определяется теоретически из нижеприведенной формулы мощности.
Но так как, с одной стороны, на практике нет возможности пользоваться измерительными приборами для контроля напряжения на отдельных каскадах усилителя, а, с другой стороны, из соображений качества усиления приходится делать все каскады предварительного усилителя с большим запасом, то практически весь расчет его сводится к применению данных опыта. Оконечному усилителю дают такую «раскачку», которая позволяет выжать из него максимум мощности без внесения заметных искажений. Избыток напряжения в предварительном усилителе легко погасить, вставляя шунтирующие сопротивления в цепи сетка—нить, а для плавной регулировки желательно применение потенциометра в сетке первой лампы, хотя можно для этой цели пользоваться расстройкой приемника.
Поскольку все искажения, возникшие в предварительном усилителе, особенно в первых его ступенях, в результате дальнейшего усиления особенно резко дают себя чувствовать, к предварительному усилителю пред'являются исключительно строгие требования, предусмотренные для получения неискаженного усиления6). Требования эти общеизвестны: все лампы должны работать на прямолинейных участках своих характеристик и притом лишь в области отрицательных сеточных напряжений, т.-е. при отсутствии тока сетки.
Для этого необходимо, сообразуясь с характеристиками ламп, обеспечить требуемое анодное напряжение и постоянное смещение на сетке, а, кроме того, соразмерить мощность и число параллельно соединенных ламп в каждой ступени таким образом, чтобы поступающие на сетку переменные напряжения даже при наибольших амплитудах не заставляли анодный ток выходить за пределы прямолинейного участка характеристики, т.-е., иначе говоря, чтобы ни одна ступень не оказалась «перемодулированной». К сожалению, за отсутствием специальных точных приборов, все это приходится делать в значительной мере «на глаз» или, вернее, «на слух».
Но на основании опыта можно сказать, что каждая ступень должна быть рассчитана на номинальную мощность ламп минимум в три-четыре раза большую по сравнению с предыдущей. Поэтому, например, лампа «Микро» может еще, особенно при условии повышенного анодного напряжения и соответствующего смещения, работать в первой ступени после детектора, но во второй ступени она неизбежно будет «перемодулирована» и внесет искажения. Во избежание этого, надо ставить во второй ступени лампу типа УТ, затем 2—3 таких лампы параллельно и т. д. Все это сказано применительно к трансформаторному усилителю, тогда как в усилителе на сопротивлениях соотношение мощностей (между отдельными ступенями будет меньше а общее количество ступеней больше.
Что касается выбора той или иной формы связи между отдельными ступенями предварительного усилителя, то это в значительной мере вопрос вкуса конструктора, ибо каждый из трех возможных способов (сопротивление, дроссель, трансформатор) имеет как свои достоинства, так и свои недостатки.
Основное требование, пред'являемое к каждому усилителю низкой частоты, это — равномерное усиление отдельных частот звукового диапазона, и с этой точки зрения усилитель на сопротивлениях является идеальным, но зато его недостатком служит относительно меньшее усиление, даваемое каждой лампой. Усилитель на трансформаторах дает при правильном расчете наибольшее возможное усиление, но он всегда выделяет некоторые полосы частот. Дроссельный усилитель по своим качествам занимает некоторую середину между двумя другими. Практически часто выходят из положения, рассчитывая усилитель на максимальное усиление, а затем в одной из первых ступеней искусственно создают искажение, которое было бы обратным по отношению к возникающему в усилителе и, таким образом, оба искажения компенсируют друг друга. Более подробное изложение этого весьма интересного вопроса не укладывается, к сожалению, в рамки настоящей статьи7).
Необходимо заметить, что на практике часто приходится территориально разделять отдельные ступени предварительного усиления. Так, при устройстве центральных усилителей в городах с большими помехами (особенно от «свистунов») оказывается необходимым выносить приемный пункт за город на расстояние 4—5 километров, и в этом случае одна-две ступени предварительного усиления выносятся вместе с приемником, а остальные находятся перед оконечным каскадом, помещаемым, как правило, в центре города. Связь между приемником и центральным усилителем осуществляется посредством воздушной линии телефонного типа, имеющей на концах трансформаторы с обмотками, подобранными под данные соединительной линии. Примерное число витков у выходного на линию трансформатора: первичная обмотка — 4.000, вторичная — 1.000, а у входного с линии: первичная — 1.000, вторичная — 8 — 10.000. Линейные обмотки можно сделать секционированными. Сердечник предполагается 4 кв. см. Для перекрытия потерь в линии, общее количество ступеней усиления приходится, конечно, увеличивать.
