Из истории радиовещания

Георгий Члиянц (UY5XE)

После окончания Первой мировой войны появилась группа энтузиастов-радиослушателей, а их хобби - послужило "стартом" в развитии мирового радиовещания.

С этого времени радиовещание начало бурно развиваться. Многие фирмы, которые производили военную аппаратуру, начали производство бытовых радиоприёмников. Естественно, начался рост и самих вещательных радиостанций, которые открывали газеты, универмаги, всевозможные институты и т.д.

В 1920 г. в Питтсбурге (США) начала работать первая крупная радиовещательная станция, которая была построена под руководством Фрэнка Конрада. К 1922 г. в США их уже имелось 30, а к 1924 г. - свыше 500.

Примечание: Первые опыты по радиотелефонии проводились в 1903 г. А.С. Поповым и С.Я. Лифшицем, а первый радиотелефонный передатчик был построен Александром Мейсснером в Германии в 1913 г.

Вполне естественно что, когда началось регулярное вещание, в подавляющем большинстве радиослушателями использовались детекторные приёмники.

Детекторные приёмники характеризовались недостаточной чувствительностью и нестабильностью (как отмечали специалисты того периода - "своенравностью") кристалла. Однако, они имелись в широкой продаже и были относительно недороги. Что же касается радиолюбителей, то схема такого приёмника была доступна для его изготовления самостоятельно в домашних условиях (включая и "выращивание" самого кристалла детектора). Созданные, примерно в тоже время, вакуумные ламповые: в 1904 г. диод Джоном Амброзом Флемингом и в 1906 г. триод ("аудион") Ли де Форестем (патент от 1907 г.) были гораздо более надёжными, что в скором времени прекратило широкое применение кристаллических детекторов и выпуск самих детекторных приёмников. Следующим этапом в развитии техники радиоприёма было создание регенеративной схемы, которую (независимо друг от друга) предложили в 1912-1913 гг. американцы - Ли де Форест (на базе своего "аудиона"), майор Эдвин Говард Армстронг [член клубной любительской радиостанции (ЛРС) 1BCG] и Ирвинг Лэнгмюр, англичане - К. Франклин и Х. Раунд, немец Александр Мэйсснер и австриец З. Штраус. В 1913 г. англичанин У.Томпсон изобрёл рефлексную приёмную схему.

Примечание: В 1917 г. Армстронг был удостоен американским Институтом радиоинженеров (ИРИ) медали "Почета" за работы по регенерации и генерации колебаний. Однако, после 20-летнего судебного разбирательства, Верховный суд США признал авторитет Ли де Фореста в данных работах и Эдвин Армстронг хотел вернуть медаль ИРИ, но его Совет директоров единогласным решением отказался ее принять и вновь подтвердил ее присуждение Армстронгу.

В регенеративных приёмниках энергия высокой частоты подводилась из цепи анода в цепь сетки для получения положительной обратной связи на несущей частоте, благодаря чему увеличилась чувствительность схемы. Переход к регенеративным схемам представлял собой шаг вперёд в создании приёмников значительно более высокой чувствительности. Кроме того, они обеспечивали большое усиление слабых сигналов и малое усиление сильных. В 1918 г. Армстронгом был изобретён сверхрегенеративный приёмник. К началу 20-х годов данный класс радиоприёмников достиг наивысшей степени развития и полностью вытеснил детекторные приёмники.

Примечание: Наиболее полное объяснение явлений, на которых основана работа сверхрегенератора, позднее дали советские физики Г.С. Горелик и М.Л. Гинц. И в настоящее время ещё применяется сверхрегенерация в приёмниках с параметрическим усилением. Их относительно широкая полоса пропускания, устойчивость и высокое усиление используются для работы в т.н. "S-диапазоне" (10 см).

Наибольшее распространение получили три типа таких приёмников: "Westinghouse Radiola", "Clapp-Easthan" и "Grebe". Каждый из них имел детектор и двухкаскадный усилитель низкой частоты (УНЧ). В некоторых случаях УНЧ продавался отдельно. В то время для радиовещания использовались только две частоты: 883 кГц и 1 МГц. Однако, многие радиослушатели хотели принимать сигналы с кораблей (частота 500 кГц) и передачи ЛРС, работающих в то время в "коротковолновом" диапазоне (1,2-1,5 МГц), что и определяло частотный диапазон приёмников тех лет.

