Для создания радиоволн с конца 19 века используют радиопередатчики - генераторы электромагнитных волн, связанные с антенной. В передающей антенне энергия высокочастотных токов преобразовывается в энергию электромагнитных волн. Известно несколько основных типов передатчиков радиоволн: искровые, дуговые, машинные, ламповые, полупроводниковые и др.
Исторически первыми были искровые передатчики. В них колебания возбуждались в контуре во время появления искры, поэтому они и получили название - "искровой передатчик". Приемник мог ловить фактически одну радиостанцию, сигнал которой занимал почти всю шкалу настройки. В начале первой мировой войны Россия имела 72 полевые, 4 автомобильные радиостанции, и 6 стационарных искровых. Из стационарных станций 3 были системы "Marconi", находившиеся в Бобруйске, Ташкенте и Александрове-Уральском, а 3 -системы «Telefunken», располагавшиеся во Владивостоке, Хабаровске и Харбине. Во время войны 1914 г. немцы перерезали подводные телеграфные кабели в Балтийском море, которые соединяли Россию со странами Запада, и тогда всего за 100 дней были построены мощные передающие станции для международной связи, работавшие в диапазоне волн 5000 м, 7000 м и 9000 м. Радиостанции по конструкции были однотипными и являлись самыми мощными в Европе, Мощность в антенне составляла 100 кВт, Питались радиостанции от огромной аккумуляторной батареи напряжением 12000 В. Во время передачи аккумуляторы разряжались через колебательную цепь и антенны, создавая в окружающем пространстве радиоволны.
Аккумуляторы заряжались от машин постоянного тока, которые вращались двумя дизелями мощностью по 294 кВт. Приведенный факт еще раз подтверждает сомнительность мифа о промышленной отсталости России. Одна из построенных радиостанций располагалась в Москве на Ходынском поле, другая - в Царском селе, под Санкт-Петербургом. Однако работа мощных искровых передатчиков этих станций вызывала такие сильные помехи, что затрудняла прием радиограмм. Метод возбуждения электромагнитных волн с помощью электрической искры, как известно, использовал еще Г. Герц, и еще в течение почти 20 лет этот метод практически был основным для передачи сообщений без проводов. Искровые генераторы имели такие недостатки, как помехи радиоприему, низкий коэффициент полезного действия и неспособность передавать человеческую речь.
Исследования по радиотелефонии во многих странах показали, что для успешной передачи текстов необходимы незатухающие колебания, тогда как искровые передатчики давали только затухающие . Для получения незатухающих колебаний сначала использовали электрическую дугу Петрова (к слову, на западе ее именуют дугой Дэви). В 1900 г. английский инженер электрик Вальдемар Дудцель (W.Duddel) указал метод получения устойчивых и мощных высокочастотных колебаний с помощью дуги. С этой целью в схему дугового генератора он включил колебательный контур, настроенный на высокую частоту. По прошествии двух лет другой Вальдемар, но уже датский инженер Вальдемар Паульсен (V, Poulsen), известный тем, что первым изобрел магнитофон, построил практическую конструкцию радиотелеграфного дугового генератора незатухающих колебаний. Новый путь получения незатухающих колебаний заявил о себе только во время первой мировой войны, когда радиостанции стран Антанты мгновенно перестали ловить сигналы передатчиков немецкого флота. Оказалось, что задолго до начала войны немецкие специалисты учли недостатки искровых передатчиков и перешли на передатчики с использованием электрической дуги. Таинственное исчезновение немецких сигналов объяснялось тем, что при передаче незатухающих колебаний телеграфные знаки не прослушиваются телефоном. Из-за этого в телефонах шел неразборчивый треск.
Дуговые передатчики хорошо себя зарекомендовали на мощных телеграфных станциях того времени. Они обеспечивали телеграфную связь на расстоянии в несколько тысяч километров. В 1920 г. была установлена рекордная связь между Гельтовым (Англия) и Малабаром (остров Ява, Индонезия) на расстоянии 12000 км. Регулярные радиотелеграфные передачи велись на значительно меньшие расстояния. Лучшие дуговые генераторы стабильно работали на волнах не короче 1000 метров (примерно середина нынешнего широковещательного диапазона длинных волн).