Оконечное усиление
Задача каждого каскада предварительного усиления состоит в подаче напряжения на сетку следующей лампы, а так как при работе в отрицательной области цепь сетки не расходует мощности, то, пренебрегая потерями в утечках, можно считать, что предварительное усиление работает без затраты и без отдачи мощности Оконечный каскад, имеющий в цепи анода нагрузку, отдает ей свою мощность в форме определенного количества ватт, и в этом смысле иногда, в отличие от предварительного усилителя напряжения, называется усилителем мощности. Поэтому, расчет оконечного каскада усилительной станции сводится в известной мере к определению ее баланса, т.-е. к подсчету потребляемой громкоговорителями мощности, и в зависимости от этого — к выбору типа и количества ламп каскада.
Задача точного определения мощности, потребляемой нагрузкой, представляется весьма сложной, отчасти, потому, что мы имеем дело с громкоговорителями самого различного типа, меняющими, кроме того, потребление мощности в зависимости от громкости, с которой их заставляют работать, а с другой стороны — в цепи всегда имеет место целый ряд трудно поддающихся учету потерь. Поэтому приходится, считаясь с ориентировочным характером подсчета, брать за основу какой-то средний громкоговоритель, например, «Рекорд» и среднюю величину потерь.
Измерениями в акустической лаборатории Госуд. Эксперим. Электротехн. Института установлено, что «Рекорд» дает комнатную громкость при потреблении 10 милливатт, а предел потребления, соответствующий максимальной громкости, составляет для него, примерно, 30 милливатт. Так как усилительная станция обслуживает преимущественно комнатных абонентов, то расчетную норму мощности можно принять в 10—15 милливатт, а допуская еще 100% потерь, мы получим 20—30 мвт на установленный громкоговоритель.
О потреблении мощности головными телефонами особенно говорить не приходится, так как оно слишком ничтожно, составляя теоретически одну тысячную милливатта (1 микроватт) на трубку, и поэтому, если выражать мощность усилителя количеством обслуживаемых трубок, то цифры получаются прямо астрономические. Так, фирма Вестерн, описывая свой 40-ваттный усилитель №1, говорит, что его мощности с избытком хватило бы для одновременного приведения в действие 14 миллионов телефонных аппаратов, установленных на всем земном шаре, и это соответствует действительности. Условимся, однако, для наших расчетов принимать мощность трубки при очень громкой работе и, включая потери, за одну десятую милливатта, т.-е. приравняем 200 трубок одному громкоговорителю.
Мощность ламп
Еще больше условности в определении полезной мощности лампы, работающей в оконечном каскаде, ибо известно, что от лампы можно брать различную мощность, в зависимости оттого, какую степень искажений допускает потребитель. К оконечному каскаду не пред'является таких строгих требований, как к предварительному, и поэтому, ориентируясь при расчете на идеальный случай неискаженной работы, не приходится удивляться, когда полученные цифры оказываются во много раз превзойденными на практике, поскольку человеческое ухо является слишком несовершенным прибором для обнаружения искажений.
Мы не будем подробно останавливаться на вопросе о мощности лампы, так как ему была посвящена в журнале специальная статья т. М. Песоцкого8). Однако, приводя данную Баркгаузеном формулу мощности:
т. Песоцкий оговаривается, что она справедлива для чисто омической нагрузки. Практически, однако, нам приходится иметь дело с нагрузками, содержащими емкость и самоиндукцию, что конечно, оказывает влияние на отдачу. Поэтому, строго рассуждая, следовало бы брать формулу мощности, вычисленную для комбинированной нагрузки, но так как подсчет точного значения сопротивления такой нагрузки является задачей трудно разрешимой, то поневоле приходится пользоваться формулой для омической нагрузки, имея при этом в виду, что полученный результат будет лишь приблизительным.