Однако, работа как с регенеративными, так и с сверхрегенеративными приёмниками была связана с серьезными трудностями, т.к. при слишком сильном повороте регулятора регенерации они могли легко перейти в режим генерации. При работе приёмника, настроенного на частоту станции (или вблизи неё), он создавал в режиме генерации интерференционные свисты в расположенных по соседству других приёмниках, настроенных на сигналы этой же станции. Вскоре, приёмники этого типа стали вызывать недовольство потребителей, так как отличались сложностью в настройке и было совершенно невозможно отрегулировать их так, чтобы при приёме сигналов одной и той же станции указатель настройки всегда занимал одно и то же положение на шкале.

Следующим этапом было создание Аланом Хэзелтайном в 1918 г. нейтродинной схемы. По существу, она представляла собой перестраиваемый усилитель высокой частоты (УВЧ), в котором использовался особый способ нейтрализации: часть анодного тока соответствующей амплитуды и фазы ответвлялась обратно в цепь сетки для уравновешивания или нейтрализации влияния междуэлектродной емкости "сетка-анод". Это обеспечивало устойчивость работы и предотвращяло возникновение автоколебаний. В 1922 г. Хэзелтайн разработал в чертежах радиоприемник с цепью нейтрализации. Он представлял собой рефлексный нейтродин, в котором применялись 3 лампы и 3 контура, каждый из которых настраивался по отдельной шкале. Его видоизмененный вариант (на пяти лампах) был выпущен в продажу фирмой "Freed-Eismann" в 1923 г.

Примечание: За работы по полному математическому расчету нейродинной схемы "Радиоклуб Америки" наградил в 1937 г. профессора А. Хэзелтайна медалью "Армстронга".

Одновременно с работами по нейтродинным схемам радиоприёмников ряд инженеров в 1918 г. работали над проблемой получения колебаний сверхзвуковой частоты методом гетеродирования (т.н. супергетеродинный метод). Пионерами в этой области были: француз Л. Леви, англичанин Раунд, немец В. Шоттки и Армстронг (базой для их работ послужило изобретение в 1912 г. американцем Реджинальдом Фессенденом гетеродинного генератора и предложенная в 1918 г. американцем У. Кэди кварцевая стабилизация генераторных схем).

Непосредственно результатом работы Армстронга явилось создание в 1921 г. супергетеродинного приемника.

Примечание: Все его изобретения быстро принимались промышленностью, причем часто с нарушением его патентных прав. Так например, из-за многолетних судебных тяжб с фирмой "Radio Corporation of America" ("RCA") Э.Г. Армстронг в 1954 г. трагически покончил жизнь самоубийством.

В супергетеродинных приёмниках принимаемый сигнал смешивался в нелинейном устройстве (вначале он назывался "первым детектором", позже - "преобразователь" или "смеситель") с колебаниями генератора, образуя сигналы двух новых частот, равные сумме и разности частот сигнала и генератора. Сигнал разностной частоты подавался на усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Вначале, частота УПЧ была принята равной 42 кГц, с 1930 г. - 175 кГц, а с 1938 г. - 455 кГц. Усиленный сигнал поступал на детектор (назывался "вторым детектором", позже - просто "детектором"), выделяющий напряжение низкой частоты, которое подводилось к УНЧ. Цепи антенны и усилителя высокой частоты (УВЧ) характеризовались относительно невысоким усилением и избирательностью.

Первые супергетеродинные приёмники (конструктор Хаук; 6 ламп UV-199), поступившие в открытую продажу, были изготовлены фирмой "General Electric" ("GE") и начали продаваться в марте 1924 г. фирмой "RCA", которая до 1929 г. не занималась непосредственным изготовлением аппаратуры, а была только посредником в ее реализации других фирм-изготовителей ("GE", "Westinghouse" и корпорации "AT&T"). Настольный его вариант (неподвижная, встроенная рамочная антенна; без громкоговорителей; отсек для батареи питания) был известен под названием "Radiola Superheterodyne Second Harmonic". Этот же приёмник в консольном оформлении (встроенная, поворотная рамочная антенна; рупорный громкоговоритель) получил название "Radiola Super VIII".

Очередным этапом в развитии радиовещания стал конец 20-х - начало 30-х годов, когда началась разработка и выпуск автомобильных приёмников. Первые такие приёмники выпустила в 1927 г. фирма "Transitone" (в 1931 г. она была куплена фирмой "Philko", и выпускаемая ею продукция получила новую марку - "Philki-Transitone"). В 1929 г. начала выпускать автомобильные приёмники фирма "Motorola". У данного класса приёмников питание накала осуществлялось от автомобильного аккумулятора (6 В), а питание анодных цепей - от трех сухих батарей с напряжением по 45 В каждая. С 1931 г. фирма "Motorola" стала выпускать для своих приёмников вибропреобразователи (как вмонтированные внутрь корпусов радиоприёмников, так и выносные).