Замена электрической искры дугой также не ликвидировала все упомянутые недостатки использовавшихся в то время генераторов. Радиотехника все больше склонялась к использованию машинных генераторов высокой частоты для непосредственного питания антенных цепей радиостанций. Хотя эти генераторы и имели недостатки другого рода (низкая частота генерирования тока и получение соответственно этому длинных радиоволн), но они позволяли в какой-то мере решить на время проблему радиосвязи, хотя и не полностью. Первым приблизился к решению этой проблемы профессор Питтсбургского университета и консультант Метеорологического бюро Реджинальд Обри Фессенден (Fessenden Reginald Aubrey). И не удивительно, он еще в 1895 г. пришел к мысли о замене затухающих электрических колебаний незатухающими, способными передать речь, если их промодулировать звуковыми частотами. В 1900 г. он пытался передать речь с помощью искрового передатчика, но безуспешно. В 1906 г. для этой цели он решил использовать генераторы высокой частоты.
На протяжении нескольких лет был сконструирован ряд генераторов с частотой тока от 60 кГц до 200 кГц. Р. Фессендена называют одним из отцов радиовещания, до него все радиопередачи шли в режиме телеграфа с использованием азбуки Морзе. 4 января 1906 г. Р. фессенден провел первую радиопередачу в эфир из американского городка Брант Рок штата Массачусетс. В передаче прозвучали музыкальное произведение Генделя «Ларго» и многочисленные рекламные объявления. Слушатели принимали передачу на детекторные приемники. За эту радиопередачу только один «отец» Р. Фессенден попал в известную книгу рекордов Гинесса, про других же почему-то забыли. Дело в том, что когда Р. Фессенден задумал передать речь по радиоволнам, ему понадобился машинный высокочастотный генератор с небывалой для того времени скоростью вращения 100000 об/с и он обратился к известнейшему электротехнику того времени Чарльзу Протеусу Штейнмецу, работавшему в фирме General Electric Company. 4. Штейнмец поручил сконструировать такой генератор своему сотруднику, 26-летнему молодому выходцу из Швеции Эрнсту Александерсону (Ernst Frederic Werner Alexanderson (25.01 .1 878-14.05.1975)). Э. Александерсон не только разрабатывал машинный передатчик, но производил его монтаж и находился на передающей станции во время исторического радиовещания. Впоследствии Э. Александерсон стал выдающимся ученым радиотехником. Он проработал 46 лет в General Electric Company, со временем стал ее главой, в этой компании получил 322 патента и еще принял участие в создании Radio Corporation of America. За консультациями по машинным передатчикам к нему приезжал из Европы не менее знаменитый Гульельмо Маркони.
С помощью машинного генератора его конструкции американский президент Вильсон передал через океан ультиматум Германии об окончании войны в 1918 г. В этом же году отец магнитофона В. Паульсен не оставляет попыток передать речь по радиоволнам с помощью дугового передатчика и проводит эксперименты в этом направлении. Проанализировав полученные результаты, он отдал в дальнейшем предпочтение другим типам генераторов, В России работы по использованию машинных генераторов для радиосвязи велись в различных фирмах. Наиболее заметными были результаты инженера Валентина Петровича Вологдина из российской фирмы «Н.Н.Глебов и К°», находившейся за Московской заставой в Санкт-Петербурге. Сейчас на месте заводов этой фирмы расположен завод «Электросила». Первая русская машина высокой частоты была построена в 1912 г. В.П.Вологдиным. Ее мощность составляла 2 кВт. Ротор машины вращался с угловой скоростью 2000 об/ мин, а линейная скорость на окружности составляла 314 м/с. В 1915 г. В.П.Вологдин разработал машинный генератор для бортовой радиостанции самого большого самолета того времени «Илья Муромец».
Со временем В.П. Вологдин создал надежные и мощные машинные генераторы, которые позволили осуществить длинноволновую радиотелеграфную связь между Европой и Америкой. Радиосвязь с помощью машинных генераторов В.П.Вологдина на радиоволнах большой длины, например 5 км, себя оправдала. Для высокочастотных же диапазонов машинные генераторы не годились, тут требовался другой 111 тип генераторов электромагнитных волн. Нужно отметить, что В.П.Вологдин был заметным ученым в области использования машинных генераторов для радиосвязи. Известный отечественный радиоспециалист академик А.И.Берг, находясь в 1929 г. в США, встречался с уже упоминавшимся профессором Эрнстом Александерсоном, который в разговоре с А.И.Бергом проявил полную осведомленность об исследованиях в области радиотехники, проводимых в России и особенно отметил конструкцию машины высокой частоты В.П.Вологдина. По его мнению она была лучше той, которую создал он.