Кроме того, так как из ламповой характеристики мы непосредственно получаем не эффективное,
а амплитудное значение раскачки, удобнее пользоваться формулой Баркгаузена, введя в нее амплитудное значение ±Eg.
Так как 
то, вставляя эту величину в формулу, мы получим:
Пользуясь этой формулой и принимая для лампы УТ-15 коэфициент мощности или «добротность» (по-немецки — Gute) G = 16 и при анодном напряжении в 320 вольт амплитуду раскачки ±12 вольт (9), мы получим мощность лампы: N = 114.16/8 = 288 млвт.
При анодном напряжении в 240 вольт амплитуда раскачки будет возможна не более ±10 в, и мощность окажется равной 200 милливатт.
В обоих случаях мы получили мощность неискаженной звуковой частоты для случая омической нагрузки. Эту мощность не следует смешивать с так называемой колебательной мощностью, которую лампа может дать при работе в качестве генератора, ибо в этом случае она используется на протяжении всей длины характеристики, в то время как в усилителях мы вынуждены ограничиваться работой на строго прямолинейном участке ее левой части. Поэтому неискаженная мощность даже для специальных усилительных ламп составляет, примерно, одну десятую от колебательной, а для ламп, характеристика которых не вся лежит в левой части, это отношение еще меньше.
Иногда на этикетках ламп обозначается также мощность, рассеиваемая на аноде, под которой разумеется та предельная величина тепловой энергии, которую лампа в состоянии рассеивать на аноде, не вызывая при этом чрезмерного его нагревания.
Так, для лампы УТ1, по данным треста, предел рассеяния составляет 5 ватт, а следовательно, при напряжении 240 вольт постоянная слагающая анодного тока не должна быть больше 20 миллиампер, фактически же она составляет обычно 15 миллиампер, и на аноде выделяется лишь 3,6 ватт. При переходе за допустимую величину рассеяния, анод разогревается и выделяет газ, в результате чего лампа может погибнуть. Поэтому в усилительных установках необходимо периодически контролировать измерительным прибором анодный ток или смещающее напряжение на сетке.
Пуш-пуль
Теория работы пуш-пульного каскада освещалась уже в журнале (10), и поэтому мы остановимся на нем только для выяснения вопроса об отдаваемой мощности. С этой точки зрения особенный интерес представляет режим, при котором лампы работают на нижнем сгибе характеристик, и когда при правильно подобранном смещении криволинейные части характеристик складываются, образуя одну прямую линию, крутизна которой соответствует крутизне одной лампы, а рабочий участок делается вдвое больше, т.-е. допускает вдвое большую раскачку.
А так как напряжение раскачки входит в формулу мощности в квадрате, то увеличение раскачки вдвое увеличивает отдаваемую мощность в четыре раза по сравнению с мощностью, отдаваемой одной лампой. Кроме того, за счет увеличенного постоянного смещения уменьшается анодный ток и рассеиваемая на аноде энергия и, следовательно, лампа оказывается в состоянии работать при более высоком напряжении, что тоже ведет к некоторому увеличению мощности, и вместе с тем, облегчает работу анодной батареи.
В случае работы на средней точке прямолинейного участка характеристики, мощность, отдаваемая двумя лампами в пуш-пульном каскаде, теоретически равна двойной мощности одной лампы, хотя фактически, вследствие неидентичности характеристик, оказывается немного меньше, но зато вследствие меньшей склонности к искажениям, и здесь оказывается возможным несколько повысить раскачку и получить соответственно увеличенную мощность. Достоинством пуш-пульной схемы при обоих режимах является отсутствие подмагничивания сердечника выходного трансформатора, но, как будет показано ниже, этого можно достигнуть и не прибегая к пуш-пулю.
Следует заметить, что при сборке усилителя, в котором первые каскады обычные, а последний — пуш-пульный, для возможности работы пуш-пуля в первом режиме, т.-е. с удвоенной отдачей, желательно предусмотреть отдельный от первых каскадов зажим для сеточного, а лучше и для анодного напряжения, - чтобы, таким образом, можно было создавать требуемый режим в каждом каскаде. Если реостат накала включен в минусовый провод, то плюс сеточной батареи следует присоединять к плюсу накала, чтобы таким образом сделать режим независимым от положения реостата.
