А. Н. Щукин.
За последние годы в радиотехнике большое внимание уделяется связи на коротких волнах, и нельзя найти ни одной страны со сколько-нибудь развитой радиопромышленностью, где этот вопрос не подвергался бы всесторонней разработке.
Причина такого интереса к области коротких волн лежит в возможности осуществлять с их помощью связь на огромных расстояниях, во много раз превышающих те, которые могут быть покрыты длинными волнами при той же мощности передатчика.
Эта способность коротких волн передаваться без значительного поглощения на большие расстояния объясняется тем, что они, в отличие от длинных, распространяющихся преимущественно вдоль поверхности земли, могут распространяться в верхних слоях атмосферы, где вследствие большого разрежения и ионизации газов существуют благоприятные условия для распространения электромагнитных колебаний очень высокой частоты.
Однако такая особенность распространения коротких волн, давая им значительное преимущество в смысле дальности действия по сравнению с длинными, обладает и некоторыми неудобствами, именно, связь на коротких волнах является довольно непостоянной.
В самом деле, если мы передаем короткой волной, то для того, чтобы она наилучшим образом передавалась от отправителя к приемнику, необходимо, чтобы состав проводящего слоя атмосферы между этими двумя пунктами был совершенно определенным в смысле разрежения газов и главное в смысле их ионизации.
Последняя, однако, сильно меняется в зависимости от действия солнечных лучей. Поэтому если иногда при благоприятных условиях удается устанавливать связь между пунктами, отстоящими друг от друга на многие тысячи километров при помощи коротковолнового передатчика мощностью в несколько ватт, то это еще не значит, что такая связь на данной волне возможна все время.
Бороться с подобной нерегулярностью связи можно только изменяя волну в зависимости от состояния проводящего слоя атмосферы, т.-е. работая днем, когда этот слой освещен, одной волной, а ночью, когда солнечный свет отсутствует, другой, и увеличивая мощность самих передатчиков для того, чтобы даже в тех случаях, когда условия для распространения короткой волны данной длины и не вполне благоприятны, она все же достигала бы приемника в силу значительной мощности, хотя, конечно, эта мощность при надлежащем выборе все же остается значительно меньше той, которая бы потребовалась для связи между теми же пунктами на длинных волнах.
Все эти соображения заставляют требовать от передатчиков на короткие волны, предназначенных для регулярной уверенной связи двух качеств: большой гибкости в смысле быстрого перехода с одной волны на другую и достаточной мощности, измеряемой сотнями, а при значительных расстояниях даже тысячами ватт.
В соответствии с этими требованиями профессором Рожанским в Центральной Радиолаборатории Треста Заводов Слабого Тока разработан особый тип передатчика, работающего на волнах от 20 до 50 метров и мощностью около 4-х киловатт в антенне.
Сущность схемы этого передатчика, предназначаемого для постоянной связи на больших расстояниях, можно легче всего уяснить себе, сравнив ее с обычной схемой лампового генератора длинных волн.
Как известно, в обычной схеме (чертеж 1) основным контуром, задающим длину волны, является контур L1C1. Катушка L2 служит для получения на сетке лампы переменного потенциала, необходимого для существования колебаний. Для этого она связывается с контуром L1С1 таким образом, чтобы в момент наибольшего положительного потенциала на аноде лампы, на сетке был бы наибольший отрицательный потенциал и наоборот, т.-е., как говорят, чтобы фазы напряжений на аноде и сетке относительно катода были бы противоположны.
Величину самого переменного потенциала на сетке можно регулировать, усиливая или ослабляя связь катушки L2 с контуром L1C1, изменяя вместе с тем в известных пределах мощность самого передатчика.
В передатчике на короткие волны (черт. 2) основной колебательный контур состоит из самой лампы, катушки L1 и соединяющих их приводов. Лампа служит как бы конденсатором, при чем этот конденсатор можно рассматривать как два включенных последовательно конденсатора. Обкладками первого служит анод и сетка лампы, обкладками второго — сетка и катод. Катушка L1 является самоиндукцией контура.
Таким образом, колебательный ток циркулирует в контуре 1—2—3—4—1, который и задает частоту колебаний генератора. Блокировочный конденсатор С1 является настолько большим, что на период колебаний почти не оказывает влияния, служа лишь проводником для тока высокой частоты.
Емкость лампы невелика, поэтому период колебаний зависит от емкости катушки L1. Благодаря этой распределенной емкости во время колебаний вдоль катушки L1 устанавливается стоячая волна подобно тому, как это наблюдается на антеннах, т.-е. в точке 1 переменное напряжение равно нулю, так как эта точка соединена через большой конденсатор С1 с землей (точка 4).
По мере движения от точки 1 к точке 2 переменное напряжение возрастает, достигая максимума на аноде лампы.
Это легко может быть обнаружено тем, что прикасаясь во время колебаний к точке 1 каким-либо металлическим предметом с ручкой из изолятора, мы не обнаружим искры; прикасаясь же к аноду лампы, мы получим большую искру, вызываемую емкостным током, который благодаря высокому переменному напряжению будет проходить через металлический предмет, ручку и самого наблюдателя, как через конденсатор, в землю.
Для того, чтобы получить на сетке переменное напряжение, противоположнoe пo фазе напряжению на аноде, служит катушка L2. Соответственным подбором этой катушки можно добиться не только противоположности фаз, но и регулировать величину переменного потенциала на сетке.