После изобретения А.Мейсснера казалось, что большие, сложные и дорогие искровые, дуговые и машинные генераторы быстро станут ненужными. Ламповые генераторы были просты в изготовлении и эксплуатации, имели небольшой вес, легко перестраивались с волны на волну и обеспечивали высококачественную передачу речи и музыки, а в дальнейшем изображения. Несмотря на это, во многих странах не спешили отказываться от старых передатчиков, их продолжали использовать вместе с ламповыми.
На американском флоте в период с 1919 г. по 1921 г. провели сравнительные испытания всех типов передатчиков, стоящих на кораблях. Во время испытаний все передатчики работали на волне 1900 метров и использовали одну и ту же антенну. Ток в антенне всех типов передатчиков составлял 8 А. Оценка качества приема производилась на 11 радиоприемных станциях. Результаты этих интересных исследований даже сегодня представляют научный интерес.
Анализ полученных результатов показываем что наибольшая слышимость приема зависит от типа детекторного приемника и для этого типа приемников радиоприем идет с большей громкостью, если работает машинный передатчик. При использовании гетеродинных приемников слышимость передачи, когда работает ламповый передатчик, в 2 раза больше по сравнению с дуговым и почти в 9 раз больше в сравнении с искровыми передатчиками. Преимущества ламповых передатчиков в сравнении с другими типами объясняются высокой стабильностью генерации сигнала ламповым триодом.
В разработке приемно-усилительных и генераторных ламп большая роль принадлежит также русскому физику Н.Д.Папалекси, который заложил основы теории преобразовательных схем в электронике, В 1911-12 г.г. под его руководством была разработана первая приемно-передающая радиостанция для связи самолетов с землей. В 1914г. Н.Д.Папалекси организовал в Петрограде производство радиоламп, а Д.Отрогов разработал ламповые усилители для аэротелеграфии. Усилители испытывались в тогдашнем русском городе Ревеле (ныне эстонский г.Таллинн) и показали лучшие результаты по сравнению с аналогичными зарубежными. Через некоторое время Д.Строганов получил заказ на изготовление 50 комплектов приемной аппаратуры для самолетов. В иностранных армиях авиационные ламповые радиостанции появились только в период первой мировой войны.
Весной 1918 г. в России работала уже целая сеть из нескольких сотен приемных радиостанций, которые были установлены профсоюзом радиоспециалистов. Передачи этой сети осуществляли Ходынс-кая и Царскосельская радиостанции. Во второй половине 20-х годов в Красной армии доставшиеся ей от царской армии искровые передатчики заменили на ламповые, конструкции 29-летнего ученого А. Л. Минца, впоследствии академика. Новые передатчики работали в среднем и длинноволновом диапазонах. В конце 30-х годов было запрещено применять искровые радиостанции, так как они представляли основной источник радиопомех и мешали работе других радиостанций.
Прогресс в использовании электронных ламп в радиопередатчиках дал возможность в 1920 году открыть первую радиовещательную станцию в г. Питтсбург (США). Через 2 года на волне 3000 м начала работать московская радиостанция имени Коминтерна с передатчиком мощностью 12 кВт. В этот период зарубежные радиостанции имели мощность только 1,5 кВт (г.Нью-Йорк) и 5 кВт (г.Париж). Передатчик московской радиостанции имел 24 радиолампы с водяным охлаждением. Это было необходимо для получения требуемой выходной мощности. Идея ламп с водяным охлаждением принадлежит русскому ученому М. А. Бонч-Бруевичу. Существует легенда, что эта идея пришла к нему во время распития чая, как и положено всякому русскому, у самовара. Конструкция самовара была такой, какая необходима для мощных ламп. В середине раскаленный уголь, это ли не есть подобие лампового катода? Уголь нагревает трубу самовара - это может быть анод? Снаружи - вода, она и забирает тепло горячей трубы и таким образом нагревается. Если у самовара цель нагреть воду, то у лампы наоборот необходимо охлаждать трубку анода, чтобы она не расплавилась. В этом случае не нужны дефицитные тугоплавкие металлы. Такая конструкция ламп с водяным охлаждением дала возможность использовать их в радиостанциях большой мощности. Об успехах русской радиоэлектроники заговорили за рубежом. В этот период времени в Западной Европе также велись работы в области радиовещания, но таких мощных генераторных ламп там не было.