Кроме того, надо иметь в виду, что для рационального использования в этом режиме, лампы должны иметь совершенно одинаковые характеристики, чем не могут похвастаться наши лампы. Поэтому рекомендуется предварительно снять характеристики всех имеющихся в распоряжении ламп, и затем отбирать наиболее подходящие.
Выбор ламп
Условия работы каждой из рассмотренных нами стадий пред'являют к лампе ряд особых требований, и поэтому, например, в заграничных каталогах мы видим лампы, предназначенные специально для высокой частоты или для оконечного усиления, да еще для каждой цели по нескольку типов более узкого назначения.
У нашей радиопромышленности ламповый вопрос до сих пор остается, к сожалению, самым больным, и потому мы вынуждены пользоваться так называемыми «универсальными» лампами, т.-е. такими, которые по идее должны работать везде, а фактически, как следует не работают нигде, особенно, если принять во внимание чрезвычайную неоднородность ламп каждого типа. Для высокой частоты и очень слабых сигналов низкой была попытка применить специальную лампу под названием УТ16, или ПТ19, но пока отдельные экземпляры оказывались настолько неоднородными, что усилитель, отрегулированный на одних лампах, совершенно отказывался работать на других. Поэтому для высокой частоты и детектора пока приходится предпочитать неизменную лампу «Микро».
В части усиления низкой частоты выбор может пока итти только между лампами УТ1 и УТ15, которые по отдаваемой мощности, примерно, одинаковы. Разница заключается в том, что лампа УТ15 имеет в полтора раза большую крутизну характеристики и, следовательно, требует для раскачки меньшего напряжения. Но, на ряду с этим достоинством, она имеет и существенный недостаток, выражающийся в ненормальном напряжении накала 4,5 — 4,8 вольт, что вызывает необходимость применения 6-вольтового аккумулятора.
Кроме того, лампа УТ1, как более старая в производстве, отличается сравнительно большей однородностью, большей устойчивостью в работе и допускает применение более высоких напряжений. Поэтому, как правило, приходятся все же пока предпочитать лампу УТ1 как в предварительном, так и в оконечном усилении, не жалея ради этого даже одного-двух лишних каскадов. Попытки выпустить более мощные оконечные лампы пока к положительным результатам не привели.
Связь с нагрузкой
Вопрос о способе передачи энергии от оконечного каскада к нагрузке является в центральных усилительных станциях весьма существенным. Практикуемое в обычных приемниках включение нагрузки (говорителя) непосредственно в анодную цепь оказывается здесь совершенно неприменимым, так как в этом случае напряжение анодной батареи попадает в линию, что при неизбежных утечках ведет к непроизводительному расходу тока.
С этим обстоятельством часто не считаются начинающие радиофикаторы и смело включают линию в телефонные гнезда приемника. В результате, как рассказывал недавно один товарищ, линия «искрит» и можно себе представить, что делается при этом с анодной батареей.
Нормальным выходом из положения является применение трансформатора, но в небольших установках можно обойтись и более простым способом, схематически показанным на рис. 3. Высокое напряжение подводится к аноду лампы через дроссель, обладающий большим индуктивным и сравнительно малым омическим сопротивлением. Нагрузка присоединяется одним проводом к аноду через конденсатор емкостью 2 — 4 мф., а другим — к нити накала. Тогда постоянная слагающая анодного тока пойдет через дроссель и совершенно не будет ответвляться в линию, а переменная слагающая, для которой конденсатор не является препятствием, будет питать линию, присоединенную к точкам А и Б.
Так как минус анодной батареи имеет общую точку с накалом, то цепь «дроссель-батарея» оказывается присоединенной параллельно лампе и нагрузке, и большое индуктивное сопротивление дросселя нужно для того, чтобы ослабить ответвление звуковой частоты через батарею, представляющую очень небольшое сопротивление, и, кроме того, зашунтированную обычно большой емкостью.
В этой схеме лампа отдает свою энергию нагрузке непосредственно, и поэтому для получения наилучшей отдачи сопротивление нагрузки должно соответствовать внутреннему сопротивлению лампы. Чтобы получить возможность регулировать это соотношение, можно воспользоваться другим вариантом схемы (рис.4), где дроссель служит автотрансформатором. Здесь полное сопротивление дросселя делается равным сопротивлению лампы или даже больше, а благодаря отводам, та часть его, которая отдает энергию в линию, может подгоняться под сопротивление нагрузки.