Антенна присоединяется к основному контуру передатчика через конденсатор большой емкости С2, назначением которого является защитить антенну от постоянного высокого напряжения, и катушку L3. Как уже было указано, при колебаниях вдоль катушки L1 устанавливается стоячая волна с возрастающим напряжением от точки 1 ко 2, поэтому, если присоединить антенну к некоторой промежуточной точке этой катушки, ее нижний конец будет периодически заряжаться до некоторого потенциала относительно земли и в антенну пойдет ток высокой частоты.
Как известно, вдоль антенны, настроенной в резонанс с возбуждающим ее передатчиком, устанавливается стоячая волна, заключающаяся в том, что напряжение на ней по мере удаления от земли возрастает, а ток падает. В точке присоединения антенны к земле напряжение равно нулю, а ток достигает своего наибольшего значения.
Величина этого тока и служит вместе с сопротивлением антенны мерилом мощности, доставляемой генератором в антенну.
Мы уже указывали на то, что антенна присоединяется своим нижним концом к такой точке катушки L1, переменное напряжение в которой относительно земли не равно нулю. Поэтому, если бы мы включили между антенной и какой-либо точкой катушки L1 амперметр, он указал бы нам меньшую силу тока, чем сила тока в пучности. Назначением катушки L3 и является дать возможность напряжению по мере движения вдоль этой катушки от точки 5 к точке 6 упасть до нуля, чтобы, включив в этом месте амперметр, мы могли бы измерить наибольшую силу тока в антенне и судить по ней о мощности передатчика.
Разобрав вкратце назначение отдельных частей схемы коротковолнового передатчика, перейдем к описанию их конструкции.
Катушка L1 представляет собою цилиндрическую спираль из 21 витка толстой медной трубки, укрепленную на стеклянных изоляторах. Настройка на требуемую волну достигается включением того или иного числа витков этой катушки при помощи штепселя А.
Так как при этом часть витков, расположенная вправо от штепселя, не работает, а при большой длине нерабочей части в ней могут возникнуть значительные потери, то вся катушка разделена на несколько самостоятельных секций, которые могут совершенно выключаться.
Катушка L3, служащая для настройки антенны, устроена подобно катушке L1, но состоит из одной секции и содержит меньшее число витков.
Ее длина и точка присоединения к передатчику устанавливаются с помощью штепселей С и В.
Самоиндукция связи L2 представляет собою вариометр из нескольких витков медной ленты.
Для настройки передатчика на заданную волну необходимо произвести 4 действия:
1) Включить штепселем А необходимое число витков катушки L1,
2) Установить с помощью штепселя В надлежащую связь с основным контуром передатчика,
3) Подобрать штепселем С такое число витков катушки L3, чтобы колебательное напряжение на антенном амперметре отсутствовало.
4) Установить вариометром L2 необходимую связь сеточного контура с анодным.
При известных заранее положениях А, В, С и вариометра L2 перестройка с одной волны на другую производится крайне быстро, занимая какие-нибудь 2—3 минуты. Это очень важно при работе короткими волнами, когда приходится менять волну в зависимости от времени суток.
Генераторными лампами в передатчике служат две лампы типа Г—300. Эти лампы включаются параллельно, причем каждая из них, рассеивая на аноде около 1 кв., может доставить в антенну до 2-х—3-х киловатт полезной мощности.
До настоящего времени передатчик работал преимущественно на антенну в виде вертикального провода, возбуждаемого в нечетном обертоне, т.-е., на антенну, по которой укладывалось целое нечетное число четвертей волны, напр. ¾, ⁵/₄ и т. д.
Причина выбора именно этого типа антенны объясняется ее способностью излучать энергию, главным образом, не вдоль поверхности земли, а вверх, под некоторым углом, к горизонту.
Так как короткие волны распространяются преимущественно в верхних слоях атмосферы, то это свойство антенны является весьма ценным.
Работа на ключе производится изменением волны передатчика, т.-е. он излучает на тире и точках знаков азбуки Морзе одну волну, а в промежутках между ними другую.
Самое изменение волны, необходимое для передачи, производится или при помощи особого устройства, служащего вместе с тем для удержания волны постоянной, на описании которого мы здесь останавливаться не будем, или просто заземлением через ключ какого-либо металлического предмета D (см. черт. 2), располагаемого вблизи катушки L1.
Изменения емкости этой катушки в зависимости от того, заземлен предмет D или нет, вполне достаточно для такого изменения волны передатчика, чтобы в приемнике, настроенном на волну, излучаемую передатчиком при нажатом ключе, колебания излучения при разомкнутом ключе совершенно не принимались.
Нужно отметить, что все передатчики на короткие волны, имея в контурах очень малые емкости и самоиндукции, сильно меняли волну при малейшем их изменении.
Поэтому достаточно колебаний антенны от ветра, или изменения накала генераторной лампы, меняющего ее внутреннюю емкость, чтобы волна передатчика изменялась очень сильно, делая прием сигналов затруднительным, а иногда и совсем невозможным.
Для устранения этих колебаний 4 кв. передатчик снабжен особым устройством, описанию которого мы посвятим отдельную статью.
С помощью передатчика описанного нами типа в Центральной Радиолаборатории Электротехнического Треста заводов слабого тока производилась с весны прошлого года регулярная опытная передача, причем в ответ на нее получены многочисленные письма, в которых сообщается об уверенном приеме сигналов в Австралии, Новой Зеландии, Индии, Южной Афроке и т. д.
В настоящее же время ведутся опыты по установлении связи круглые сутки между Детским Селом и Тифлисом.
Эти опыты начались сравнительно недавно, но полученные результаты уже позволяют надеяться, что эту связь удастся осуществить.
Ленинград.