В 1923 г. в Россию приехали немецкие специалисты - изобретатель лампового передатчика А. Мейсснер и Георг фон Арко (Georg von Arko) из фирмы «Telefunken». Г. фон Арко был совладельцем этой фирмы, которую он создал вместе с известным профессором А. Сла-би (A. Slaby). Приехавшие специалисты изучили русские радиостанции и дали им высокую оценку. После их возвращения в Германию, в Россию от «Telefunken» пришел заказ на изготовление нескольких генераторных ламп мощностью 25 кВт (в то время мощность немецких ламп была в 5 раз меньше).
Появление таких генераторных ламп позволило открыть мощную широковещательную радиостанцию и в Италии. В 1924 г. на родине Г.Маркони заработала радиостанция «Union Radiofonica Italians». Co временем радиовещательные станции были построены на всех континентах. Их появление вызвало у некоторых дикторов радиовещания такую радость, что об этом они могли говорить перед микрофоном в течение нескольких дней без перерыва. Чилийский диктор Мигель Анхель Наваррете начав 30 июля 1990 года праздничную передачу, посвященную очередной годовщине со дня открытия радиостанции в г.То-ме, оставил студию только 8 августа. При этом он проговорил без остановки 113 часов 7 минут, почти 5 дней!
В настоящее время радиовещательная сеть покрывает всю планету, охватывая самые отдаленные уголки Земли и принося людям душевный покой. Так в 1991 г. офицер французского флота, несший службу на одном из островов архипелага Кергелен в Индийском океане, отправил со своей радиостанции необычную радиограмму. В ней он жаловался всему миру на свое одиночество. Послание услышала вся планета. В ответ он получил 200 тысяч открыток с сердечными словами поддержки из различных стран.
Применение передатчиков не ограничивалось только радиовещанием. Как всегда, новым изобретением заинтересовались военные. В армиях различных стран стали использоваться ламповые радиостанции. Ламповые передатчики приглянулись и метеорологам для передачи информации о погоде с воздушных шаров. В 1927 г. заведующий Аэрологической обсерваторией г.Павловска под Петербургом П.А. Молчанов запатентовал радиозонд. Через 3 года три больших шара, наполненные водородом, подняли радиоаппаратуру весом 3 кг на высоту 9 км. В течение 35 мин звучали радиосигналы, которые принимал на земле П.А.Молчанов. Сообщения с зондов сразу передавались в Институт погоды в Петербурге и Москву. Образец одного из этих зондов был представлен на Международной выставке воздушного транспорта. Этот экспонат особо отметил известный путешественник Ф.Нансен, который был директором выставки.
Появление полупроводниковых приборов привело к созданию компактных, миниатюрных и экономичных радиопередатчиков. В основу разработки их схем положены идеи изобретателя лампового передатчика А. Мейсснера. Невзирая на успехи полупроводников, они до сих пор не смогли потеснить радиолампы в генераторах мощных широковещательных радио- и телестанций. Использование полупроводниковых генераторов в радиопередатчиках позволило значительно расширить их область применения. Для выявления миграции дельфинов в мировом океане ученые Токийского университета используют миниатюрные передатчики, которые прикрепляют на теле животных. Информация о дельфинах сразу посылается на орбитальные спутники, которые ее регистрируют и далее посылают снова на Землю, но теперь уже ученым. Британской фирмой «Remote Control Systems Incorporated» разработаны так называемые "радиопилюли". Это сверхминиатюрные передатчики размером меньше 2 см, работающие в диапазоне 390... 470 кГц. Они предназначены для измерения температуры от -200° до 400° С, контроля давления и кислотности водных сред. "Радиопилюли" были использованы в ряде клиник для биотермии (измерения температуры) различных проявлений деятельности желудочно-кишечного тракта. Специалисты японской фирмы Honda создали специальный передатчик для буксировки автомобилей. На буксирующей машине устанавливается мощный электромагнитный генератор, а в переднем бампере буксируемой - приемник электромагнитных волн. В результате работы генератора и приемника создается мощный, хотя и невидимый "трос". Такой электромагнитноволновой "трос" позволяет буксировать легковые автомобили со скоростью до 50 км/ч.
Изобретение А. Мейсснера по существу стало сердцем нашей цивилизации, биение которого когда-нибудь услышат братья по разуму в других мирах и откликнутся. А может и нет?