Если бы оказалось нужным применить выходной трансформатор, то в обычном, не пуш-пульном каскаде, следует сохранить схему рис.3 и первичную обмотку трансформатора присоединить к точкам А, Б, а вторичную соединить с линией. Тогда сердечник трансформатора будет избавлен от подмагничивания постоянным током, что выгодно скажется на качестве его работы. Вопроса о характере работы выходного трансформатора мы совершенно не касаемся, так как ему посвящена специальная статья т. Марка. Равным образом мы опускаем весьма важный и большой вопрос о влиянии характера нагрузки на режим оконечного каскада. Отчасти, он нашел освещение в статье М. Арденне11), хотя, будучи иностранцем, автор разбирает условия, весьма далекие от тех, с которыми нам приходится иметь дело при постройке и эксплоатации центральных усилителей.
БЧ в новой роли
Обратимся теперь к вопросу о практических возможностях, открывающихся при наличии наиболее распространенной аппаратуры и прежде всего приемника БЧ, которым оборудовано большинство деревенских установок. Роль оконечного каскада выполняется здесь лампой «Микро», мощность которой, вычисленная по вышеприведенной формуле, даже при условии использования правой части характеристики, составляет весьма, небольшую величину: 10 — 12 милливатт.
Но при расчете на обслуживание трубок и эта величина оказывается достаточной для питания до 100 абонентов, что, примерно, соответствует среднему числу домов в деревне. Первые опыты проволочной радиофикации деревни вполне подтвердили возможность обслуживания такого количества трубок приемником БЧ, при чем слышимость получается гораздо большая, чем это возможно при индивидуальном детекторном приемнике.
Таким образом, сейчас стоит вопрос о превращении всех установленных (приемников этого типа в центральные усилительные станции. Практически для этого необходимо, руководствуясь схемой рис.3, включить в телефонные гнезда четвертой лампы дроссель и затем к гнезду, обозначенному — (минус) через конденсатор присоединить линию, идущую в избы.
Так как нить накала соединена в схеме приемника с землей, то можно применить однопроводную линию, а в избах делать заземления, к которым и присоединяется второй провод трубки. Получается схема рис.5.
В качестве дросселя с успехом можно использовать первичную обмотку обыкновенного междулампового трансформатора, или, в крайнем случае, головной телефон, сняв только с него мембраны и замкнув магнитную цепь кусочком железа. Конденсатор С в данном случае может иметь емкость 50—100 тыс. см, если пренебречь небольшими искажениями. У абонентов, для предохранения от коротких замыканий желательно последовательно с трубкой включать конденсатор емкостью 20—30 тыс. см, как это показано на схеме у телефона T1. Такие конденсаторы стоимостью по 32 к. изготовляет в Москве «Профрадио» (Никольская, 3).
Линия выполняется из железной проволоки № 16—17, т.-е. диаметром, примерно, 2 мм, которая укрепляется при помощи крупных осветительных роликов непосредственно на крышах изб. Вводы делаются звонковой или другой подходящей проволокой и пропускаются в избу снаружи через окно или изнутри через потолок. Соединения отводок с проводом необходимо пропаивать, так как железо на воздухе сильно окисляется (ржавеет).
Заземления можно делать самым примитивным способом, но в случае очень сухого грунта иногда может оказаться более выгодным заменить их прокладкой второго провода, который, будучи заземленным, может укрепляться без роликов, прямо на гвоздях. Для включения трубки на стене устанавливается обычная осветительная розетка, но ради экономии (30 коп.) можно от нее отказаться и присоединять провода прямо к трубке, обмотав только места соединений изолировочной лентой.
Такая установка, при всей ее примитивности, имеет одно несомненное достоинство — она работает целиком на сухих батареях, а это условие для большинства деревень является решающим. Вместо БЧ можно, конечно, применить любой приемник по схеме 0-V-2, 1-V-2, а для меньшего количества трубок даже 0-V-1, или просто одноламповый регенератор.