Наряду с промышленностью, конструированием радиоприёмной аппаратуры активно занимались и радиолюбители.

Американец И.Ф.У. Андерсен у своей конструкцией радиолы,1926 г.

Сразу, после окончания Второй мировой войны, массовый выпуск блоков переменных конденсаторов был затруднен. Поэтому, как в бытовых радиовещательных, так и в автомобильных приёмниках широкое распространение получила т.н. "магнитная настройка".

Одним из заключительных этапов в развитии радиовещания первой половины XX века принято считать создание класса приёмников частотной модуляции (ЧМ). Идея использования ЧМ в радиовещании принадлежит Армстронгу, который много лет пытался найти средство для уменьшения влияния атмосферных помех. В конце 1933 г. он начал работу по созданию широкополосной системы ЧМ, с помощью которой оказалось возможным устранить влияние атмосферных и большинства промышленных помех. В апреле 1935 г. им было объявлено об окончании разработки и получении отличных результатов эксперимента: дальность приёма передачи в диапазоне 7 МГц ЧМ-сигнала, по отношению к АМ-сигналу, возросла в 4 раза (с 40 до 160 км). Передав сигналы обоих видов с антенны, установленной в 1931 г. на шпиле небоскреба "Эмпайр стейт билдинг" (Нью-Йорк), в свою лабораторию в Хэддонфилле (шт. Нью-Джерси) очевидцы эксперимента отметили, что АМ-сигнал был полностью скрыт шумами, тогда как у ЧМ-сигнала шумы были вполне приемлемы. На разработку всех узлов ЧМ-аппаратуры (включая микрофоны и усилители звуковой частоты) Армстронг затратил свыше 1 млн. долларов. Следует отметить, что сама идея предложенной ЧМ-система противоречила общепринятой в те года теории, развитой физиком Дж. Карсоном, работавшим в корпорации "AT&T". Основываясь на недостаточно общем математическом анализе ЧМ, Карсон в 1924 г. провозгласил: "От радиошумов, как от бедности, никогда не удастся освободиться". В ЧМ-системе несущая частота модулировалась колебаниями звуковой частоты от 15 до 100 кГц. В 1939 г. в США уже работало 5 ЧМ-станций и 15 готовились к выходу в эфир. С 1941 г. в Новой Англии начала работать первая сеть ЧМ-станций, получившая название "Yankee Network". С 1940 г. в большинстве стран был принят диапазон частот для ЧМ-вещания 42-50 МГц, а с 1945 г. - 88-108 МГц. В 1946 г. было предложено в качестве стандарта значение ПЧ для ЧМ-приёмников 10,7 МГц и было рекомендовано применять для соединения антенны и приёмника линии с волновым сопротивлением 300 Ом.

Антенна на шпиле небоскреба "Эмпайр стейт билдинг", 1931 г.

В заключение отметим, что "отцы" эры радио, на первых порах, к самой идее создания радиовещания относились весьма пессиместически. Гульельмо Маркони не видел нужды в коммерческом радиовещании и предпочитал, чтобы "краеугольным камнем его беспроволочного телеграфа оставалась азбука Морзе"; Ли де Форест заявил, что оно "лишит радио его важнейших жизненных сил и уничтожит все, что есть в нем полезного". Тем не менее, вопреки их пессимизму конец первой половины ушедшего столетия можно безошибочно назвать золотым веком радиовещания.

Коротко:

• В 1922 г. молодой сотрудник Hижегородской лаборатории Олег Владимирович Лосев [1901-1942] открыл возможность генерирования высокочастотных электрических колебаний кристаллическими детекторами и изобрёл т.н. кристадин (фактически радиоприёмник без усилительного каскада).
• 28 июля 1924 г. Совет Hародных комиссаров (СНК) СССР принял т.н. "Закон о свободе эфира" - Постановление "О частных приемных радиостанциях" (было опубликовано в газете "Известия" от 9 сентября и в сентябрьском номере журнала "Радиолюбитель" [см. "Радио": #7/2004, c. 69]), которое разрешало гражданам СССР пользоваться индивидуальными радиоприёмниками. В нем, в частности, говорилось: "В целях более широкого использования населением радиосвязи для хозяйственных, научных и культурных потребностей, содействия развитию радиопромышленности и насаждения радиотехнических знаний в стране... предоставить организациям и частным лицам .. право устройства и эксплуатации приёмных радиостанций". Были установлены и временные таксы абонементной платы за их пользование.
• 25 апреля 1925 г. "Рабочая газета" отмечала: "25 марта 1925 года в Америке на острове Пуэрто-Рико в городишке Сан-Жуан радиолюбитель Льюис Рескач в 10 часов вечера настроил свой приёмник и приготовился слушать концерт ближайшей радиостанции. Он уже уловил первые звуки, как вдруг в ухо со страшной силой ворвалось: "Всем, всем, всем... Работает РДВ. Мы проводим опыты радиопередачи. Антенна состоит из прямого вертикального провода длиной 105 метров. Ток в антенне 10 А. Радиостанции Америки, Африки и Австралии, дайте квитанцию по телефону по следующему адресу: Россия, Нижний Новгород, радиолаборатория...". РДВ - позывной радиостанции им. Комитнерна, которая была установлена в Москве, на кривой улочке Гороховой, в маленькой комнатушке, уставленной всяческими приборами. Во время этой первой передачи очень сильно волновались находящиеся там три человека: профессора - Бонч-Бруевич и Татаринов и начальник радиостанции Хомич. В своём письме Л. Рескач восторженно отмечал: "...Ваши сигналы были достаточны для того, чтобы держать связь с планетой Марс или Юпитер и были очень устойчивы. Ваша станция была первой из большевистских станций, которую я слушал".
• В июне 1925 г. киевское отделение ОДР (ТДР) выпустило газету-однодневку "Радио - для всех" тиражом 75000 экз. Вырученные деньги позволили достроить и пустить в эксплуатацию радиовещательную станцию на Печерске.
• В 1925 г. молодой украинский инженер И. Никитин на одноламповый регенератор принял на средних волнах передачи радиостанции Шенектеди (США).

Фрагмент перевода из полученного им письма из США:
Инженеру И. Никитину.
Киевск. губ. Селекстанция.
Мироновка, УССР.

Дорогой товарищ! Мы очень рады сообщить, что программа, о которой Вы сообщаете и которую Вы слышали в январе 25-го в 6 ч. 15 мин. утра, передавалась Пальмеровским малым симфоническим оркестром и состояла из произведений Чайковского. WOC работает на волне 483,6 метра. Мы уверены, что это первый случай слышимости американской радиовещательной станции в России.

Мы очень благодарны за Ваше сообщение и просим Вас любезно принять от нас книгу с описанием нашей станции «A visit to WOC».

Мы надеемся, что, если когда нибудь Вам удастся принять нашу передачу, Вы нам напишите. С радиоприветом Радиофонная станция «WOC».

• В конце 1926 г. Теодор Абрамович Гаухман (RK-1, Ярославль, Свободы, 40-2; приёмник по схеме Рейнарца - 0-V-2; позже в Рыбинске: 93RB, eu2DF; в Ленинграде: eu3DE, U1BP; сотрудник ОРЛ НКВД – разработчик передатчика "Дрейф" для UPOL и спецаппаратуры для разведки) принял на КВ передачу радиостанции о. Ява.
• В мае 1927 г. между харьковскими и киевскими шахматистами через харьковскую радиостанцию Наркомпроса и киевскую радиовещательную станцию проходил первый в СССР шахматный матч по радио, вызвавший большую заинтересованность у слушателей.
• В 1927 г. появились сообщения о том, что антенны, поднятые на воздушных шарах, привлекают внимание англичан. Эти антенны, поднятые на высоту 800 м при помощи воздушного шара, по словам англичан, дают возможность принимать на несложные приёмники такие отдалённые станции, как североафриканские. Об этих антеннах писала и французская газета "СУАР", уверяющая, что одним из любителей в Южной Африке были приняты на кристаллический детектор североамериканские радиостанции, находящиеся на расстоянии 8000 миль от пункта приема.

Литература и источники:

1. "Труды Института радиоинженеров - ТИРИ" (Proceedings of the IRE). (М.: "ИЛ", 1962, две части - 1517 c.).
2. "100 лет радио" (под ред. акад. РАH В.В. Мигулина и засл. работ. культ. РФ А.В. Гороховского). (М.: "Радио и связь", 1995).
3. Георгий Члиянц. "Радиолюбители и развитие телерадиовещания в Украине". ("Телерадиокурьер", #6/1999 - c.83-85).
4. Г. Члиянц. "История развития радиовещания". ("История науки и техники", #7/2002 - c.22-25).