Усовершенствования БЧ
Из усовершенствований можно предложить воспользоваться переходной колодкой и, таким образом, удвоить мощность оконечного каскада. Затем желательно повысить на последнем каскаде анодное напряжение до 120—160 вольт, при чем для этого добавочная батарея включается между гнездом + или клеммой +80 и дросселем, как показано пунктиром на рис.5.
Там, где недалеко имеется электрическая станция и есть возможность пользоваться аккумулятором хотя бы для накала, можно применить в последнем каскаде лампу УТ1, приспособив соответственно приемник по схеме рис. 6. Приспособление сводится к установке на боковой стенке приемника реостата r2 сопротивлением 8—10 омов и гнезда, соответствующего точке А схемы. Затем надо отсоединить конец обмотки второго трансформатора, присоединенный к —Бн, и вывести его на специальную клемму Бс, или использовать для этого клемму, предназначенную для вольтметра.
Анодное напряжение последней лампы должно быть не менее 160 вольт, при чем желательно применить батарею повышенной емкости, например, типа Мейера.
Сеточное напряжение можно получить от двух последовательно соединенных батареек для карманного фонаря. Дроссель включается между гнездом А и плюсом батареи, причем здесь уже нельзя использовать в качестве дросселя телефон, а не обходимо иметь трансформатор, или специальный дроссель, представляющий собой 8—10 тыс. витков провода диаметром 0,1 мм, намотанного на сердечник сечением 4—5 кв. см. с воздушным зазором в 0,5 мм.
Такая установка будет в состоянии обслуживать уже до 500—700 трубок и, следовательно, сможет охватить несколько расположенных по соседству деревень, или небольшой фабричный поселок.
Переделка ТВ 3/0
Остановимся еще на типе установки, использующей довольно широко распространенный усилитель типа ТВ3/0. Этот усилитель спроектирован нерационально, так как имеет три каскада на одном типе и количестве ламп, но этот недостаток легко устранить небольшим изменением схемы. Для этого вторую и третью лампы усилителя соединяют параллельно, а освобождающийся междуламповый трансформатор может быть использован в качестве выходного или переделан на дроссель.
В последнем случав схема принимает вид, показанный на рис. 7, и представляет собой двухкаскадный усилитель с двумя лампами в оконечном каскаде и дроссельным выходом. При помощи переходной колодки количество ламп оконечного каскада может быть доведено до трех. При сердечнике 4 кв. см число витков дросселя может быть взято 5—6 тыс. из проволоки диаметром 0,2 мм.
При переделке на трансформатор первичная обмотка делается из 3—4 тыс. витков проволоки 0,2 мм, а вторичная в 800—1.000 витков из проволоки 0,3—0,4 мм с несколькими отводами для подбора под линию. При применении выходных трансформаторов надо иметь в виду, что, хотя их к.п.д. бывает часто порядка 50%, но зато путем правильного подбора обмоток можно иногда получить общую отдачу каскада больше, чем при дроссельном выходе.
Другой вариант переделки указан на рис.8. Здесь две последних лампы образуют пушпульный каскад и, следовательно, при правильно подобранном режиме могут отдавать вдвое большую мощность по сравнению с первым вариантом. Кроме того, пушпульную схему всегда следует применять в тех случаях, когда накал должен осуществляться переменным током городской сети. На рис. 8 не показаны провода накала, так как они аналогичны первому варианту. Вторичная обмотка трансформатора Тр2 имеет 16,000 витков из проволоки 0,05 или 0,08 с выводом средней точки. Первичная остается без изменения. Трансформатор ТрЗ имеет в первичной обмотке 7 — 8000 витков из проволоки 0,1—0,2 с выводом средней точки, а вторичная, как в первом варианте. Величина сопротивлений, шунтирующих вторичные обмотки трансформаторов Tpl и Тр2 подбирается опытным путем.
Переделанный таким образом усилитель присоединяется к приемнику БТ или к гнездам третьей лампы БЧ. Если раскачка будет недостаточной, можно использовать и четвертый каскад БЧ, но желательно при этом поставить в нем лампу типа УТ.
Такая установка, соответствующая по мощности трестовскому усилителю УМ-3, будет в состоянии обслужить до 100 небольших комнатных громкоговорителей, или, примерно, 20 «Рекордов», работающих полной громкостью. Установка требует для своего питания аккумуляторов, и при наличии электричества, может найти применение и в деревне, которая захочет от трубок перейти к громкоговорителям.
На усилителе типа В 1/1 (шестиламповом) мы не останавливаемся, так как их было немного выпущено и в большинстве они уже использованы для той или иной переделки. Этим и исчерпываются все возможности, доступные при наличной аппаратуре.
Следующим, более мощным типом установки явятся усилители, описанные в журнале тт. Гуревичем и Ромбро (№11—12 за 1927 г. и №5 за тек. год). В их первой статье можно также найти указания о работе с местного микрофона, что, несомненно, потребуется при организации усилительной станции на фабрике и заводе.
В этом случае вход усилителя ТВ3/0 соединяется с переключателем на два направления, при помощи которого можно быстро устанавливать связь или с приемником, или микрофонным усилителем, при чем последний должен обеспечивать на выходе напряжение, примерно, того же порядка, что и поступающее от приемника. Для микрофона ММ-3 усилитель должен иметь 2—3 каскада, для обычного угольного микрофона, достаточно одного каскада.
Если кроме радиотрансляции и местной студии требуется давать еще передачи из театров, клубных сцен и т.д., то все соединительные провода сосредоточиваются в одном коммутационном приспособлении, которое на радиовещательных станциях носит название «трансляционного узла», — название по недоразумению применяемое часто к каждой проволочной установке.
Организационный вопрос
При постройке и эксплоатации центральных усилительных станций возникает вопрос о том, какое юридическое лицо должно взять на себя роль хозяина станции и в существующих установках можно наблюдать чрезвычайную пестроту хозяев. Иногда в этой роли выступает профсоюзный орган, иногда политпросвет, горсовет, исполком и т. д. Причину надо искать в том, что радиофикация пока еще двигается силами отдельных энтузиастов и в зависимости от того, в составе каждого учреждения нашелся такой энтузиаст, оно и оказывается инициатором и владельцем центральной установки.
В этом не было бы ничего плохого, если бы не так называемый «патриотизм», в силу которого все остальные учреждения закрывают глаза на «чужое» предприятие и не оказывают ему никакой поддержки. С этой точки зрения заслуживает внимания опыт Иваново-Вознесенска, где для эксплоатации радиостанции и проволочной сети создано специальное паевое товарищество, своего рода кооператив, членами-пайщиками которого являются местные партийные, советские, профсоюзные и хозяйственные органы. Товарищество действует па основе своего устава и управляется выборным правлением.
Было бы интересно расширить этот опыт дальше и открыть доступ в члены товарищества для абонентов сети, установив для них небольшие паевые взносы и соответствующие льготы при пользовании сетью. Мы полагаем, что такие «радиофикационные» кооперативы окажутся вполне жизненными и будут лучше всего способствовать развитию дела.
Заканчивая статью, мы вполне отдаем себе отчет в ее отдельных недостатках и общей недостаточности для сколько-нибудь исчерпывающего освещения темы. Поэтому мы обращаемся к местным работникам с убедительной просьбой указать замеченные пробелы и дефекты с тем, чтобы можно было их предусмотреть и дополнить в специальной книге о центральных усилительных станциях, которая подготовляется нами к печати и выйдет в свет осенью этого года.
1) Такая установка работает в Ленинграде.
2) См. "РЛ", 1928; № 1, стр. 12.
3) Заявочное свидетельство №21575 от 5 декабря 1927 г.
4) Этот вариант предложен т. Н. Чечик. См. "Новости Радио" №24 за тек. год. Там же приведена полная схема приемника с колодкой и контуром.
5) См. Статью Л. В. Слепяна в № 2 "РЛ" за 1927 Г.
6) Пользуясь термином „неискаженное усиление", мы, конечно, допускаем условность, ибо абсолютно не искажающих усилителей вообще не существует.
7) Владеющим английским языком можно рекомендовать специальную статью в журнале "Wireless World" за 1926 г., № 1, стр. 11.
8) См. № 2 "РЛ" за тек. год.
9) См. характеристику в № 11—12 за 1927 г., стр. 415.
10) Ст. тов. Куликовского "Двухсторонн. усилитель" (№5 — 6 за 1926 г. ), а также упомянутая выше статья тов. Песоцкого.
11) См. № 3—4 "РЛ" за тек. г.
